DE10037818A1

DE10037818A1 - Verfahren zur Strukturierung ungebrannter Schichten

Info

Publication number: DE10037818A1
Application number: DE2000137818
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr Stratmann; Holger Hoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2002-03-07

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Strukturierung ungebrannter Schichten beschrieben, bei dem eine Schichtenfolge aus mindestens zwei ungebrannten Schichten (1, 2) bereitgestellt wird, wobei mindestens eine der an den Außenseiten der Schichtenfolge angeordneten ungebrannten Schichten (1, 2) mittels einer Fotolackschicht strukturiert wird. Die Fotolacktechnik ermöglicht eine bessere Strukturauflösung als das bisher bei ungebrannten Schichten verwendete Siebdruckverfahren.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE 43 25 203 C2 ist schon ein solches Verfahren bekannt, bei dem zur Herstellung von Mehrlagenschaltungen vorgefertigte Keramikfolien (auf Englisch: "green sheets") zugeschnitten und an vorgegebenen Stellen mit Löchern versehen werden. Anschließend werden die Löcher mit einer Leiterpaste gefüllt, eine Leiterstruktur wird auf jede Keramikfolie aufgedruckt, eine Vielzahl der so vorbereiteten Keramikfolien wird aufeinander gestapelt, und in einer entsprechenden Vorrichtung werden die Einzelfolien durch einen thermischen Preßvorgang miteinander verbunden (laminiert). Danach folgen weitere Verfahrensschritte wie das Sintern der noch ungebrannten, d. h. grünen Keramikschichtung. Das Aufdrucken einer Leiterstruktur beispielsweise mittels Siebdruck hat hierbei den Nachteil einer begrenzten Strukturauflösung. Es sind ferner fotostrukturierbare Pasten (zum Beispiel das Pastensystem "Fodel" von DuPont) bekannt, die jedoch wegen der notwendigen Beimengung lichtempfindlicher Bestandteile teuer sind sowie lange Belichtungszeiten (beispielsweise bis zu 100 Sekunden Belichtungszeit) erfordern, da diese Pasten auch Metallpartikel enthalten, die das eigentlich zur Belichtung vorgesehene Licht wieder zurückstreuen und so teilweise unwirksam machen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil einer besseren Strukturauflösung. Als weiterer Vorteil ist eine bessere Kantenauflösung anzusehen. Ferner ist die Oberflächengüte und die Homogenität besser als bei einem Siebdruckverfahren. Es können so komplexe Feinlinienstrukturen auch im Innern von keramischen Mehrlagenschaltungen aufgebaut werden, die sich insbesondere für Hochfrequenzschaltungen eignen. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß keine neuen fotostrukturierbaren Materialien beziehungsweise Dickschichtpasten entwickelt werden müssen, sondern im Wesentlichen vorhandene Materialien eingesetzt werden können, die in großer Auswahl und unter attraktiven Kosten am Markt verfügbar sind.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Fig. 1 zeigt in vier Teilfiguren a bis d eine Abfolge von Verfahrensschritten zur Strukturierung ungebrannter Schichten mittels einer Fotolacktechnik.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Zunächst wird, wie in Fig. 1a gezeigt, eine ungebrannte ("grüne") keramische Schicht 1 bereitgestellt, die später Teil einer keramischen Mehrlagenschaltung in LTCC- Technologie sein soll und auf die eine unstrukturierte Metallisierungsschicht 2 aufgebracht wird ("LTCC" = Abkürzung für den englischen Ausdruck "Low Temperature Cofiring Ceramics"). Dies kann beispielsweise per flächigem Siebdruck unter Verwendung einer Dickschichtpaste geschehen. Nach dem Trocknen wird die Metallisierungsschicht 2 mit einer Fotolackschicht oder mit einem Trockenfilm-Resist 3 bedeckt. In einem weiteren Schritt wird die Fotolackschicht beziehungsweise der Trockenfilm-Resist durch eine Fotomaske hindurch belichtet und nachfolgend mit der vom Hersteller des Fotolacks bzw. des Trockenfilm-Resists vorgeschriebenen Lösung entwickelt; hierbei wird beispielsweise eine Natriumcarbonatlösung in einem Sprüh- oder Schleuderverfahren appliziert. Das Ergebnis ist in Fig. 1b abgebildet: die strukturierte Fotolackschicht 30 beziehungsweise der Resist bedeckt in den Bereichen noch die darunterliegende Metallisierungsschicht 2, die später Leiterbahnen auf der keramischen Schicht bilden sollen. In einem weiteren Schritt wird mit einer an die Dickschichtpaste angepaßten Lösung, beispielsweise einer Eisennitratlösung bei Verwendung einer Silberpaste für die Metallisierungsschicht, die Dickschichtpaste an den Stellen weggeätzt, die nicht mehr von der Fotolackschicht bzw. dem Trockenfilm-Resist bedeckt sind. Fig. 1c zeigt die nach einem sich anschließenden Spülvorgang resultierende Anordnung mit der strukturierten Metallisierungsschicht 20. Anschließend wird in einer vom Hersteller der fotoempfindlichen Schicht vorgeschriebenen Weise der Fotolack bzw. der Trockenfilm-Resist entfernt, und die in Fig. 1d abgebildete ungebrannte keramische Schicht 1 mit den darauf angeordneten Leiterbahnen in Form der strukturierten Metallisierungschicht 20 kann wie üblich weiterverarbeitet werden, beispielsweise indem sie in einer Stapelung mit mehreren keramischen Schichten gepresst und in einem weiteren Schritt gesintert wird.

Durch die beschriebene Strukturierung einer ungebrannten Schicht mittels einer Fotolacktechnik wird es möglich, schmale Linienbreiten und kleine Linienabstände bei Leiterbahnstrukturen zu erzielen. Das in der ungebrannten Keramik enthaltene Bindemittel muß hierbei entweder gegenüber bisher bekannten Ätzmedien resistent sein oder es muß ein Ätzmedium zur Ätzung der Dickschichtpaste verwendet werden, das die Keramikschicht 1 nicht angreift.

Alternativ kann auch eine wasserlösliche Dickschichtpaste verwendet werden, so daß statt eines Ätzmediums zum Wegätzen unerwünschter Bereiche Wasser zum physikalischen Ablösen unerwünschter Bereiche der Metallisierungsschicht verwendet werden kann.

Als Dickschichtpasten können hierbei neben metallischen Dickschichtpasten mit Gold-, Silberpalladium-, Silber- oder Silberplatinanteilen auch Pasten verwendet werden, die zur Herstellung elektrischer, beispielsweise ohmscher Widerstände dienen. Auch dielektrische (ungebrannte) Pasten können als Schicht aufgetragen und mittels der Fotolacktechnik strukturiert werden, ebenso piezeelektrische Materialien.

Darüberhinaus kann auch die nichtleitende ungebrannte keramische Schicht mit diesem Verfahren strukturiert werden, um beispielsweise Durchkontaktierlöcher auf Englisch: "vias") mit geringem Durchmesser aus der (ungebrannten) Keramik herauszustrukturieren. In diesem Fall müssen Vorkehrungen getroffen werden, daß nur die gewünschte keramische Schicht und nicht beispielsweise eine darunterliegende zweite keramische Schicht vom Ätzmedium angegriffen werden kann, wie z. B. Einzellagenbearbeitung oder genaue Kontrolle der Ätzrate.

Claims

1. Verfahren zur Strukturierung ungebrannter Schichten, bei dem eine Schichtenfolge aus mindestens zwei ungebrannten Schichten (1, 2) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der an den Außenseiten der Schichtenfolge angeordneten ungebrannten Schichten (1, 2) unter Verwendung einer fotoempfindlichen Schicht strukturiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schicht eine unstrukturiert siebgedruckte metallhaltige Schicht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schicht eine keramische, glashaltige Schicht ist, in die Löcher zur späteren Durchkontaktierung mit darunterliegenden Schichten strukturiert werden sollen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schicht eine Widerstandsschicht, eine dielektrische Schicht oder eine piezoelektrische Schicht ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu strukturierende metallhaltige Schicht von einer keramischen Schicht benachbart ist, die ein gegenüber üblichen Ätzmedien resistentes Bindemittel enthält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine ungebrannte Schicht unter Verwendung eines üblichen Ätzmittels strukturiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine ungebrannte Schicht eine wasserlösliche Schicht ist, so daß die Schicht mit Wasser strukturiert werden kann.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fotoempfindliche Schicht eine Fotolackschicht oder eine Schicht aus einem Trockenfilm-Resist ist.