DE10111438A1 - Monolithische keramische Elektronikkomponente, Verfahren zum Herstellen derselben und elektronische Vorrichtung - Google Patents

Monolithische keramische Elektronikkomponente, Verfahren zum Herstellen derselben und elektronische Vorrichtung

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DE10111438A1
DE10111438A1 DE10111438A DE10111438A DE10111438A1 DE 10111438 A1 DE10111438 A1 DE 10111438A1 DE 10111438 A DE10111438 A DE 10111438A DE 10111438 A DE10111438 A DE 10111438A DE 10111438 A1 DE10111438 A1 DE 10111438A1
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DE
Germany
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electronic component
end surface
composite body
hole conductor
layer
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Withdrawn
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DE10111438A
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English (en)
Inventor
Norio Sakai
Isao Kato
Kazuhiro Isebo
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

Eine monolithische Elektronikkomponente umfaßt einen Verbundkörper mit einer Mehrzahl von gestapelten Keramikschichten. Die Keramikschichten umfassen Verbindungsleiter, die sich in jeder der Keramikschichten befinden, die erste Anschlüsse, die an einer ersten Endoberfläche in Stapelrichtung des Verbundkörpers zum Definieren von Verbindungen mit einem Verbindungssubstrat angeordnet sind, und zweite Anschlüsse, die an einer zweiten Endoberfläche gegenüber der ersten Endoberfläche des Verbundkörpers zum Definieren von Verbindungen mit einer angebrachten Komponente angeordnet sind, umfassen. Die ersten Anschlüsse sind durch Leiterschichten definiert, die sich an der ersten Endoberfläche befinden, und die zweiten Anschlüsse sind durch freiliegende Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter definiert, die sich vom inneren Abschnitt des Verbundkörpers bis zur zweiten Endoberfläche erstrecken. Die freiliegenden Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter sind flach und befinden sich im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die zweite Endoberfläche.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf mono­ lithische keramische Elektronikkomponenten, Verfahren zum Herstellen derselben und elektronische Vorrichtungen, die die monolithischen keramischen Elektronikkomponenten umfas­ sen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung bei der Struktur von Anschlüssen der monolithischen keramischen Elektronikkomponenten.
Eine herkömmliche Art von monolithischen keramischen Elek­ tronikkomponenten, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, ist unter dem Namen "monolithisches keramisches Substrat" bekannt. Die monolithische keramische Elektronik­ komponente umfaßt einen Verbundkörper, der eine Mehrlagen­ struktur aufweist, die eine Vielzahl von Keramikschichten umfaßt.
Im Inneren des Verbundkörpers entsteht durch Verbindungs­ leiter eine gewünschte Schaltung, wobei passive Elemente, wie z. B. Kondensatoren und induktive Bauelemente, verwen­ det werden. Außerhalb des Verbundkörpers sind ein aktives Element, wie z. B. ein Leiter-IC-Chip, und ein Abschnitt eines passiven Elements wie benötigt angebracht.
Die daraus resultierende monolithische keramische Elektro­ nikkomponente wird an einem gewünschten Verbindungssubstrat befestigt und bildet eine gewünschte elektronische Vorrich­ tung.
Die monolithische keramische Elektronikkomponente wird als eine LCR-Verbundhochfrequenzkomponente zur Verwendung bei mobilen Kommunikationsanschlußvorrichtungen, und als eine Verbundkomponente, die ein aktives Element, wie z. B. einen Halbleiter-IC-Chip, und ein passives Element, wie z. B. ei­ nen Kondensator, ein induktives Bauelement und einen Wider­ stand, kombiniert, oder einfach als ein Halbleiter-IC- Gehäuse zur Verwendung bei einem Computer verwendet.
Insbesondere wird die monolithische keramische Elektronik­ komponente häufig zum Bilden verschiedener Arten von elek­ tronischen Komponenten, wie z. B. Modulsubstraten, HF- Diodenschaltern, Filtern, Chipantennen, verschiedenen Ge­ häusekomponenten, Verbundvorrichtungen etc., verwendet.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen mono­ lithischen keramischen Elektronikkomponente. Eine mono­ lithische keramische Elektronikkomponente 1 aus Fig. 9 um­ faßt einen Verbundkörper 3 mit einer Mehrzahl von gestapel­ ten Keramikschichten 2. Der Verbundkörper 3 ist mit Verbin­ dungsleitern ausgestattet, von denen sich jeder in Zuord­ nung zu einer speziellen Keramikschicht 2 befindet.
Die Verbindungsleiter sind mehrere erste Anschlüsse 5, die an einer ersten Endoberfläche 4 in Stapelrichtung des Ver­ bundkörpers 3 angebracht sind, mehrere zweite Anschlüsse 7, die an einer zweiten Endoberfläche 6 gegenüber der ersten Endoberfläche 4 des Verbundkörpers 3 angebracht sind, meh­ rere interne Leiterschichten 8, die an einer bestimmten Grenzfläche zwischen den Keramikschichten 2 angeordnet sind, und mehrere Durchgangslochleiter 9, die eine spezifi­ sche Keramikschicht 2 durchdringen.
Der erste Anschluß 5 wird zum Bilden einer Verbindung mit einem Verbindungssubstrat (nicht dargestellt) verwendet. Um die Haftfestigkeit mit dem Verbindungssubstrat zu verbes­ sern, umfaßt der erste Anschluß 5 eine Leiterschicht, die durch eine leitfähige Paste definiert wird, die durch Druc­ ken aufgetragen wird.
Der zweite Anschluß 7 wird zum Bilden einer Verbindung mit einer angebrachten Komponente (nicht dargestellt) verwen­ det. Um die Haftfestigkeit mit der angebrachten Komponente wie beim ersten Anschluß 5 zu verbessern, umfaßt der zweite Anschluß 7 eine Leiterschicht, die durch eine leitfähige Paste definiert wird, die durch Drucken aufgetragen wird.
Die Fig. 10A bis 10E zeigen nacheinander einen Teil ei­ nes typischen Verfahrens zum Herstellen der monolithischen keramischen Elektronikkomponente 1 aus Fig. 9. Fig. 10A zeigt eine keramische Grünschicht 11, die die keramische Schicht 2 bilden wird, und die auf einer Trägerfolie 10 aus Polyethylenterephthalat gebildet wird und eine Dicke von 50 bis 100 µm aufweist. So entsteht eine Verbundschicht 12, bei der die keramische Grünschicht 11 durch die darunter liegende Trägerfolie 10 unterstützt wird.
Während der darauf folgenden Schritte vor dem Stapelschritt der keramischen Grünschicht 11 wird die keramische Grün­ schicht 11 in Form der Verbundschicht 12 gehandhabt.
Der Grund dafür, daß die keramische Grünschicht 11 mit der als Grundschicht fungierenden Trägerfolie 10 verarbeitet wird, ist, daß die keramische Grünschicht 11 eine besonders niedrige Festigkeit hat, weich und zerbrechlich ist, und es extrem schwierig ist, die keramische Grünschicht 11 alleine zu handhaben. Die keramische Grünschicht 11 in Form der Verbundschicht 12 ist leicht zu handhaben und während des Vorgangs leicht auszurichten. Außerdem kann unerwünschtes Schrumpfen und Wellenbildung der keramischen Grünschicht 11 während des darauf folgenden Schrittes des Trocknens der leitfähigen Paste vermieden werden.
Als nächstes zeigt Fig. 10B mehrere Durchgangslöcher 13 zum Bilden der Durchgangslochleiter 9, die in der Verbund­ schicht 12 gebildet werden. Alternativ können die Durch­ gangslöcher 13 so gebildet werden, daß sie die Trägerfolie 10 nicht durchdringen und nur in der keramischen Grün­ schicht 11 gebildet werden.
Als nächstes zeigt Fig. 10C, wie durch Füllen des Durch­ gangsloches 13 mit einer leitfähigen Paste ein leitfähiger Pastenabschnitt 14 gebildet wird, der den Durchgangs­ lochleiter 9 bilden wird. Zur gleichen Zeit wird die Schicht aus leitfähiger Paste 15, die die interne Leiter­ schicht 8 oder einen zweiten Anschluß 7 bilden wird, gebil­ det, indem eine leitfähige Paste auf die äußere Hauptober­ fläche der keramischen Grünschicht 11 aufgetragen wird. Da­ nach werden der leitfähige Pastenabschnitt 14 und der leit­ fähige Pastenabschnitt 15 getrocknet.
Als nächstes zeigt Fig. 10D, wie nach dem Entfernen der Trägerfolie 10 von der keramischen Grünschicht 11 eine Mehrzahl von keramischen Grünschichten 11 gestapelt wird, und so einen grünen Verbundkörper 16 definiert, der den Verbundkörper 3 vor dem Brennen darstellt.
Die Abtrennung der Trägerfolie 10 kann auch vor dem Stapeln der keramischen Grünschicht 11 wie in der obigen Beschrei­ bung durchgeführt werden. Die Anordnung sollte so erfolgen, daß die keramische Grünschicht 11 in Form der Verbund­ schicht 12 gestapelt wird, wobei die nach oben zeigende Trägerfolie 10 auf die Oberfläche aufgetragen wird, und daß die Trägerfolie 10 jedesmal abgetrennt wird, wenn eine der keramischen Grünschichten 11 gestapelt wird.
Als nächstes zeigt Fig. 10E, wie eine Schicht aus leitfähi­ ger Paste 17, die den ersten Anschluß 5 bilden wird, durch Auftragen einer leitfähigen Paste auf eine Endoberfläche des grünen Verbundkörpers 16 durch Drucken gebildet wird. Die Schicht aus leitfähiger Paste 17 wird dann getrocknet.
Es soll angemerkt werden, daß die Schicht aus leitfähiger Paste 17, die nach dem Erhalten des grünen Verbundkörpers 16 gebildet wird, auch für den zweiten Anschluß 7, und nicht für den ersten Anschluß 5 verwendet werden kann. In diesem Fall wird die Schicht aus leitfähiger Paste für den ersten Anschluß 5 durch die Schicht aus leitfähiger Paste 15 geschaffen, die durch den Schritt aus Fig. 10C gebildet wird.
Als nächstes wird der grüne Verbundkörper 16 in dem Zustand aus Fig. 10E in Stapelrichtung gepreßt und gebrannt. Da­ durch wird die monolithische keramische Elektronikkomponen­ te 1 aus Fig. 9 erhalten.
Der erste Anschluß 5 und der zweite Anschluß 7 werden mit Nickel plattiert und dann wie benötigt mit Gold, Zinn oder Lot plattiert.
Obwohl dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, ist die monolithische keramische Elektronikkomponente 1 an ei­ nem Verbindungssubstrat befestigt, das gegenüber der ersten Endoberfläche 4 liegt, um es elektrisch über die leitfähige Schicht, die den ersten Anschluß 5 bildet, zu verbinden. Eine Komponente ist an der zweiten Endoberfläche 6 befe­ stigt und elektrisch mit der leitfähigen Schicht verbunden, die den zweiten Anschluß 7 bildet, was ebenfalls nicht dar­ gestellt ist.
Gemäß dem Herstellungsverfahren der monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente 1 aus Fig. 10 muß ein Schritt zum Auftragen der leitfähigen Paste durch Drucken und ein Schritt zum Trocknen derselben nochmals durchgeführt wer­ den, nachdem der grüne Verbundkörper 16 erhalten wurde, um die Schicht aus leitfähiger Paste 17 aus Fig. 10E zu bil­ den. Dadurch entsteht ein Problem des reduzierten Produkti­ onswirkungsgrades aufgrund dieser zusätzlichen Druck- und Trocknungsschritte.
Es ist auch möglich, ein anderes Verfahren zu verwenden, bei dem die Schicht aus leitfähiger Paste 17 durch Drucken aufgebracht wird, getrocknet und gebrannt wird, nachdem der grüne Verbundkörper 16 in dem Zustand aus Fig. 10D gebrannt wurde. Auch in diesem Fall tritt wie oben ein Problem eines reduzierten Produktionswirkungsgrades auf.
Da beim Auftragen der Schicht aus leitfähiger Paste 17 im allgemeinen ein Siebdruckverfahren angewendet wird, ist die Zuverlässigkeit des Siebdruckens bezüglich der Genauigkeit nicht zufriedenstellend. Folglich tritt ein Problem der un­ sachgemäßen Bildung und Verschiebung der Schicht aus leit­ fähiger Paste 17 auf, sowie Verschmierungen in deren Struk­ turen und Unregelmäßigkeiten bei der Dicke.
Wenn ein defekter Mutterverbundkörper verwendet wird, von dem eine Mehrzahl von monolithischen keramischen Elektro­ nikkomponenten 1 erhalten wird, können alle resultierenden monolithischen keramischen Elektronikkomponenten 1 fehler­ haft sein.
Es soll auch angemerkt werden, daß es während des Prozes­ ses, bei dem die Schicht aus leitfähiger Paste 17 nach dem Brennen gebildet wird, möglich ist, die Schicht aus leitfä­ higer Paste 17 zu entfernen und den Druckschritt erneut durchzuführen, wenn die oben beschriebenen Probleme auftre­ ten. Es ist jedoch unmöglich, diese Defekte bei einem Pro­ zeß zu reparieren, bei dem die Schicht aus leitfähiger Pa­ ste 17 vor dem Brennen durch Drucken aufgetragen wird.
Außerdem neigen die keramische Grünschicht 11 und die kera­ mische Schicht 2 während der Schritte des Pressens und Brennens des grünen Verbundkörpers 16 zur Deformierung in Richtung deren Hauptoberflächen. Entsprechend kann die Schicht aus leitfähiger Paste 17, wenn Drucken zur Bildung der Schicht aus leitfähiger Paste 17 auf dem Mutterverbund­ körper durchgeführt wird, bedingt durch die Deformierung versetzt werden.
Nach dem Schritt des Pressens des grünen Verbundkörpers 16 kann bei dem grünen Verbundkörper 16 oder bei dem Verbund­ körper 3 nach dem Brennen eine Ablenkung beobachtet werden. Dadurch wird die Oberfläche, auf der die Schicht aus leit­ fähiger Paste 17 durch Drucken aufgetragen wird, unregelmä­ ßig, was zu einer verschlechterten Genauigkeit des Druckens führt.
Außerdem nimmt die Größe der Komponenten, die an der zwei­ ten Endoberfläche 6 der monolithischen keramischen Elektro­ nikkomponente 1 angebracht sind, ab. Bei einer angebrachte­ nen Komponente mit blattartigen Anschlußelektroden, wie z. B. einer an der Oberfläche angebrachten Komponente, wird die Plangröße jeder Anschlußelektrode jetzt auf 0,6 mm × 0,3 mm reduziert. Bei einer angebrachten Komponente mit Bump-Elektroden, wie z. B. einem Halbleiter-IC-Chip, wird die Größe jeder einzelnen Bump-Elektrode z. B. auf einen Durchmesser von ca. 70 µm reduziert und der Array-Abstand derselben wird auf ca. 150 µm reduziert. Entsprechend muß auch die leitfähige Schicht, die bei dem zweiten Anschluß 7 verwendet wird, größenmäßig reduziert werden, mittels des Siebdruckverfahrens können aber keine leitfähigen Schichten mit derartiger Genauigkeit gebildet werden.
Außerdem wird auch eine Elektronikkomponente, die elek­ trisch durch Drahtbonden verbunden wird, wie z. B. ein Halbleiter-IC-Chip, als die angebrachte Komponente verwen­ det. Bei einem derartigen Fall ist der Durchmesser des Ver­ bindungsdrahtes ca. 20 µm und die Breite eines Anschlußflä­ chenelements für die Drahtbonden mißt ca. 80 µm. Wenn die durch Siebdrucken gebildete leitfähige Schicht als das An­ schlußflächenelement verwendet wird, zeigt der Querschnitt der so gebildeten leitfähigen Schicht, daß es an jeder Kan­ te einen abgeschrägten Teil von ca. 20 µm bis 30 µm Breite gibt, der sich durch die Oberflächenspannung der leitfähi­ gen Paste ergibt. Dadurch verschmälert sich der flache Ab­ schnitt des Anschlußflächenelements mit einer Breite von 80 µm, was zu Verbindungsausfällen der Bonddrähte führt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mono­ lithische keramische Elektronikkomponente, ein Verfahren zum Herstellen derselben und eine elektronische Vorrichtung zu schaffen, bei denen die oben genannten Probleme, die bei der herkömmlichen Technik auftreten, vermieden werden kön­ nen.
Diese Aufgabe wird durch eine monolithische keramische Elektronikkomponente gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß Anspruch 12 und eine elektroni­ sche Vorrichtung gemäß Anspruch 21 gelöst.
Um die obigen Probleme zu überwinden, schaffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine mono­ lithische keramische Elektronikkomponente, ein Verfahren zum Herstellen derselben und eine elektronische Vorrich­ tung, die die monolithische keramische Elektronikkomponente umfaßt, wobei alle frei von den obigen Problemen sind, die bei der herkömmlichen Technik auftreten.
Eine monolithische keramische Elektronikkomponente gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung umfaßt einen Verbundkörper mit einer Mehrzahl von gestapelten Keramikschichten. Die Keramikschichten um­ fassen Verbindungsleiter, die sich in jeder der Keramik­ schichten befinden, und umfassen erste Anschlüsse, die auf einer ersten Endoberfläche in Stapelrichtung des Verbund­ körpers angebracht sind, so daß sie Verbindungen mit einem Verbindungssubstrat definieren, und zweite Anschlüsse, die sich auf einer zweiten Endoberfläche gegenüber der ersten Endoberfläche des Verbundkörpers befinden, und so angeord­ net sind, daß sie Verbindungen mit einer angebrachten Kom­ ponente definieren. Die ersten Anschlüsse umfassen Leiter­ schichten, die an der ersten Endoberfläche angebracht sind, und die zweiten Anschlüsse umfassen freiliegende Endober­ flächen der Anschlußdurchgangslochleiter, die sich vom in­ neren Abschnitt des Verbundkörpers zu der zweiten Endober­ fläche erstrecken.
Wie bereits beschrieben ist der erste Anschluß, der an der ersten Endoberfläche des Verbundkörpers angebracht ist, zum Verbinden mit dem Verbindungssubstrat durch die Leiter­ schicht definiert, die sich auf der ersten Endoberfläche befindet. Der zweite Anschluß, der so auf der zweiten Endoberfläche des Verbundkörpers angebracht ist, daß er ei­ ne Verbindung zu der angebrachten Komponente definiert, ist durch die freiliegende Endoberfläche des Anschlußdurch­ gangslochleiters definiert, der sich von dem inneren Ab­ schnitt des Verbundkörpers zu der zweiten Endoberfläche er­ streckt.
Entsprechend werden, wenn ein grüner Verbundkörper zum Er­ halten des Verbundkörpers hergestellt wird, der in der mehrschichtigen keramischen Elektronikkomponente unterge­ bracht werden soll, Durchgangslöcher in die keramischen Grünschichten gemacht, die den grünen Verbundkörper bilden, und die leitfähige Paste füllt sich innerhalb der Durch­ gangslöcher, so daß sich Abschnitte mit leitfähiger Paste bilden, die als Durchgangslochleiter fungieren werden. Die leitfähige Paste wird lediglich auf eine der Hauptoberflä­ chen der entsprechenden keramischen Grünschichten aufge­ bracht, so daß sich die Schicht aus leitfähiger Paste bil­ det, die als leitfähige Schicht fungiert.
Während der oben genannten Schritte wird die keramische Grünschicht vorzugsweise mit der unterstützenden Trägerfo­ lie gehandhabt, bis der Stapelschritt beginnt. Die Bildung der Durchgangslöcher und das Auftragen der leitfähigen Pa­ ste zum Bilden der Abschnitte mit leitfähiger Paste und der Schicht aus leitfähiger Paste können durchgeführt werden, während die Trägerfolie die keramische Grünschicht unter­ stützt.
Dadurch wird die Genauigkeit des Druckens, z. B. zum Auf­ bringen der leitfähigen Paste, verbessert, die Größe der monolithischen keramischen Elektronikkomponente kann redu­ ziert und die Dichte der Verbindungen erhöht werden.
Auch muß ein Druckschritt nicht wiederholt werden, nachdem der grüne Verbundkörper hergestellt oder gebrannt ist. Da­ durch werden Fehler, die während des Druckschrittes auftre­ ten können, zuverlässig beseitigt, was zu einem deutlich verbesserten Ertrag und zu niedrigeren Kosten führt.
Da der zweite Anschluß zum Verbinden mit der angebrachten Komponente durch die freiliegende Endoberfläche des An­ schlußdurchgangslochleiters gebildet wird, kann außerdem die Größe des zweiten Anschlusses leicht reduziert und folglich der ausrichtende Abstand reduziert werden. Auch diese Faktoren tragen zur Miniaturisierung der monolithi­ schen keramischen Elektronikkomponente und zur Erhöhung der Dichte der Verbindungen bei.
Vorzugsweise sind die freiliegenden Endoberflächen der An­ schlußdurchgangslochleiter flach und im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die zweite Endoberfläche angeordnet.
So kann unerwünschtes Neigen der Elektronikkomponente, die an der zweiten Endoberfläche durch ein oberflächenbefesti­ gendes Verfahren befestigt werden soll, verhindert werden. Die resultierenden freiliegenden Endoberflächen sind für Drahtbonden und Bump-Verbindungen besonders geeignet.
Vorzugsweise umfassen die Verbindungsleiter außerdem einen Verbindungsdurchgangslochleiter, um Verbindungen im Inneren des Verbundkörpers zu schaffen, und der Querschnitt des An­ schlußdurchgangslochleiters hat eine andere Größe als der des Verbindungsdurchgangslochleiters.
Bei dieser Konfiguration ist es leicht, eine geeignete Grö­ ße des Querschnitts für die Durchgangslochleiter zu wählen.
Noch besser ist es, wenn die Größe des Querschnittes des Anschlußdurchgangslochleiters größer als die des Verbin­ dungsdurchgangslochleiters ist.
So ist die Fläche der freiliegenden Endoberfläche des An­ schlußdurchgangslochleiters, der als zweiter Anschluß fun­ giert, relativ groß. Folglich ist diese Konfiguration zum Befestigen einer elektronischen Komponente, die schichtar­ tige Anschlußelektroden hat, und zum Befestigen eines Me­ tallgehäuses besser geeignet.
Vorzugsweise umfaßt die angebrachte Komponente eine Elek­ tronikkomponente mit schichtartigen Anschlußelektroden. Die Oberflächen der Anschlußelektroden werden gegenüber der Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter zusammenge­ fügt, um die elektronische Komponente zu befestigen.
Vorzugsweite umfaßt die angebrachte Komponente ein Metall­ gehäuse, das die zweite Endoberfläche abdeckt. Die Kan­ tenoberflächen des Metallgehäuses sind gegenüber den Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter zusammenge­ fügt, um die elektronische Komponente zu befestigen.
Vorzugsweise ist der Querschnitt des Anschlußdurchgangs­ lochleiters kleiner als der des Verbindungsdurchgangs­ lochleiters.
Wenn der Querschnitt des Anschlußdurchgangslochleiters kleiner ist als der des Verbindungsdurchgangslochleiters, wird die Dichte zum Befestigen der Komponenten sehr verbes­ sert, und die resultierende Konfiguration ist zum Befesti­ gen einer elektronischen Komponente, die Bump-Elektroden und eine Elektronikkomponente umfaßt, die elektrisch durch Drahtbonden verbunden werden soll, besser geeignet.
Vorzugsweise umfaßt die angebrachte Komponente eine Elek­ tronikkomponente mit Bump-Elektroden, und die angebrachte Komponente ist mit den Endoberflächen der Anschlußdurch­ gangslochleiter durch die Bump-Elektroden verbunden.
Vorzugsweise ist die angebrachte Komponente eine Elektro­ nikkomponente, die elektrisch durch Drahtbonden verbunden ist. Die angebrachte Komponente ist durch Bonddrähte elek­ trisch mit den Endoberflächen der Anschlußdurchgangs­ lochleiter verbunden.
Vorzugsweise umfaßt eine monolithische keramische Elektro­ nikkomponente weiter einen Hohlraum mit einer Öffnung ent­ lang der ersten Endoberfläche.
So kann die Elektronikkomponente im Hohlraum untergebracht werden, wodurch eine weitere Miniaturisierung der multi­ funktionalen monolithischen keramischen Elektronikkomponen­ te erreicht wird.
Ein Verfahren zum Herstellen einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des Herstellens einer Verbundschicht mit einer ke­ ramischen Grünschicht und einer unterstützenden Trägerfo­ lie, des Bildens von Durchgangslöchern, die zumindest die keramische Grünschicht in der Verbundschicht durchdringen, des Bildens eines Abschnitts mit leitfähiger Paste durch Füllen des Durchgangsloches mit einer leitfähigen Paste, des Bildens einer Schicht aus leitfähiger Paste durch Auf­ bringen der leitfähigen Paste auf die äußere Hauptoberflä­ che der keramischen Grünschicht der Verbundschicht, des Ab­ trennens der Trägerfolie von der keramischen Grünschicht, des Bildens eines grünen Verbundkörpers durch Stapeln der Mehrzahl von keramischen Grünschichten und des Brennens des grünen Verbundkörpers. Zumindest ein Abschnitt der Schicht aus leitfähiger Pasten definiert die leitfähige Schicht, die den ersten Anschluß bildet, und zumindest ein Abschnitt der Abschnitte mit leitfähiger Paste definiert den An­ schlußdurchgangslochleiter.
Eine elektronische Vorrichtung gemäß einem weiteren anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt eine monolithische keramische Elektronikkomponente, ein Verbindungssubstrat zum Befestigen der monolithischen keramischen Elektronikkomponente, ein Verbindungssubstrat, das der ersten Endoberfläche des Verbundkörpers zugewandt ist und elektrisch durch die Leiterschicht verbunden ist, die den ersten Anschluß bildet, und eine Komponente, die an der zweiten Endoberfläche des Verbundkörpers befestigt ist, der elektrisch durch die Endoberfläche der Anschlußdurch­ gangslochleiter verbunden ist.
Durch die reduzierte Größe der monolithischen keramischen Elektronikkomponente kann eine erhöhte Dichte der Verbin­ dungen erreicht werden, und die elektronische Vorrichtung, die mit einer derartigen monolithischen keramischen Elek­ tronikkomponente ausgestattet ist, erreicht ebenfalls die gleichen Vorteile und Vorzüge. Die elektronische Vorrich­ tung dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegen­ den Erfindung ist multifunktional und die Größe deutlich reduziert.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht der monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente gemäß einem bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung;
Fig. 2A bis 2E Schnittansichten, die aufeinanderfolgend einige der Schritte bei einem Verfahren zum Her­ stellen der monolithischen keramischen Elektro­ nikkomponente gemäß Fig. 1 zeigen;
Fig. 3 eine Schnittansicht zum Erklären eines ersten Stapelvorgangs zum Erhalten eines grünen Verbund­ körpers gemäß Fig. 2D;
Fig. 4 eine Schnittansicht zum Erklären eines zweiten Stapelvorgangs zum Erhalten eines grünen Verbund­ körpers gemäß Fig. 2D;
Fig. 5 eine Schnittansicht zum Erklären eines dritten Stapelvorgangs zum Erhalten des grünen Verbund­ körpers gemäß Fig. 2D;
Fig. 6 eine Schnittansicht einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Schnittansicht einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente gemäß einem weiteren anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Schnittansicht einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente gemäß einem weiteren anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung;
Fig. 9 eine Schnittansicht einer herkömmlichen mono­ lithischen keramischen Elektronikkomponente, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht; und
Fig. 10 eine Schnittansicht, die aufeinanderfolgend eini­ ge der Schritte bei einem Verfahren zum Herstel­ len einer monolithischen keramischen Elektronik­ komponente 1 gemäß Fig. 9 zeigt.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente 21 gemäß einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die monolithische keramische Elektronikkomponente 21 umfaßt vorzugsweise einen Verbundkörper 23, der eine Mehrzahl von gestapelten Keramikschichten 22 aufweist. Der Verbundkörper 23 ist mit verschiedenen Verbindungsleitern ausgestattet, von denen jeder in Zuordnung zu einer bestimmten Keramik­ schicht 22 gebildet wird.
Die oben beschriebenen Verbindungsleiter sind mit mehreren ersten Anschlüssen 25, die an einer ersten Endoberfläche 24 in Stapelrichtung des Verbundkörpers 23 angeordnet sind, mit zweiten Anschlüssen 27, die auf einer zweiten Endober­ fläche 26 gegenüberliegend der ersten Endoberfläche 24 des Verbundkörpers 23 angeordnet sind, mit mehreren inneren Leiterschichten 28, die entlang einer be­ stimmten Grenzfläche zwischen den keramischen Schichten 22 angeordnet sind, und mit mehreren Durchgangslochleitern 29 und 30, die so angeordnet sind, daß sie eine bestimmte Ke­ ramikschicht 22 durchdringen, versehen.
Der oben beschriebene erste Anschluß 25 umfaßt eine Leiter­ schicht, die auf der ersten Endoberfläche 24 angeordnet ist und die eine Verbindung mit einem Verbindungssubstrat 31 gemäß einer Phantomlinie in Fig. 1 definiert. Genauer ge­ sagt ist die monolithische keramische Elektronikkomponente 21, während das Verbindungssubstrat so angeordnet ist, daß es der ersten Endoberfläche 24 gegenüberliegt, an einem Verbindungssubstrat 31 befestigt und elektrisch mit dem Verbindungssubstrat 31 durch eine Leiterschicht verbunden, die den ersten Anschluß 25 bildet.
Ein zweiter Anschluß 27 wird durch eine freiliegende Endoberfläche des Anschlußdurchgangslochleiters 30 gebil­ det, der sich vom inneren Abschnitt des Verbundkörpers 23 bis zu einer zweiten Endoberfläche 26 erstreckt. Der Quer­ schnitt des Durchgangslochleiters 30 dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels ist größer als der des Verbindungs­ durchgangslochleiters 29 zum Bilden von Verbindungen inner­ halb des Verbundkörpers 23. Der zweite Anschluß 27 defi­ niert eine Verbindung mit einer Komponente, die an der zweiten Endoberfläche 26 befestigt ist. Nur der Durchgangs­ lochleiter 30 liegt offen auf der zweiten Endoberfläche 26.
Die Durchgangslochleiter in der gleichen Keramikschicht 22 haben die gleiche Durchmessergröße.
Dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel umfaßt wie die oben beschriebene Befestigungskomponente eine Elektronikkompo­ nente 33, die eine blattartige Anschlußelektrode 32 hat, wie z. B. eine an der Oberfläche zu befestigende Komponen­ te.
Auf dem Markt sind Elektronikkomponenten verschiedener Grö­ ßen als Elektronikkomponente 33 erhältlich. Wenn die Plan­ größe der Elektronikkomponente 1,0 mm × 0,5 mm ist, ist die Plangröße der Anschlußelektrode 32 ca. 0,25 mm × 0,5 mm. Dadurch wird der Querschnitt des Anschlußdurchgangslochlei­ ters 30 so gewählt, daß er ungefähr genauso groß ist wie der der Anschlußelektrode 32, das entspricht einen Durch­ messer von ca. 0,4 mm. Wenn die Plangröße der Elektronik­ komponente 33 0,6 mm × 0,3 mm ist, ist die Plangröße der Anschlußelektrode 32 ca. 0,15 mm × 0,3 mm. Dadurch wird der Querschnitt des Anschlußdurchgangslochleiters so gewählt, daß er einen Durchmesser von ca. 0,3 mm hat.
Der Abschnitt des Anschlußdurchgangslochleiters 30 ist nicht auf eine im wesentlichen kreisförmige Form beschränkt und kann auch eine im wesentlichen rechtwinklige Form oder eine andere geeignete Form aufweisen.
Vorzugsweise umfaßt der Anschlußdurchgangslochleiter 30 feine Mikroporen. Diese Mikroporen steuern das Schrumpfen des Durchgangslochleiters 30 während des Brennens, wodurch eine Anschlußelektrode produziert werden kann, die eine ge­ wünschte Höhe aufweist.
An der zweiten Endoberfläche 26 werden alle Anschlüsse zum Befestigen der Komponenten durch den Durchgangslochleiter 30 gebildet. Weitere Durchgangslöcher zum Führen zu einer Oberflächenschaltung, können durch den regulären Durch­ gangslochleiter 29 gebildet werden.
Die Elektronikkomponente 33 ist so angeordnet, daß die An­ schlußelektrode 32 gegenüber der Endoberfläche des An­ schlußdurchgangslochleiters 30 liegt, der als zweiter An­ schluß 27 fungiert. Die Elektronikkomponente 33 wird dann an der monolithischen keramischen Elektronikkomponente 21 durch Verbinden der Anschlußelektrode 32 mit der freilie­ genden Endoberfläche des Anschlußdurchgangslochleiters 30 durch z. B. Lot oder ein leitfähiges Haftmittel 34 befe­ stigt.
Während des oben beschriebenen Verbindungsschrittes der Elektronikkomponente 33 ist die Endoberfläche des Anschluß­ durchgangslochleiters 30 vorzugsweise flach und im wesent­ lichen in der gleichen Ebene wie die zweite Endoberfläche 26, um zu verhindern, daß sich die Elektronikkomponente 33 ungewünschter Weise neigt, anders ausgedrückt um ein soge­ nanntes "Grabsteinphänomen" zu verhindern. Um sicherzustel­ len, daß der Anschlußdurchgangslochleiter 30 eine flache Endoberfläche in der im wesentlichen gleichen Ebene wie die zweite Endoberfläche 16 hat, werden das Schrumpfen der Ke­ ramikschicht 22 und das Schrumpfen des Anschlußdurchgangs­ lochleiters so eingestellt, daß sie gleich sind.
Im Gegensatz dazu wird der Querschnitt des Durchgangs­ lochleiters 29 zum Definieren von Verbindungen so ausge­ wählt, daß er einen Durchmesser von ca. 50 µm bis ca. 150 µm aufweist.
Der Grund dafür, daß der Querschnitt des Verbindungsdurch­ gangslochleiters 29 dermaßen reduziert wird, lautet wie folgt.
Um die Größe der monolithischen keramischen Elektronikkom­ ponente 21 zu reduzieren und die Dichte der Verbindungen zu erhöhen, ist es notwendig, den Abstand des Verbindungs­ durchgangslochleiters 29 auf ca. 0,1 mm bis ca. 0,5 mm zu reduzieren. Auf der anderen Seite unterscheiden sich wäh­ rend des Brennschrittes die Schrumpfrate und die Tempera­ tur, bei der ein Schrumpfen beim Brennen einsetzt, bei der keramischen Schicht 22 und dem Verbindungsdurchgangs­ lochleiter 29. Dadurch kann, wenn der Querschnitt des Ver­ bindungsdurchgangslochleiters 29 zur gleichen Zeit erhöht wird wie der Abstand des Verbindungsdurchgangslochleiters 29 erniedrigt wird, die keramische Schicht 22 am Abschnitt zwischen dem Verbindungsdurchgangslochleiters 29 brechen, was zu schwerwiegenden Defekten führt. Folglich wird der Querschnitt des Verbindungsdurchgangslochleiters 29 vor­ zugsweise nicht erhöht.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Metall­ gehäuse 35 auch an der zweiten Endoberfläche 26 des Ver­ bundkörpers 23 als die angebrachte Komponente befestigt. Das Metallgehäuse 35 wird über der zweiten Endoberfläche 26 so plaziert, daß es die Elektronikkomponente 33 abdeckt. Die Kantenoberfläche des Metallgehäuses 35 und die Endober­ fläche des Durchgangslochleiters 30, der als der zweite An­ schluß 27 fungiert, sind so angeordnet, daß sie einander gegenüberliegen und durch Löten oder ein anderes geeignetes Verfahren miteinander verbunden werden.
Es soll angemerkt werden, das einige der Anschlußdurch­ gangslochleiter 30, die mit dem Metallgehäuse 35 verbunden sind und die nicht elektrisch mit dem Verbindungsleiter in­ nerhalb des Verbundkörpers 23 verbunden sein müssen, ge­ formt werden, ohne mit anderen Verbindungsleitern, wie z. B. dem Anschlußdurchgangslochleiter 30, der auf der rechten Seite von Fig. 1 dargestellt ist, verbunden zu sein.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die aufeinanderfolgend die typischen Schritte eines Verfahrens zum Herstellen der mo­ nolithischen keramischen Elektronikkomponente 21 gemäß Fig. 4 darstellt.
Wie Fig. 2A zeigt, wird eine keramische Grünschicht 37, die die keramische Schicht 22 bildet, auf einer Trägerfolie 36 gebildet. Dadurch wird eine Verbundschicht 38, bei der die keramische Grünschicht 37 durch die Trägerfolie 36 unter­ stützt wird, erhalten. Die Trägerfolie 36 wird vorzugsweise aus Polyethylenterephthalat hergestellt und weist eine Dic­ ke von ca. 50 µm bis ca. 100 µm auf.
Die keramische Grünschicht 37 wird in der Form der Verbund­ schicht 38 gehandhabt, bis ein Stapelschritt beginnt. Der Grund dafür liegt wie im Fall der herkömmlichen Technik, die bezugnehmend auf Fig. 10 beschrieben wird, darin, die weiche und zerbrechliche keramische Grünschicht 37, die ei­ ne extrem niedrige Festigkeit hat, zu verstärken, die Hand­ habung und die Ausrichtung in jedem einzelnen der Schritte zu erleichtern und zu verhindern, daß eine leitfähige Paste für die interne Leiterschicht 28 und die Durchgangslochlei­ ter 29 und 30 schrumpfen und während des Trocknens Unregel­ mäßigkeiten entwickeln.
Als nächstes wird, wie Fig. 2B zeigt, in der Verbundschicht 38 ein Durchgangsloch 39 durch Bohren, Ausstanzen, Laser­ strahlverfahren oder ein anderes geeignetes Verfahren ge­ bildet. Das Durchgangsloch 39 wird zum Bilden der Durch­ gangslochleiter 29 und 30 verwendet und die Größe desselben wird so gewählt, daß sie dem Querschnitt der Durchgangs­ lochleiter 29 bzw. 30 angepaßt wird.
Während des in Fig. 2B beschriebenen Schrittes kann das Durchgangsloch 39 auch nur in der keramischen Grünschicht 37 gebildet werden.
Als nächstes wird eine leitfähige Paste, die z. B. Ag, Ag/Pd, Ag/Pt, Cu, CuO, Ni oder ein weiteres geeignetes Ma­ terial aufweist, als Hauptkomponente hergestellt. Die leit­ fähige Paste füllt, wie Fig. 2C zeigt, das Durchgangsloch 39 und wird getrocknet. Dadurch befindet sich ein Abschnitt mit leitfähiger Paste 40 in jedem der Durchgangslöcher 39.
Wie Fig. 2C zeigt, wird eine Schicht aus leitfähiger Paste 41, die nach außen zeigt, auf der Hauptoberfläche der kera­ mischen Grünschicht 37 gebildet, indem die leitfähige Paste in einem gewünschten Muster aufgetragen und getrocknet wird. Die Schicht aus leitfähiger Paste 41 fungiert als ei­ ne Leiterschicht, die den ersten Anschluß 25 bildet, oder als interne Leiterschicht 28 in der resultierenden mono­ lithischen keramischen Elektronikkomponente 21.
Bei dem Bilden des oben beschriebenen Abschnitts 40 mit leitfähiger Paste und der Schicht aus leitfähiger Paste 41 wird vorzugsweise ein Druckverfahren, wie z. B. Siebdruc­ ken, verwendet. Sowohl der Abschnitt 40 mit leitfähiger Pa­ ste als auch die Schicht aus leitfähiger Paste 41 können jeweils voreinander oder auch gleichzeitig gebildet werden.
Um Mikroporen in dem gebrannten Durchgangslochleiter zu bilden, umfaßt der Abschnitt 40 mit leitfähiger Paste vor­ zugsweise ein Harzpuder (z. B. ein Polypropylen-Harzpuder), das sich in der Paste nicht löst und beim Brennen ver­ dampft.
Vorzugsweise macht das Harzpuder unter dem Gesichtspunkt der Steuerung des Schrumpfverhaltens und der Verbesserung der Leitfähigkeit einen Anteil von ca. 3 Volumenprozent bis ca. 40 Volumenprozent (noch bevorzugter ca. 15 Volumenpro­ zent bis ca. 25 Volumenprozent) des Gesamtvolumens des Ab­ schnittes 40 mit leitfähiger Paste aus. Unter dem gleichen Gesichtspunkt liegt der durchschnittliche Korndurchmesser des Harzpuders vorzugsweise zwischen ca.. 0,1 µm und ca. 75 µm (noch bevorzugter zwischen ca. 5 µm und ca. 50 µm).
Wenn die leitfähige Paste zum Bilden des Abschnitts 40 mit leitfähiger Paste und der Schicht aus leitfähiger Paste 41 nach der Auftragung getrocknet wird, schrumpft die kerami­ sche Grünschicht 37. Wenn die keramische Grünschicht allei­ ne handgehabt wird, schwankt die Schrumpfrate um ca. ±0,15%. Wenn die keramische Grünschicht durch die Trägerfo­ lie 36 unterstützt wird, wird das Variieren der Schrumpfra­ te auf ca. ±0,02% oder weniger reduziert.
Es soll angemerkt werden, daß für den Fall, daß die kerami­ sche Grünschicht 37 später geteilt werden soll, um eine Mehrzahl von Verbundkörpern 23 zu erhalten, die Größe einer derartigen keramischen Grünschicht 37 im allgemeinen ca. 100 mm × 100 mm oder mehr ist. Es sei nun angenommen, daß die Größe der keramischen Grünschicht 37 ca. 100 mm × 100 mm ist. Wenn keine Trägerfolie 36 als Grundschicht verwen­ det wird und wenn die Variationsrate des Schrumpfens ca. ±0,15% ausmacht, entsteht eine Abweichung von ca. ±150 µm. Wenn der Trägerfilm 36 als Grundschicht verwendet wird und wenn die Variationsrate des Schrumpfens ca. ±0,02% oder we­ niger ausmacht, beträgt die Abweichung ca. 20 µm oder weni­ ger. Dies zeigt, welch wichtige Wirkung die Trägerfolie 36 ergeben kann. Während eines Schrittes des Stapelns der ke­ ramischen Grünschicht 37, der später beschrieben wird, be­ trägt die Schrumpfabweichung vorzugsweise ca. ±30 µm oder weniger, um das Stapeln genau durchzuführen. Dadurch genügt der oben genannte Wert von ±20 µm dieser Anforderung.
Als nächstes wird, wie Fig. 2D zeigt, die Trägerfolie 36 von der keramischen Grünschicht 37 getrennt. Eine Mehrzahl von keramischen Grünschichten 37 wird gestapelt, um den Verbundkörper 23 in einem grünen Zustand, d. h. einen grü­ nen Verbundkörper 42, zu definieren.
Zum Bilden des grünen Verbundkörpers 42 kann jede der in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Verfahren zum Stapeln ange­ wendet werden.
Bei einem Stapelverfahren gemäß Fig. 3 wird zuerst die Trä­ gerfolie 36 getrennt, während die keramische Grünschicht 37 durch Vakuumansaugung gehalten wird, und dann werden die keramischen Grünschichten 37 im Inneren einer Metallform 43 mit einer vorbestimmten Form gestapelt. Obwohl die kerami­ schen Grünschichten 37 einfach im Inneren der Metallform 43 gestapelt werden, wird die keramische Grünschicht 37 nicht wesentlich verschoben, da der Zwischenraum zwischen der Me­ tallform 43 und der keramischen Grünschicht 37 klein ist, z. B. ca. 50 µm.
Bei einem Stapelverfahren gemäß Fig. 4 wird wie beim oben beschriebenen Stapelverfahren die Trägerfolie 36 getrennt, während die keramische Grünschicht 37 durch Vakuumansaugung gehalten wird. Dann werden die keramischen Grünschichten 37 auf einer Grundplatte 44, die ein Metall oder Harz umfaßt, gestapelt. Wenn die keramischen Grünschichten 37 gestapelt werden, wird jedesmal, wenn eine keramische Grünschicht 37 gestapelt wird, Wärme und Druck angewendet, so daß die ke­ ramischen Grünschichten 37 temporär miteinander durch die Bindungskraft eines Bindemittels und eines Weichmachers, die in der keramischen Grünschicht 37 enthalten sind, druckverbunden werden.
Bei einem Stapelverfahren gemäß Fig. 5 werden die kerami­ schen Grünschichten 37 auf einer Grundplatte 45, die ein Metall oder Harz umfaßt, gestapelt. Während dieses Stapel­ schritts zeigt die Trägerfolie 36 nach oben und Wärme und Druck werden durch die Trägerfolie 36 so angewendet, daß die keramischen Grünschichten 37 durch die Bindungskraft eines Bindemittels und eines Weichmachers, die in der kera­ mischen Grünschicht 37 enthalten sind, temporär druckver­ bunden werden. Dann wird die Trägerfolie 36 getrennt und der gleiche Schritt wird jedesmal wiederholt, wenn eine ke­ ramische Grünschicht 37 gestapelt wird.
Der grüne Verbundkörper 42, der durch eine der oben be­ schriebenen Verfahren entstanden ist, weist, wie Fig. 2D zeigt, die Schicht aus leitfähiger Paste 41 zum Bilden des ersten Anschlusses 25 auf, der sich an einer Endoberfläche in Stapelrichtung befindet. An der gegenüberliegenden Endoberfläche liegt eine Endoberfläche des Abschnitts 40 mit leitfähiger Paste frei, der als zweiter Anschluß 27 fungiert.
Als nächstes wird der grüne Verbundkörper 42 in Stapelrich­ tung gepreßt. Die keramischen Grünschichten 37 werden mit­ einander druckverbunden und die freiliegende Endoberfläche des Abschnitts 40 mit leitfähiger Paste, der den zweiten Anschluß 27 bilden wird, weist eine verbesserte Flachheit auf.
Als nächstes wird der grüne Verbundkörper 42 gebrannt. Durch Sintern gemäß Fig. 2E wird der Verbundkörper 22 er­ halten. In diesem Stadium wird das Schrumpfen des Ab­ schnitts 40 mit leitfähiger Paste, der den zweiten Anschluß 27 ergeben wird, so angepaßt, daß es an das Schrumpfen der keramischen Grünschicht 37 soweit wie möglich angepaßt ist.
Nachdem der Verbundkörper 23 durch Sintern wie oben be­ schrieben erhalten wurde, wird ein aufgedruckter Widerstand oder eine isolierende Schicht auf der zweiten Endoberfläche 26 des Verbundkörpers 23 wie benötigt gebildet. Die Leiter­ schicht, die den ersten Anschluß 25 bildet, und die frei­ liegende Endoberfläche des Anschlußdurchgangslochleiters 30 werden z. B. mit Nickel plattiert und können weiterhin mit Gold, Zinn, Löt oder einem anderen geeigneten Material wie nötig plattiert werden.
Der Verbundkörper 23 aus Fig. 2E wird verglichen mit dem Verbundkörper 23 aus Fig. 1 auf dem Kopf dargestellt.
Als nächstes wird wie in Fig. 1 die Elektronikkomponente 33 an der zweiten Endoberfläche 26 des Verbundkörpers 23 befe­ stigt, und das Metallgehäuse 35 wird angebracht. Alternativ kann die Elektronikkomponente 33 durch Füllen des inneren Abschnittes des Metallgehäuses 35 mit einem Harz versiegelt werden.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente 46 gemäß einem weiteren bevor­ zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 6 werden die gleichen Bezugszeichen verwendet um die gleichen Elemente wie die aus Fig. 1 zu bezeichnen, um eine Verdoppelung der Beschreibung zu vermeiden.
Ein Verbundkörper 47, der in der monolithischen keramischen Elektronikkomponente 46 aus Fig. 6 enthalten ist, wird durch einen Anschlußdurchgangslochleiter 48 charakteri­ siert. Der Querschnitt des Anschlußdurchgangslochleiters 48 ist vorzugsweise kleiner als der des Verbindungsdurchgangs­ lochleiters 29.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Elek­ tronikkomponente mit Bump-Elektroden 49 an der zweiten Endoberfläche 26 des Verbundkörpers 47 befestigt. Die Elek­ tronikkomponente 50 ist mit der Endoberfläche des Anschluß­ durchgangslochleiters 48, der als zweiter Anschluß 27 fun­ giert, durch die Bump-Elektroden 49 verbunden.
Jede Bump-Elektrode 49 besteht aus Lot oder Gold und hat einen Durchmesser von ca. 50 µm bis ca. 100 µm. Wie oben beschrieben, ist der Durchmesser der Bump-Elektrode 49 kleiner als der des Verbindungsdurchgangslochleiters 29, der ungefähr 50 µm bis ungefähr 150 µm beträgt. Folglich ist es, wenn ein Verbinden durch Bump-Elektroden 49 durch­ geführt wird, vorzuziehen, daß der Querschnitt des An­ schlußdurchgangslochleiters 48 kleiner ist als der des Ver­ bindungsdurchgangslochleiters 29, um die Dichte der Verbin­ dungen zu erhöhen.
Der Abschnitt des Anschlußdurchgangslochleiters 48 dieses bevorzugten Ausführungsbeispieles ist nicht auf eine im we­ sentlichen kreisförmige Form beschränkt und kann auch eine im wesentlichen rechtwinklige oder andere geeignete Form aufweisen.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der verbun­ dene Abschnitt mit den Bump-Elektroden 49 mit einem Harz 51 versiegelt.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente 52 gemäß einem weiteren anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 7 werden ähnliche Elemente wie die in Fig. 1 und Fig. 6 durch die gleichen Bezugszeichen angegeben, um eine Verdoppelung der Beschreibung zu vermeiden.
Ein Verbundkörper 53, der in der monolithischen keramischen Elektronikkomponente 52 aus Fig. 7 enthalten ist, wird wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 durch einen Verbindungsdurchgangslochleiter 54 charakterisiert, dessen Querschnitt kleiner als der des Verbindungsdurch­ gangslochleiters 29 ist.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Elek­ tronikkomponente 55, die elektronisch durch Drahtbonden verbunden ist, an der zweiten Endoberfläche 26 des Verbund­ körpers 53 befestigt. Die Elektronikkomponente 55 ist durch Bonddrähte 56 elektronisch mit der Endoberfläche des Ver­ bindungsdurchgangslochleiters 54 verbunden, der als zweiter Anschluß 27 fungiert.
Die Bonddrähte 56 bestehen vorzugsweise aus Gold, Alumini­ um, Kupfer oder einem anderen geeigneten Material und jeder Verbindungsdraht 56 hat einen Durchmesser von ca. 20 µm bis ca. 30 µm. Dementsprechend ist es vorzuziehen, daß der Querschnitt des Verbindungsdurchgangslochleiters 54 kleiner ist als der Durchmesser des Verbindungsdurchgangslochlei­ ters, der ca. 50 µm bis ungefähr 150 µm beträgt, um die Dichte der Verbindungen zu erhöhen.
Auch bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ab­ schnitt des Verbindungsdurchgangslochleiters 54 nicht auf eine im wesentlichen kreisförmige Form beschränkt und kann auch eine im wesentlichen rechteckige Form oder eine andere geeignete Form aufweisen.
Wenn die Verbindung wie in dem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel aus Fig. 6 durch Bump-Elektroden 49 erfolgt, und wenn die Verbindung wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Fig. 7 durch Bonddrähten 56 erreicht wird, müssen die Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter 48 und 54 flach sein und die Coplanarität zwischen diesen Endoberflä­ chen und der zweiten Endoberfläche 26 liegt vorzugsweise bei ca. 20 µm oder weniger. Um eine derartige Flachheit und Coplanarität zu erreichen, ist der Querschnitt der An­ schlußdurchgangslochleiter 48 und 54 vorzugsweise klein. Unter diesem Gesichtspunkt ist auch der Querschnitt der je­ weiligen Anschlußdurchgangslochleiter 48 und 54 für die be­ vorzugten Ausführungsbeispiele aus Fig. 6 und Fig. 7 vor­ zugsweise klein.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente 57 gemäß einem weiteren anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 8 werden Elemente, die denen aus Fig. 1 entspre­ chen, durch die gleichen Bezugszeichen angegeben, um eine Verdoppelung der Beschreibung zu vermeiden.
Ein Verbundkörper 58, der in der monolithischen keramischen Elektronikkomponente 57 aus Fig. 8 enthalten ist, weist ei­ nen Hohlraum 60 auf, in dem eine Öffnung 59 entlang der er­ sten Endoberfläche 24 angeordnet ist. Der Hohlraum 60 ist mit einem Stufenteil 61 versehen sowie mit einer Anschluß­ flächenelektrode 62 an der Oberfläche des Stufenteils 61, das in Richtung der Öffnung 59 zeigt.
In dem Hohlraum 60 ist eine Elektronikkomponente 63, wie z. B. ein Halbleiter-IC-Chip oder eine andere geeignete Kompo­ nente untergebracht. Die Elektronikkomponente 63 ist durch Bonddrähte 64 elektrisch mit der Anschlußflächenelektrode 62 verbunden.
Der innere Abschnitt des Hohlraums 60 kann mit einem Harz 65 gefüllt werden, so daß die Elektronikkomponente 63 ver­ siegelt wird. Alternativ kann die Elektronikkomponente 63 mit einem Gehäuse abgedeckt werden, obwohl dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist.
Eine Elektronikkomponente 67 mit Anschlußelektroden 66 ist an der zweiten Endoberfläche 26 des Verbundkörpers 58 befe­ stigt. Jede Anschlußelektrode 66 der Elektronikkomponente 67 ist mit der Endoberfläche des Anschlußdurchgangslochlei­ ters 30, der als zweiter Anschluß 27 fungiert, durch ein Lot 68 verbunden.
Die oben beschriebene Elektronikkomponente 67 kann wie durch eine gepunktete Linie in Fig. 8 gezeigt wird, mit ei­ nem Gehäuse 69 abgedeckt werden oder mit einem Harz versie­ gelt werden, obwohl dies nicht in der Zeichnung gezeigt ist.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Fig. 8 können die Anschlüsse, die sich am Verbundkörper 58 befinden und die elektrische Verbindungen für die angebrachten Komponen­ ten schaffen, flexibel und untereinander austauschbar ver­ wendet werden. Wenn z. B. Verbindungen mit Bonddrähten 64 hergestellt werden, ist die Anschlußflächenelektrode 62, die durch Drucken gebildet wird, besser geeignet als die Endoberfläche des Anschlußdurchgangslochleiters 30. In ei­ nem derartigen Fall wird die Anschlußflächenelektrode 62 verwendet, um eine Drahtbonden durchzuführen. Im Gegensatz dazu ist, wenn Verbindungen durch Lot geschaffen werden, der Anschlußdurchgangslochleiter 30 besser geeignet als die Anschlußflächenelektrode 62. In einem derartigen Fall wird die Endoberfläche des Anschlußdurchgangslochleiters 30 ver­ wendet, um eine Lotverbindung durchzuführen.

Claims (21)

1. Monolithische keramische Elektronikkomponente (21; 46; 52; 57) mit:
einem Verbundkörper (23; 47; 53; 58) mit einer Mehrzahl von gestapelten Keramikschichten (22), wobei die Mehr­ zahl von Keramikschichten folgende Merkmale umfaßt:
Verbindungsleiter (29; 48; 54), die in jeder der Kera­ mikschichten vorgesehen sind, mit ersten Anschlüssen (25), die an einer ersten Endoberfläche (24) in der Stapelrichtung des Verbundkörpers (23) angeordnet sind, um Verbindungen mit einem Verbindungssubstrat zu definieren, und mit zweiten Anschlüssen (27), die an einer zweiten Endoberfläche (26) gegenüber der ersten Endoberfläche (24) des Verbundkörpers (23; 47) angeord­ net sind, um Verbindungen mit einer angebrachten Kom­ ponente (50) zu definieren,
wobei die ersten Anschlüsse (25) Leiterschichten um­ fassen, die an der ersten Endoberfläche (24) vorgese­ hen sind, und wobei die zweiten Anschlüsse (27) frei­ liegende Endoberflächen von Anschlußdurchgangslochlei­ tern umfassen, die sich von dem inneren Abschnitt des Verbundkörpers (23; 47) bis zu der zweiten Endoberflä­ che (26) erstrecken.
2. Monolithische keramische Elektronikkomponente (21) ge­ mäß Anspruch 1, bei der die freiliegenden Endoberflä­ chen der Anschlußdurchgangslochleiter (30) flach sind und im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die zweite Endoberfläche (26) angeordnet sind.
3. Monolithische keramische Elektronikkomponente (46) ge­ mäß Anspruch 1, bei der die Verbindungsleiter Verbin­ dungsdurchgangslochleiter (29) zum Definieren von Ver­ bindungen im inneren des Verbundkörpers umfassen, wo­ bei die Anschlußdurchgangslochleiter (48) eine Quer­ schnittsgröße aufweisen, die sich von der der Verbin­ dungsdurchgangslochleiter (29) unterscheidet.
4. Monolithische keramische Elektronikkomponente (21) ge­ mäß Anspruch 3, bei der die Querschnittsgröße der An­ schlußdurchgangslochleiter (30) größer ist als die der Verbindungsdurchgangslochleiter (29).
5. Monolithische keramische Elektronikkomponente (21) ge­ mäß Anspruch 4, bei der die angebrachte Komponente ei­ ne Elektronikkomponente (33) mit blattartigen An­ schlußelektroden (32) ist, und die Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter (30) mit der Oberfläche der entsprechenden Anschlußelektrode verbunden sind, um die angebrachte Komponente zu befestigen.
6. Monolithische keramische Elektronikkomponente (21) ge­ mäß Anspruch 5, bei der die angebrachte Komponente ein Metallgehäuse (35) ist, das die zweite Endoberfläche (26) abdeckt, und die Kantenoberflächen des Metallge­ häuses mit den Endoberflächen der Anschlußdurchgangs­ lochleiter (30) verbunden sind, um die angebrachte Komponente zu befestigen.
7. Monolithische keramische Elektronikkomponente (46) ge­ mäß Anspruch 3, bei der die Querschnittsgröße der An­ schlußdurchgangslochleiter (48) kleiner ist als die der Verbindungsdurchgangslochleiter (29).
8. Monolithische keramische Elektronikkomponente (46) ge­ mäß Anspruch 7, bei der die angebrachte Komponente ei­ ne Elektronikkomponente (50) mit Bump-Elektroden (49) ist und mit den Endoberflächen der Anschlußdurchgangs­ lochleiter (48) durch die Bump-Elektroden (49) verbun­ den ist.
9. Monolithische keramische Elektronikkomponente (52) ge­ mäß Anspruch 8, bei der die angebrachte Komponente eine Elektronikkomponente (55) ist, die elektrisch durch Drahtbonden verbunden ist, und elektrisch mit den Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter (30) durch Bonddrähte verbunden ist.
10. Monolithische keramische Elektronikkomponente (57) ge­ mäß Anspruch 1, die weiter einen Hohlraum (60) umfaßt, der eine Öffnung (59) entlang der ersten Endoberfläche (24) aufweist.
11. Monolithische keramische Elektronikkomponente (21) ge­ mäß Anspruch 1, bei der der Anschlußdurchgangslochlei­ ter (30) Mikroporen aufweist.
12. Verfahren zum Herstellen einer monolithischen kerami­ schen Elektronikkomponente (21), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Herstellen einer Verbundschicht (38) mit einer kerami­ schen Grünschicht (37) und einer Trägerfolie (36);
Bilden von Durchgangslöchern (39), die zumindest die keramische Grünschicht (37) in der Verbundschicht (38) durchdringen;
Bilden von Abschnitten mit leitfähiger Paste (40) durch Füllen der Durchgangslöcher (39) mit einer leit­ fähigen Paste;
Bilden einer Schicht aus leitfähiger Paste (41) durch Aufbringen der leitfähigen Paste auf die äußere Hauptoberfläche der keramischen Grünschicht (37) der Verbundschicht (38);
Trennen der Trägerfolie (36) von der keramischen Grün­ schicht (37);
Bilden eines grünen Verbundkörpers (42) durch Stapeln einer Mehrzahl von keramischen Grünschichten (37); und
Brennen des grünen Verbundkörpers (42),
wobei zumindest ein Abschnitt der Schicht aus leitfä­ higer Paste (41) die leitfähige Schicht definiert, die den ersten Anschluß bildet, und zumindest ein Ab­ schnitt der Abschnitte mit leitfähiger Paste (40) den Anschlußdurchgangslochleiter (30) definiert.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem der grüne Ver­ bundkörper (42) Verbindungsleiter umfaßt, die in jeder der Keramikschichten vorgesehen sind, wobei die Ver­ bindungsleiter erste Anschlüsse, die an einer ersten Endoberfläche (24) in der Stapelrichtung des Verbund­ körpers angebracht sind, um Verbindungen mit einem Verbindungssubstrat zu definieren, und zweite An­ schlüsse umfassen, die an einer zweiten Endoberfläche (26) gegenüber der ersten Endoberfläche des Verbund­ körpers (23) angeordnet sind, um Verbindungen mit ei­ ner angebrachten Komponente zu definieren, wobei die ersten Anschlüsse Leiterschichten umfassen, die an der ersten Endoberfläche (24) vorgesehen sind, und wobei die zweiten Anschlüsse freiliegende Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter umfassen, die sich von dem inneren Abschnitt des Verbundkörpers zu der zwei­ ten Endoberfläche (26) erstrecken.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem die freiliegenden Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter (30) flach sind und im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind wie die zweite Endoberfläche (26).
15. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem die Verbindungs­ leiter Verbindungsdurchgangslochleiter (29) zum Defi­ nieren der Verbindungen innerhalb des Verbundkörpers umfassen, und die Anschlußdurchgangslochleiter (48) eine Querschnittsgröße aufweisen, die sich von der der Verbindungsdurchgangslochleiter (29) unterscheidet.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem die Querschnitts­ größe der Anschlußdurchgangslochleiter (30) größer ist als die der Verbindungsdurchgangslochleiter (29).
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem die angebrachte Komponente eine Elektronikkomponente (21) mit blattar­ tigen Anschlußelektroden (32) ist, und die Endoberflä­ chen der Anschlußdurchgangslochleiter (30) mit der Oberfläche der entsprechenden Anschlußelektrode ver­ bunden sind, um die angebrachte Komponente zu befesti­ gen.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem die angebrachte Komponente ein Metallgehäuse (35) ist, das die zweite Endoberfläche (26) bedeckt, und die Kantenoberflächen des Metallgehäuses (35) mit den Endoberflächen der An­ schlußdurchgangslochleiter (30) verbunden sind, um die angebrachte Komponente zu befestigen.
19. Verfahren gemäß Anspruch 13, das weiterhin einen Hohl­ raum (60) umfaßt, der eine Öffnung (59) entlang der ersten Endoberfläche (24) aufweist.
20. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem der Anschluß­ durchgangslochleiter (30) Mikroporen aufweist.
21. Elektronikvorrichtung mit:
einer monolithischen keramischen Elektronikkomponente (21) gemäß Anspruch 1;
einem Verbindungssubstrat (31), an dem die monolithi­ sche keramische Elektronikkomponente (21) angebracht ist, wobei das Verbindungssubstrat (31) der ersten Endoberfläche (24) des Verbundkörpers zugewandt ist und durch die Leiterschicht elektrisch verbunden ist, die den ersten Anschluß bildet; und
einer Komponente, die an der zweiten Endoberfläche (26) des Verbundkörpers angebracht ist und durch die Endoberflächen der Anschlußdurchgangslochleiter (30) elektrisch angeschlossen ist.
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