DE10145362C2 - Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats, wobei ein Grundkörper bereitgestellt wird, der einen Stapel von übereinanderliegenden Schichten aufweist. Die Schichten des Stapels enthalten ein ungesinter­ tes Keramikmaterial. In einem darauffolgenden Schritt wird der Stapel gesintert.
Verfahren der eingangs genannten Art werden verwendet zur Herstellung von keramischen Vielschichtsubstraten, in die passive Bauelemente integriert werden können. Aus der Druck­ schrift DE 197 10 187 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikmehrschichtsubstrats bekannt, bei dem mehrere Rohlagen eines Keramikmaterials übereinandergestapelt und miteinander verpresst werden. Zwischen den Rohlagen ist ein Leitermuster gebildet. Dieses Leitermuster kann beispielswei­ se ein passives Bauelement repräsentieren.
Auf der Oberfläche des Substrats können mittels Verbindungs­ technologien, wie SMD, Wire-Bonding oder auch Flip-Chip- Montage aktive Bauelemente montiert werden. Dadurch entstehen aus den keramischen Substraten multifunktionale Module, die insbesondere geeignet sind, Platz einzusparen.
Aufgrund des geringen Platzbedarfs finden die genannten Modu­ le insbesondere Anwendungen auf dem Gebiet der Endgeräte des Mobilfunksektors. Das eingangs genannte Verfahren hat den Nachteil, daß die ungesintertes Keramikmaterial enthaltenden Schichten während des Sinterns parallel zur Schichtebene schrumpfen. Zusätzlich tritt der Effekt des Schrumpfens in Richtung der Schichtdicke auf. Das Schrumpfen der Schichten hat den Nachteil, daß das Bauelement nach dem Sintern Endab­ messungen aufweist, die nur sehr eingeschränkt durch die An­ fangsabmessungen des bereitgestellten Stapels vorgegeben werden können. Daraus resultiert eine relativ starke Streuung der Dimensionen der keramischen Substrate.
Es wird das Ziel verfolgt, für die Schichten des Stapels auch unterschiedliche Keramikmaterialien zu verwenden. Da unter­ schiedliche Keramikmaterialien im allgemeinen unterschiedlich stark beim Sintern schrumpfen, resultiert daraus das Problem, daß bei unterschiedlichem Schrumpfen der Schichten eine mechanische Instabilität des keramischen Substrats auftreten kann. Analog dem Bimetalleffekt kann es zum Beispiel passieren, daß das keramische Substrat sich verbiegt. Desweiteren ist es möglich, daß sich bei stark unterschiedlichem Schrumpfungsverhalten die einzelnen Schichten voneinander ablösen (Delamination). Da die Formstabilität des keramischen Substrats beziehungsweise die mechanische Stabilität des keramischen Substrats darunter stark leidet, ist ein solches Verhalten unerwünscht.
Aus der Druckschrift DE 691 06 830 T2 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, mit dessen Hilfe das Schrumpfen der Schichten des Stapels in lateraler Richtung vermindert werden soll. Dazu wird vor dem Sintern des Stapels eine flexible Zwangsschicht auf der Oberfläche des Stapels angewandt, wobei die flexible Zwangsschicht fein verteilte Teilchen aus anorganischen Feststoffen umfaßt, die in einem verdampfbaren polymeren Bindemittel dispergiert sind. Die Schichten des in der Entgegenhaltung verwendeten Schichtstapels enthalten ebenfalls ein polymeres Bindemittel und zusätzlich ein anorganisches Bindemittel. Aus der obersten Schicht des Schichtstapels dringt das anorganische Bindemittel in die Zwangsschicht ein. Durch die Flexibilität der Zwangsschicht soll erreicht werden, daß sich die Zwangsschicht der jeweiligen Oberflächentopologie der obersten Schicht des Stapels gut anpaßt. Dies gelingt jedoch im Bereich von Vertiefungen (Kavitäten) nur unvollkommen, so daß an diesen Stellen trotzdem eine erhebliche Änderung der geometrischen Abmessungen des keramischen Substrats während des Sinterns auftritt. Durch das Eindringen des anorganischen Bindemittels von der obersten Schicht des Schichtstapels in die Zwangsschicht wird dafür Sorge getragen, daß eine ausreichende mechanische Haftung der Zwangsschicht auf der obersten Schicht des Schichtstapels gewährleistet ist. Da die Zwangsschicht zur Bildung ihrer Flexibilität ein polymeres Bindemittel enthält, das während des Sinterns beziehungsweise vor dem Sintern des Keramiksubstrats verflüchtigt werden muß, wird auch das Verflüchtigen des in den Schichten des Schichtstapels vorhandenen polymeren Bindemittels behindert. Um überhaupt ein Verflüchtigen des polymeren Bindemittels, das im Schichtstapel vorhanden ist, zu ermöglichen, wird die Zwangsschicht als poröse Schicht ausgebildet. Die Durchdringung der Zwangsschicht mit dem anorganischen Bindemittel des keramischen Körpers darf nicht mehr als 50 µm betragen, da ansonsten das Entfernen der Zwangsschicht im Anschluß an das Sintern des Grundkörpers stark erschwert wird. Eine zu geringe Durchdringung der Zwangsschicht mit dem anorganischen Bindemittel ist allerdings auch nicht erwünscht, da ansonsten die Zwangsschicht nicht ausreichend fest auf der Oberfläche des Schichtstapels haftet. Für die Zwangsschicht wird ein Material verwendet, das während der Sinterung des Schichtstapels nicht mitsintert und somit auch keiner Schrumpfung, insbesondere in lateraler Richtung, unterliegt. Dieses fehlende Schrumpfen der Zwangsschicht überträgt sich unmittelbar auf die oberste Schicht des Schichtstapels, die aufgrund der relativ festen Anbindung an die Zwangsschicht am Schrumpfen gehindert wird. Durch die oberste Schicht des Schichtstapels werden auch die im folgenden weiter unterhalb der obersten Schicht des Schichtstapels angeordneten Schichten am Schrumpfen gehindert, und zwar in dem Maße, wie die Schichtdicke der einzelnen Schichten und die Festigkeit ihrer mechanischen Anbindung untereinander dies zulassen. Je stärker die mechanische Kopplung zwischen den Schichten des Schichtstapels ist, um so geringer ist die laterale Schrumpfung der einzelnen Schichten.
Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Zwangsschicht aufgrund ihres Gehaltes an einem polymeren Bindemittel das Verflüchtigen des polymeren Bindemittels aus den Schichten des Schichtstapels behindert. Darüber hinaus hat das bekannte Verfahren den Nachteil, daß die Zwangsschicht zwar flexibel ist, jedoch nicht so flexibel, daß sie sich allen möglichen Vertiefungen und Oberflächenstrukturen der obersten Schicht des Schichtstapels gut anpassen kann. Dadurch wird an kritischen Stellen der obersten Schicht des Schichtstapels ein erhebliches Schrumpfen in lateraler Richtung nicht verhindert.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats bereitzustellen, mit dessen Hilfe das Schrumpfen des Schichtstapels während des Sinterns auch an Vertiefungen der obersten Schicht des Schichtstapels vermindert werden kann.
Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats an, das folgende Schritte enthält:
  • a) Bereitstellen eines Grundkörpers, der einen Stapel von übereinanderliegenden Schichten aufweist. Die übereinanderliegenden Schichten enthalten ein ungesintertes Keramikmaterial
  • b) Bilden einer Zwangsschicht durch Aufpressen eines Pulvers auf der Oberfläche der obersten Schicht des Stapels
  • c) Sintern des Stapels
  • d) Entfernen der Zwangsschicht.
Die Zwangsschicht wird gemäß der Erfindung gebildet durch Aufpressen eines Pulvers auf der Oberfläche der obersten Schicht des Stapels. Ein Pulver ist bezüglich seiner Form sehr beweglich und kann auch in Hohlräume beziehungsweise in Vertiefungen leicht eindringen oder sich anderen Oberflächenstrukturen des Stapels leicht anpassen und so einen durchgehenden Schutz vor zu starker Schrumpfung in lateraler Richtung während des Sinterns des Schichtstapels bewirken.
Desweiteren hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß die Festigkeit der Zwangsschicht durch Pressen hergestellt wird, wodurch auf ein polymeres Bindemittel in der Zwangsschicht verzichtet werden kann. Der Verzicht auf ein polymeres Bindemittel in der Zwangsschicht hat zur Folge, daß das Verflüchtigen von gegebenenfalls in den Schichten des Schichtstapels vorhandenen polymeren Bindemitteln nicht stark behindert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Bilden der Zwangsschicht unter Anwendung einer Abfolge von Schritten, die die folgenden beiden Schritte beinhaltet:
  • a) Herstellen einer Pulverschüttung auf der Oberfläche der obersten Schicht des Stapels
  • b) Pressen der Pulverschüttung auf die oberste Schicht des Stapels.
Durch dieses Verfahren kann der Vorteil erzielt werden, daß während der Herstellung der Pulverschüttung, also so lange das Pulver noch ohne äußeren Druck und damit sehr beweglich ist, alle möglichen Oberflächenstrukturen der obersten Schicht des Stapels mit dem Pulver ausgefüllt werden können, wodurch besonders effektiv ein durchgehender Schutz vor zu starkem lateralen Schrumpfen der obersten Schicht des Schichtstapels und damit der weiteren Schichten des Schichtstapels bewirkt werden kann. Erst nachdem die Pulverschüttung hergestellt worden ist und nachdem alle Vertiefungen der obersten Schicht des Schichtstapels mit Pulver aufgefüllt sind, erfolgt das Pressen der Pulverschüttung und damit das Verhärten der Zwangsschicht beziehungsweise das Erzielen einer mechanischen Stabilität der Zwangsschicht.
Die Zwangsschicht entsteht im Normalfall als poröse Schicht. Eine poröse Zwangsschicht hat den Vorteil, daß gegebenenfalls in den Schichten des Schichtstapels vorhandene flüchtige Bestandteile leicht ausgetrieben werden können, da sie durch die Poren der Zwangsschicht vom Inneren des Schichtstapels nach außen dringen können.
Um die oberste Schicht des Schichtstapels beim Pressen des Pulvers möglichst geringen mechanischen Belastungen auszusetzen, und um insbesondere eine ungleichmäßige Verteilung des beim Pressen der Pulverschüttung auftretenden Drucks zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn dem Pulver vor dem Pressen ein Preßhilfsmittel beigefügt wird. Ein solches Preßhilfsmittel hat die Eigenschaft, daß es die Reibung zwischen den einzelnen Körnern des Pulvers herabsetzt, wodurch die innere Reibung des Pulvers vermindert wird. Gleichzeitig wird dadurch ein Druckausgleich während des Pressens erreicht, wodurch die Oberfläche der obersten Schicht des Schichtstapels während des Pressens gleichmäßig mit dem Preßdruck belastet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann ein Stapel verwendet werden, dessen Schichten ein Bindemittel enthalten, während die Zwangsschicht frei von Bindemitteln ist. Dadurch kann insbesondere Sorge dafür getragen werden, daß das in dem Innern des Stapels vorhandene Bindemittel leicht durch die von Bindemittel freie Zwangsschicht aus dem Stapel ausgetrieben werden kann.
Die Dicke der Zwangsschicht kann beispielsweise zwischen 0,1 mm und 5 mm betragen. Vorteilhafterweise beträgt die Dicke der Zwangsschicht zwischen 0,3 und 0,7 mm.
Das Aufpressen des Pulvers kann mit einem Druck von 50 bis 200 MPa erfolgen. Durch einen solchen Druck kann erreicht werden, daß die Körner des Pulvers zusammenbacken und eine Zwangsschicht mit ausreichender mechanischer Stabilität entsteht, um das Schrumpfen der Schichten des Schichtstapels während des Sinterns zu vermindern. Mit üblichen Pressvorrichtungen erreichbare Drücke liegen zwischen 60 und 150 MPa.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren anzuwenden bei Keramiksubstraten, bei denen die oberste Schicht des Schichtstapels eine Vertiefung aufweist. Durch die Verwendung von einer Zwangsschicht, die aus einem gepreßten Pulver hervorgeht, können Vertiefungen und weitere Oberflächenstrukturen leicht mit dem Pulver und damit mit der Zwangsschicht vollständig aufgefüllt werden.
Desweiteren wird vorteilhaft ein Pulver mit einer Korngröße zwischen 0,1 µm und 2 µm verwendet.
Das Pulver kann beispielsweise Körner aus Al2O3 enthalten. Ebenfalls können die Schichten des Schichtstapels als Keramikmaterial Al2O3 enthalten. Als Sinterhilfsmittel kann vorzugsweise Glas verwendet werden.
Die Schichten des Schichtstapels können jedoch auch als keramische Feststoff-Komponente Bariumtitanat, Kalziumtitanat, Strontiumtitanat, Bleititanat, CaZrO3, BaZrO3, BaSnO3, Metallcarbide wie Siliziumcarbid, Metallnitride wie Aluminiumnitrid, Mineralien wie Mullit und Kyanit, Zirkoniumdioxid oder auch verschiedene Arten von Siliziumdioxid enthalten. Selbst Gläser mit hohem Erweichungspunkt können als die keramische Komponente verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie ausreichend hohe Erweichungspunkte haben. Weiterhin können Mischungen derartiger Materialien für die keramische Feststoff- Komponente der Schichten des Schichtstapels verwendet werden.
Als Sinterhilfsmittel können die Schichten des Stapels Glas, beispielsweise SiO2 mit Ca zur Bildung von Anorthit (CaAl2Si2O8) in Verbindung mit Al2O3 als keramischem Bestandteil der Schichten enthalten.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von keramischen Substraten ermöglicht insbesondere die Verwendung von Schichtstapeln, die die Form einer Platte aufweisen, wobei die Platte eine Grundfläche von wenigstens 18 cm × 18 cm und eine Höhe von 0,5 bis 3 mm aufweist. Mittels einer solchen Platte können in einem einzigen Herstellungsschritt ein großflächiges, oder durch nachfolgendes Zerteilen des großflächigen Substrates, eine Vielzahl von kleinen Substraten hergestellt werden.
Es ist darüber hinaus besonders vorteilhaft, wenn das Sintern des Schichtstapels bei einer Temperatur von weniger als 1000°C erfolgt, da in diesem Fall ein LTCC-Sinterprozeß vorliegt, der die Verwendung von Silberverbindungen für Leiterstrukturen im Innern des Substrats ermöglicht, was zu niedrigeren Verlusten innerhalb des Bauelements führt. Die Verwendung von Silber hat darüber hinaus den Vorteil, daß es im Gegensatz zu dem bei höheren Sintertemperaturen erforderlichen Platin leichter und billiger verfügbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es desweiteren, wenn bei der Sintertemperatur, bei der der Stapel gesintert wird, die Zwangsschicht nicht sintert. Dies bedeutet, daß die Zwangsschicht ihre ursprüngliche Form weitgehend beibehält und somit wirksam das Schrumpfen der Schichten des Stapels in lateraler Richtung vermindern kann.
Das Entfernen der Zwangsschicht im Anschluß an das Sintern des Stapels kann beispielsweise durch Abkratzen, Absputtern oder Sandstrahlen erfolgen.
Es ist desweiteren vorteilhaft, wenn zusätzlich zur Oberseite des Schichtstapels auch auf der Unterseite des Schichtstapels durch Aufpressen eines Pulvers eine zweite Zwangsschicht auf der Oberfläche der untersten Schicht des Schichtstapels gebildet wird. Dadurch kann das Schrumpfen der Schichten des Schichtstapels von zwei Seiten her vermindert werden, was insgesamt eine noch geringere Schrumpfung zur Folge hat.
Es kommt insbesondere in Betracht, als Stapel einen Schichtstapel zu verwenden, bei dem zwischen zwei Schichten Leiterbahnen angeordnet sind. Diese Leiterbahnen können verwendet werden zur Herstellung einer Verdrahtung zwischen auf der Oberfläche des Keramiksubstrats angeordneten aktiven Bauelementen und im Innern des Keramiksubstrats angeordneten passiven Bauelementen. Die Leiterbahnen beziehungsweise elektrisch leitenden Flächen zwischen zwei Schichten des Schichtstapels können auch dazu verwendet werden, passive Bauelemente, beispielsweise Kondensatoren oder Spulen zu realisieren.
Um die zwischen den Schichten angeordneten Leiterbahnen miteinander zu kontaktieren, ist es vorteilhaft, wenn eine Schicht im Stapel eine Durchführung enthält, die elektrisch leitfähig ist und die auf zwei verschiedenen Seiten der Schicht angeordnete Leiterbahnen miteinander verbindet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Aufpressen eines Pulvers auf die Oberfläche der obersten Schicht im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines keramischen Substrats anhand einer Anordnung zum Aufpressen des Pulvers in einem schematischen Querschnitt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen ein keramisches Substrat hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Sintern, einmal mit zwei Zwangsschichten, jeweils eine davon auf der Unterseite und eine auf der Oberseite (Fig. 2) und einmal mit nur einer Zwangsschicht auf der Oberseite des Substrats (Fig. 3).
Fig. 4 zeigt ein LTCC-Substrat in einem schematischen Querschnitt, hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Fig. 1 zeigt einen Grundkörper 2 mit einem Stapel 2a von übereinanderliegenden Schichten 3. Die Schichten 3 enthalten ungesintertes Keramikmaterial. Der Grundkörper 2 ist in eine Preßform eingelegt, die einen Boden 21 und Seitenwände 22 aufweist. Zwischen dem Boden 21 und dem Grundkörper 2 ist ein Pulver 5 in Form einer Schüttung angeordnet, das zu einer zweiten Zwangsschicht 12 zu verpressen ist. Die Oberfläche 13 der untersten Schicht 14 des Stapels 2a liegt direkt auf der Pulverschüttung auf. Auf der Oberfläche 6 der obersten Schicht 7 des Stapels 2a ist wiederum eine Schüttung 8 aus Pulver 5 angeordnet, die zu einer Zwangsschicht 4 zu verpressen ist. Das Verpressen des Pulvers 5 unterhalb des Schichtstapels 2a beziehungsweise des Pulvers 5 oberhalb des Schichtstapels 2a mit dem Schichtstapel 2a geschieht durch Aufpressen eines Stempels 23, der mit einer Kraft F gegen den Boden 21 der Preßkammer gepreßt wird. Dabei wird ein Druck von 60 bis 150 MPa angewendet.
Eine in der obersten Schicht 7 angeordnete Vertiefung 9 kann mit dem Pulver 5 auf leichte Art und Weise einfach durch Einschütten des Pulvers 5 in die Vertiefung 9 vollständig aufgefüllt werden, wodurch die aus dem Pulver 5 auf der Oberseite des Schichtstapels 2 des Stapels 2a zu bildende Zwangsschicht 4 die Vertiefung 9 vollständig ausfüllt, und wodurch insbesondere an der Stelle der Vertiefung eine erhöhte Maßhaltigkeit des herzustellenden Substrats während des Sinterns erwartet werden kann.
Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils einen Stapel 2a von übereinanderliegenden Schichten 3, wobei das keramische Substrat 1 bereits durch Sintern des Stapels 2a fast fertiggestellt ist. Der während des Sinterns auftretende Schrumpf der einzelnen Schichten 3 erzeugt die in Fig. 2 gezeigte gekrümmte Außenkontur des keramischen Substrats 1. Da sich gemäß Fig. 2 auf der Oberseite eine Zwangsschicht 4 und auf der Unterseite eine zweite Zwangsschicht 12 befindet, ist der maximale Schrumpf bei der Herstellung des Substrats 1 in der Region der mittleren Schichten 3 aufgetreten. Demgegenüber ist gemäß Fig. 3 die größte Veränderung der Außenkontur beziehungsweise das maximale Schrumpfen der das Substrat 1 bildenden Schichten 3 in dem Bereich der unteren Schichten 3 aufgetreten, da in diesem Fall nur auf der Oberfläche der obersten Schicht 7 eine Zwangsschicht 4 angeordnet ist.
Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß es vorteilhaft ist, sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite des Stapels 2a jeweils eine Zwangsschicht 4, 12 vorzusehen, da dadurch eine Veränderung der geometrischen Abmessungen des herzustellenden Substrats während des Sinterns am meisten vermindert werden kann.
Fig. 4 zeigt ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren fertig hergestelltes keramisches Substrat 1, bei dem die Zwangsschichten bereits entfernt worden sind. Das Substrat 1 ist hergestellt aus einem Stapel 2a von übereinanderliegenden Schichten 3, die ein ungesintertes Keramikmaterial enthalten, wobei das ungesinterte Keramikmaterial durch Sintern in ein gesintertes Keramikmaterial übergeführt worden ist. Auf der Oberseite der obersten Schicht 3 des keramischen Substrats 1 sind Bauelemente 18, 19 angeordnet, wobei das erste Bauelemente 18 durch Drahtbonden und anschließendes Vergießen und das zweite Bauelement 19 durch Flip-Chip-Montage auf der Oberfläche des keramischen Substrats befestigt ist. Die beiden Bauelemente 18, 19 können beispielsweise keramische Mikrowellenfilter sein. Auf der Unterseite des keramischen Substrats 1 sind Metallisierungen 20 angeordnet, an denen das Substrat 1 auf eine Leiterplatte gelötet und mithin mit weiteren elektronischen Bauelementen elektrisch in Kontakt gebracht werden kann. Auch auf der Oberseite des Substrats 1 sind Metallisierungen 20 angeordnet, auf denen die Bauelemente 18, 19 befestigt werden können. Das Substrat 1 weist eine Höhe H von 1 mm auf. Die Zahl der Schichten 3 beträgt sechs.
Im Innern des Substrats 1 befinden sich Verdrahtungsebenen, die durch Leiterbahnen 10 realisiert werden. Dabei befindet sich eine Verdrahtungsebene immer an der Grenzfläche zwischen zwei Schichten 3. Die Leiterbahnen 10 können beispielsweise durch eine silberhaltige Siebdruckpaste gebildet werden. Darüber hinaus weist eine Schicht 3 auch Durchführungen 11 auf, die Leiterbahnen 10 miteinander kontaktiert, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Schicht 3 liegen. In den Durchführungen 11 sind elektrisch leitende Materialien angeordnet, die vorteilhafterweise die Durchführungen 11 auffüllen.
Im oberen Bereich des Substrats 1 sind zwei der Schichten 3 als Schichten 15 mit hohem ∈ (= Dielektrizitätskonstante) ausgebildet. Ein solches ∈ kann beispielsweise ∈ = 20 sein. Durch entsprechend ausgebildete Leiterbahnen 10 beziehungsweise elektrisch leitende Flächen 24 in den Verdrahtungsebenen können passive Komponenten wie Kondensatoren 17 in das Substrat 1 integriert sein. Gemäß Fig. 4 sind elektrisch leitende Flächen 24 an den Grenzschichten zwischen zwei Schichten 3 so angeordnet und durch Durchführungen 11 miteinander verbunden, daß ineinandergreifende Kammstrukturen, wie sie aus Vielschichtkondensatoren bekannt sind, entstehen. Durch das Aufdrucken einer Widerstandspaste 25 vor dem Verstapeln der Schichten 3 an der Grenzflächen zwischen den Schichten 3 können auch integrierte Widerstände als Passivkomponenten im Substrat 1 hergestellt werden. Durch Ausbilden von Leiterbahnen 10 in Form von spiralförmigen Bahnen und durch Aneinanderreihen von übereinander gestapelten spiralförmigen Bahnen können auch integrierte Spulen 16 in dem Substrat 1 hergestellt werden.
Die dargestellte Erfindung wird vorzugsweise für Stapel 2a verwendet, die aus im wesentlichen entlang von Ebenen verlaufenden Schichten 3 hergestellt sind. Es ist jedoch auch denkbar, die Erfindung auf gekrümmte Substrate anzuwenden, wobei die Schichten 3 dann nicht entlang einer Ebene sondern entlang von gekrümmten Kurven verlaufen.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats (1) mit folgenden Schritten:
  • a) Bereitstellen eines Grundkörpers (2) mit einem Stapel (2a) von übereinanderliegenden Schichten (3), die ein ungesintertes Keramikmaterial enthalten
  • b) Bilden einer Zwangsschicht (4) durch Aufpressen eines Pulvers (5) auf der Oberfläche (6) der obersten Schicht (7) des Stapels (2a)
  • c) Sintern des Stapels (2a)
  • d) Entfernen der Zwangsschicht (4)
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der Zwangsschicht (4) folgende Schritte beinhaltet:
  • a) Herstellen einer Pulverschüttung (8) auf der Oberfläche (6) der obersten Schicht (7) des Stapels (2a)
  • b) Pressen der Pulverschüttung (8) auf die oberste Schicht (7) des Stapels (2a).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei eine poröse Zwangsschicht (4) gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Pulver (5) vor dem Pressen mit einem Preßhilfsmittel versetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Stapel (2a) verwendet wird, dessen Schichten (3) ein Bindemittel enthalten und wobei eine Zwangsschicht (4) gebildet wird, die frei von Bindemittel ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Zwangsschicht (4) gebildet wird, die eine Dicke zwischen 0,1 mm und 5 mm aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Aufpressen des Pulvers (5) mit einem Druck von 50 bis 200 MPa erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei ein Stapel (2a) von Schichten (3) verwendet wird, dessen oberste Schicht (7) an ihrer Oberfläche (6) eine Vertiefung (9) aufweist,
und wobei das Pulver (5) in die Vertiefung (9) gepreßt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Pulver (5) mit einer Korngröße zwischen 0,1 und 2 µm verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Pulver (5) verwendet wird, das Al2O3 enthält.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zur Bildung des Stapels (2a) Schichten (3) verwendet werden, die als Keramikmaterial Al2O3 und als Sinterhilfsmittel Glas enthalten.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Stapel (2a) verwendet wird, der die Form einer Platte aufweist, wobei die Platte eine Grundfläche von wenigstens 18 cm × 18 cm und eine Höhe (H) von 0,5 bis 3 mm aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Sintern bei einer Temperatur erfolgt, die kleiner als 1000°C ist, und wobei die Zwangsschicht (4) während des Sinterns des Stapels (2a) nicht sintert.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Entfernen der Zwangsschicht (4) durch Abkratzen, Absputtern oder Sandstrahlen erfolgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Stapel (2a) verwendet wird, bei dem zwischen zwei Schichten (3) Leiterbahnen (10) angeordnet sind.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei eine Schicht (3) eine elektrisch leitfähige Durchführung (11) enthält, die zwei auf verschiedenen Seiten der Schicht (3) angeordnete Leiterbahnen (10) miteinander verbindet.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine zweite Zwangsschicht (12) durch Aufpressen eines Pulvers (5) auf die Oberfläche (13) der untersten Schicht (14) des Stapels (2a) gebildet wird.
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