DE102009036951A1 - Mehrlagenschaltung - Google Patents

Mehrlagenschaltung Download PDF

Info

Publication number
DE102009036951A1
DE102009036951A1 DE102009036951A DE102009036951A DE102009036951A1 DE 102009036951 A1 DE102009036951 A1 DE 102009036951A1 DE 102009036951 A DE102009036951 A DE 102009036951A DE 102009036951 A DE102009036951 A DE 102009036951A DE 102009036951 A1 DE102009036951 A1 DE 102009036951A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ceramic substrate
substrate system
component
cavity
circuit according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102009036951A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102009036951B4 (de
Inventor
Joachim Kusterer
Erhard Prof. Dr. Kohn
David Maier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitaet Ulm
Original Assignee
Universitaet Ulm
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Ulm filed Critical Universitaet Ulm
Priority to DE200910036951 priority Critical patent/DE102009036951B4/de
Publication of DE102009036951A1 publication Critical patent/DE102009036951A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009036951B4 publication Critical patent/DE102009036951B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0203Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrlagenschaltung in Form eines 3-D-Keramiksubstratsystems aus einem gesinterten Keramikmaterial, wobei in dem 3-D-Keramiksubstratsystem mindestens eine Kavität vorgesehen ist, in der ein elektronisches, elektromechanisches, elektrothermisches, elektrochemisches, piezoelektrisches oder piezoresistives Bauteil der Mikrosystemtechnik oder der Mikroelektronik, das auf der Basis eines halbleitenden Materials besteht, angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mehrlagenschaltung in Form eines 3D-Keramiksubstratsystems aus einem gesinterten Keramikmaterial, wobei in dem 3D-Keramiksubstratsystem mindestens eine Kavität vorgesehen ist, in der ein elektronisches, elektromechanisches, elektrothermisches, elektrochemisches, piezoelektrisches oder piezoresistives Bauteil der Mikrosystemtechnik oder der Mikroelektronik, das auf der Basis eines halbleitenden Material besteht, angeordnet ist.
  • In der Elektrontechnik ist es seit vielen Jahren bekannt, über eine übliche Hybridintegrationstechnik (SMT) Systeme planar auf einem Trägersubstrat zu integrieren. Diese Technik wird hauptsächlich in Mobilfunksystemen eingesetzt und dient zur Integration sowohl passiver als auch aktiver Komponenten.
  • Für höhere Frequenzen und Systeme höherer Komplexität hat sich für Mehrlagenschaltungen eine 3D-Stapeltechnik bewährt. Dies gilt insbesondere für Mikrowellensysteme, in denen einzelne Keramiksubstratebenen dreidimensional gestapelt und laminiert werden, um parasitäre Hochfrequenzeffekte zu minimieren und Wellenleiter in Hohlleitertechnik direkt zu integrieren. Hierbei werden Materialien mit niedrigen Verlustwinkeln bei hohen Frequenzen gefordert, was zur Verwendung hoch isolierender Keramiksubstrate für die einzelnen Ebenen führt. Um mit möglichst niedrigen Verarbeitungstemperaturen auszukommen, wurden hierfür spezifisch LTCC-Keramiken entwickelt (Low Temperature Cofired Ceramics). In der niedrigsten Komplexität können zwei Lagen übereinander gestapelt werden, wobei zumeist die planare Schaltung mit einem (face to face)-Decksubstrat verbunden ist, das keine Durchkontaktierung aufweist. Bei 3D-Mehrlagenstapelsystemen werden eine Mehrzahl von Schaltungsebenen übereinander integriert und durch Laminieren unter Wärme und Druck direkt verbunden.
  • In solcher LTCC-Stapeltechnik können Leitungsstrukturen, Kapazitäten, Induktivitäten und Widerstände integriert werden, um z. B. Anpassungsnetzwerke oder Filterstrukturen zu realisieren. Diese passiven Strukturen werden dabei innerhalb des 3D-Stapels realisiert. Andere passive bzw. aktive Komponenten, wie Halbleiterdioden bzw. Transistoren, müssen auf dem Stapel platziert werden, da sie nur nach dem Sinterprozess aufgebracht werden können.
  • Die zuvor beschriebenen LTCC-Stapel beinhalten somit innerhalb des Stapels keine aktiven Komponenten, sondern nur passive Funktionen, wie Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten. Der wesentliche Grund liegt darin, dass die zum Sintern der Keramik benötigten Temperaturen so hoch sind, dass die aktiven Komponenten dieser Behandlung nicht standhalten. Darüber hinaus besitzen LTCC-Keramiken (~3 W/mK), welche zumeist auf Glasbasis beruhen, im Vergleich zu kompakten Keramiken, wie Al2O3 (18 W/mK) oder gar Aluminiumnitrid AlN (180 W/mK) eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit, was wiederum die Verlustleistung der Systeme begrenzt.
  • Ausgehend hiervon ist es deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mehrlagenschaltung in Form eines 3D-Keramiksubstratsystems vorzuschlagen, die die Möglichkeit bietet, sowohl aktive als auch passive elektronische, elektromechanische, elektrothermische, elektrochemische, piezoelektrische oder piezoresistive Bauteile der Mikrosystemtechnik oder der Mikroelektronik nicht nur auf der Oberfläche des 3D-Systems zu integrieren, sondern im Keramiksubstratsystem selbst einzubauen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein diesbezügliches Verfahren zur Herstellung einer derartigen Mehrlagenschaltung in Form eines 3D-Keramiksubstratsystems anzugeben.
  • Die Erfindung wird in Bezug auf die Mehrlagenschaltung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung der Mehrlagenschaltung durch die Merkmale des Patentanspruches 13 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
  • Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, dass in mindestens einer im 3D-Keramiksubstratsystem angeordneten Kavität ein aktives elektronisches Bauteil der Mikrosystemtechnik (MST/MEMS) oder der Mikroelektronik, das aus einem halbleitenden Material besteht, angeordnet ist, wobei wesentlich ist, dass die Temperaturbeständigkeit des halbleitenden Materials so ausgewählt ist, dass es mindestens der Sintertemperatur des Keramiksubstratsystems entspricht.
  • Unter 3D-Keramiksubstratsystemen im Sinne der Erfindung werden dabei sowohl sog. Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (Low Temperature Cofired Ceramics, LTCC) als auch 3D-Keramiksubstratsysteme verstanden, die mittels selektivem Lasersintern (SLS) hergestellt werden.
  • LTCC-Mehrlagenkeramiken sind im Stand der Technik bekannt. Derartige Stapel bestehen aus mehreren, nahezu beliebig vielen übereinander gestapelten Lagen. Die Herstellung des 3D-Keramiksubstratsystems erfolgt z. B. in der Weise, dass die ungebrannten Keramiklagen, die auch als Keramikfolien ausgebildet sein können, einzeln strukturiert, danach gestapelt und laminiert werden. Es können dabei Leiterbahnen, Kondensatoren, Widerstände und Spulen erzeugt werden. Anschließend wird ein definiertes Sinterprofil mit einer Sintertemperatur von maximal 900°C gefahren. Diese Technologie vereinigt somit die Vorteile der HTCC-(High Temperature Cofired Ceramics) und der Dickschichttechnologie und ist vor allem bei kleinen und mittleren Stückzahlen eine kostengünstige Alternative zur herkömmlichen Leiterplattentechnologie. LTCC kann man mit vorhandenen Dickschichteinrichtungen drucken und brennen. Die Keramikmasse ist mit Plastifikatoren (um Laminieren unter Temperatur und Druck zu ermöglichen) und Lösungsmitteln versehen. Für Innenlagen-Leiterbahnen und Durchkontaktierungen wurden Silber-, Silber/Palladium- und Goldpasten entwickelt, die sich auf der Keramiklage bzw. Keramikfolie verarbeiten lassen und nahezu in gleichem Maße schrumpfen wie die Keramiklage. Die Außenlagen werden vorzugsweise separat eingebrannt (postfired), um extreme Passgenauigkeit für automatisches Bestücken zu gewährleisten. Durchgangslöcher werden gestanzt oder mit dem Laser gelocht. Danach werden die Löcher mit einer Leitpaste gefüllt. Nach dem Trocknen werden die Leiterbahnen gedruckt. Die einzelnen Leiterbahnen werden ausgerichtet und in einer Pressform gestapelt. Laminiert wird unter Wärme und Druck (z. B. 70°C und 20,6 N/mm2). Nach der Laminierung erfolgt ein Schneiden auf Endmaß und ein Ausbrennen bei 350°C im Konvektionsofen, dabei werden 85% der organischen Bestandteile ausgebrannt. Anschließend erfolgt ein Brennen im normalen Dickschichtofen im Bereich von ca. 850°C.
  • 3D-Keramiksubstratsysteme, die mittels selektivem Lasersintern (SLS) hergestellt werden, sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt. Hierbei werden räumliche keramische Strukturen aus einem pulverförmigen Ausgangsmaterial hergestellt. Das Prinzip besteht darin, in einem generativen Schichtbauverfahren entsprechende Strukturen Lage um Lage mit Hilfe eines Lasers zu sintern. Die einzelnen Lagen des Ausgangsmaterials (Keramikpulver, Schlicker oder Formsand) werden vollflächig mit Schichtdicken im Bereich von wenigen Mikrometern bis einigen Hundert Mikrometern aufgebracht.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in einem derart wie vorstehend beschriebenen 3D-Keramiksubstratsystem mindestens eine Kavität, d. h. ein definierter Hohlraum, vorgesehen ist, wobei in diesem Hohlraum das elektronisch aktive Bauteil der Mikrosystemtechnik (MEMS), das aus einem halbleitenden Material besteht, angeordnet ist. Wesentlich ist dabei, dass das halbleitende Material des aktiven Bauteils mindestens über die Zeitspanne der Sinterung bei der entsprechenden Sintertemperatur standhält. Die Sintertemperatur liegt im Regelfall bei maximal 900°C. Wesentlich ist somit, dass das elektronisch aktive Bauteil aus einem entsprechenden Material gefertigt ist, das der Sintertemperatur über die Zeitspanne der Sinterung standhält.
  • Erfindungsgemäß sind deshalb die Materialien der Bauteile der Mikrosystemtechnik (MEMS) ausgewählt aus Diamant, Siliziumcarbid, Galliumnitrid und dessen Heterostrukturen, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid oder Carbonnitrid.
  • Unter elektronisch aktiven Bauteilen im Sinne der Erfindung werden dabei solche Bauteile verstanden, die aktive elektrische Funktionen ausführen können. Beispiele hierfür sind Transistoren (wie Feldeffekttransistoren (FET)), Dioden oder auch ein Biegebalkenaktuator. Bei den Transistoren sind RF-FET und Leistungs-FET aus InAlN/GaN auf GaN-Basis, ISFET und elektrochemische Elektroden für Fluidiksysteme bevorzugt. Weitere mögliche Bauelemente: Feldemitter, Teilchendetektor, Piezoresistor, Thermistor, Resonator, Temperatursensor, UV-Detektor und Heizerelement.
  • Ein weiteres wesentliches Element der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass dieses Bauteil so passgenau in die Kavität eingebaut ist, dass es die Funktion ausüben kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch bewerkstelligt, dass das Bauteil über Abstandshalter, bevorzugt Lötverbindungen, in der Kavität fixiert ist. Wesentlich dabei ist, dass auch das Material des Abstandshalters, d. h. bevorzugt die Lötverbindung, aus einem Material ausgewählt ist, das eine Temperaturbeständigkeit aufweist, die mindestens der Sintertemperatur des Keramiksubstratsystems entspricht.
  • Derartige Lote bestehen z. B. aus Kupfer/Zink (Messinglot), silber-, gold-, phosphor- oder cadmiumhaltigen Hartloten.
  • Die Erfindung umfasst selbstverständlich auch Ausführungsformen, bei denen mehr als eine Kavität in dem 3D-Keramiksubstratsystem vorgesehen ist, so dass mehrere vorstehend beschriebene aktive Bauelemente in einem einzigen 3D-Keramiksubstratsystem untergebracht werden können.
  • Dem Fachmann ist es dabei bekannt, wie er derartige aktive Bauelemente kontaktieren kann. Dies erfolgt bevorzugt, wie bereits beim LTCC-Stapel beschrieben, durch Kontaktierung mittels entsprechenden Leiterbahnen, die mit Dickschichttechnik aufgebracht werden. Derartige Leiterbahnen bestehen z. B. aus Kupfer, Gold, Silber, Platin- oder Palladiumlegierungen, MAX-Phasen-Metallen, Iridium, Molybdän, Wolfram, Nickel, Titan, Chrom, Eisen oder Tantal.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrlagenschaltung in Form eines 3D-Keramiksubstratsystems, wie es in Patentanspruch 13 beschrieben ist.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei so vorgegangen, dass das aktive Bauteil auf einer ersten als Basissubstrat dienenden Lage über entsprechende Abstandshalter z. B. Lötflecken, fixiert wird und dass dann anschließend eine Verbindung der ersten Lage mittels Sinterung mit der nächsten Lage erfolgt.
  • Wichtig dabei ist das passgenaue Einbauen des entsprechenden elektronisch aktiven Bauteils.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und 5 Figuren, bei denen als aktives elektronisches Bauteil ein Diamantaktuator in einem Siliziumrahmen in einer Kavität integriert wird, beschrieben.
  • 1 zeigt die Einzelkomponenten zur Realisierung eines Diamantaktuators in einem 3D-Keramikstapel.
  • 2 zeigt die Verbindung der Einzelkomponenten aus 1.
  • 3 zeigt den fertig eingebauten Diamantaktuator in der ersten Ebene nach Entfernen des Siliziumrahmens.
  • 4 zeigt den Aufbau des 3D-Keramiksubstratsystems.
  • 5 zeigt das Endprodukt in Form eines Diamantaktuators, der in einer Kavität des 3D-Keramiksubstratsystems angeordnet ist.
  • In 1 sind zwei wesentliche Einzelkomponenten, die zum Aufbau einer Mehrlagenschaltung in Form eines 3D-Keramiksubstratsystems erforderlich sind, gezeigt. Der Beispielsfall nach 1 zeigt eine Diamantbrücke 1, die in einem Siliziumrahmen 2 verankert ist. Als weitere Komponente ist dabei die erste Ebene eines 3D-Keramiksubstratsystems schematisch im Schnitt dargestellt, die mit LTCC-Ebene 1 bezeichnet ist. Wie aus 1 ersichtlich, weist die Diamantbrücke 1 dabei an einer Seite mindestens einen Lötflecken 13 sowie mindestens einen weiteren Lötflecken 15 am Si-Rahmen 2 auf. Die Diamantbrücke 1 verfügt weiterhin über Schaltkontakte 4 und einen Biegebalkenantrieb 5. Der Biegebalkenantrieb 5 kann dabei ein Bimetall, eine Piezokeramik oder ein elektrostatischer Antrieb sein. Die Realisierung eines wie vorstehend beschriebenen Biegebalkens ist an und für sich aus dem Stand der Technik bekannt. Hierzu wird auf die DE 103 48 335 A1 verwiesen.
  • Wie nun aus 1 ersichtlich, werden diese beiden Einzelkomponenten, d. h. der Biegebalken 1 mit seinem Lötflecken 13 und der Siliziumrahmen 2 mit seinem Lötflecken 15, sowie dem Biegebalkenantrieb 5 und den Schaltkontakten 4 mit der LTCC-Ebene 1 (2. Komponente) in der Weise verbunden, dass die Lötflecken 13, 15 mit entsprechenden Lötflecken 14, 16, die auf der LTCC-Ebene 1 entsprechend aufgebracht sind, kontaktiert werden. Der Lötflecken 15 ist dabei am Siliciumrahmen und der Lötflecken 16 an der entsprechenden Stelle auf der LTCC-Ebene 1 angeordnet. Zur Realisierung einer Schaltung ist dann noch ein entsprechender Schaltkontakt 7 ebenfalls auf der LTCC-Ebene 1 vorgesehen.
  • 2 zeigt nun den Zustand, der dann entsteht, wenn die vorstehend beschriebenen Einzelkomponenten miteinander über eine Fügeverbindung 8 verbunden werden. Die Verbindung der beiden Einzelkomponenten kann dann z. B. über ein Hartlötverfahren erfolgen.
  • 3 zeigt nun den Zustand, der dann entsteht, wenn nach dem Verbinden der Einzelkomponenten, wie sie in 2 gezeigt worden sind, der Siliziumrahmen entfernt wird. Die Entfernung des Si-Rahmens kann z. B. trockenchemisch erfolgen. Damit wird die Oberseite offen für Lötverbindungen mit der nächsten LTCC-Ebene oder weitere darüber integrierbare Elemente, die zusammen mit dem Biegebalkenelement die Höhe von LTCC-Ebene 2 (4) nicht übersteigt. Wenn der Siliziumrahmen entfernt wird, entsteht somit ein fest verlöteter Biegebalken 1, der in einer Kavität einer LTCC-Keramik integriert ist. In der Figurenfolge 1 bis 5 ist dies am Beispiel eines Biegebalkens gezeigt, der nur einseitig fixiert ist. Selbstverständlich umfasst die Erfindung auch Ausführungsformen in Bezug auf den Biegebalken, der beidseitig mit Lötflecken befestigt ist.
  • 4 zeigt nun wieder im Schnitt schematisch, wie die 3D-Substratkeramik nach Verbinden des Biegebalkens mit der LTCC-Ebene 1 aufgebaut wird. Erfindungsgemäß wird dabei nun so vorgegangen, dass für die vorgesehene Kavität ein entsprechender Ausschnitt in der nächstfolgenden Ebene, die in 4 als LTCC-Ebene 2 bezeichnet wird, freigelassen wird. Wesentlich bei der Erfindung ist dabei, dass durch die genau abgestimmte Dimensionierung der Lötverbindungen 13, 14, 15 und 16 die Höhe genau eingestellt werden kann, so dass dann auch der Biegebalkenaktuator, d. h. das aktive Bauelement, passgenau in dem Hohlraum, d. h. der Kavität, angeordnet ist. Dadurch bildet sich dann die Kavität 20.
  • Zum weiteren Aufbau der Mehrfachschaltung in Form des 3D-Keramiksubstratsystems wird dann, wie in 5 gezeigt, über die LTCC-Ebene 2 die LTCC-Ebene 3 angeordnet. Auch hier ist wieder dafür Sorge zu tragen, dass an der entsprechenden Stelle ein Schaltkontakt 10 angeordnet ist.
  • Wesentlich für die Realisierung einer erfindungsgemäßen Mehrfachschaltung in Form des 3D-Keramiksubstratsystems ist dabei, dass während der Montage alle vorhandenen Komponenten, d. h. Substrate, Bauelemente und vor allem auch bereits bestehende Fügeverbindungen, temperaturfest sind. Dies ist für Bauelemente auf Diamant-, Aluminiumnitrid- oder Siliciumcarbid-Basis durch den Einsatz refraktärer Metalllegierungen gegeben. Dies gilt selbstverständlich auch für die Lötverbindungen, die ebenfalls so ausgelegt sein müssen, dass sie beim anschließenden Sinterprozess über die dort geforderte Zeit der Sinterung die nötige Temperaturstabilität aufweisen. Beim Betrieb schließt im nicht stimulierten Zustand der Schaltkontakt 4, der sich an der Spitze des Biegebalkens 1 befindet, einer Leiterbahn auf einer ersten Ebene (z. B. LTCC-Ebene 1) und im angeregten Zustand wird dann eine Leiterbahn der anderen Ebene (z. B. LTCC-Ebene 2) geschaltet. Alternativ könnte der Biegebalken 1 auch aus einer bistabilen Brücke mit beidseitig angebrachten Schaltkontakten bestehen, welche nun ähnlich einem makroskopischen Kippschalter über beide Schaltzustände ohne statische Anregung verfügt. Eine weitere Anwendung ist außerdem eine monostabile Brücke, welche im nicht stimulierten Zustand einen geschlossenen Schalter darstellt und im Falle einer überhöhten Temperaturbelastung thermisch bzw. bei Überspannung piezoelektrisch als Sicherung fungiert und ihren Schaltkontakt vorübergehend löst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10348335 A1 [0028]

Claims (19)

  1. Mehrlagenschaltung in Form eines 3D-Keramiksubstratsystems aus einem gesinterten Keramikmaterial, dadurch gekennzeichnet dass in mindestens einer im 3D-Keramiksubstratsystem angeordneten Kavität (20) ein aktives elektronisches Bauteil (1) der Mikrosystemtechnik (MST/MEMS) oder Mikroelektronik, das zumindest teilweise aus einem halbleitenden Material besteht, angeordnet ist mit der Maßgabe, dass die Temperaturbeständigkeit des halbleitenden Materials und aller anderen verwendeten Materialien mindestens der Sintertemperatur des Keramiksubstratsystems entspricht.
  2. Mehrlagenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das halbleitende Material des Bauteils (1) ausgewählt ist aus Diamant, Siliziumcarbid, Galliumnitrid und dessen Heterostrukturen, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Bornitrid oder Carbonnitrid.
  3. Mehrlagenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) ein Transistor, eine Diode, ein Biegebalkenaktuator, ein Heizelement, ein Temperatursensor oder ein Resonator ist.
  4. Mehrlagenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) über Abstandshalter (13, 14, 15, 16) aus einem temperaturfesten Material, bevorzugt aus einem Lötmaterial, in der Kavität (20) fixiert ist, mit der Maßgabe, dass das temperaturfeste Material eine Temperaturbeständigkeit aufweist, die mindestens der Sintertemperatur des Keramiksubstratsystems entspricht.
  5. Mehrlagenschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Lötmaterial ist ausgewählt aus Kupfer/Zink (Messinglot), silber-, gold-, phosphor- oder cadmiumhaltigen Hartloten.
  6. Mehrlagenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) über Leiterbahnen aus Cu, Gold, Silber, Platin oder Palladiumlegierungen, MAX-Phasen-Metallen, Iridium, Molybdän, Wolfram, Nickel, Titan, Chrom, Eisen und/oder Tantal kontaktiert ist.
  7. Mehrlagenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Keramiksubstratsystem aus mehreren übereinander gestapelten Lagen aus einem Keramikmaterial und Sinterung dieser Lagen gebildet worden ist (LTCC).
  8. Mehrlagenschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (20) im 3D-Keramiksubstratsystem durch Unterbrechungen bzw. Aussparungen in mindestens einer der Lagen gebildet worden ist.
  9. Mehrlagenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Keramiksubstratsystem durch selektives Lasersintern (SLS) gebildet worden ist.
  10. Mehrlagenschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren so geführt worden ist, dass sich die Kavität (20) im 3D-Keramiksubstratsystem bildet.
  11. Mehrlagenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial ausgewählt ist aus Glas, Keramik, Quarz, Zinkoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Titanoxid und/oder Kupferoxid.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Mehrlagenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im 3D-Keramiksubstratsystem mindestens eine Kavität generiert und das Bauteil in der Kavität des 3D-Keramiksubstratsystems integriert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Keramiksubstratsystem durch Strukturierung, Stapelung und Versinterung (LTCC) der einzelnen Lagen gebildet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Keramiksubstratsystem durch selektives Lasersintern (SLS) hergestellt wird.
  15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil auf einer ersten als Basissubstrat dienenden Lage montiert und über Lötflecken fixiert und die erste Lage anschließend mit der nächsten Lage verbunden wird.
  16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil auf einer anderen als der ersten Lage montiert und über Lötflecken fixiert und diese Lage anschließend mit der nächsten Lage verbunden wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Biegebalkenaktuator z. B. für ein elektronisches Schaltelement ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebalken ein- oder beidseitig fixiert ist.
  19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Feldeffekttransistor (FET), insbesondere ein RF-FET oder ein Leistungs-FET, eine Diode, insbesondere eine RF-Diode oder eine Leistungs-Diode, ist.
DE200910036951 2009-08-11 2009-08-11 Keramik-Mehrlagenschaltung mit elektrischem Bauteil Expired - Fee Related DE102009036951B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910036951 DE102009036951B4 (de) 2009-08-11 2009-08-11 Keramik-Mehrlagenschaltung mit elektrischem Bauteil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910036951 DE102009036951B4 (de) 2009-08-11 2009-08-11 Keramik-Mehrlagenschaltung mit elektrischem Bauteil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009036951A1 true DE102009036951A1 (de) 2011-02-17
DE102009036951B4 DE102009036951B4 (de) 2012-12-13

Family

ID=43448202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910036951 Expired - Fee Related DE102009036951B4 (de) 2009-08-11 2009-08-11 Keramik-Mehrlagenschaltung mit elektrischem Bauteil

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009036951B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205787A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus MAX-Phasen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040150939A1 (en) * 2002-11-20 2004-08-05 Corporation For National Research Initiatives MEMS-based variable capacitor
DE10348335A1 (de) 2003-10-17 2005-05-25 Kohn, Erhard, Prof. Dr.-Ing. Brückenförmiges Mikrobauteil mit einem bimetallischen Biegeelement
EP1808405A2 (de) * 2006-01-13 2007-07-18 Honeywell International Inc. Integrierte Verkapselung für MEMS und IC-Chip

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040150939A1 (en) * 2002-11-20 2004-08-05 Corporation For National Research Initiatives MEMS-based variable capacitor
DE10348335A1 (de) 2003-10-17 2005-05-25 Kohn, Erhard, Prof. Dr.-Ing. Brückenförmiges Mikrobauteil mit einem bimetallischen Biegeelement
EP1808405A2 (de) * 2006-01-13 2007-07-18 Honeywell International Inc. Integrierte Verkapselung für MEMS und IC-Chip

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.Rusu, K.Persson, B.Ottosson and D.Billger, LTCC interconnects in microsystems, J. Micromech. Microeng. 16 (2006), p. S13 *
L.J.Golonka, Technology and applications of low temperature cofired ceramic (LTCC) based sensors and microsystems, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences 54 (2006), pp. 221-231 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205787A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus MAX-Phasen
US10933558B2 (en) 2015-03-31 2021-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a component from MAX phases

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009036951B4 (de) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005047106B4 (de) Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung
EP3371565B1 (de) Sensorelement und verfahren zur herstellung eines sensorelements
EP2038624B1 (de) Elektrisches bauelement mit einem sensorelement und verfahren zur verkapselung eines sensorelements
EP2057647B1 (de) Bauelement-anordnung
DE102015102866A1 (de) Elektrischer Anschlusskontakt für ein keramisches Bauelement, keramisches Bauelement und Bauelementanordnung
DE102006000935A1 (de) Monolithisches keramisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung
WO2014072123A2 (de) Temperaturfühler und verfahren zur herstellung eines temperaturfühlers
EP1772902A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit Isolationszwischenlage und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0538280B1 (de) Schalteranordnung mit regelbarem widerstand
EP2170026B1 (de) Metall-Keramik-Substrat für elektrische Schaltkreise- oder Module, Verfahren zum Herstellen eines solchen Substrates sowie Modul mit einem solchen Substrat
EP3189527B1 (de) Elektrisches bauelement, bauelementanordnung und verfahren zur herstellung eines elektrischen bauelements sowie einer bauelementanordnung
DE102009036951B4 (de) Keramik-Mehrlagenschaltung mit elektrischem Bauteil
EP3994710A1 (de) Ntc-dünnschichtthermistor und verfahren zur herstellung eines ntc-dünnschichtthermistors
WO2010097387A1 (de) Mehrlagiger schaltungsträger und verfahren zu dessen herstellung
EP3455861A2 (de) Keramische vielschichtbauelement und verfahren zur seines herstellung
DE102013102637B4 (de) Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines derartigen Metall-Keramik-Substrates und Anordnung von derartigen Metall-Keramik-Substraten
DE60300759T2 (de) Mikrorelaiseinrichtung
DE102004039853A1 (de) Elektrische Baueinheit und Verfahren zum Herstellen einer solchen Baueinheit
DE202015001441U1 (de) Leistungshalbleitermodul mit kombinierten Dickfilm- und Metallsinterschichten
DE102009012139B4 (de) Modulsubstrat und Verfahren zur Herstellung
DE102014109183A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers und zum Verbinden eines elektrischen Leiters mit einer Metallisierungsschicht eines Schaltungsträgers
DE102020103487B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Glas-Keramik-Verbundsubstrates
DE10121969C1 (de) Schaltungsanordnung in Druckkontaktierung und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1085792B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte sowie Leiterplatte
WO2024079098A1 (de) Sensorelement und verfahren zur herstellung eines sensorelements

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20130314

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee