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Es wird ein keramisches Mehrschichtsubstrat angegeben. Beispielsweise dient das Mehrschichtsubstrat als Träger für Bauelemente, insbesondere für elektrische Bauelemente. Beispielsweise handelt es sich um einen LTCC(low temperature cofired ceramics)- oder um einen HTCC(high temperature cofired ceramics)-Keramikverbund. Das Mehrschichtsubstrat weist eine Durchkontaktierung (Via) auf, die beispielsweise zur Kontaktierung eines Bauelements mit einem Anschlusskontakt verbunden ist. Die erreichbare Packungsdichte der Bauelemente hängt maßgeblich von der Ausgestaltung der Vias und der Anschlusskontakte ab.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2004 030 800 A1 geht ein keramisches Mehrschichtsubstrat hervor, bei dem lötbare Anschlussflächen durch Abscheiden eines Metalls auf das keramische Substrat erzeugt werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Mehrschichtsubstrat und ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtsubstrats anzugeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtsubstrats angegeben. Dabei wird ein Grundkörper aufweisend mehrere keramische Schichten bereitgestellt. Wenigstens eine der Schichten, insbesondere eine äußerste Schicht des Grundkörpers, weist ein Loch auf. Das Loch wird mit einem Metall durch Abscheiden des Metalls aus einer Lösung befüllt.
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Auf diese Weise kann eine Durchkontaktierung durch wenigstens eine Schicht erzeugt werden.
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Beispielsweise wird der Keramikverbund in LTCC- oder in HTCC-Technologie hergestellt. Dabei werden Grünfolien zur Ausbildung der keramischen Schichten bereitgestellt und übereinander gestapelt. Eine äußerste Schicht des Schichtstapels ist mit einem Loch versehen. Das Loch wird beispielsweise mittels eines Lasers oder durch Stanzen eingebracht. Der Schichtstapel wird gesintert. Zur Erzeugung der Durchkontaktierung wird das Loch nach dem Sintern durch Abscheiden eines Metalls aus einer Lösung befüllt. Vorzugsweise wird das Loch vollständig befüllt. Das Metall enthält oder ist beispielsweise Kupfer.
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Zur Abscheidung des Metalls wird beispielsweise ein galvanisches Verfahren verwendet. Insbesondere wird eine äußere Stromquelle angeschlossen. Die zu beschichtende Oberfläche wird dabei zur Kathode, an der sich das Metall aus der Lösung abscheidet.
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Die Oberfläche des Grundkörpers, auf der das Metall abgeschieden werden soll, insbesondere die Oberfläche innerhalb des Lochs, wird beispielsweise vor dem Abscheiden des Metalls vorbehandelt. Insbesondere kann eine Keimschicht („seed layer“) auf die Oberfläche aufgebracht werden, die das Abscheiden des Metalls erleichtert oder überhaupt erst ermöglicht. Beispielsweise wird als Keimschicht eine Metallisierung auf die Oberfläche der Keramik aufgebracht. Anschließend wird das Metall auf die Keimschicht durch Abscheiden aus einer Lösung aufgebracht.
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Die Herstellung einer Durchkontaktierung durch Abscheiden eines Metalls hat den Vorteil, dass das Metall für die Durchkontaktierung erst nach dem Sintern des Keramikverbundes eingebracht werden kann. Somit ist die Wahl des Metalls weitgehend unabhängig von der Herstellungsart des Keramikverbundes, z. B. unabhängig davon, ob eine LTCC- oder HTCC-Technologie verwendet wird. Beispielsweise werden bei der HTCC-Technologie für die Durchkontaktierungen üblicherweise Einbrandpasten enthaltend Wolfram oder Molybdän verwendet. Bei der Herstellung der Durchkontaktierung durch Abscheiden eines Metalls kann stattdessen auch in der HTCC-Technologie beispielsweise Kupfer als Material für die Durchkontaktierung verwendet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mehrschichtsubstrat angegeben, wobei das Mehrschichtsubstrat einen Grundkörper mit mehreren keramischen Schichten aufweist. Wenigstens eine der Schichten weist eine Durchkontaktierung auf, wobei die Durchkontaktierung ein Metall aufweist, das durch Abscheiden aus einer Lösung eingebracht ist. Alle Eigenschaften, die in Bezug auf das Verfahren und das Mehrschichtsubstrat offenbart sind, sind auch entsprechend in Bezug auf die jeweiligen anderen Aspekte offenbart und umgekehrt, auch wenn die jeweilige Eigenschaft nicht explizit im Kontext des jeweiligen Aspekts erwähnt wird.
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In einer Ausführungsform führt das Loch und entsprechend die durch Abscheidung des Metalls gebildete Durchkontaktierung nur durch einen Teil der keramischen Schichten hindurch. Beispielsweise führt die Durchkontaktierung nur durch die äußerste keramische Schicht hindurch. In einer weiteren Ausführungsform führt das Loch und entsprechend die durch Abscheidung gebildete Durchkontaktierung durch mehrere keramische Schichten hindurch. Die Durchkontaktierung kann auch durch den gesamten Schichtstapel hindurchführen.
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In einer Ausführungsform weist das Mehrschichtsubstrat eine Weiterkontaktierung auf, die im Inneren des Grundkörpers angeordnet ist und mit der Durchkontaktierung verbunden ist. In einer Ausführungsform unterscheidet sich die Weiterkontaktierung im Material und/oder im Herstellungsverfahren von der Durchkontaktierung.
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In einer Ausführungsform weist die Weiterkontaktierung Silber, Molybdän oder Wolfram auf. Die Durchkontaktierung weist beispielsweise Kupfer auf. In einer Ausführungsform weist die Weiterkontaktierung das gleiche Material auf wie die Durchkontaktierung. Beispielsweise weisen sowohl die Weiterkontaktierung als auch die Durchkontaktierung Kupfer auf oder bestehen im Wesentlichen aus Kupfer.
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In einer Ausführungsform wird zur Herstellung der Weiterkontaktierung eine Paste verwendet, die gemeinsam mit den Grünfolien gesintert wird. Die Durchkontaktierung wird beispielsweise erst nach dem Sintern durch Abscheiden des Metalls erzeugt. Die Kombination der durch Abscheiden erzeugten Durchkontaktierung mit einer Weiterkontaktierung aus einer eingebrannten Paste hat den Vorteil, dass durch die Weiterkontaktierung auch Bereiche des Grundkörpers kontaktiert werden können, die bei einem Abscheideverfahren nicht oder nur schlecht erreichbar sind.
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In einer Ausführungsform weist die Weiterkontaktierung eine Innenlage auf, die auf einer keramischen Schicht im Inneren des Grundkörpers angeordnet ist. Durch die Innenlage wird beispielsweise eine passive Komponente oder eine Verschaltungsstruktur realisiert. Die Innenlage wird beispielsweise als Paste auf eine Grünfolie aufgebracht, die dann mit den anderen Grünfolien zu einem Stapel angeordnet und gesintert wird.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Weiterkontaktierung eine weitere Durchkontaktierung aufweisen, die durch wenigstens eine weitere keramische Schicht hindurchführt. Beispielsweise führt die weitere Durchkontaktierung die durch Abscheidung gebildete Durchkontaktierung ins Innere des Grundkörpers hinein fort.
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In einer Ausführungsform wird beim Abscheiden des Metalls aus der Lösung auch ein Anschlusskontakt zum Anschließen des Bauelements auf der Außenseite des Grundkörpers erzeugt. Der Anschlusskontakt ist beispielsweise von einer Aufsicht auf die Außenseite aus gesehen oberhalb der Durchkontaktierung angeordnet. Der Anschlusskontakt kann als Anschlussfläche ausgebildet sein. Die Anschlussfläche weist beispielsweise eine größere Breite auf als die Durchkontaktierung.
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Der Anschlusskontakt wird vorzugsweise im gleichen Verfahren wie die Durchkontaktierung hergestellt. Der Anschlusskontakt weist vorzugsweise das gleiche Material wie die Durchkontaktierung auf. Der Anschlusskontakt kann zur Ausbildung einer ebenen, löt- und bondbaren Oberfläche zusätzlich mit einer Deckschicht versehen sein. Die Deckschicht kann beispielsweise ein Metall enthalten, das stromlos oder unter Anschluss einer äußeren Stromquelle abgeschiedenen wird. Beispielsweise handelt es sich um Nickel, Palladium, Gold, Silber und/oder Zinn.
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Bei einer derartigen, durch Abscheiden aufgebrachten Durchkontaktierung und einem darauf aufgebrachten Anschlusskontakt kann eine besonders ebene Oberfläche des Anschlusskontakts erzeugt werden. Dies erlaubt es beispielsweise, Lotkugeln zur Befestigung eines Bauelements direkt oberhalb der Durchkontaktierung auf den Anschlusskontakt aufzubringen, so dass die Packungsdichte an Bauelementen erhöht werden kann.
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In einer Ausführungsform ist der Anschlusskontakt in Form eines Buckels („Bump“) oder einer Säule („Pillar“) ausgebildet. In diesem Fall steht der Anschlusskontakt vom Grundkörper ab. Auf den Anschlusskontakt kann ein Bauelement in einem Abstand von der Oberfläche des Grundkörpers gesetzt werden. Insbesondere sind bei einer buckel- oder säulenartigen Ausgestaltung des Anschlusskontakts keine Lotkugeln zur Befestigung des Bauelements erforderlich. Eine derartige Ausgestaltung des Anschlusskontakts erlaubt eine weitere Erhöhung der Packungsdichte der Bauelemente.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mehrschichtsubstrat angeben, wobei das Mehrschichtsubstrat einen Grundkörper mit mehreren keramischen Schichten aufweist. Das Mehrschichtsubstrat weist eine Durchkontaktierung und eine damit verbundene Weiterkontaktierung auf, wobei die Durchkontaktierung durch wenigstens eine der Schichten führt, und die Weiterkontaktierung im Inneren des Grundkörpers angeordnet ist. Die Weiterkontaktierung weist ein anderes Material als die Durchkontaktierung auf und/oder ist mit einem anderen Herstellungsverfahren als die Durchkontaktierung erzeugt.
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Beispielsweise weist die Weiterkontaktierung Silber und die Durchkontaktierung Kupfer auf. Beispielsweise wird die Weiterkontaktierung durch eine eingebrannte Paste gebildet. Die Durchkontaktierung wird beispielsweise erst nach dem Sintern des Grundkörpers, insbesondere durch Abscheidens eines Metalls aus einer Lösung, erzeugt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mehrschichtsubstrat angegeben. Das Mehrschichtsubstrat weist einen Grundkörper mit mehreren keramischen Schichten auf, wobei der Grundkörper in HTCC-Technologie hergestellt ist und eine elektrische Kontaktierung aufweist, die durch wenigstens eine der Schichten führt, wobei die Durchkontaktierung Kupfer enthält. Die Durchkontaktierung wird beispielsweise durch Abscheiden eines Metalls aus einer Lösung nach dem Sintern des Grundkörpers eingebracht.
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Üblicherweise werden bei der HTCC-Technologie als Materialien für eine Durchkontaktierung Wolfram oder Molybdän verwendet. Eine Durchkontaktierung aus Kupfer ermöglicht unter anderem eine Kostenersparnis sowie eine bessere thermische und elektrische Leitfähigkeit.
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In der vorliegenden Offenbarung sind mehrere Aspekte einer Erfindung beschrieben. Alle Eigenschaften, die in Bezug auf das Verfahren oder eines der Mehrschichtsubstrate offenbart sind, sind auch entsprechend in Bezug auf die jeweiligen anderen Aspekte offenbart und umgekehrt, auch wenn die jeweilige Eigenschaft nicht explizit im Kontext des jeweiligen Aspekts erwähnt wird.
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Im Folgenden werden die hier beschriebenen Gegenstände anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einem Querschnitten eine Ausführungsform eines Mehrschichtsubstrats,
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2A in einem Querschnitten eine weitere Ausführungsform eines Mehrschichtsubstrats,
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2B in einem Querschnitten eine weitere Ausführungsform eines Mehrschichtsubstrats,
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3A bis 3D Verfahrensschritte in einem Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtsubstrats,
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4 bis 7 in Querschnitten weiter Ausführungsformen von Mehrschichtsubstraten.
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Vorzugsweise verweisen in den folgenden Figuren gleiche Bezugszeichen auf funktionell oder strukturell entsprechende Teile der verschiedenen Ausführungsformen.
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1 zeigt in einem Querschnitt ein Mehrschichtsubstrat 1 mit einem Grundkörper 26, der mehrere, übereinander angeordnete, keramische Schichten 2 aufweist. Das Mehrschichtsubstrat 1 weist eine elektrische Kontaktierung 3 auf, die eine Durchkontaktierung 4 und einen Anschlusskontakt 5 aufweist. Der Anschlusskontakt 5 ist als Anschlussfläche ausgebildet. Die elektrische Kontaktierung 3 ist insbesondere zur Kontaktierung eines Bauelements, beispielsweise eines Chips (nicht abgebildet), ausgebildet, das auf dem Mehrschichtsubstrat angeordnet wird. Beispielsweise handelt es sich bei dem Bauelement um eine LED, einen Sensor, einen SAW-Filter oder um einen Fluidik-Reaktor. Insbesondere kann es sich um ein elektrisches Bauelement handeln. Das Mehrschichtsubstrat dient beispielsweise als Träger für das Bauelement und/oder als Verkapselung, insbesondere in Form eines sogenannten Packages. Beispielsweise wird das Bauelement durch einen Bonddraht mit dem Anschlusskontakt 5 verbunden. Das Bauelement, kann auch durch Lotkugeln („solder balls“) mit dem Anschlusskontakt 5 verbunden werden.
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Der Anschlusskontakt 5 kann aber auch als mechanischer und/oder elektrischer Anschluss eines Deckels oder eines weiteren Substrats, beispielsweise zur Ausbildung eines Package-On-Package Systems, dienen. Beispielsweise wird die weitere Komponente auf den Anschlusskontakt 5 aufgelötet oder aufgeklebt.
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Die Durchkontaktierung 4 führt von einer Außenseite 6 des Mehrschichtsubstrats 1 durch eine äußerste keramische Schicht 7, beispielsweise die oberste Schicht des Schichtstapels, hindurch. Insbesondere verläuft die Durchkontaktierung 4 vom Anschlusskontakt 5 ins Innere des Substrats 1. Die Durchkontaktierung 4 ist als sogenannte Blindvia ausgeführt, d.h., sie führt nicht ganz durch das Substrat hindurch. Der Anschlusskontakt 5 ist an der Außenseite 6 des Grundkörpers 26, insbesondere auf einer äußersten Schicht 7, angeordnet. Der Anschlusskontakt 5 ist mit der Durchkontaktierung 4 einteilig ausgebildet. Insbesondere sind die Durchkontaktierung 4 und der Anschlusskontakt 5 aus dem gleichen Material gebildet und werden im gleichen Verfahren hergestellt. Beispielsweise weisen die Durchkontaktierung 4 und der Anschlusskontakt 5 Kupfer auf und werden durch Abscheiden eines Metalls aus einer Lösung erzeugt.
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Die Durchkontaktierung 4 weist beispielsweise eine Breite von 80 µm auf. Der Anschlusskontakt 5 in Form einer Anschlussfläche ist wesentlich breiter als die Durchkontaktierung 4 ausgebildet. Beispielsweise weist die Anschlussfläche eine Breite von 250 µm auf und eine Höhe von 20 µm auf.
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Die 2A und 2B zeigen in jeweils einem Querschnitt ein Mehrschichtsubstrat 1, bei dem der Anschlusskontakt 5 zusätzlich mit einer Deckschicht 8 versehen ist. Die Deckschicht 8 ist auf eine Grundschicht 9 aufgebracht, die wie der Anschlusskontakt 5 in 1 ausgebildet ist. Durch die Deckschicht 8 erhält der Anschlusskontakt 5 eine besonders glatte, löt- und bondbare Oberfläche. Die Deckschicht 8 kann auch einen Schutz vor Korrosion bieten.
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Die Deckschicht 8 kann mehrschichtig ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Deckschicht 8 eine Nickel- und eine Silberschicht auf, wobei die Nickelschicht als Lötbarriere fungiert. Alternativ weist die Deckschicht 8 beispielsweise eine Nickel- und eine Goldschicht auf. Auf die Nickelschicht kann zusätzlich eine Palladiumschicht aufgebracht sein. Somit ist die Deckschicht 8 beispielsweise mit Ni-Au oder Ni-Pd-Au mehrschichtig aufgebaut.
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Bei der Ausführungsform gemäß 2A bedeckt die Deckschicht 8 nur die Oberseite der Grundschicht 9. Der Anschlusskontakt 5 weist eine offene Kante 10 auf. In diesem Fall wird die Grundschicht 9 beispielsweise erst nach dem Aufbringen der Deckschicht 8 strukturiert, wie nachfolgend zu den 3A bis 3D erläutert wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß 2B bedeckt die Deckschicht 8 auch die seitlichen Bereiche der Grundschicht 9, so dass die Grundschicht 9 vollständig von der Deckschicht 8 bedeckt ist. In diesem Fall wird die Grundschicht 9 beispielsweise schon vor dem Aufbringen der Deckschicht 8 strukturiert, wie nachfolgend zu den 3A bis 3D erläutert wird.
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In den 3A bis 3D sind Verfahrensschritte zur Herstellung eines derartigen Mehrschichtsubstrats gezeigt.
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3A zeigt einen Grundkörper 26 für ein Mehrschichtsubstrat. Zur Herstellung des Grundkörpers 26 werden Grünfolien zur Ausbildung von keramischen Schichten 2 übereinander zu einem Schichtstapel angeordnet und gemeinsam gesintert. Für die Durchkontaktierung 4 ist die Grünfolie, die später die äußerste keramische Schicht 7 bildet, mit einem Loch versehen 27. Beispielsweise wird das Loch eingestanzt oder mittels eines Lasers eingebracht.
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Die Grünfolien enthalten beispielsweise ein Keramikpulver, ein Bindemittel und einen Glasanteil als Sinterhilfsmittel. Beispielsweise wird als Keramikpulver Aluminiumoxid verwendet. In einer Ausführungsform wird die LTCC(low temperature cofired ceramics)-Technologie angewendet. Dabei wird beispielsweise bei einer Temperatur von um die 900 °C gesintert. Alternativ wird die HTCC (high temperature cofired ceramics)-Technologie angewendet. In diesem Fall wird bei sehr hoher Temperatur, beispielsweise im Bereich von 1600 °C gesintert. Hier enthalten die Grünfolien beispielsweise keinen Glasanteil.
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Nach dem Sintern des Schichtstapels wird die Oberfläche der Keramik vorbehandelt, so dass eine Abscheidung eines Metalls zur Ausbildung der elektrischen Kontaktierung erleichtert oder erst ermöglicht wird.
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3B zeigt schematisch den Schritt zur Vorbehandlung der Oberfläche. Insbesondere wird eine Keimschicht innerhalb des Lochs 27 und an der Außenseite des Grundkörpers 26 erzeugt. Die Keimschicht ist beispielsweise 100 nm–500 nm dick.
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In einer Ausführungsform wird die Oberfläche innerhalb des Lochs 27 und an der Außenseite 6 des Grundkörpers 26 chemisch aktiviert. Bei der Aktivierung wird die Oberfläche beispielsweise mit einer palladiumhaltigen Lösung, zum Beispiel einer Palladiumchlorid-Lösung behandelt. Dabei scheiden sich Palladium-Atome auf der Oberfläche ab, die die weitere Metallisierung katalysieren. Alternativ dazu kann die Keimschicht auch durch Sputtern oder mittels eines PVD-Verfahrens (Physical Vapor Deposition) aufgebracht werden. Die Keimschicht weist beispielsweise Titan, Kupfer und/oder Chrom auf.
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Nachfolgend wird auf der aktivierten Fläche eine Metallisierung 28 durch Abscheiden eines Metalls aus einer Lösung erzeugt.
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3C zeigt das Mehrschichtsubstrat 1, bei dem im Loch 27 und auf der Außenseite 6 eine Metallisierung 28 abgeschieden ist. Das Loch 27 ist vollständig mit dem Metall gefüllt. Beispielsweise wird Kupfer abgeschieden. Dies kann in zwei Stufen erfolgen, wobei zunächst eine relative dünne Kupferschicht stromlos abgeschieden wird und anschließend galvanisch verstärkt wird.
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Nachfolgend wird die Metallisierung 28 zur Ausbildung des Anschlusskontakts 5 strukturiert. Dazu wird beispielsweise eine Photolackmaske auf die Metallisierung 28 an der Außenseite 6 des Schichtstapels aufgebracht, entsprechend einem gewünschten Muster belichtet und entwickelt. Es sind nun die nicht für den Anschlusskontakt 5 vorgesehenen Bereiche von der Photolackmaske unbedeckt. Anschließend werden die unbedeckten Bereiche geäzt. Beispielsweise wird als Ätzmittel eine Eisen(III)-Ionen-haltige wässrige Lösung verwendet. Anschließend wird die Photolackmaske, beispielsweise mit einem Lösungsmittel, entfernt.
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3D zeigt das Mehrschichtsubstrat mit dem nun strukturierten Anschlusskontakt 5 und der Durchkontaktierung 4.
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Bei einer Herstellung mit dem beschriebenen Verfahren weisen die Durchkontaktierung 4 und der Anschlusskontakt 5 keine gesinterte Metallpaste auf. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Packungsdichte der Bauelemente. Insbesondere kann der Anschlusskontakt 5 bei dem beschriebenen Verfahren mit einer besseren Auflösung strukturiert werden als dies bei einem Bedrucken mit einer Paste durch Siebdruck möglich ist. Dadurch können mehrere Anschlusskontakte 5, beispielsweise mit einem Zwischenraum von 30 µm, erzeugt werden. Weiterhin kann ein Anschlusskontakt 5 mit einer besonders ebenen Oberfläche hergestellt werden, so dass z. B. Lotkugeln direkt oberhalb der Durchkontaktierung 4 angeordnet werden können. Dies ermöglicht ebenfalls eine Erhöhung der Packungsdichte.
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Zudem gewährleistet eine derartige Kontaktierung 3 eine sehr gute elektrische, thermische, mechanische und Hochfrequenztechnische Anbindung des Außenkontakts 5 an das Innenleben des Substrats 1. Weiterhin kann die Anzahl der Arbeitsschritte reduziert werden, wenn die Durchkontaktierung 4 und der Anschlusskontakt 5 in einem gemeinsamen Verfahren hergestellt werden.
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Weiterhin können die äußersten Schichten 7, 16 des Grundkörpers 26 sehr dünn ausgebildet sein, da diese Schichten 7, 16 im grünen Zustand nicht mehr eine für das Auf- bzw. Einbringen einer Paste erforderliche mechanische Stabilität aufweisen müssen.
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In einer Ausführungsform schließt sich an die Durchkontaktierung 4 im Inneren des Substrats eine Weiterkontaktierung an, die eine gesinterte Paste aufweist. In diesem Fall wird auf einer Grünfolie oder innerhalb eines Lochs in einer Grünfolie eine Paste aufgebracht, die dann mit dem Schichtstapel eingebrannt wird. Insbesondere handelt es sich um eine Dickschichtpaste.
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Gemäß einer Variante zur Herstellung des Anschlusskontakts 5 wird nach der Aktivierung zunächst, wie oben beschrieben, eine Metallisierung 28 erzeugt. Auf die Metallisierung 28 wird eine Photolackschicht aufgebracht, belichtet und entwickelt, wobei die für den Anschlusskontakt 5 vorgesehenen Bereiche frei bleiben. In diesen nicht bedeckten Bereichen wird auf die Metallisierung 28 nun unter Anschluss einer Stromquelle oder mit einem stromlosen Verfahren eine Deckschicht 8 (siehe 2A) aufgebracht.
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Anschließend wird die Photolackmaske entfernt und ein Ätzschritt durchgeführt, bis die Metallisierung 28 an den vorher von der Photolackmaske bedeckten Bereichen bis auf das Substrat entfernt ist. Nach dem Ätzen der Photolackmaske erhält man beispielsweise eine offene sandwichartige Cu-Ni-Ag-Kante 10, wie in 2A zu sehen ist.
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Gemäß einer alternativen Variante wird die Deckschicht erst nach dem Strukturieren der Grundmetallisierung aufgebracht. Beispielsweise wird die Deckschicht in einem chemischen Verfahren stromlos auf der Grundschicht 9 abgeschieden. In diesem Fall bedeckt die Deckschicht 8 auch die seitlichen Bereiche der Grundschicht 9, wie in 2B zu sehen ist.
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Gemäß einer alternativen Variante kann die Strukturierung der Grundmetallisierung statt in dem oben beschriebenen subtraktiven Verfahren auch in einem additiven Verfahren erfolgen. Dazu wird beispielsweise nach der Aktivierung der Oberfläche eine Photolackmaske aufgebracht. Die Photolackmaske wird an den für den Anschlusskontakt vorgesehenen Stellen belichtet. Die Lackschicht wird an den belichteten Stellen entfernt, so dass wenigstens eine Aussparung gebildet wird. In die Aussparung wird die Metallisierung für den Anschlusskontakt galvanisch eingebracht. Anschließend werden die restlichen Bereiche der Photolackmaske entfernt.
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4 zeigt ein Mehrschichtsubstrat 1, das zwei durch Abscheidung erzeugte Durchkontaktierungen 4 und Anschlusskontakte 5 aufweist. Die zwei Durchkontaktierungen 4 weisen beispielsweise einen Abstand von 400 µm bis 500 µm auf. Es können aber auch kleinere Abstände, beispielsweise im Bereich von 100 µm erzeugt werden.
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Die Durchkontaktierungen 4 sind im Inneren des Substrats 1 jeweils mit einer Weiterkontaktierung 11 verbunden. Die Weiterkontaktierungen 11 weisen jeweils eine weitere Durchkontaktierung 12 auf, die die durch Abscheidung erzeugte Durchkontaktierung 4 ins Innere des Substrats 1 hinein fortführt. Die weitere Durchkontaktierung 12 führt durch zwei weitere keramische Schichten 2 hindurch.
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Die weitere Durchkontaktierung 12 ist aus einer eingebrannten Paste gebildet. Dazu werden in die Grünfolien für die keramischen Schichten 2, die mit der weiteren Durchkontaktierung 12 versehen werden sollen, Löcher eingebracht und mit einer Paste gefüllt. Die Paste wird gemeinsam mit den Grünfolien gesintert. Beispielsweise weist die weitere Durchkontaktierung 12 Silber auf. Die Durchkontaktierung 12 kann auch Kupfer aufweisen. Insbesondere bei Verwendung einer HTCC-Technologie eignen sich als Materialien auch Wolfram oder Molybdän.
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Zusätzlich sind zwischen keramischen Schichten 2 mehrere metallische Innenlagen 13 vorgesehen, wobei eine der Innenlagen 13 mit den weiteren Durchkontaktierungen 12 elektrisch verbunden ist. Durch die Innenlagen 13 werden beispielsweise passive Komponenten und Verschaltungsstrukturen realisiert. Auch die Innenlagen 13 werden durch eine eingebrannte Paste gebildet. Dazu werden die Grünfolien mit der Paste bedruckt, laminiert und gesintert.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mehrschichtsubstrats 1. Hier sind sowohl an einer Unterseite 15 als auch an einer Oberseite 14 durch Abscheidung erzeugte elektrische Kontaktierungen 3, 17 vorgesehen. Die Kontaktierungen 3, 17 weisen jeweils Durchkontaktierungen 4, 18 auf. Die Durchkontaktierungen 4, 18 führen jeweils nur durch die äußerste Schicht 7, 16 des Substrats 1 hindurch.
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Die Kontaktierung 3 an der Unterseite 15 weist eine durch Abscheidung erzeugte Durchkontaktierung 4 auf, die direkt mit einer Innenlage 13 verbunden ist. Die Innenlage 13 ist von einer eingebrannten Paste gebildet.
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Die Kontaktierung 17 an der Oberseite 14 weist eine durch Abscheidung erzeugte Durchkontaktierung 18 auf, die mit einer weiteren Durchkontaktierung 12 verbunden ist. Die weitere Durchkontaktierung 12 ist von einer eingebrannten Paste gebildet und führt durch mehrere keramische Schichten 2 ins Innere des Substrats 1.
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Die Kontaktierung 17 an der Oberseite 14 weist einen Anschlusskontakt 19 in Form eines Bumps auf. Der Anschlusskontakt 19 ist wie die in den vorhergehenden Figuren gezeigte Anschlussfläche zur Kontaktierung eines Bauelements ausgebildet.
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Der Bump ist mit der Durchkontaktierung 18 einteilig ausgebildet und durch Abscheiden eines Metalls aus einer Lösung erzeugt. Beispielsweise handelt es sich um einen Cu-Bump. Der Anschlusskontakt 19 kann mit einer Beschichtung, beispielsweise einer Zinn-Beschichtung, versehen sein, wodurch Cu-Sn-Diffusionsbonden ermöglicht wird. Es ist aber auch Cu-Cu-Bonden möglich.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform für ein Mehrschichtsubstrat 1. Die einzelnen keramischen Schichten sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Es sind mehrere durch Abscheidung erzeugte Durchkontaktierungen 4, 20, 21 ausgebildet. Eine Durchkontaktierung 4 führt nur durch die äußerste Schicht 7 hindurch und ist mit einer durch eine eingebrannte Paste gebildeten Weiterkontaktierung 11 verbunden.
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Zwei Durchkontaktierungen 20, 21 führen durch mehrere Schichten 2 des Substrats hindurch. Eine Durchkontaktierung 21 ist nicht mit einer Weiterkontaktierung verbunden. Die andere Durchkontaktierung 20 ist mit einer Weiterkontaktierung 11 aufweisend eine Innenlage 13 und eine weitere Durchkontaktierung 12 verbunden. Die Innenlage 13 und die weitere Durchkontaktierung 12 sind durch eingebrannte Pasten gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform führt eine durch Abscheidung erzeugte Durchkontaktierung ganz durch das Mehrschichtsubstrat hindurch.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mehrschichtsubstrats 1, bei dem die Anschlusskontakte 22 säulenförmig ausgebildet sind. Es handelt sich um sogenannte Pillars, die insbesondere bei Leistungsverstärkern eingesetzt werden. Auf dem Mehrschichtsubstrat 1 ist ein Bauelement 23 befestigt.
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Die Anschlusskontakte 22 sind durch Abscheidung eines Metalls aus einer Lösung erzeugt und mit Durchkontaktierungen 4 verbunden. Beispielsweise können die Anschlusskontakte 22 gemeinsam mit den Durchkontaktierungen 4 erzeugt werden. Auf den Anschlusskontakten 22 ist eine Lotschicht 24 zur Befestigung eines Bauelements 23, insbesondere eine Zinnschicht, aufgebracht. Alternativ kann auch Cu-Cu Bonden zum Einsatz kommen. Das Bauelement 23 weist ebenfalls säulenförmige Anschlusskontakte 25 auf, die auf die Anschlusskontakte 22 des Substrats 1 aufgesetzt und mit diesen durch die Lotschicht 24 verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mehrschichtsubstrat
- 2
- keramische Schicht
- 3
- elektrische Kontaktierung
- 4
- Durchkontaktierung
- 5
- Anschlusskontakt
- 6
- Außenseite
- 7
- äußerste Schicht
- 8
- Deckschicht
- 9
- Grundschicht
- 10
- Kante
- 11
- Weiterkontaktierung
- 12
- weitere Durchkontaktierung
- 13
- Innenlage
- 14
- Oberseite
- 15
- Unterseite
- 16
- äußerste Schicht
- 17
- elektrische Kontaktierung
- 18
- Durchkontaktierung
- 19
- Anschlusskontakt
- 20
- Durchkontaktierung
- 21
- Durchkontaktierung
- 22
- Anschlusskontakt
- 23
- Bauelement
- 24
- Lotschicht
- 25
- Anschlusskontakt des Bauelements
- 26
- Grundkörper
- 27
- Loch
- 28
- Metallisierung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004030800 A1 [0002]
