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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein keramisches Multilayersubstrat mit einer verbesserten Verbindungsstruktur
zwischen inneren Schaltungsmustern und einem äußeren Anschluss, und ein Verfahren
zur Herstellung des Substrats, und insbesondere ein bei niedriger
Temperatur gemeinsam gebranntes keramisches Multilayersubstrat,
das durch vertikales Stapeln und Brennen einer Mehrzahl von keramischen
Substraten gebildet wird, indem ein Verbindungsstab in Längsrichtung
auf Verbindungsflächen zwischen
inneren Mustern und einem äußeren Anschluss
aller keramischen Substrate ausgebildet wird, wodurch verhindert
wird, dass metallische leitende Schichten der inneren Muster während der
Bearbeitung des äußeren Anschlusses
verformt werden, außerdem
werden die inneren Muster stabil an den äußeren Anschluss angeschlossen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Substrats.
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Eine Technik zur Herstellung eines
bei niedriger Temperatur gemeinsam gebrannten keramischen Substrats,
das im Folgenden als „LTCC" (low temperature
co-fired ceramic) bezeichnet wird, ist ein Verfahren, bei dem eine
innere Elektrode und passive Bauelemente (Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten) für bestimmte
Schaltungen gebildet werden. Ein Grünling wird aus Glaskeramik
durch ein Siebdruckverfahren hergestellt, bei dem ein Metall mit
einer hohen elektrischen Leitfähigkeit
wie Gold, Kupfer oder dergleichen verwendet wird. Eine Mehrzahl
dieser Grünlinge
wird vertikal gestapelt und anschließend gebrannt (im Allgemeinen
bei weniger als 1000 °C),
um Multi-Chip-Module (MCM) und Multi-Chip-Pakete herzustellen.
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Da das keramische Substrat und die
metallischen Elemente gemeinsam gebrannt werden, kann die LTCC-Technik
die passiven Bauelemente (Widerstand, Induktivität und Kapazität) in einem
Modul ausbilden, wodurch ein komplexer Aufbau erhalten wird, der
viele Bauteile enthält
und im Hinblick auf die Miniaturisierung vorteilhaft ist.
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Da das LTCC-Substrat die eingebetteten passiven
Bauelemente umfasst, kann das LTCC-Substrat als SOP (System-On-Package)
ausgebildet werden, wodurch der schädliche Effekt minimiert wird,
der in Teilen eines SMD (Surface Mounted Device) erzeugt wird. Ferner
verringert das LTCC-Substrat elektrisches Rauschen, das an Lötstellen
bei der Befestigung auf Flächen
erzeugt wird, wodurch die elektrischen Eigenschaften des hergestellten
Geräts
verbessert werden, ebenso wird die Anzahl der Lötstellen verringert, wodurch
die Zuverlässigkeit
des hergestellten Geräts
verbessert wird. Darüber
hinaus verringert das LTCC-Substrat den Temperaturkoeffizienten
der Resonanzfrequenz (Tf) durch Einstellen
des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wodurch die Eigenschaften
des dielektrischen Resonators gesteuert werden.
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Das LTCC-Multilayersubstrat wird
gebildet, indem Schaltungen in einem einzigen keramischen Substrat
ausgebildet werden und durch vertikales Stapeln mehrerer keramischer
Substrate. Daher müssen äußere Anschlüsse, die
mit der Außenseite zu
verbinden sind, auf einer Außenfläche des LTCC-Substrats
ausgebildet und elektrisch mit den Schaltungsmustern innerhalb des
Substrats verbunden werden.
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Die 1 und 2 zeigen „ein geschichtetes elektronisches
Bauteil", das ein
laminiertes, Schichten aufweisendes Substrat mit inneren Schaltungen aufweist.
Durchgangslöcher
sind in Längsrichtung des
Substrats ausgebildet, und externe Elektroden sind ausgebildet durch
Füllen
der Durchgangslöcher mit
einem Leiter, wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung
Nr. Hei 8-37251 offenbart ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, sind Durchgangslöcher 7 in
der Schichtstruktur 5 ausgebildet und mit Leitern 9 gefüllt, und
die Leiter 9 innerhalb der Durchgangslöcher 7 sind an die
inneren Schaltungen angeschlossen. Durchgangslöcher 10 sind in der Schichtstruktur 5 ausgebildet
und die Leiter 9 liegen in den Durchgangslöchern 10 frei.
Die exponierten Leiter 9 dienen als äußere Elektroden 4 für elektronische
Komponenten. Da die Leiter 9, die in den Durchgangslöchern 7 gebildet
sind, die externen Elektroden werden, haben die externen Elektroden 4 in
dieser japanischen Veröffentlichung
die gleichen Maße und
Formen und sind leicht herstellbar.
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Die erwähnte japanische Veröffentlichung hat
jedoch das folgende Problem. Die rechteckigen Durchgangslöcher 7 werden
gleichzeitig durch mehrere geschichtete Grünlinge in Längsrichtung mit einem Stanzverfahren
oder dergleichen hergestellt. In diesem Fall, wie in 3 gezeigt ist, werden die
geschichteten Grünlinge
in der Richtung des Ausstanzens durch eine Schubspannung komprimiert,
und die inneren Metallmuster auf den Grünlingen befinden sich nicht
bei den Durchgangslöchern 7.
Die inneren Muster müssen
sich bei den Durchgangslöchern 7 befinden,
sodass sie mit dem Leitern 9 verbunden werden können, die
in den Durchgangslöchern 7 gebildet
sind und als äußere Elektroden
dienen. Die japanische Veröffentlichung
löst jedoch
nicht das oben beschriebene Problem, wie in den 1 und 2 gezeigt
ist.
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Es gibt verschiedene Verfahren zum
Ausbilden äußerer Elektroden
bei dem herkömmlichen
bei niedriger Temperatur gebrannten keramischen Multilayersubstrat.
Erstens, wie in 4 gezeigt
ist, wird ein inneres Muster 2a bis zum Rand jedes keramischen
Substrats ausgedehnt und der Außenseite ausgesetzt.
Dann wird das keramische Multilayersubstrat 3 durch Aufstapeln
und Brennen der mehreren keramischen Substrate bei einer hohen Temperatur
gebildet, und eine äußere Elektrode 4a wird
auf einer Seitenfläche
des keramischen Multilayersubstrats 3 gebildet durch eine
Ablagerung, ohne dass irgendein Durchgangsloch bei dem keramischen
Multilayersubstrat 3 durch das Ausstanzverfahren gebildet
wird. Dieses Verfahren stellt die Verbindung zwischen den inneren
Mustern und der externen Elektrode sicher. Nachdem die keramische
Multilayerstruktur in eine Mehrzahl von keramischen Einheitsmultilayersubstraten 3 geschnitten
worden ist, muss die Oberfläche
des keramischen Multilayersubstrats 3 jedoch geschliffen
werden, um die inneren Muster 2a vor dem Bilden der äußeren Elektrode 4a freizulegen.
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Dementsprechend macht dieses Verfahren das
Herstellungsverfahren des Substrats komplizierter und erfüllt nicht
die Anforderungen an eine Massenproduktion.
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5 zeigt
ein weiteres Verfahren der Herstellung externer Elektroden. Dabei
wird ein Durchgangsloch mit der Form eines Viertelkreises auf der Ecke
aller keramischen Substrate ausgebildet, sodass er einem inneren
Muster 2b gegenüberliegt, und
eine externe Elektrode 4b wird in jedem Durchgangsloch
ausgebildet. Anschließend
wird das keramische Multilayersubstrat 3 durch Stapeln
einer Mehrzahl der keramischen Substrate gebildet, wodurch die externen
Elektroden 4b in einen externen Anschluss integriert werden.
In diesem Fall ist das Herstellungsverfahren sehr kompliziert, da
die externen Elektroden 4b jeweils auf den keramischen
Substraten gebildet werden müssen.
Da die Maße
aller Substrate nicht gleich sind, wegen des Unterschieds der Kontraktionszahlen
der einzelnen Substrate, kann das keramische Multilayersubstrat
bei einem äußeren Schlag
oder dergleichen leicht beschädigt werden.
Die Bezeichnung „Muster" wird allgemein für Schaltkreismuster
verwendet.
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6 stellt
ein weiteres Verfahren zur Herstellung externer Elektroden dar.
Dabei wird ein Durchgangsloch mit der Form eines Viertelkreises auf
der Ecke aller Substrate gebildet, sodass es dem inneren Muster 2c ausgesetzt
ist. Dann wird ein keramisches Multilayersubstrat 3 durch
Aufschichten einer Mehrzahl der keramischen Substrate gebildet, und
externe Elektroden 4c werden gleichzeitig in den mehreren
Durchgangslöchern
durch Auftragen gebildet. Dieses Verfahren wird allgemein beim Herstellen externer
Elektroden bei einem herkömmlichen
keramischen Multilayersubstrat benutzt, das bei niedriger Temperatur
gemeinsam gebrannt wird. Wie in 6 gezeigt
ist, da die Durchgangslöcher
des keramischen Multilayersubstrats 3 nicht präzise zueinander ausgerichtet
sind, wird das Material zum Herstellen der externen Elektroden nicht
gleichmäßig in jedem Durchgangsloch
aufgetragen und die Verbindung zwischen den inneren Mustern und
den äußeren Anschlüssen ist
schlecht.
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7 stellt
ein weiteres Verfahren zur Herstellung externer Elektroden dar,
das ähnlich
dem in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 8-37251 ist.
Zunächst wird
eine Mehrzahl von keramischen Grünlingen
vertikal aufgeschichtet, um das keramische Multilayersubstrat 3 zu
bilden. Anschließend wird
ein Durchgangsloch auf einer Ecke des keramischen Multilayersubstrats 3 gebildet
und eine äußere Elektrode 4d wird
in dem Durchgangsloch 4 durch eine Ablagerung gebildet.
In diesem Fall, wie in 3 gezeigt
ist, werden die inneren Muster 2d nicht bei den Durchgangslöchern in
dem Verfahrensschritt des Herstellens der Durchgangslöcher freigelegt,
wodurch dasselbe Problem erzeugt wird, das sie nicht an die äußere Elektrode 4d angeschlossen
sind.
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Daher ist ein Verfahren erforderlich,
um gleichzeitig Durchgangslöcher
auf jeder Lage des keramischen Multilayersubstrats durch ein Stanzverfahren
herzustellen, um das Herstellungsverfahren des keramischen Multilayersubstrats
zu vereinfachen und die Verbindung zwischen inneren Mustern und der
externen Elektrode zu verbessern.
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Dementsprechend wurde die vorliegende
Erfindung im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht, und
es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein keramisches Multilayersubstrat
zu schaffen, bei dem die Verbindung zwischen inneren Mustern und
einer externen Elektrode aufrechterhalten wird, auch in dem Fall,
wenn eine Mehrzahl von keramischen Grünlingen, die mit inneren Mustern
versehen sind, vertikal gestapelt wird und wenn ein Durchgangsloch
auf einer Fläche
für den äußeren Anschluss
des keramischen Multilayersubstrats erzeugt wird, ebenso wird ein
Verfahren zur Herstellung des Substrats angegeben.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein keramisches Multilayersubstrat zu schaffen, bei dem
eine Mehrzahl von keramischen Grünlingen
vertikal geschichtet ist und bei dem ein Durchgangsloch auf dem
keramischen Multilayersubstrat gebildet ist, um einen äußeren Anschluss
zu bilden, wodurch das Herstellungsverfahren des Multilayersubstrat
vereinfacht und die Qualität
des Multilayersubstrats verbessert wird, ebenso wird ein Verfahren zur
Herstellung des Substrats angegeben.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung werden die oben genannten und weitere Ziele erreicht durch
ein keramisches Multilayersubstrat, das gebildet wird durch Stapeln
und Brennen einer Mehrzahl von keramischen Substraten, umfassend:
Musterschichten, die auf Oberflächen von
Teilen oder allen keramischen Substraten gebildet sind, um festgelegte
Schaltkreiselemente zu bilden; Verbindungsstäbe, die in Längsrichtung
in den keramischen Substraten gebildet sind, innerhalb eines Teils
der Musterschichten, die sich bis an die Kanten der keramischen
Substrate erstrecken, benachbart zu den Kanten, um Signale mit der
Außenseite
auszutauschen; wenigstens ein Durchgangsloch ist auf den Kanten
der gestapelten keramischen Substrate ausgebildet, sodass es nach
außen
offen ist und den Verbindungsstab freilegt; und wenigstens ein externer
Anschluss ist auf den inneren Wänden der
Durchgangslöcher
ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Multilayersubstrats durch Stapeln und Brennen einer Mehrzahl von
keramischen Substraten vorgeschlagen, umfassend die folgenden Schritte:
Herstellen einer Mehrzahl von keramischen Substraten, jedes der
keramischen Substrate hat eine bestimmte Dicke, Ausbilden von Musterschichten
auf Oberflächen
der keramischen Substrate, um Schaltkreiselemente zu bilden; Ausbilden
von Durchgangslöchern
in Längsrichtung
der keramischen Substrate innerhalb eines Teils der Musterschichten,
die bis zu den Kanten der keramischen Substrate verlängert sind,
benachbart zu den Kanten, um Signale mit der Außenseite auszutauschen; Ausbilden
von Verbindungsstäben
durch Füllen
der Durchgangslöcher
mit einem Material, das elektrisch mit den Musterschichten verbunden
ist; Stapeln einer Mehrzahl der keramischen Substrate; Ausbilden
wenigstens eines Durchgangslochs in Längsrichtung auf den Kanten der
gestapelten keramischen Substrate, um die Verbindungsstäbe der Außenseite
auszusetzen; und Ausbilden wenigstens eines äußeren Anschlusses in dem Durchgangsloch
durch Ablagerung.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Multilayersubstrats durch Stapeln und Brennen einer Mehrzahl von
keramischen Substraten angegeben, umfassend die folgenden Schritte: Herstellen
einer Mehrzahl von keramischen Substraten, jedes der keramischen
Substrate hat eine festgelegte Dicke; Ausbilden von Durchgangslöchern in Längsrichtung
der keramischen Substrate benachbart zu den Kanten der keramischen
Substrate; Ausbilden von Verbindungsstäben durch Füllen der Durchgangslöcher mit
einem leitfähigen
Material; Ausbilden von Musterschichten auf Oberflächen der keramischen
Substrate, um Schaltkreiselemente auszubilden, sodass die Verbindungsstäbe innerhalb eines
Teils der Musterschichten angeordnet sind, der bis zu den Kanten
der keramischen Substrate verlängert
ist, um Signale mit der Außenseite
auszutauschen; Stapeln einer Mehrzahl der keramischen Substrate;
Ausbilden wenigstens eines Durchgangslochs in Längsrichtung der Kanten der
gestapelten keramischen Substrate, um die Verbindungsstäbe der Außenseite
auszusetzen; und Ausbilden wenigstens eines äußeren Anschlusses in dem Durchgangsloch durch
Ablagerung.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von
Multilayersubstraten durch Stapeln und Brennen einer Mehrzahl von
keramischen Substraten angegeben, umfassend die folgenden Schritte: Herstellen
einer Mehrzahl von keramischen Substratlagen, die jeweils mit Anreißlinien
versehen sind, sodass sie in eine Mehrzahl von keramischen Substraten
geschnitten werden können,
die eine bestimmte Dicke haben; Ausbilden einer Mehrzahl von gleichen Musterschichten
auf Oberflächen
der keramischen Substratlagen, um Schaltkreiselemente zu bilden; Ausbilden
von Durchgangslöchern
in Längsrichtung der
keramischen Substratlagen innerhalb des Teils der Musterschichten,
der sich bis zu den Anreißlinien der
keramischen Substratlagen erstreckt, benachbart zu den Anreißlinien,
um Signale mit der Außenseite auszutauschen;
Ausbilden von Verbindungsstäben durch
Füllen
der Durchgangslöcher
mit einem Material, das elektrisch mit den Musterschichten verbunden
ist; Stapeln einer Mehrzahl der keramischen Substratlagen; Ausbilden
von Durchgangslöchern
in Längsrichtung
der Anreißlinien
der gestapelten keramischen Substrate, um die Verbindungsstäbe der Außenseite
auszusetzen; Ausbilden von äußeren Anschlüssen in
den Durchgangslöchern
durch Ablagerung; und Zerschneiden der gestapelten keramischen Substratlagen
entlang der Anreißlinien
in eine Mehrzahl von keramischen Multilayersubstraten.
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Gemäß einem weiteren Gesichtpunkt
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von
Multilayersubstraten durch Stapeln und Brennen einer Mehrzahl von
keramischen Substraten offenbart, umfassend die folgenden Schritte:
Herstellen einer Mehrzahl von keramischen Substratlagen, die jeweils
mit Anreißlinien
versehen sind, sodass sie in eine Mehrzahl von keramischen Substraten
geschnitten werden können
und eine festgelegte Dicke haben; Ausbilden von Durchgangslöchern in Längsrichtung
der keramischen Substratlagen, benachbart zu den Anreißlinien;
Ausbilden von Verbindungsstäben
durch Füllen
der Durchgangslöcher
mit einem leitfähigen
Material; Ausbilden einer Mehrzahl gleicher Musterlagen auf Oberflächen der
keramischen Substratlagen, um Schaltkreiselemente zu bilden, sodass
die Verbindungsstäbe
innerhalb eines Teils der Musterschichten angeordnet sind, der sich bis
zu den Anreißlinien
der keramischen Substrate erstreckt, um Signale mit der Außenseite
auszutauschen; Stapeln einer Mehrzahl der keramischen Substratlagen,
Ausbilden von Durchgangslöchern
in Längsrichtung
auf den Anreißlinien
der gestapelten keramischen Substrate, um die Verbindungsstäbe der Außenseite
auszusetzen; Ausbilden äußerer Anschlüsse in den
Durchgangslöchern
durch Ablagerung; und Zerschneiden der gestapelten keramischen Substratlagen
entlang der Anreißlinien
in eine Mehrzahl von keramischen Multilayersubstraten.
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Eine Schichtstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung wird gebildet durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten,
wodurch ein Paket hergestellt wird. Die Schichten werden passend
ausgewählt
aus Materialien mit bestimmten elektrischen, dielektrischen und
magnetischen Eigenschaften. Insbesondere wird für die Schicht ein keramischer
Grünling
mit einer festgelegten Dicke benutzt. Eine Musterschicht wird mit
einer festgelegten Form auf den Grünlingen durch Ablagern eines
Metalls auf dem Grünling
erzeugt und dient als Schaltungselement, wenn die Grünlinge gestapelt
werden. Die Musterschichten sind aus Metallen wie Silber, Kupfer
oder dergleichen hergestellt. Die mehreren keramischen Schichten
werden gestapelt und bei einer niedrigen Temperatur gebrannt, dadurch
entsteht eine Schichtstruktur, die als bei niedriger Temperatur
gemeinsam gebranntes keramisches Multilayersubstrat bezeichnet wird.
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Die oben genannten und weitere Ziele
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert, in
denen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Multilayersubstrats
nach dem Schneiden, sodass die äußeren Anschlüsse zur
Außenseite
freiliegen;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Multilayersubstrats
von 1 vor dem Zerschneiden,
sodass die äußeren Anschlüsse zur
Außenseite
freiliegen;
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3 ist
eine schematische Ansicht und zeigt Probleme, die bei der Herstellung
des Multilayersubstrats von 1 entstehen;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Multilayersubstrat, das
einen äußeren Anschluss
umfasst, der nach einem herkömmlichen Verfahren
ausgebildet wurde;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Multilayersubstrat, umfassend
einen äußeren Anschluss,
hergestellt durch ein weiteres herkömmliches Verfahren;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Multilayersubstrat, umfassend
einen äußeren Anschluss,
hergestellt durch ein weiteres herkömmliches Verfahren;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Multilayersubstrat, umfassend
einen äußeren Anschluss,
hergestellt durch ein weiteres herkömmliches Verfahren;
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8 ist
eine geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Multilayersubstrats;
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9 ist
eine Draufsicht eines keramischen Substrats des erfindungsgemäßen Multilayersubstrats;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht des Multilayersubstrats von 8;
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11 ist
eine geschnittene Ansicht des erfindungsgemäßen Multilayersubstrats;
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12A–12G zeigen ein Verfahren
zur Herstellung eines keramischen Multilayersubstrats gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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13A–13G zeigen ein Verfahren
zur Herstellung eines keramischen Multilayer substrats gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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14A–14H zeigen ein Verfahren
zur Herstellung eines keramischen Multilayer substrats gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und
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15A–15H zeigen ein Verfahren
zur Herstellung eines keramischen Multilayer substrats gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die
Figuren beschrieben. 8 ist
eine geschnittene Ansicht eines Multilayersubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung, und 9 ist
eine Draufsicht eines keramischen Substrats des Multilayersubstrats
gemäß der vorliegenden Erfindung. 10 ist eine perspektivische
Ansicht des Multilayersubstrats von 8.
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Wie in den 8 und 9 gezeigt
ist, ist eine Musterschicht 102 mit einem festgelegtem
Muster auf allen keramischen Substraten 103 ausgebildet. Ein
Ende der Musterschicht 102 erstreckt sich bis zu einer
Kante des keramischen Substrats 103, um Signale mit der
Außenseite
auszutauschen. Es ist nicht erforderlich, dieses Muster für den Signalaustausch auf
allen keramischen Substraten 103 auszubilden. Dementsprechend
kann das Signale austauschende Muster auf Teilen der keramischen
Substrate 103 nicht ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung verwendet
das keramische Substrat 103, das mit einem Durchgangsloch 105 mit
einer Halbkreisform versehen ist. Das Durchgangsloch 105 bildet
einen Freiraum zum Ausbilden einer äußeren Elektrode 104 in
dem Freiraum. In dem Fall, wenn eine Schichtstruktur durch Stapeln
einer Mehrzahl der keramischen Substrate 103, die aus einer
keramischen Substratlage bestehen, gebildet wird, werden die Durchgangslöcher 105 im
Inneren der Schichtstruktur ausgebildet, bevor die Schichtstruktur
in eine Mehrzahl von keramischen Mehrschichtsubstraten zerschnitten
wird, sodass die Außenelektrode
einfach hergestellt wird. Das kreisförmige Durchgangsloch 105 wird
zwischen zwei benachbarten Substraten 103 ausgebildet und
anschließend
in eine Halbkreisform gebracht, sodass es zur Außenseite hin offen ist, indem
die Schichtstruktur in die mehreren Multilayersubstrate geschnitten
wird.
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Ein Verbindungsstab 110 wird
in dem keramischen Substrat 103 ausgebildet durch Füllen eines Durchgangslochs,
das zwischen der Musterschicht 102 und dem Durchgangsloch 105 angeordnet
ist. Eine Seite des Verbindungsstabs 110 kontaktiert das Durchgangsloch 105,
sodass es an seiner inneren Fläche
des Durchgangslochs frei liegt, und die andere Seite des Verbindungsstabs 110 kontaktiert
die Musterschicht 102. Anders als die Musterschicht 102 ist
der Verbin dungsstab 110 in Längsrichtung durch das keramische
Substrat 103 ausgebildet und kontaktiert die äußere Elektrode 104 direkt.
Die äußere Elektrode 104 ist
auf der Innenwand des Durchgangslochs 105 ausgebildet,
und an die Musterschicht 102 und den Verbindungsstab 110 angeschlossen,
sie dient dazu, äußere Signale
mit den inneren Mustern auszutauschen.
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10 zeigt
das Multilayersubstrat, bei dem die Verbindungsstäbe 110 benutzt
werden, bei dem die äußere Elektrode 104 sowohl
an die inneren Musterschichten 102 als auch an die Verbindungsstäbe 110 angeschlossen
ist.
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Die Musterschicht 102 ist
aus einem metallischen Ablagerungs- bzw. Beschichtungsfilm hergestellt,
und der Verbindungsstab 110 ist durch Füllen des Durchgangslochs (nicht
gezeigt) mit einem metallischen Leiter gebildet, sodass er elektrisch
an die Musterschicht 102 angeschlossen wird. Vorzugsweise
hat der Verbindungsstab 110 eine Kreisform. Der Verbindungsstab 110 kann
jedoch in unterschiedlichen Formen ausgebildet werden, sodass er
an der Wandfläche
des Durchgangslochs 105 frei liegt.
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Vorzugsweise läuft der äußere Umfang des Durchgangslochs 105 durch
die Mitte des Verbindungsstabs 110, und der Durchmesser
des Verbindungsstabs 110 ist kleiner als die Breite der
Musterschicht 102. Da der Verbindungsstab 110 in
Längsrichtung
des Substrats 103 ausgebildet ist und das Durchgangsloch
einen großen
Durchmesser hat, ist die Festigkeit des Substrats 103 verringert
und die Menge des metallischen Leiters, der das Durchgangsloch auffüllt, ist
erhöht,
wodurch die Herstellungskosten ebenfalls erhöht sind, was dazu führt, dass
die Herstellung des Substrats 103 erschwert ist. Um die
obigen Probleme zu lösen,
wird es bevorzugt, das Durchgangsloch innerhalb der Fläche der
Musterschicht 102 auszubilden.
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Wie oben beschrieben wurde, wird
der Grad der elektrischen Verbindung zwischen der äußeren Elektrode 104 und
der inneren Musterschicht 102 verbessert, wenn die externe
Elektrode 104 elektrisch über den Verbindungsstab 110 an
die Musterschicht 102 angeschlossen ist. Da die Musterschicht lediglich
auf der obe ren Fläche
des Substrats ausgebildet ist, wird die Verbindung zwischen dem äußeren Anschluss
und den inneren Mustern herkömmlich durch
einen Linienkontakt erreicht. Da die Kontaktfläche zwischen den inneren Mustern
und dem äußeren Anschluss
bei der vorliegenden Erfindung, die die Verbindungsstäbe umfasst,
vergrößert ist,
und da die Verbindung zwischen dem Verbindungsstab und dem äußeren Anschluss
durch einen Flächenkontakt
erhalten wird, ist der Grad der Verbindung zwischen den inneren
Mustern und dem äußeren Anschluss verbessert.
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Im Vergleich zu dem Stand der Technik
verbessert die Ausbildung des Verbindungsstabs das Verfahren zur
Herstellung des Multilayersubstrats. Im Folgenden wird gemeinsam
mit der Beschreibung der verbesserten Wirkung des Verfahrens ein
Verfahren zur Herstellung eines Multilayersubstrats durch Stapeln
einer Mehrzahl von keramischen Substraten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die 12A bis 12G beschrieben.
- A) Ein keramisches Substrat 203 mit
einer festgelegten Dicke wird hergestellt.
- B) Eine Musterschicht 202 zum Ausbilden von Schaltkreiselementen
wird auf dem keramischen Substrat 203 ausgebildet. Die
mehreren Musterschichten 202 der vertikal gestapelten keramischen
Substrate 203 bilden verschiedene Schaltkreiselemente.
Die Musterschicht 202 ist aus einem Metallauftragungsfilm
hergestellt.
- C) Durchgangslöcher 211 sind
an einem Ende der Musterschicht 202 ausgebildet, die sich
bis zu einer Kante des keramischen Substrats 203 erstreckt,
um Signale mit der Außenseite
auszutauschen. Das Durchgangsloch 211 ist in Längsrichtung
des keramischen Substrats 203 ausgebildet, benachbart zu
der Kante des keramischen Substrats 203. Vorzugsweise ist
der Durchmesser des Durchgangslochs 211 etwas kleiner als
die Breite der Musterschicht 202. Das Durchgangsloch 211 ist
lediglich in einem Teil der Musterschicht 202 bis zur Kante
des keramischen Substrats 203 reichend ausgebildet, um
Signale mit der Außenseite
auszutauschen, und andere nicht gezeigte Durchgangslöcher sind
so ausgebildet, dass sie Signale mit anderen inneren Mustern des
kera mischen Substrats 203 austauschen. Da die Durchgangslöcher 211 gleichzeitig
mit anderen Durchgangslöchern
zum Verbinden der auf der oberen und unteren Fläche des keramischen Substrats ausgebildeten
Muster miteinander ausgebildet werden, kann das Durchgangsloch 211 einfach hergestellt
werden, ohne die Anzahl der Herstellungsschritte zu erhöhen. Vorzugsweise
hat das Durchgangsloch 211 denselben Durchmesser wie die
Durchgangslöcher
zum Anschließen
der Muster, die auf den oberen und unteren Flächen des keramischen Substrats 203 ausgebildet
sind.
- D) Das Durchgangsloch 211 ist mit einem Material gefüllt, um
elektrisch mit der freiliegenden Musterschicht 202 verbunden
zu werden, wodurch der Verbindungsstab 210 gebildet wird.
Der Verbindungsstab 210 ist aus einem metallischen Leiter hergestellt,
um elektrisch mit der Musterschicht 202 verbunden zu werden.
- E) Eine Mehrzahl von keramischen Substraten 203, die
durch die vorgenannten Schritte hergestellt worden sind, wird vertikal
gestapelt. Teile oder alle der gestapelten keramischen Substrate 203 umfassen
den Verbindungsstab 210, der durch Füllen des Durchgangslochs 211 gebildet wurde,
und der Verbindungsstab 210 ist an die inneren Muster des
entsprechenden keramischen Substrats 203 angeschlossen.
- F) Ein Durchgangsloch 205 ist in Längsrichtung auf der Kante der
gestapelten keramischen Substrate 203 ausgebildet, um die
Musterschichten 202 und die Verbindungsstäbe 210 freizulegen. Das
Durchgangsloch 205 hat eine Halbkreisform, sodass es nach
außen
offen ist, und läuft
durch die Verbindungsstäbe 210.
Daher liegen die Verbindungsstäbe 210 an
der Innenwand des Durchgangslochs 205 frei. Vorzugsweise
läuft der
Außenumfang
des Durchgangslochs 205 durch die Mitte des Verbindungsstabs 210.
- G) Ein externer Anschluss 204 ist auf dem inneren Umfang
des Durchgangslochs 205 ausgebildet. Der äußere Anschluss 204 ist
ausgebildet durch Ablagern ei nes Metalls auf dem inneren Umfang des
Durchgangslochs 205, und er ist an die Musterschichten 202 und
die Verbindungsstäbe 210 angeschlossen.
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Da das Durchgangsloch in der gestapelten Struktur
ausgebildet ist, die durch Stapeln der mehreren keramischen Substrate
gebildet ist, wird die äußere Elektrode
durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
gleichmäßig erzeugt.
Da der metallische Verbindungsstab auf der an die Außenseite
angeschlossenen Musterschicht ausgebildet ist, liegt der Verbindungsstab
immer noch frei durch die in dem Stanzverfahren erzeugten Schubspannungen,
wodurch eine schlechte Verbindung zwischen den inneren Mustern und
der äußeren Elektrode
wegen der Verformung des keramischen Substrats verhindert wird. Die
große
Verbindungsfläche
zwischen den inneren Mustern und der externen Elektrode verbessert
den Grad der Verbindung dazwischen.
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Das Verfahren zur Herstellung des
Multilayersubstrats der vorliegenden Erfindung kann wie folgt modifiziert
werden. Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann der Schritt des Ausbildens des Durchgangslochs
vor dem Schritt des Ausbildens der Musterschicht durchgeführt werden.
Die 13A bis 13G zeigen ein Verfahren
zur Herstellung eines Multilayersubstrats gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
- A) Ein keramisches
Substrat 303 mit einer festgelegten Dicke wird hergestellt.
- B) In Übereinstimmung
mit dem Schritt C des ersten Ausführungsbeispiels werden Durchgangslöcher 311 in
dem keramischen Substrat 303 ausgebildet. Die Position
des Durchgangslochs 311 ist so gewählt, dass das Durchgangsloch 311 innerhalb
einer später
gebildeten Musterschicht angeordnet ist, und die Anzahl der Durchgangslöcher 311 ist
passend festgelegt, sodass die Durchgangslöcher 311 zum Austauschen
von Signalen mit der Außenseite
innerhalb der Musterschicht angeordnet sind.
- C) Die Durchgangslöcher 311 sind
mit einem metallischen Leiter gefüllt, wodurch sie als Verbindungsstäbe 310 ausgebildet
werden. Wie bei dem ersten Ausfüh rungsbeispiel
ist der Verbindungsstab 310 in Längsrichtung innerhalb des keramischen
Substrats 303 ausgebildet.
- D) Eine Musterschicht 302 ist auf dem keramischen Substrat 303 ausgebildet,
sodass die Verbindungsstäbe 310 innerhalb
einer Fläche
der Musterschicht 302 angeordnet sind.
- E) bis G) In Übereinstimmung
mit dem ersten Ausführungsbeispiel
wird eine Mehrzahl der keramischen Substrate 303, die durch
die vorgenannten Schritte ausgebildet worden sind, vertikal gestapelt,
ein Durchgangsloch 305 ist in Längsrichtung auf der Kante der
gestapelten keramischen Substrate 303 ausgebildet, und
ein externer Anschluss 304 ist an der inneren Kreislinie
des Durchgangslochs 305 ausgebildet.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ferner
ein Verfahren zur Herstellung eines Multilayersubstrats vor, bei
dem eine Multilayersubstratplatte hergestellt und dann in mehrere
Multilayersubstrate geschnitten wird, sodass eine Massenproduktion
von Multilayersubstratprodukten stattfindet. Dieses Verfahren wird durch
ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwirklicht, dass nun detailliert unter Bezugnahme
auf die 14A bis 14H beschrieben wird.
- A) Eine keramische Substratplatte 403 mit
einer bestimmten Dicke wird hergestellt. Die keramische Substratplatte 403 ist
mit Anreißlinien 408 versehen,
um in eine Mehrzahl von keramischen Substraten geschnitten zu werden.
- B) Eine Mehrzahl von denselben Musterschichten 402 zum
Ausbilden von Schaltkreiselementen ist auf der keramischen Substratplatte 403 ausgebildet.
Die mehreren Musterschichten 402 der vertikal gestapelten
keramischen Substratplatten 403 bilden verschiedene Schaltkreiselemente.
Die Musterschichten 402 sind aus einem Metallauftragsfilm
hergestellt.
- C) Durchgangslöcher 411 sind
innerhalb der Musterschichten 402 ausgebildet und erstrecken
sich bis zu den Anreißlinien 408 der
keramischen Substrat platte 403, um Signale mit der Außenseite auszutauschen.
Die Durchgangslöcher 211 sind in
Längsrichtung
auf der keramischen Substratplatte 403 benachbart zu den
Anreißlinien 408 der keramischen
Substratplatte 403 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Durchmesser
des Durchgangslochs 411 etwas kleiner als die Breite der
Musterschicht 402. Das Durchgangsloch 411 ist
lediglich in dem Teil der Musterschicht 402 ausgebildet,
der sich bis zu den Anreißlinien 408 der
keramischen Substratplatte 403 erstreckt, um Signale mit
der Außenseite
auszutauschen, und andere Durchgangslöcher (nicht gezeigt) sind ausgebildet,
um Signale mit anderen inneren Mustern der keramischen Substratplatte 403 auszutauschen.
Da die Durchgangslöcher 411 gleichzeitig
mit anderen Durchgangslöchern
ausgebildet sind, um die Muster, die auf der oberen und der unteren
Fläche der
keramischen Substratplatte 403 miteinander zu verbinden,
wird das Durchgangsloch 411 einfach ausgebildet, ohne die
Anzahl der Herstellungsschritte zu erhöhen. Vorzugsweise hat das Durchgangsloch 411 den
gleichen Durchmesser wie die Durchgangslöcher zum Verbinden der oberen
und unteren Muster.
- D) Die Durchgangslöcher 411 sind
mit einem Material gefüllt,
um elektrisch mit den freiliegenden Musterschichten 402 verbunden
zu werden, wodurch sie als Verbindungsstäbe 410 ausgebildet werden.
Die Verbindungsstäbe 410 sind
aus einem metallischen Leiter hergestellt, sodass sie elektrisch
mit den Musterschichten 402 verbunden werden.
- E) Eine Mehrzahl der keramischen Substratplatten 403,
die durch die vorgenannten Schritte hergestellt sind, ist vertikal
gestapelt. Ein Teil oder alle der gestapelten keramischen Substratplatten 403 umfassen
den Verbindungsstab 410, der durch Füllen des Durchgangslochs 411 gebildet ist,
und der Verbindungsstab 410 ist an die inneren Muster der
entsprechenden keramischen Substratplatte 403 angeschlossen.
- F) Durchgangslöcher 405 sind
in Längsrichtung auf
den Anreißlinien 408 der
gestapelten keramischen Substratplatten 403 ausgebildet,
um die Musterschichten 402 und die Verbindungsstäbe 410 freizulegen.
Das Durchgangsloch 405 hat eine Zylinderform und läuft durch
die Verbindungsstäbe 410.
Die Verbindungsstäbe 410 liegen
an der Innenwand des Durchgangslochs 405 frei. Vor zugsweise
läuft der äußere Umfang
des Durchgangslochs 405 durch die Mitte des Verbindungsstabs 410.
- G) Äußere Anschlüsse 404 sind
auf inneren Kreislinien der Durchgangslöcher 405 ausgebildet.
Die äußeren Anschlüsse 404 sind
ausgebildet durch Auftragen eines Metalls auf den inneren Kreislinien
der Durchgangslöcher 405 und
sie sind an die Musterschichten 402 und die Verbindungsstäbe 410 angeschlossen.
- H) Die gestapelten keramischen Substratlagen 403 werden
entlang der Anreißlinien 408 in
eine Mehrzahl von keramischen Multilayersubstraten 404 geschnitten,
die jeweils eine gewünschte Größe haben.
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Da ein Durchgangsloch bei der gestapelten Struktur
durch Stapeln einer Mehrzahl von Substraten gebildet wird, wird ähnlich wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel
durch dieses Herstellungsverfahren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
die äußere Elektrode
gleichmäßig ausgebildet.
Da der metallische Verbindungsstab auf der mit der Außenseite
verbundenen Musterschicht ausgebildet ist, liegt der Verbindungsstab
immer noch frei zur Außenseite
infolge von Schubspannungen, die bei dem Stanzverfahren erzeugt
werden, somit wird eine schlechte Verbindung zwischen den inneren
Mustern und der äußeren Elektrode
wegen der Verformung des keramischen Substrats vermieden. Ferner
verbessert ein großer
Verbindungsbereich zwischen den inneren Mustern und der äußeren Elektrode
den Grad der Verbindung. Darüber
hinaus werden bei dem Herstellungsverfahren des dritten Ausführungsbeispiels
die Schritte zum Ausbilden der Verbindungsstäbe und der Durchgangslöcher bei
einer Massenproduktion der Multilayersubstrate angewendet, wodurch
eine Massenproduktion eines bei niedriger Temperatur gemeinsam gebrannten
keramischen Multilayersubstratprodukts mit den vorgenannten Wirkungen
durchgeführt
wird.
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Das Verfahren zur Herstellung des
Multilayersubstrats des dritten Ausführungsbeispiels kann wie folgt
modifiziert werden. Gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Ausbildens der Durchgangslöcher vor dem
Schritt des Ausbildens der Musterschichten durchgeführt. Die 15A bis 15H stellen das Verfahren zur Herstellung
eines Multilayersubstrats gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Ähnlich wie
in dem zweiten Ausführungsbeispiel
werden bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
zuerst die Verbindungsstäbe
ausgebildet, anschließend werden
die Musterschichten ausgebildet.
- A) In Übereinstimmung
mit dem dritten Ausführungsbeispiel
wird eine keramische Substratplatte 503 mit einer festgelegten
Dicke hergestellt und mit Anreißlinien 508 versehen,
sodass sie in eine Mehrzahl von keramischen Substraten geschnitten
werden kann.
- B) In Übereinstimmung
mit dem Schritt C des dritten Ausführungsbeispiels werden Durchgangslöcher 511 in
der keramischen Substratplatte 503 ausgebildet. die Positionen
der Durchgangslöcher 511 sind
so festgelegt, dass die Durchgangslöcher 511 innerhalb
der später
ausgebildeten Musterschichten angeordnet sind, und die Anzahl der Durchgangslöcher 511 ist
passend vorher festgelegt, sodass die Durchgangslöcher 511 innerhalb der
Musterschichten zum Austausch von Signalen mit der Außenseite
angeordnet sind.
- C) Die Durchgangslöcher 511 sind
mit einem metallischen Leiter gefüllt, wodurch sie als Verbindungsstäbe 510 ausgebildet
werden. In Übereinstimmung
mit dem dritten Ausführungsbeispiel sind
die Verbindungsstäbe 511 in
Längsrichtung in
der keramischen Substratplatte 503 ausgebildet.
- D) Musterschichten 502 sind auf der keramischen Substratplatte 503 ausgebildet,
sodass die Verbindungsstäbe 510 innerhalb
der Flächen
der Musterschichten 502 angeordnet sind.
- E) bis G) In Übereinstimmung
mit dem dritten Ausführungsbeispiel
ist eine Mehrzahl der keramischen Substratplatten 503,
die durch die zuvor erwähnten
Schritte hergestellt worden sind, vertikal gestapelt, Durchgangslöcher 505 sind
in Längsrichtung
auf den Anreißlinien 508 der
gestapelten keramischen Substratplatten 503 ausgebildet, und äußere Anschlüsse 504 sind
auf inneren Kreislinien der Durchgangslöcher 505 ausgebildet.
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In Übereinstimmung mit den oben
beschriebenen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung werden Multilayersubstrate hergestellt,
die die Verbindung zwischen den inneren Mustern und den äußeren Elektroden
stabil bewahren. Im Stand der Technik wurde kein Verfahren zur Herstellung
eines Durchgangslochs nach dem Stapeln der keramischen Substrate
wegen der erwähnten
Probleme benutzt. Wie jedoch in 11 gezeigt
ist, liegt bei dem Verfahren zur Herstellung der Multilayersubstrate
der Verbindungsstab 110, der innerhalb der inneren Musterschicht 102 ausgebildet
ist, immer noch an der Wand des Durchgangsloch frei, wodurch er
an die äußere Elektrode 104,
die in dem Durchgangsloch ausgebildet ist, angeschlossen wird. Darüber hinaus ist
die innere Musterschicht 102 mit dem Verbindungsstab 110 verbunden,
wodurch sie stabil elektrisch mit der äußeren Elektrode 104 verbunden
wird.
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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass
die äußere Elektrode
gleichmäßig auf
dem keramischen Multilayersubstrat ausgebildet wird, da ein Durchgangsloch
auf der Stapelstruktur ausgebildet wird, die durch Stapeln einer
Mehrzahl von mit Musterschichten versehenen Substrate gebildet wird. Darüber hinaus,
da ein metallischer Verbindungsstab auf der mit der Außenseite
verbundenen Musterschicht gebildet ist, liegt der Verbindungsstab
immer noch nach außen
hin frei wegen der Schubspannung, die in dem Verfahrensschritt des
Ausstanzens des Durchgangslochs erzeugt wird, wodurch eine schlechte
Verbindung zwischen den inneren Mustern und der äußeren Elektrode wegen der Verformung des
keramischen Substrats verhindert wird. Darüber hinaus verbessert ein großer Verbindungsbereich zwischen
den inneren Mustern und der äußeren Elektrode
den Grad der Verbindung dazwischen.
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Ferner werden bei dem Verfahren zur
Herstellung der Multilayersubstrate die Schritte des Ausbildens
der Verbindungsstäbe
und der Durchgangslöcher
bei einer Massenproduktion der Multilayersubstrate angewendet, sodass
eine Massenproduktion von bei niedriger Temperatur gemeinsam gebrannten keramischen
Multilayersubstratprodukten mit den zuvor beschriebenen Wirkungen
durchgeführt
wird.
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Ein bei niedriger Temperatur gemeinsam
gebranntes keramisches Multilayersubstrat verbindet die inneren
Musterschichten mit der äußeren Elektrode über den
auf jedem keramischen Substrat ausgebildeten Verbindungsstab, wodurch
der Grad der elektrischen Verbindung zwischen den inneren Musterschichten
und der äußeren Elektrode
verbessert wird. Im Stand der Technik wird die Verbindung zwischen
dem äußeren Anschluss
und den inneren Mustern durch einen Linienkontakt erzielt, da die
Musterschicht lediglich auf der oberen Fläche des Substrats ausgebildet
ist. Da die Kontaktfläche
zwischen den inneren Mustern und dem äußeren Anschluss bei der vorliegenden
Erfindung, die die Verbindungsstäbe aufweist,
vergrößert ist
und die Verbindung zwischen dem Verbindungsstab und dem äußeren Anschluss durch
einen Flächenkontakt
realisiert ist, ist der Grad der Verbindung zwischen den inneren
Mustern und dem äußeren Anschluss
verbessert.
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Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung für
Darstellungszwecke offenbart wurden, ist es für einen Fachmann dieses Gebiets
klar, dass vielfältige
Modifikationen, Ergänzungen
und Ersetzungen möglich
sind, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der sich durch
die Patentansprüche
ergibt.