DE19710187A1

DE19710187A1 - Verfahren zum Herstellen eines Keramikmehrschichtsubstrats

Info

Publication number: DE19710187A1
Application number: DE19710187A
Authority: DE
Inventors: Satoru Adachi; Junzo Fukuta; Katsuya Kawakami; Seigo Ooiwa
Original assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1997-09-18
Anticipated expiration: 2017-03-13
Also published as: DE19710187B4; US6042667A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ke ramikmehrschichtsubstraten durch Laminieren bzw. Schichten von Rohlagen.

Die Verringerung einer planaren oder X-Y-Schrumpfung von Ke ramiksubstraten während des Brennens ist zur Verbesserung einer Abmessungsgenauigkeit der Substrate in jüngster Zeit wünschenswert geworden. Die PCT WO 91/10630 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Keramiksubstraten, bei welchem eine Rohlage, die in eine Isolierschicht aus einem Kera miksubstrat gebildet werden soll, mit zwei Freigabe-Rohlagen versehen ist, die auf der Ober- bzw. Unterseite der Rohlage angeordnet sind. Jede Freigabe-Rohlage bleibt bei einer Brenntemperatur der Rohlage ungesintert. Die Rohlage wird mit dem gestapelten Aufbau unter Druck gebrannt. Daraufhin werden die ungesinterten Freigabe-Rohlagen, die auf beiden Obersei ten des gebrannten Aufbaus haften, entfernt, so daß das Kera miksubstrat erhalten wird.

Das Keramiksubstrat wird häufig in eine Mehrschichtstruktur durch Laminieren mehrerer Rohlagen überführt. Das Keramik mehrschichtsubstrat weist Leitermuster bzw. -strukturen auf, die auf der Innenseite davon gebildet sind. Die Oberflächen des Substrats werden so verformt, daß Abschnitte davon ent sprechend dem Leitermuster 14 auswärts konvex verformt wer den, wenn, wie in Fig. 4 gezeigt, Druck auf ein Laminat aus Rohlagen 11 angelegt wird, wobei zwei Freigabe-Rohlagen 12 auf gegenüberliegenden Oberflächen des Laminats so angeordnet sind, daß das Laminat bzw. der Schichtkörper und die Frei gabe-Rohlagen 12 miteinander verbunden sind, oder wenn, wie in Fig. 5 gezeigt, ein verbundenes Laminat aus Rohlagen 11 zusammen mit den Freigabe-Rohlagen 12 gebrannt wird, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Laminats angeordnet sind, während Druck an das Laminat durch eine Preßmaschine 13 angelegt wird. Infolge davon wird die Oberflächenflachheit oder -planarität des Substrats in nachteiliger Weise verrin gert. Die Verringerung der Substratoberflächenflachheit ver ringert die Zuverlässigkeit der Leitermuster, die auf die Oberflächen des Substrats gedruckt und nach dem Brennen des Substrats gebrannt werden, oder sie verursacht eine Verringe rung der Zuverlässigkeit der Verbindung eines IC-Chip, der auf der Oberfläche des Substrats angebracht werden soll.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Keramikmehr schichtsubtrats bereit zustellen, bei welchem die Oberflächen flachheit des Substrats verbessert werden kann.

Um diese Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikmehr schichtsubstrats, bei welchem mehrere Rohlagen, enthaltend eine innere Rohlage, auf der ein Leitermuster gebildet ist, miteinander laminiert bzw. geschichtet, zum miteinander Ver binden gepreßt und gebrannt werden, gekennzeichnet durch die Schritte: Laminieren der mehreren Rohlagen und Pressen eines Laminats bzw. Schichtstoffs aus den Rohlagen unter einem vor bestimmten Druck zusammen mit Lagenbegrenzungselementen, die auf gegenüberliegende Oberflächen des Laminats aufgebracht werden, wodurch das Laminat und die Lagenbegrenzungselemente miteinander verbunden werden, wobei jedes Lagenbegrenzungs element eine geringere Dickenänderungsrate als die Rohlagen während des Verbindens und eine höhere Brenntemperatur als die Rohlagen aufweist, und Entfernen der Lagenbegrenzungsele mente von den gegenüberliegenden Oberflächen des gebrannten Körpers, nachdem ein verbundener Aufbau aus den Rohlagen und den Lagenbegrenzungselementen bei einer Brenntemperatur der Rohlagen gebrannt wurde.

Gemäß diesem Verfahren weisen die Lagenbegrenzungselemente, die das Laminat aus den Rohlagen sandwichartig einschließen, eine geringere Dickenänderungsrate auf, als die Rohlagen wäh rend des Verbindungsvorgangs. Die Lagenbegrenzungselemente, die auf die jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen des La minats aufgetragen werden, verhindern, daß die Substratober flächenabschnitte entsprechend dem Innenschichtleitermuster konvex selbst dann verformt werden, wenn das Leitermuster auf der Innenschicht des Substrats gebildet ist. Infolge davon kann die Oberflächenflachheit des Substrats sichergestellt werden.

Der Druck kann an das Substrat während des Brennens angelegt werden oder auch nicht. Die Substratoberflächenflachheit des Substrats, die während des Pressens erhalten wird, kann selbst dann beibehalten werden, wenn der Druck an das Substrat während des Brennens nicht angelegt wird. Außerdem beschränken die Lagenbegrenzungselemente das X-Y-Schrumpfen des Substrats während des Brennens.

Das verbundene Laminat aus den Rohlagen kann gebrannt werden, während Druck an die Lagenbegrenzungselemente angelegt wird, um die Rohlagen wie beim Preßschritt zu pressen. Infolge da von können eine Wölbung des Substrats und eine Zwischen schichtendlaminierung während des Brennens verhindert werden.

Die Erfindung schafft außerdem ein Verfahren, bei welchem die Rohlagen unter Druck ohne die Rohlagenbegrenzungselemente ge mäß einem herkömmlichen Verfahren zum Laminieren von Rohlagen laminiert und verbunden werden. Die Rohlagenbegrenzungsele mente werden daraufhin auf gegenüberliegende Oberflächen des verbundenen Laminats aus den Rohlagen aufgebracht. Jedes Roh lagenbegrenzungselement hat eine kleinere Dickenänderungsrate während des Druckanlegens als die Rohlagen vor Beginn des Schrumpfens aufgrund des Brennens, und eine höhere Brenntem peratur als die Rohlagen. Das verbundene Laminat aus den Roh lagen wird bei einer Brenntemperatur der Rohlagen zusammen mit den Lagenbegrenzungselementen gebrannt, während ein Druck daran angelegt wird.

Wenn die Substratoberfläche durch das Leitermuster der Innen schicht während des Verbindungsvorgangs der Rohlagen konvex verformt werden sollte, wird das verbundene Laminat aus den Rohlagen zwischen den Lagenbegrenzungselementen sandwichartig eingeschlossen und während des Brennens gepreßt. Der konvex verformte Abschnitt des Substrats wird dadurch derart nieder gedrückt, daß die Oberfläche des Substrats eingeebnet wird.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren auf weisend die Schritte: Laminieren mehrerer Rohlagen enthaltend eine innere Rohlage, die mit einem Leitermuster gebildet ist, und Pressen eines Laminats aus den Rohlagen unter einem vor bestimmten Druck, wodurch das Laminat verbunden wird, Pressen von Lagebegrenzungselementen, während ein Druck an die Lage begrenzungselemente angelegt wird, wodurch die Lagebegren zungselemente an gegenüberliegende Oberflächen des verbunde nen Laminats aus den Rohlagen angebunden wird, wobei jedes Lagenbegrenzungselement eine höhere Brenntemperatur aufweist als die Rohlagen, Brennen des verbundenen Aufbaus aus den Rohlagen und den Rohlagenbegrenzungselementen bei einer Brenntemperatur der Rohlagen, während ein Druck an den Aufbau angelegt wird, und Entfernen der Lagenbegrenzungselemente von den gegenüberliegenden Oberflächen des gebrannten Körpers. Bei diesem Verfahren wird der an das Laminat aus den Rohlagen angelegte Druck größer eingestellt als die Drücke, die in den nachfolgenden Schritten angelegt werden (dem Anbringen der Rohlagenbegrenzungselemente und dem Brennen unter Druck). Das heißt, die Drücke, die während des Schritts zum Anbringen der Rohlagenbegrenzungselemente angelegt werden, und während des Schritts zum Brennen unter Druck, werden kleiner eingestellt als der Druck, der an das Laminat aus den Rohlagen während des Verbindungsschritts angelegt wird.

Gemäß dem vorstehend erläuterten Verfahren werden die Ober flächen des Substrats oder die Oberflächen der Oberflächen schichtrohlagen bzw. der Begrenzungslagen durch flache Preß platten einer Preßmaschine während des Verbindevorgangs der Rohlagen gepreßt. Die Oberflächenflachheit des Substrats kann dadurch beibehalten werden, wenn die Oberflächenabschnitte des Substrats entsprechend dem Innenschichtleitermuster daran gehindert werden, durch Anlegen von Drücken in den nachfol genden Schritten konvex verformt zu werden. Zu diesem Zweck werden die Drücke, die an die Lagenbegrenzungselemente und den verbundenen Aufbau aus den Rohlagen und die Lagenbegren zungselemente angelegt werden, kleiner eingestellt als der Druck, der an das Laminat aus den Rohlagen angelegt wird.

Jedes Lagenbegrenzungselement hat bevorzugt eine kleinere Dickenänderungsrate während seines Anbindungsprozesses als die Rohlagen, wenn die Drücke, die in den Schritten angelegt werden, nicht wie vorstehend erläutert, konditioniert sind. Infolge davon werden die Abschnitte der Substratoberflächen entsprechend den Innenschichtleitermustern daran gehindert, sich konvex zu verformen, so daß die Oberflächenflachheit des Substrats sichergestellt werden kann.

Eine relativ kostengünstige Aluminiumoxid-Rohlage kann für jedes Lagenbegrenzungselement verwendet werden, und ein hoch qualitatives, bei niedriger Temperatur brennbares Keramik mehrschichtsubstrat kann hergestellt werden, wenn die Erfin dung auf die Herstellung eines bei niedriger Temperatur brennbaren Keramikmehrschichtsubstrats angewendet wird, das bei einer Temperatur im Bereich zwischen 800 und 1000°C ge brannt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispiel haft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1A und 1B einen Herstellungsschritt gemäß ersten und vierten Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorlie genden Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht einer bei Experimenten verwendeten Rohlagenprobe,

Fig. 3 schematisch die Bedingung für das Druckbrennen bei einer dritten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vor liegenden Erfindung,

Fig. 4 schematisch eine Bedingung, unter welcher der Schichtstoff aus Rohlagen zwischen zwei Freigabe-Rohlagen sandwichartig angeordnet und daraufhin gepreßt wird, und

Fig. 5 schematisch eine Bedingung, unter welcher der Schichtstoff aus Rohlagen zwischen zwei Freigabe-Rohlagen sandwichartig angeordnet und daraufhin gebrannt wird, während er durch eine Preßmaschine 13 gepreßt wird.

Erste Ausführungsform

Ein Keramikmehrschichtsubstrat wird in den folgenden Schrit ten 1 bis 7 hergestellt.

1. Herstellung der Rohlage 21

Ein Gemisch aus 10 bis 55 Gew.-% CaO, 45 bis 70 Gew.-% SiO₂, 0 bis 30 Gew.-% Al₂O₃ und 0 bis 10 Gew.-% Verunrei nigungen und 5 bis 20% B₂O₃, bezogen auf das Gesamtge wicht des zuerst genannten, wird bei 1450°C geschmolzen, um gesintert bzw. verglast zu werden. Daraufhin wird das gesinterte Gemisch rasch in Wasser abgeschreckt und in CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Glaspulver mit einem mittleren Korn durchmesser von 4 bis 3,5 µm pulverisiert. Ein bei niede rer Temperatur brennbares Keramikpulver wird durch Mi schen von 50 bis 65 Gew.-% Glaspulver (bevorzugt 60 Gew.-%) und 50 bis 35 Gew.-% Aluminiumoxidpulver (bevorzugt 40 Gew.-%), enthaltend 0 bis 10 Gew.-% Verunreinigungen, hergestellt. Ein Lösungsmittel, wie etwa Toluol oder Xylol, ein Bindemittel, wie etwa Acrylharz und ein Pla stifizierer, wie etwa Dioctylphosphat (DOP), werden dem gemischten Pulver zugesetzt. Das Gemisch wird ausreichend vermischt, um eine Aufschlämmung mit einer Viskosität von 2000 bis 40 000 Centipoise zu erhalten. Die Aufschläm mung wird durch einen Streichklingenprozeß in eine Roh lage 21 mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,1 bis 0,4 mm überführt.

2. Herstellung einer Freigabe-Rohlage 22 (Aluminiumoxid-Roh lage), die als Lagenbegrenzungselement dient

Dasselbe Lösungsmittel, dasselbe Bindemittel und derselbe Plastifizierer, wie vorstehend genannt, werden einem Alu miniumoxidpulver zugesetzt, das 100 Gew.-% Al₂O₃ enthält. Das Gemisch wird ausreichend derart vermischt, daß eine Aufschlämmung erhalten wird. Die Aufschlämmung wird durch einen Abstreichklingenprozeß in eine Aluminiumoxid-Roh lage mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,4 mm über führt, welche Aluminiumoxid-Rohlage als Freigabe-Rohlage 22 dient. Die Freigabe-Rohlage 22 hat eine geringere Dicken änderungsrate während des Anbindens unter Druck, wie nachfolgend erläutert, als die Rohlage 21, und sie wird bei einer Temperatur im Bereich zwischen 1550 und 1600°C gebrannt. Die Dickenänderungsrate der Freigabe- Rohlage 22 während des Anbindens unter Druck ist durch Auswählen des Typs und der Eigenschaft des Bindemittels (Acrylharz) durch Verändern der Menge des gemischten bzw. zugemischten Plastifizierers oder durch Auswählen der Korngröße (Rohdichte) von Aluminiumoxid und der Bröck lichkeit des Agglomerats einstellbar. Allgemein gesagt, wird die Rohlage 21 erweicht und ihre Dickenänderungsrate wird während des Verbindens unter Druck groß gemacht, wenn die Menge an Plastifizierer, die zugemischt wird, groß wird.

3. Stanzen

Die Rohlagen 21 werden durch Stanzwerkzeuge oder eine Stanzmaschine (beide nicht gezeigt) zugeschnitten, um vorbestimmte Abmessungen aufzuweisen. Durchgangslöcher werden an vorbestimmten Stellen in den Rohlagen 21 mit tels Stanzen gebildet. Außerdem werden die Freigabe-Roh lagen 22 so geschnitten bzw. zugeschnitten, daß sie die selben Abmessungen wie die Rohlagen 21 haben, oder größe re Abmessungen als diese.

4. Druckleitermuster

Die Durchgangslöcher von jeder Rohlage 21 werden mit einer Zwischenschicht-Durchgangsleiterpaste gefüllt, die aus Ag, Ag/Pd, Au, Ag/Pt oder Cu besteht. Eine Verdrah tungsleiterpaste mit derselben Zusammensetzung wie die Zwischenschicht-Durchgangsleiterpaste wird auf die Roh lage 21 siebgedruckt und dient als Innenschicht, die in ein Verdrahtungsleitermuster 23 gebildet werden soll.

5. Laminieren bzw. Schichtstoffherstellen und Verbinden un ter Druck

Mehrere Rohlagen 21 werden mit zwei Freigabe-Rohlagen 22 laminiert bzw. in einen Schichtstoff überführt, unter sandwichartigem Einschluß von ihnen, wie in Fig. 1 ge zeigt. Der Schichtstoff bzw. das Laminat wird auf eine Temperatur im Bereich zwischen 80 bis 150°C erwärmt und daraufhin mit einem Druck im Bereich zwischen 50 bis 250 kg/cm gepreßt, um dadurch in einen integralen Körper verbunden zu werden. Jede der Freigabe-Rohlagen 22, die den Schichtstoff aus Rohlagen 21 sandwichartig ein schließen, hat eine kleinere Dickenänderungsrate während dem Verbindungsvorgang unter Druck als jede Rohlage 21. Abschnitte der Substratoberflächen entsprechend dem In nenschichtleitermuster 23 werden daran gehindert, durch die Freigabe-Rohlagen 22 konvex auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats selbst dann verformt zu werden, wenn das Leitermuster 23 auf der Innenschicht des Substrats gebildet wird, wodurch die Oberflächenebenheit bzw. -flachheit des Substrats sichergestellt werden kann. Ob wohl zwei Rohlagen 21 in der in Fig. 1 gezeigten Ausfüh rungsform laminiert werden, können drei oder mehr Rohla gen 21 verwendet werden.

6. Brennen

Der integrale Körper aus den Rohlagen 21 und den Frei gabe-Rohlagen 22, die wie vorstehend erläutert miteinan der verbunden sind, wird bei einer Brenntemperatur für die Rohlagen 21 zwischen 800 und 1000°C (bevorzugt 900°C) mit einem üblichen Elektroofen mit kontinuierli chem Bandantrieb gebrannt, um dadurch in ein Keramikmehr schichtsubstrat gebildet zu werden. Der integrale Körper kann in einer oxidierenden Atmosphäre (Luft) gebrannt werden, wenn entweder Ag, Ag/Pd, Au und Ag/Pt als Innen schichtleitermuster 23 verwendet wurden, während er in reduzierender Atmosphäre zur Unterbindung der Oxidation gebrannt werden muß, wenn Cu als das Innenschichtleiter muster 23 verwendet wurde. In diesem Hinblick werden die Freigabe-Rohlagen 22 (Aluminiumoxid-Rohlagen) bei 1550 bis 1600°C gebrannt. Die Freigabe-Rohlagen 22 bleiben demnach ungebrannt, wenn der integrale Körper bei 800 bis 1000°C gebrannt wird. Das Lösungsmittel und/oder das Bindemittel in den Freigabe-Rohlagen 22 werden bei dem Brennprozeß verstreut und bleiben als Aluminiumoxidpulver zurück.

Druck wird an das Substrat während des Brennprozesses nicht angelegt. Die Oberflächenebenheit des bei dem Ver bindungsprozeß erhaltenen Substrats kann jedoch beibehal ten werden. Die ebene oder X-Y-Schrumpfung des Substrats aufgrund des Brennens wird durch die Freigabe-Rohlagen 22 beschränkt, so daß die Genauigkeit der Substratabmessun gen sichergestellt ist.

7. Endbearbeitung

Die Freigabe-Rohlagen 22 oder das Aluminiumoxidpulver, die bzw. das an den gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats haftet bzw. haften, werden mittels Polieren oder dergleichen nach dem Brennen entfernt. Daraufhin wird eine Leiterpaste, die aus Ag, Ag/Pd, Au, Ag/Pt oder Cu besteht, auf die Ober- und Unterseite des Substrats siebgedruckt, um in Oberflächenschichtleitermuster gebil det zu werden, und daraufhin wird das Substrat bei 800 bis 1000°C gebrannt.

Experimente wurden zum Zweck der Ermittlung der Wirkung der Verbindung des Laminats bzw. des Schichtstoffs aus Rohlagen 21 ausgeführt, die zwischen den zwei Freigabe- Rohlagen 22 sandwichartig angeordnet sind, und zwar unter Druck.

Experiment 1

Testproben von Rohlagen 21 wurden aus bei niedriger Tempera tur brennbarer Keramik hergestellt, die aus dem vorstehend erläuterten Gemisch aus 50 bis 65 Gew.-% Glaspulver vom CaO- SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-System und 50 bis 35 Gew.-% Aluminiumoxidpul ver besteht. Die Rohlage 21 wurde so ausgestanzt, daß eine Rohlage 30 mit 30 mm erhalten wurde. Ein Leitermuster mit 10 mm wurde auf die Oberfläche des gestanzten Schichtteils ge druckt, wie in Fig. 2 gezeigt. Das Leitermuster 23 hatte eine Dicke von 100 µm. Die Rohlage 21 ohne irgendein Leitermuster 23 wurde auf der Rohlage 21 angeordnet, auf welcher das Lei termuster 23 gedruckt war, und daraufhin wurden diese Rohla gen 21 durch zwei Freigabe-Rohlagen 22 sandwichartig einge schlossen, wie in Fig. 1A und 1B gezeigt. Aluminiumoxid-Roh lagen, jeweils bestehend aus 100 Gew.-% Al₂O₃ wurden als die Freigabe-Rohlagen 22 verwendet.

Tabelle 1 zeigt die Beziehung zwischen dem angelegten Druck beim Verbinden der Testproben und einer Dickenänderungsrate für die Rohlage 21.

Tabelle 1
Beziehung zwischen dem angelegten Druck beim Verbinden der Testprobe und der Dickenänderungsrate der Rohlage 21
Angelegter Druck beim Verbinden
Dickenänderungsrate der Rohlage 21
100 kgf/cm²\|13%
50 kgf/cm²	10%

Die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 21 kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:

R = (Tb-Ta)/Tb × 100 (%) (1)

wobei R die Dickenänderungsrate ist, Tb die Dicke vor dem Druckanlegen ist und Ta die Dicke nach dem Druckanlegen ist.

Tabelle 2 zeigt die Meßergebnisse für die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22, wenn der angelegte Druck 100 kgf/cm² betrug, der Substratoberflächenunregelmäßigkeit vor dem Bren nen und der Substratoberflächenunregelmäßigkeit nach dem Brennen:

Tabelle 2

Fall, bei welchem die Testproben unter einem Druck von 100 kgf/cm² verbunden wurden

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 13%, wenn der angelegte Druck 100 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 1 gezeigt. Da die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 kleiner war als diejenige (13%) der Rohlage 21 in Probe Nr. 1 bis 3, wurde auf den Substratoberflächen sowohl vor wie nach dem Brennen keine Unregelmäßigkeit gefunden, weshalb die Sub stratoberflächen eben bzw. flach blieben. Infolge davon wurde die Zuverlässigkeit der Leitermuster, die auf die Oberflächen des gebrannten Substrats gedruckt und daraufhin gebrannt wur den und die Zuverlässigkeit der Verbindung eines IC-Chips, der auf dem gebrannten Substrat angebracht werden soll, ver bessert.

In Probe Nr. 4 bis 6 war jedoch die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 gleich oder höher als die Dickenände rungsrate (13%) der Rohlage 21. Demnach wurden die Substrat oberflächen der Freigabe-Rohlagen 22 während des Verbindens derart verformt, daß Abschnitte des Substrats entsprechend dem Leitermuster 22 konvex waren. Infolge davon wurde eine Unregelmäßigkeit von etwa 0,06 mm auf den Substratoberflächen gebildet. Eine derartige Oberflächenunregelmäßigkeit des Substrats verringert die Zuverlässigkeit der Leitermuster, die auf die Oberflächen des gebrannten Substrats gedruckt sind, und die Zuverlässigkeit der Verbindung des IC-Chip, der auf der Substratoberfläche angebracht werden soll.

Tabelle 3 zeigt die Meßergebnisse für die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22, wenn der angelegte Druck 50 kgf/cm² betrug, der Substratoberflächenunregelmäßigkeit vor dem Bren nen und der Substratoberflächenunregelmäßigkeit nach dem Brennen:

Tabelle 3

Fall, bei welchem die Testproben unter einem Druck von 50 kgf/cm² verbunden wurden

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 10%, wenn der angelegte Druck 50 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 1 gezeigt.

Da die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 kleiner war als diejenige (10%) der Rohlage 21 in Probe Nr. 7 bis 9, wurde auf den Substratoberflächen sowohl vor wie nach dem Brennen keine Unregelmäßigkeit gefunden, weshalb die Sub stratoberflächen eben blieben. Bei der Probe Nr. 10 war die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 jedoch gleich zu derjenigen (10%) der Rohlage 21. Die Substratoberflächen der Rohlagen 22 wurden deshalb während des Verbindens unter Druck verformt, so daß die Abschnitte des Substrats entsprechend dem Leitermuster 23 konvex waren. Infolge davon wurde eine Unregelmäßigkeit von etwa 0,05 mm auf den Substratoberflächen gebildet.

Experiment 2

Testproben der Rohlage 21 wurden aus einer bei niedriger Tem peratur brennbaren Keramik hergestellt, die aus einem Gemisch von 50 bis 65 Gew.-% Glaspulver vom MgO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-System mit 50 bis 35 Gew.-% Aluminiumpulver besteht. Das Glaspulver bestand aus 10 bis 55 Gew.-% MgO, 45 bis 70 Gew.-% SiO, bis hin zu 30 Gew.-% Al₂O₃ und bis hin zu 10 Gew.-% Verunreini gungen und 5 bis 20% B₂O₃, bezogen auf das Gesamtgewicht des erstgenannten. Das Aluminiumoxidpulver enthielt bis hin zu 10 Gew.-% Verunreinigungen. Die anderen Bedingungen waren die selben wie beim Experiment 1.

Tabelle 4 zeigt die Beziehung zwischen einem angelegten Druck beim Verbinden der Testproben unter Druck und einer Dickenän derungsrate der Rohlage 21:

Tabelle 4
Beziehung zwischen dem angelegten Druck beim Verbinden der Testprobe und der Dickenänderungsrate der Rohlage 21
Angelegter Druck beim Verbinden
Dickenänderungsrate der Rohlage 21
100 kgf/cm²\|21%
50 kgf/cm²	15%

Tabelle 5 zeigt die Meßergebnisse der Dickenänderungsrate für die Freigabe-Rohlage 22, wenn der angelegte Druck 100 kgf/cm² betrug, der Substratoberflächenunregelmäßigkeit vor dem Bren nen und der Substratoberflächenunregelmäßigkeit nach dem Brennen:

Tabelle 5

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 21%, wenn der angelegte Druck 100 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 4 gezeigt. Da die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 kleiner war als diejenige (21%) der Rohlage 21 in Probe Nr. 11 bis 13, wurde keine Unregelmäßigkeit auf den Substratoberflächen sowohl vor wie nach dem Brennen gefunden, weshalb die Substratoberflächen eben blieben. Bei Probe Nr. 14 war jedoch die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 größer als diejenige (21%) der Rohlage 21. Deshalb wurden die Substrat oberflächen der Freigabe-Rohlagen 22 während des Verbindens unter Druck derart verformt, daß Abschnitte des Substrats entsprechend dem Leitermuster 23 konvex waren. Infolge davon wurde eine Unregelmäßigkeit von etwa 0,06 mm auf den Sub stratoberflächen gebildet.

Tabelle 6 zeigt die Meßergebnisse der Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22, wenn der angelegte Druck 50 kgf/cm² be trug, der Substratoberflächenunregelmäßigkeit vor dem Brennen und der Substratoberflächenunregelmäßigkeit nach dem Brennen:

Tabelle 6

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 15%, wenn der angelegte Druck 50 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 4 gezeigt. Da die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 kleiner war als diejenige (15%) der Rohlage 21 in Probe Nr. 15 bis 17, wurde keine Unregelmäßigkeit auf den Substratoberflächen sowohl vor wie nach dem Brennen gefunden, weshalb die Substratoberflächen eben blieben. Bei Probe 18 war die Dicken änderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 jedoch größer als diejenige (15%) der Rohlage 21. Deshalb wurden die Substrat oberflächen der Freigabe-Rohlage 22 während des Verbindens unter Druck derart verformt, daß die Abschnitte des Substrats entsprechend dem Leitermuster 23 konvex waren. Infolge davon wurde eine Unregelmäßigkeit von etwa 0,05 mm auf den Sub stratoberflächen gebildet.

Zweite Ausführungsform

Während bei der ersten Ausführungsform an das Substrat wäh rend des Brennens kein Druck angelegt wird, wird bei der zweiten Ausführungsform während des Brennens an das Substrat Druck angelegt. Der angelegte Druck während des Brennens liegt im Bereich zwischen 2 und 20 kgf/cm². Der übrige Aufbau ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform.

Bei der zweiten Ausführungsform wird ebenfalls keine Unregel mäßigkeit auf den Substratoberflächen vor und nach dem Bren nen gefunden, wenn die Dickenänderungsrate der Freigabe-Roh lage 22 kleiner gemacht wird als diejenige der Rohlage 21, weshalb die Substratoberflächen eben bleiben. Das Brennen un ter Druck verhindert außerdem das Auftreten einer Wölbung des Substrats während des Brennens und eine Delaminierung der Zwischenschicht.

Dritte Ausführungsform

Bei der dritten Ausführungsform werden die Rohlagen 21 unter Druck laminiert und verbunden, jedoch ohne Verwendung der Freigabe-Rohlagen 22 in Übereinstimmung mit einem gewöhnli chen Verfahren zum Laminieren von Rohlagen. Die Freigabe-Roh lagen 22 werden auf gegenüberliegenden Oberflächen des ver bundenen Laminats bzw. Schichtkörpers aus Rohlagen 21 in dem Druckbrennprozeß jeweils aufgetragen. Jede Freigabe-Rohlage 22 hat eine kleinere Dickenänderungsrate während der Druck ausübung als die Dickenänderungsrate jeder Rohlage 21 vor Einleitung von Schrumpfen aufgrund des Brennens, und eine hö here Brenntemperatur als die Rohlagen 21. Das verbundene La minat aus den Rohlagen 21 wird bei einer Brenntemperatur der Rohlagen 21 zusammen mit den Freigabe-Rohlagen 22 gebrannt, die auf die gegenüberliegenden Oberflächen des Laminats auf getragen sind, während Druck durch die Preßmaschine 24 an sie angelegt wird. Der angelegte Druck während des Brennens liegt im Bereich zwischen 2 und 20 kgf/cm². Der übrige Aufbau ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform.

Wenn die Substratoberfläche durch das Leitermuster 23 der in neren Schicht während des Verbindungsvorgangs konvex verformt werden sollte, würde das angebundene Laminat aus den Rohlagen 21 zwischen den Freigabe-Rohlagen 22 sandwichartig angeordnet und während des Brennens gepreßt werden. Der konvex verformte Abschnitt des Substrats wird derart niedergedrückt, daß die Oberfläche des Substrats eingeebnet wird.

Das Experiment 3 wurde für den Zweck ausgeführt, das Herstel lungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform zu ermit teln.

Experiment 3

Die Testproben aus Rohlagen 21 wurden aus der bei niedriger Temperatur brennbaren Keramik hergestellt, die aus dem Ge misch aus 50 bis 65 Gew.-% Glaspulver vom CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃- System und 50 bis 35 Gew.-% Aluminiumoxidpulver besteht, wie im Experiment 1. Die Aluminiumoxid-Rohlagen 21, die jeweils zu 100 Gew.-% aus Al₂O₃ bestehen, wurden als die Freigabe- Rohlagen 22 verwendet.

Tabelle 7 zeigt die Beziehung zwischen dem angelegten Druck beim Brennen der Testproben unter Druck und der Dickenände rungsrate der Rohlage 21 vor Einleitung der Schrumpfung auf grund des Brennens:

Tabelle 7
Beziehung zwischen dem angelegten Druck beim Brennen der Testprobe und der Dickenänderungsrate der Rohlage 21
Angelegter Druck beim Brennen
Dickenänderungsrate der Rohlage 21 vor dem Beginn ihrer Schrumpfung aufgrund des Druckbrennens
10 kgf/cm²\|2%
20 kgf/cm²	4%

Tabelle 8 zeigt die Meßergebnisse der Dickenänderungsrate für die Freigabe-Rohlage 22, wenn die Testproben unter dem Druck von 10 kgf/cm gebrannt werden, und der Substratoberflächen unregelmäßigkeit nach dem Druckbrennen:

Tabelle 8

Fall, bei welchem die Testproben unter einem Druck von 10 kgf/cm² gebrannt werden

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 2%, wenn der angelegte Druck 10 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 7 gezeigt. Da die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 kleiner war als diejenige (2%) der Rohlage 21 in Probe Nr. 19, wurden Unregelmäßigkeiten, die auf der Substratoberfläche während des Verbindens der Rohlagen 21 gebildet wurden, durch das Druckbrennen modifiziert, so daß die Substratoberflächen eben gemacht wurden. In Probe 20 wurden die Unregelmäßigkeiten, die auf den Substratoberflächen während des Verbindens der Rohlagen 21 gebildet wurden, jedoch nicht modifiziert, weil die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 größer war als diejenige (2%) der Rohlagen 21, wodurch eine Unregel mäßigkeit von etwa 0,04 mm auf den Substratoberflächen gebil det wurde.

Tabelle 9 zeigt die Meßergebnisse der Dickenänderungsrate für die Freigabe-Rohlage 22, wenn die Testproben unter dem Druck von 20 kgf/cm gebrannt wurden, und der Substratoberflächen unregelmäßigkeit nach dem Druckbrennen:

Tabelle 9

Fall, bei welchem die Testproben unter einem Druck von 20 kgf/cm² gebrannt werden

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 4%, wenn der angelegte Druck 20 kgf/cm betrug, wie in Tabelle 7 gezeigt. Da die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 kleiner war als diejenige (4%) der Rohlage 21 in Probe Nr. 21 und 22, wurden Unregelmäßigkeiten, die auf der Substratoberflä chen während des Verbindens der Rohlagen 21 gebildet wurden, durch das Druckbrennen modifiziert, so daß die Substratober flächen eben gemacht wurden. In Probe 23 wurden die Unregel mäßigkeiten, die auf den Substratoberflächen während des Ver bindens der Rohlagen 21 gebildet wurden, jedoch nicht modifi ziert, weil die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 größer war als diejenige (4%) der Rohlagen 21, wodurch eine Unregelmäßigkeit von etwa 0,04 mm auf den Substratoberflächen gebildet wurde.

Obwohl die Freigabe-Rohlagen 22 als Lagenbeschränkungs- bzw. -begrenzungselemente bei der dritten Ausführungsform verwen det werden, können statt dessen Keramikplatten dafür verwendet werden.

Vierte Ausführungsform

Bei der vierten Ausführungsform wird der an die Rohlagen 21 während des Verbindens unter Druck angelegte Druck so einge stellt, daß er größer als die Drücke ist, die während den nachfolgenden Schritten angelegt werden (dem Aufbringen der Freigabe-Rohlagen 22 und dem Druckbrennen). Das heißt, die während des Aufbringens der Freigabe-Rohlagen 22 auf gegen überliegende Oberflächen des verbundenen Laminats aus Rohla gen 21 angelegten Drücke und diejenigen während des Druck brennschritts werden so eingestellt, daß sie kleiner sind als der Druck, der an die Rohlagen 21 während des Druckverbin dungsschritts angelegt wird.

In bezug auf Fig. 1A und 1B wird nunmehr das Verfahren gemäß der vierten Ausführungsform erläutert. Die Herstellung der Rohlagen 21, die Herstellung der Freigabe-Rohlagen 22, die als Lagenbegrenzungselemente dienen, das Stanzen und Sieb drucken der Leitermuster bzw. -strukturen sind dieselben wie diejenigen, die bei der ersten Ausführungsform mit 1. bis 4. beziffert sind.

5. Verbinden der Rohlagen 21 unter Druck

Eine Mehrzahl von Rohlagen 21 wird aufeinander laminiert, und das Laminat wird auf eine Temperatur im Bereich zwischen 80 bis 150°C erwärmt und daraufhin unter einem Druck im Bereich zwischen 50 bis 250 kg/cm² gepreßt, um dadurch in einen inte gralen Körper verbunden zu werden. In diesem Fall ist der an die Rohlagen 21 während des Verbindens angelegte Druck größer eingestellt als die Drücke, die während der nachfolgenden Schritte angelegt werden (das Aufbringen der Rohlagen 22 und das Druckbrennen). Die Oberflächen des Substrats oder die Oberflächen der Oberflächenschicht-Rohlagen 21 werden durch flache Stempel bzw. Druckplatten einer (nicht gezeigten) Preßmaschine während des Verbindungsschritts gepreßt. Demnach kann die Oberflächenflachheit des Substrats beibehalten wer den. Obwohl zwei Rohlagen 21 bei der in Fig. 1A und 1B ge zeigten Ausführungsform laminiert bzw. geschichtet werden, können drei oder mehr Rohlagen 21 verwendet werden.

6. Verbinden der Freigabe-Rohlagen 22 unter Druck

Zwei Freigabe-Rohlagen 22, die jeweils eine höhere Brenntem peratur aufweisen als die Rohlagen 21 werden auf gegenüber liegenden Oberflächen des verbundenen Körpers aus Rohlagen 21 angeordnet und daraufhin gepreßt, um in einen einzigen Aufbau verbunden zu werden, wie in Fig. 1B gezeigt. Der an die Frei gabe-Rohlagen 22 angelegte Druck wird so eingestellt, daß er kleiner ist als derjenige, der an die Rohlagen 21 im voraus gehenden Schritt angelegt wurde, wodurch die Abschnitte der Substratoberflächen entsprechend dem Innenschichtleitermuster 23 daran gehindert wurden, konvex verformt zu werden, so daß die Oberflächenflachheit des Substrats sichergestellt ist.

7. Brennen

Der Aufbau aus den Rohlagen 21 und den Freigabe-Rohlagen 22, die wie vorstehend erläutert miteinander verbunden sind, wird bei einer Brenntemperatur für die Rohlage 21 im Bereich zwi schen 800 und 1000°C (bevorzugt 900°C) mit einem üblichen kontinuierlich bandangetriebenen Elektroofen gebrannt, um in ein Keramikmehrschichtsubstrat gebildet zu werden. Der ver bundene Aufbau kann in oxidierender Atmosphäre (Luft) ge brannt werden, wenn entweder Ag, Ag/Pd, Au und Ag/Pt als das Innenschichtleitermuster 23 verwendet wird, während sie in reduzierender Atmosphäre zum Verhindern einer Oxidation ge brannt werden muß, wenn Cu als das Innenschichtleitermuster 23 verwendet wird. In diesem Hinblick wird ein Druck (beispielsweise 2 bis 20 kgf/cm²), der kleiner ist als beim Verbindungsschritt der Rohlagen 21, an den Aufbau während des Brennschritts angelegt, wodurch die Abschnitte der Substrat oberflächen entsprechend dem Innenschichtleitermuster 23 daran gehindert werden, konvex verformt zu werden, so daß die Oberflächenflachheit des Substrats sichergestellt und die Wölbung des Substrats und eine Zwischenschicht-Entlaminierung während des Brennens verhindern werden können.

8. Endbearbeiten

Die Freigabe-Rohlagen 22 oder das Aluminiumpulver, das auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats haftet, wer den mittels Polieren oder dergleichen nach dem Brennen ent fernt. Daraufhin wird eine Leiterpaste, bestehend aus Ag, Ag/Pd, Au, Ag/Pt oder Cu, auf die Ober- und Unterseite des Substrats siebgedruckt, um in Oberflächenschicht-Leitermuster gebildet zu werden, und daraufhin wird das Substrat bei 800 bis 1000°C gebrannt.

Fünfte Ausführungsform

Der an die Rohlagen 21 während des gegenseitigen Verbindens angelegte Druck wird größer eingestellt als die Drücke, die während der nachfolgenden Schritte bei der fünften Ausfüh rungsform angelegt werden, so daß die Oberflächenflachheit des Substrats sichergestellt ist. Bei der fünften Ausfüh rungsform wird jede Freigabe-Rohlage 22 jedoch so gebildet, daß sie eine kleinere bzw. geringere Dickenänderungsrate wäh rend des unter Druck stattfindenden Verbindens aufweist als die Rohlagen 21, im Gegensatz zu den wie vorstehend erläutert konditionierten Drücken bei den jeweiligen Schritten. Die üb rige Anordnung ist dieselbe wie diejenige bei der vierten Ausführungsform.

Bei der fünften Ausführungsform wird jede Freigabe-Rohlage 22 so gebildet, daß sie eine geringere Dickenänderungsrate wäh rend des unter Druck stattfindenden Verbindens aufweist als die Rohlagen 21, so daß diejenigen Abschnitte der Substrat oberflächen entsprechend dem Innenschichtleitermuster 23 daran gehindert werden, sich konvex zu verformen, so daß die Oberflächenflachheit des Substrats sichergestellt ist. In diesem Fall kann die Substratoberflächenflachheit selbst dann sichergestellt werden, wenn der an die Rohlagen 21 während des Druckverbindens der Lagen 21 angelegte Druck gleich oder kleiner als der Druck ist, der an die Freigabe-Rohlagen 22 während des Druckverbindens der Lagen 22 angelegt wird. Ande rerseits wird bei der vierten Ausführungsform der an die Roh lagen 21 während des Druckverbindens angelegte Druck so ein gestellt, daß er größer ist als die Drücke, die während der nachfolgenden Schritte angelegt werden (das Anbringen der Freigabe-Rohlagen 22 und das Druckbrennen), so daß die Substratoberflächenflachheit selbst dann sichergestellt wer den kann, wenn die Dickenänderungsrate jeder Freigabe-Rohlage 22 während des Druckverbindens gleich oder größer ist als diejenige jeder Rohlage 21.

Experimente wurden zu dem Zweck ausgeführt, die Wirkungen des Anbindens der Freigabe-Rohlagen 22 unter Druck und des Druck brennens in bezug auf die vierten und fünften Ausführungsfor men zu ermitteln.

Experiment 4

Testproben aus Rohlagen 21 wurden aus einer bei niedriger Temperatur brennbaren Keramik hergestellt, die aus dem Ge misch aus Glaspulver vom CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-System und dem Aluminiumoxidpulver bestehen, und sie waren dieselben wie diejenigen, die die bei dem vorstehend erläuterten Experiment 1 verwendet wurden. Die vorstehend genannte Tabelle 1 zeigt außerdem die Beziehung zwischen einem angelegten Druck beim Verbinden der Testproben und einer Dickenänderungsrate der Rohlage 21 im Experiment 4. Aluminiumoxid-Rohlagen 21, je weils aus 100 Gew.-% Al₂O₃ bestehend, wurden als die Frei gabe-Rohlagen 22 verwendet.

Probe Nr. 31 bis 34 in der nachfolgenden Tabelle 10 wurden gemäß der vierten Ausführungsform des Verfahrens hergestellt. Tabelle 10 zeigt die Meßergebnisse der Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22, der Substratoberflächenunregelmäßig keit sowohl vor wie nach dem Brennen, wenn die Rohlagen 21 miteinander unter einem Druck von 100 kgf/cm² verbunden wur den. Woraufhin die zwei Freigabe-Rohlagen 22 unter einem Druck von 50 kgf/cm² gepreßt wurden, um dadurch mit den ge genüberliegenden Oberflächen des verbundenen Körpers aus Roh lagen 21 verbunden zu werden:

Tabelle 10

Fall, bei welchem die Rohlagen 21 unter einem Druck von 100 kgf/cm² verbunden und Freigabe-Rohlagen 22 unter einem Druck von 50 kgf/cm² angebunden wurden

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 10%, wenn der angelegte Druck 50 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 1 gezeigt. Da der Druck, der an die Rohlagen 21 während des Verbindungs schritts der Lagen 21 angelegt wurde, größer war als derje nige Druck, der an die Freigabe-Rohlagen 22 während des An bindungsschritts der Lagen 22 angelegt wurde, wurden die Ab schnitte der Substratoberflächen entsprechend dem Innen schichtleitermuster 23 daran gehindert, in Probe Nr. 31 bis 34 konvex verformt zu werden, und zwar selbst dann, wenn die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 gleich oder größer war als diejenige der Rohlage 21. Die Oberflächen des Substrats blieben infolge davon in den Proben Nr. 31 bis 34 flach, wodurch die Zuverlässigkeit der Leitermuster, die nachfolgend auf die Oberflächen des gebrannten Substrats ge druckt wurden, und die Zuverlässigkeit der Anbindung eines IC-Chip, der auf dem gebrannten Substrat angebracht werden soll, verbessert waren.

Tabelle 11 zeigt die Meßergebnisse der Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22, der Substratoberflächenunregelmäßig keit sowohl vor wie nach dem Brennen, wenn die Rohlagen 21 miteinander unter einem Druck von 50 kgf/cm² verbunden wur den, woraufhin die zwei Freigabe-Rohlagen 22 unter einem Druck von 100 kgf/cm² gepreßt wurden, um dadurch auf die ge genüberliegenden Oberflächen des gepreßten Körpers aus Rohla gen 21 angebunden zu werden. Die Probe Nr. 35 wurde gemäß der fünften Ausführungsform des Verfahrens hergestellt, während die Probe Nr. 36 bis 38 Vergleichsfälle darstellen.

Tabelle 11

Fall, bei welchem die Rohlagen 21 unter einem Druck von 50 kgf/cm² verbunden und Freigabe-Rohlagen 22 unter einem Druck von 100 kgf/cm² angebunden wurden

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 13%, wenn der angelegte Druck 100 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 1 gezeigt. Da die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 kleiner war als diejenige (13%) der Rohlage 21, wurden die Abschnitte der Substratoberflächen entsprechend dem Innenschichtleiter muster 23 daran gehindert, durch die Freigabe-Rohlagen 22 in Probe Nr. 35 konvex verformt zu werden wie bei Probe Nr. 35 selbst dann, wenn der an die Rohlagen 21 während des Verbin dens der Lagen 21 angelegte Druck kleiner war als der Druck, der an die Freigabe-Rohlagen 22 angelegt wird, und zwar wäh rend des Anbindeschritts der Lagen 22. Infolge davon war die Oberflächenflachheit des Substrats bei Probe Nr. 35 sicherge stellt.

Bei Probe Nr. 36 bis 38 jedoch wurden die Abschnitte der Substratoberflächen (Freigabe-Rohlagen 22) entsprechend dem Innenschichtleitermuster 23 während des Anbindeschritts der Freigabe-Rohlagen 22 konvex verformt, weil die Dickenände rungsrate der Freigabe-Rohlagen 22 größer war als diejenige (13%) der Rohlage 21. Infolge davon wurde eine Unregelmäßig keit im Bereich zwischen 0,04 und 0,06 mm auf den Substrat oberflächen gebildet. Jede Oberflächenunregelmäßigkeit des Substrats führte zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit der Leitermuster, die auf die Oberflächen des gebrannten Substrats gedruckt sind, und der Zuverlässigkeit der Anbin dung eines IC-Chips, der auf der Substratoberfläche ange bracht wurde.

Experiment 5

Testproben aus Rohlagen 21 wurden aus bei niedriger Tempera tur brennbarer Keramik hergestellt, die aus dem Gemisch aus Glaspulver vom MgO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-System und Aluminiumoxid pulver besteht, und die dieselben waren wie diejenigen, die beim Experiment 2 verwendet wurden. Dementsprechend zeigt die vorstehend angeführte Tabelle 4 die Beziehung zwischen einem angelegten Druck beim Verbinden der Testproben unter Druck und einer Dickenänderungsrate der Rohlage 21 im Experiment 5. Aluminiumoxid-Rohlagen, jeweils bestehend aus 100 Gew.-% Al₂O₃ wurden als die Freigabe-Rohlagen 22 verwendet.

Probe Nr. 39 bis 42 in der folgenden Tabelle 12 wurden mit der vierten Ausführungsform des Verfahrens hergestellt. Ta belle 12 zeigt die Meßergebnisse der Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22, der Substratoberflächenunregelmäßigkeit sowohl vor wie nach dem Brennen, wenn die Rohlagen 21 mitein ander unter einem Druck von 100 kgf/cm² gebrannt wurden, wor aufhin die zwei Freigabe-Rohlagen 22 an den verbundenen Auf bau aus Rohlagen 21 unter dem Druck von 50 kgf/cm² angebunden wurden:

Tabelle 12

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 15%, wenn der angelegte Druck 50 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 4 gezeigt. Da der an die Rohlagen 21 während des Verbindens der Lagen 21 angelegte Druck größer war als der an die Freigabe-Rohlagen 22 während des Anbindeschritts der Lagen 22 angelegte Druck, wurden die Abschnitte der Substratoberflächen entsprechend dem Innenschichtleitermuster 23 daran gehindert, sich bei den Proben Nr. 39 bis 42 selbst dann konvex zu verformen, wenn die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 gleich oder größer war als diejenige der Rohlage 21. Infolge davon blie ben die Oberflächen des Substrats in den Proben Nr. 39 bis 42 flach, wodurch die Oberflächenflachheit des Substrats in den Proben Nr. 39 bis 42 sichergestellt war.

Tabelle 13 zeigt die Meßergebnisse der Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22, der Substratoberflächenunregelmäßig keit sowohl vor wie nach dem Brennen, wenn die Rohlagen 21 unter einem Druck von 50 kgf/cm² miteinander verbunden wur den, woraufhin die zwei Freigabe-Rohlagen 22 auf dem verbun denen Aufbau aus Rohlagen 21 unter einem Druck von 100 kgf/cm² angebunden wurden. Die Proben Nr. 43 und 44 wur den gemäß der fünften Ausführungsform des Verfahrens herge stellt, während es sich bei den Proben Nr. 45 und 46 um Ver gleichsfälle handelt.

Tabelle 13

Fall, bei welchem Rohlagen 21 unter einem Druck von 50 kgf/cm² verbunden und Freigabe-Rohlagen 22 unter einem Druck von 100 kgf/cm² angebunden wurden

Die Dickenänderungsrate der Rohlage 21 betrug 21%, wenn der angelegte Druck 100 kgf/cm² betrug, wie in Tabelle 4 gezeigt. Da die Dickenänderungsrate der Freigabe-Rohlage 22 kleiner war als diejenige (21%) der Rohlage 21, wurden die Abschnitte der Substratoberflächen entsprechend dem Innenschichtleiter muster 23 durch die Freigabe-Rohlagen 22 in den Proben Nr. 43 und 44 selbst dann daran gehindert, sich konvex zu verformen, wenn der an die Rohlagen 21 während des Verbindens der Lagen 21 angelegte Druck kleiner war als der Druck, der an die Freigabe-Rohlagen 22 während des Anbindungsschritts der Lagen 22 angelegt wurde. Infolge davon wurde die Oberflächenflach heit des Substrats in den Proben Nr. 43 und 44 sicherge stellt.

In den Proben Nr. 45 und 46 wurden die Abschnitte der Substratoberflächen (Freigabe-Rohlagen 22) entsprechend dem Innenschichtleitermuster 23 jedoch während des Anbindens der Freigabe-Rohlagen 22 konvex verformt, weil die Dickenände rungsrate der Freigabe-Rohlage 22 größer war als diejenige (21%) der Rohlage 21. Infolge davon wurde eine Unregelmäßig keit von etwa 0,06 mm auf den Substratoberflächen gebildet.

Das Gemisch aus dem Glaspulver vom CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-System oder vom MgO-SiO₂Al₂O₃B₂O₃-System und dem Pulver aus Al₂O₃ wurde als Material für die Rohlagen 21 bei den vorstehend an geführten Ausführungsformen verwendet. Ein Gemisch aus einem Glaspulver vom SiO₂-B₂O₃-System und einem Al₂O₃-Pulver oder einem Gemisch aus einem Glaspulver vom PbO-SiO₂-B₂O₃-System und einem Al₂O₃-Pulver können als Material für die Rohlagen 21 statt dessen verwendet werden. Außerdem kann ein bei einer Temperatur von 800 bis 1000°C brennbares Keramikmaterial, wie etwa ein kristallisiertes Glas vom Kordieritsystem eben falls als Material für die Rohlagen 21 verwendet werden.

Außerdem kann die Rohlage aus einer dielektrischen Keramik, wie etwa einer Verbindung aus Blei und Perovskit, vom SrTiO₃- System, vom BaTiO₃-System oder vom CaTiO₃-System hergestellt werden. Diese Rohlage kann als Innenschicht des Substrats la miniert werden und ein Kondensator kann in der Innenschicht eingebettet werden. Ein Widerstand aus einer Paste aus RuO₂ kann in die Innenlage des Substrats eingebettet werden.

Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines bei niedriger Temperatur brennbaren Keramikmehr schichtsubstrats bei den vorstehend angeführten Ausführungs formen angewendet wurde, kann sie zur Herstellung von Kera mikmehrschichtsubstraten aus Aluminiumoxid und Aluminiumni trid verwendet werden.

Die vorstehend angeführte Beschreibung und Zeichnung ist le diglich illustrativ für die Prinzipien der vorliegenden Er findung und in keinster Weise beschränkend. Verschiedene Än derungen und Modifikationen erschließen sich dem Fachmann als im Umfang der Erfindung liegend, die durch die beiliegenden Ansprüche festgelegt ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Keramikmehr schichtsubstrats, bei welchem mehrere Rohlagen, enthal tend eine innere Rohlage, auf der ein Leitermuster ge bildet ist, miteinander laminiert bzw. geschichtet, zum miteinander Verbinden gepreßt und gebrannt werden, ge kennzeichnet durch die Schritte:
Laminieren der mehreren Rohlagen (21) und Pressen eines Laminats bzw. Schichtstoffs aus den Rohlagen (21) unter einem vorbestimmten Druck zusammen mit Lagenbegren zungselementen (22), die auf gegenüberliegende Oberflä chen des Laminats aufgebracht werden, wodurch das Lami nat und die Lagenbegrenzungselemente (22) miteinander verbunden werden, wobei jedes Lagenbegrenzungselement (22) eine geringere Dickenänderungsrate als die Rohla gen (21) während des Verbindens und eine höhere Brenn temperatur als die Rohlagen (21) aufweist, und
Entfernen der Lagenbegrenzungselemente (22) von den ge genüberliegenden Oberflächen des gebrannten Körpers, nachdem ein verbundener Aufbau aus den Rohlagen (21) und den Lagenbegrenzungselementen (22) bei einer Brenn temperatur der Rohlagen (21) gebrannt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck an die Lagenbegrenzungselemente (22) während des Brennschritts angelegt wird, um die verbundenen Rohlagen (21) zu pressen.

3. Verfahren zum Herstellen eines Keramikmehrschicht substrats, bei dem mehrere Rohlagen, enthaltend eine innere Rohlage, die mit einem Leitermuster gebildet ist, zusammen laminiert, zum miteinander Verbinden ge preßt und unter Druck gebrannt werden, gekennzeichnet durch die Schritte:
Brennen eines verbundenen Laminats bzw. Schichtkörpers aus Rohlagen (21) bei einer Brenntemperatur der Rohla gen (21) zusammen mit Lagenbegrenzungselementen (22), die auf gegenüberliegende Oberflächen des verbundenen Laminats aufgetragen werden, während Druck an das ver bundene Laminat angelegt wird, wobei jedes der Lagenbe grenzungselemente (22) eine kleinere Dickenänderungs rate während des Druckanlegens an sie aufweist, als die Rohlagen (21) vor Beginn der Schrumpfung aufgrund des Brennens, und eine höhere Brenntemperatur als die Roh lagen (21), und
Entfernen der Lagenbegrenzungselemente (22) von den ge genüberliegenden Oberflächen des gebrannten Körpers.

4. Verfahren zum Herstellen eines Keramikmehr schichtsubstrats, aufweisend die Schritte:
Laminieren mehrerer Rohlagen, die eine Innenrohlage aufweisen, die mit einem Leitermuster gebildet ist, und Pressen eines Laminats der Rohlagen unter einem vorbe stimmten Druck, wodurch das Laminat miteinander verbun den wird, Pressen von Lagenbegrenzungselementen, wäh rend ein Druck an die Lagenbegrenzungselemente angelegt wird, wodurch die Lagenbegrenzungselemente mit gegen überliegenden Oberflächen des verbundenen Laminats aus Rohlagen verbunden werden, wobei jedes Rohlagenbegren zungselement eine höhere Brenntemperatur als die Rohla gen aufweist, Brennen des verbundenen Aufbaus aus Roh lagen und Lagenbegrenzungselementen bei einer Brenntem peratur der Rohlagen, während ein Druck an den Aufbau angelegt wird, und Entfernen der Lagenbegrenzungsele mente von den gegenüberliegenden Oberflächen eines ge brannten Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß der vor bestimmte Druck, der an das Laminat aus Rohlagen (21) während des Verbindungsschritts angelegt wird, größer als die Drücke ist, der während der nachfolgenden Schritte angelegt wird.

5. Verfahren zum Herstellen eines Keramikmehr schichtsubstrats, aufweisend die Schritte:
Laminieren mehrerer Rohlagen, die eine Innenrohlage aufweisen, die mit einem Leitermuster gebildet ist, und Pressen eines Laminats aus den Rohlagen unter einem vorbestimmten Druck, wodurch das Laminat miteinander verbunden wird, Pressen von Lagenbegrenzungselementen, wodurch die Rohlagenbegrenzungselemente mit gegenüber liegenden Oberflächen des verbundenen Laminats aus Roh lagen verbunden werden, wobei jedes Lagenbegrenzungs element eine höhere Brenntemperatur als die Rohlagen aufweist, Brennen eines verbundenen Aufbaus aus Rohla gen und Lagenbegrenzungselementen bei einer Brenntempe ratur der Rohlagen, während ein Druck an den Aufbau an gelegt wird, und Entfernen der Lagenbegrenzungselemente von den gegenüberliegenden Oberflächen des gebrannten Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lagenbegren zungselement (22) eine kleinere Dickenänderungsrate während des Verbindens der Rohlagen (21) aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 und 5, da durch gekennzeichnet, daß jede Rohlage (21) aus einer bei niedriger Temperatur brennbaren Keramik mit einer Brenntemperatur im Bereich zwischen 800 und 1000°C ge bildet ist.