DE2028605A1

DE2028605A1 -

Info

Publication number: DE2028605A1
Application number: DE19702028605
Authority: DE
Priority date: 1969-06-10
Filing date: 1970-06-10
Publication date: 1970-12-17
Also published as: CA942433A; FR2049170B2; GB1313537A; FR2049170A2

Description

MINNESOTA KIlTIlTG AITD MAITUFACTURIITG COMPANY Saint Paul, Minnesota, V.St.A.

Aluminiumoxydträgerplatte und Verfahren zum Herstellen derselben

Priorität: 10. Juni 1969 / V.St.A. Anmelde-llr.: 831 911

Die Erfindung bezieht sich auf Aluniniumoxyd-Zwisohenträgerplatten mit versenkten Schaltelementen und Abschlußstegen, die an der Luft gebrannt -werden können und für aus "dicken oder dünnen Filmen oder Folien bestehende hybride integrierte Schaltungen geeignet sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Aluminiumoxydträgerplatten für Baugruppen mit versenkten und freigelegten Palladiumleitern, die mit anderen Metallen überzogen sein können.. Dabei sind diese Trägerplatten zum Aufbringen von aus dicken oder dünnen Filmen oder Folien bestehenden passiven Elementen geeignet, die an der luft bei 700 bis 1000⁰G gebrannt werden, oder für das Aufbringen

51/18

BAD ORIGINAL

anderer Leiter oder Elemente aus dicken oder .dunnen Filmen. Durch Veränderungen der Ausführungsform ist die Aufnahme von oder der Anschluß an beliebige Plättchen, Kondensatoren, Widerstände, Leitungen, Kappen oder Deckplatten und dergleichen möglich. Komplexe Verbindungen von Leitern und dergleichen untereinander sind ohne weiteres möglich, wenn eine oder mehrere Schichten versenkter Anschlüsse verwendet werden.

Bei der Konstruktion und beim Aufbau von Vorrichtungen mit komplexen Schaltungen, wie hybriden integrierten Schaltungen sollte möglichst von vielen Herstcllungstechniken, die entweder aus Gründen des zweckmässigen Betriebes angewandt werden oder durch Beschränkungen hinsichtlich der Größe, des Raumes oder der Gestalt erforderlich sind,, zum, Vorteil Gebrauch gemacht v/erden. Jeder Fortschritt, mit , dem die Herstellungstechniken anpassungsfähiger gemacht,, werden, hat einen Nutzeffekt, der die Größe des Fortschrittes weit übersehreitet.

Komplexe Teile erfordern oft viele Behandlungsverfahren. Diese müssen in einer bestimmten Reihenfolge so ausgeführt werden, daß jeweils das spätere Verfahren die Ergebnisse eines früheren Schrittes nicht gefährdet oder zunichte macht. Ein einfaches, allgemein bekanntes Beispiel ist die Notwendigkeit, bei vielen Halbleitervorrichtungen eine übermäßige Erwärmung zu vermeiden» In einer längeren Reihe von Verfahrensschritten muß jede nachfolgende Er-. wärmung in einem niedrigeren Temperaturbereich erfolgen, bis in manchen Fällen beim letzten Verfahrensschritt das Verpacken oder Abdichten einer gesamten Anordnung bei ziemlich mäßigen Temperaturen ausgeführt werden muß.

Wegen seiner ausgezeichneten elektrischen Isolierfähigkeit, hohen Wärmeleitfähigkeit und Stabilität wird \ Aluminiumoxyd als Basis oder Tragerplatte

für viele verschiedene Anwendungszwecke herangezogen. Es

009851/11$?

BAD ORIGINAL

ist gegen hohe Temperaturen beständig und wird von geschulten Technologen in vielerlei Porin hergestellt. Da die Garbrandoder Glattbrandtemperatur für 96^iges und reineres Aluminiumoxyd ziemlich hoch liegt (ca. 1650° C), ist es nötig, ausserordentlich feuerbeständige elektrische Leiter in derartigen Alnniiniumoxydhorpern zu verwenden, Iietalle wie Gold, Silber und selbst Palladium scheiden aus, da sie unterhalb der Garbrandtemperaturen von AluminiuraDxydkeraraiken schmelzen und deswegen bestrebt sind, zu Perlen zusararaenzufliessen und damit die elektrische Unversehrtheit der leiter zu zerstören. Platin kann verwendet werden, ist jedoch ziemlich teuer. Es ist üblich, Wolfran, Molybdän oder Hangan-Holybdänkombinationen zu verwenden. Diese sind widerstandsfähig was das Schmelzen betrifft, oxydieren jedoch leicht, so dass ein Erwärmen oberhalb 400 bis 500 C eine Reduktionsatmosphäre erforderlich macht, wie thermisch aufgespaltenes Ammoniak, d.h. 3H₂ + H₂' Folglich müssen Trägerplatten, deren Leiter zum Beispiel aus Wolfram bestehen, so behandelt werden, dass jede Erwärmung über 400 bis 500° C in einer Reduktions«.tnosphäre erfolgt. Dies ist ein ausgesprochener Kachteil, wenn Trägerplatten für weitere Verfahren verwendet werden sollen, da spezielle Erwärnungsjaöglichkeiten geschaffen werden müssen, die teurer in ihrer Herstellung, in ihren Betrieb und Unterhalt sind. Bei geringem Aurstoss können diese Kosten übermässig hoch werden.

Unter den Edelmetallen, die gute elektrische Leiter sind, ist Palladium besonders nützlich, da es billiger ist als Platin und doch -etwa bei 1550 C ohne jede Oxydation schmilzt. Gold und Silber haben wesentlich niedrigere Schmelzpunkte. 2)er Schmelzpunkt von 1550 C ist immer noch zu niedrig zur Verwendung mit den normalen Aluminiumoxydkeramiken, die in der Elektronik verwendet werden. Um die oben erwähnte "Perlenbildung" zu verhindern, die beim Schmelzen von Palladium auftritt, darf die maximale Verfahrenstemperatur nur bei 1475° C liegen.

009851/1887 ■ _n .

BAD ORiGiNAL

Aufgabe der Erfindung Ist es daher_p Aluminiumoxydkeramiken = ■ ZVL schaffen, die für Pallaä3.uiasehaltelement© in Form dicker Piime oder Folien geeignet sind und mit denselben gebrannt wer- ■ den können und Trägerplatten für Baugruppen für aus dicken Filmen bestehende hybride integrierte Schaltungen zu schaffen, die bei hohen Temperaturen an der Luft weiter verarbeitet werden können.

Eine besonder© keramische Basis ₉ die ausgezeichnete elektrische und mechanische Eigenschaften hat und trotzdem für Palladiumschaltelemente geeignet iet₉ O₀Ja₀ deren Garbrandtemperatur unter 1475 C, insbesondere unter 1425 bis 1475° C liegt, steht nun in Form eines 93$igen Aluminiumoxyds mit begrenzten Mengen von Siliciumdioxid tmd Caleiumoxyd sur Verfügung. Erwünscht ist, dass die Garteaadtemperatur über 1300° C liegt, so dass die Palladiumt@ilch©n der Auftragsflüssigkeit (ink) zusammensintern«, Gegebenenfalls kann Magnesiumoxyd als vierter Bestandteil verwendet werden_p wo&ueoSi die Garbrandtemperatur herabgesetzt wird₀ Alkalimetalle werden vermieden _s um zu verhindern, dass sich verhältnismässig !©itungsfähige, glasartige Phasen bilden, die unerwünscht© höh® elektrische Verluste verursachen. Daher ist ee höchst wünschenswert» verhältnis= massig reine, reaktionsfähige Stoff© su veswendenj,-wie 99,7$iges oder reineres leealrfeionifaliiges Aluminiumoxid_s ein verhältnismässig reines tochnieehes CaCOsρ MgGO^ nach, der U. S.P.-Norm und feinkösaiges SilieiumcliossydL· Die K®3mgrb'ssen jedes dieser Stoffe liegen iro^sugswsise swiB©l3.©n ©twa O₃5 Ms _ 10 p., wenn auch etwas grosses© Teilchen möglich sind₀ Di© 2u^ sammensetsung erfolgt in einem s©lehsa Verhältnis₉ dass die Verbindung naeli ä<Bm Breaaea 93 f> Äl^CL, sntliältp wähT®&& die chen 7 $ ms. etwa ^e 3₉5 $ CaO sal SiO^, ofies? sti etwa je 2₉33 i>

GaO, I4gO wßA SiO₉ siacU Diese itebiails SfiM luieir aur als Bei spiel geiisraatg gleieSiwes-tig© %immnm@nßet%,mig&n Ia deneelben -Tsrliältnississ?,. siad cLaflM2?eIi siisM

BAD

Die gewählten Bestandteile werden zunächst in einen Zustand vor dem Brennen gebracht, der hier als keramische !ritte bezeichnet ist. Die feinpulverisiert-en Oxyde und Carbonate werden in der Kugelmühle mit einem etwa gleichen Gewicht Wasser 1 bis 4 Stunden lang naß gemahlen und die pastenartige Masse wird entweder mit oder ohne vorherige Filtration zum Entfernen eines Teils der Flüßigkeit zu einem Kuchen getrocknete Der getrocknete Kuchen wird beispielsweise bei 1100° C zwei bis fünf Stunden lang in einem Elektroofen kalziniert und nach dem Abkühlen zu grober Kiesgröße zerkleinert« Der Kies wird mit der zehnfachen Menge an Mahlkörpern 10 bis 20 Stunden lang in einer Kugelmühle trockeng emahlen (wobei ein beim Mahlen bekanntes Hilfsmittel wie 1 i» Triethanolamin verwendet wird)« Das dabei entstehende Trockenpulver wird als keramische dritte bezeichnet, da es teilweise Reaktionen im Festzustand unterworfen wurde und daher beim Garbrennen nicht so starken Volumenänderungen ausgesetzt ist·

Die keramische Fritte wird als keramischer Stoff behandelt, der als trockenes Pulver gepreßt oder mit Bindemitteln, Weichmachern oder anderen Stoffen vermischt und dann in die gewünschte Form extrudiert oder gegossen werden kann« Die keramische Fritte kann in einen dünnen pastenartigen Zustand versetzt und im siebartigen Schablonenauftrag auf vorher aubereitete rohe bezw, ungebrannte oder gebrannte Trägerplatten aufgebracht werden« Ein besonders zweckmäßiges Verfahren besteht im Mischen mit einem polymeren Bindemittel und gegebenenfalls Weichmachern und im Gießen (beispielsweise Aufstreichen mit dem Messer) auf eine flexible Unterlage» wie im TJ.S. Patent 2 966 ?19 beschrieben, wobei eine lederartige ungebrannte Folie bezw* ein Baftd in einer Stärke von etwa 0,1 bis 0,8 mm entsteht, welches besonders gut geeignet ist zur Verwendung bei der ' Herstellung von Trägerplatten. ·

00 9851/1117

BAD ORIGINAL

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung liegt darin, dass zur Oberflächenraetallisiermig eine besondere Palladimnoberflächenmetallisierungsfarbe dadurch zubereitet wird, dass etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent der oben genannten keramischen Fritte mit einer Palladiumauftragemasse kombiniert werden, die etwa 80 $ reines Palladiumraetall und 20 $ eines Bindemittels, wie 4 $ Äthylcellulose in Terpineol enthält. Diese Auftragsmasse, manchmal als Cermet-Palladium»» Auftragsmas se bezeichnet, liefert stark haftende metallische Leiter, an denen Zinn-Blei-Lot befestigt werden kann« Sie können mit einer keinen keramischen Stoff enthaltenden Palladiumauftragsmasse überzogen sein oder mit einer reinen Goldauftragsmasse und vermutlich auch mit anderen, zv/eckmässigen Auftragsmass®n„ um besondere Bauelemente besonders leicht anbringen zu können» Die Oberflächenleiter und Stege stehen dann zur Befestigung von Bauelementen in Form dicker Filme wie Leiter, Widerstände, Dielektrika usw. für Plättchenbauteile wie Kondensatoren oder Halbleiter, für aktive Elemente wie Dioden, Transistoren und dergleichen oder integrierte Schaltungen zut Verfügung·

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figuren 1-6 zeigen ganz allgemein ein Ausfülirungsbeispiel einer Swischenträgerplatte für dicke Filme aufweisende hybride integrierte Schaltungen, Für besondere Verwendungszwecke sind komplexere Ausführungsbeispiele möglich, anhand derer die Erfindung jedoch auch nicht näher erläutert werden kann.

Fig. 1 zeigt eine verhältnismässig grosse Folie oder Tafel aus lederartigem ungebranntem keramischem Werkstoff, die ausreicht_; 35 kleine einheitliche Trägerplatten zu umfassen; ·

Pig. 2 zeigt eine einzige Trägerplatte nach Fig. 1 mit in 14 Paaren angeordneten Durchgangslpehern;

Pig. 3 zeigt die in Pig. 2 dargestellte einzige Einheit, auf deren Rückseite Palladiumleiter aufgebracht sind;

Fig. 3X ist ein Querschnitt durch eins der Durchgangolöcher und zeigt wie die Palladiumauftragssubstanz von der Rückseite durch Kapillarwirkung in die Durchgangslöeher hineingezogen ist;

Fig. 4 zeigt die einzige Einheit nach Pig. 3, "bei der auf die Vorderseite Palladiumstege (zum Anschluß) und auf die Rückseite eine Extraschicht aus isolierendem keramischem Stoff aufgebracht sind»

Fig. 4X ist ein Querschnitt durch ein Durchgangsloch ähnlich Fig. 3X und zeigt wie durch das Aufbringen der Palladiumauftragssubstanz (einer besonderen oben beschriebenen Verbindung) auf die Vorderseite die Durchgangslöcher gefüllt sind und wie eine Extraschicht aus isolierendem keramischem Stoff auf die Rückseite aufgebracht ist;

Pig. 5 zeigt die Einheit nach Fig. 4 nach dem Brennen und nach dem !Trennen von der in Fig. 1.gezeigten Folie, wobei auf die Einheit ein Muster in reiner Goldauftragssubstanz .aufgebracht ist;

■ Fig. 6 zeigt eine Einheit nach Fig. 5, auf die Plättchenkondensatoren und Widerstände in Form dicker Pilfle aufgebracht sind·

Die in Fig. 1 gezeigte lederartige, ungebrannte Folie 10 ist mit Hilfe zweckmäßiger Formwerkzeuge oder durch Laserstrahlen oder andere zweckmäßige Mittel so gelocht, daß | Durchgangslöcher 12 in den gewünschten Mustern enthält. Die Folie besteht zweckmäßigerweise

_ ι. Aluminium—

aus einer 93 ?&igen oxyd^usamsiensetzung in einem Bindemittel, wie weiter unten näher erläutert, wobei der keramische Anteil eine Garbrenntemperatur zwischen

* « Fig. 5X zeigt einen der Fig. 4X vergleichbaren ausschnittweisen Querschnitt der Anordnung gemäß Fig. 5: Ö09851/1887

BAD ORiGSNAL

1300 und 1475° O hat«, Der von der Folie eingenommene Raum ist hier so dargestellt, daß er 35 Einheiten H ergibt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß auch andere abgewandelte Verfahren möglich sind, bei denen die gewünschten mehrfacheren Perforationen und Einheiten erhalten werden«, Diese Flächeneinheiten können auch als getrennte Trägerplatten betrachtet werden, auf denen besondere elektrische Muster einschließlich versenkter Palladiumanschlüsse ausgebildet -oder entwickelt werden.

Ein Verfahren zum Vorsehen der Löcher 12 sieht vor* alle Flächeneinheiten gleichzeitig zu perforieren, während bei einem anderen Verfahren die Flächen nacheinander perforiert werden. Am wenigsten erwünscht ist ein Verfahren, bei dem jedes Loch einsein angebracht wird, da das 980 Perforationsvorgänge erfordern würde. Die Flächeneinheiten oder einzelnen Trägerplatten brauchen nicht tatsächlich physisch markiert au sein, aber es formen auch Linien teilweise in die rohe oder ungebrannte Folie 10 eingeschnitten sein (leicht abtrennbare, eingeschnittene Linien)· Das Einschneiden kann vor dem Brennen erfolgen oder durch Verwendung von Laserstrahlen, wenn die gesamte Folie gebrannt ist. Für AnwendungsOTeoke wie den hier beschriebenen, bei dem mehrer© Aufträge mit siebartiger Schablone oder unter entsprechender Abdeckung oder Abschirmung erfolgen,, ist es sumindsst zweckmäßig $ Kennmerkmale oder Zeichen vorsmeeh@n₈ so äaß jeder Vorgang im Verhältnis zu anderen exakt in seiner Lage bestimmbar ist₀ Dann ist es zweckmäßig_s die Vorgänge für alle Einheiten " gleichzeitig aus zuführen ₉ wenn Mas? auch.' aus Gründen der Einfachheit in den Figures. 2 - β mir axii ©lae Einheit Bezug genommen ist₀ Natürlich ist jede 2afoX iron Einheiten von eins an aufwärts gleichzeitig ,gtä behandeln₉ je nach. der individuellen Größe wiiä aaeli clew, pratetiseiiea ß-renaea. für die Auftrags- bezw_o Abschira^erfaJaren und dergleichen«. In der Praxis sind die A"ba®seimg@a eines? !

ÖSSS1/1Ü* _QA^

BAD ORIGINAL

ungebrannten Folie 10 häufig etwa 10 χ 12,5 cm,, und die maximale Anzahl gleichzeitig zu behandelnder Einheiten liegt im allgemeinen bei etwa 500, -

Flg. 2 zeigt eine einzige Trägerplatte oder Einheit 14 nach Pig. 1 in vergrössertem Maßstab, so dass alle Einzelheiten besser zu erkennen sind. Die Durchgangslöcher 12 in zwei Reihen zu je 7 Paaren haben einen Durchmesser, der etwa der Stärke der ungebrannten Folie 10 entspricht, d.h. häufig etwa 0, 3 bis 0,5, mm (15-2.0 mil).

Fig. 3 zeigt die Rückseite der Trägerplatte 14 nach Fig. 2, auf die durch Abschirmung oder mit siebartigem Schablonenauftrag 14 Anschlüsse 20 unter Verwendung einer reinen Palladiumauftragssubstanz zwischen Paaren von Durchgangslöehern 12 aufgebracht sind. Die Auftragsmasse ist eine Suspension aus etwa 80 Gewichts-^ im wesentlichen reinen Palladiums in einer Körnchengrösse von etwa 1,5 bis 2,0 Mikron in·20 fo einer 4 zeigen lösung aus Äthylcellulose in Terpineol. Diese Masse wird für versenkte leiter verwendet, bei denen es hinsichtlich der Haftfähigkeit keine Schwierigkeit gibt. Es können andere Bindemittel verwendet werden. Palladium wird verwendet, da es bei Temperaturen um 1300 bis 1475° G, bei denen die gewünschten Aluminiumoxydträgerplatten gargebrannt werden, zu elektrisch integralen leitfähigen Filmen oder Folien versintert. Die Auftragsraasse sollte eine solche Konsistenz haben, dass durch Kapillarwirkung die Durchgangslöcher 12 gefüllt werden, wie Fig. 3X zeigt, in der ein Querschnitt durch ein Durchgangsloch nach Fig. 3 mit dem Anschluss 20 dargestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der grundlegende Folienwerkstoff in Fig. 3X und 4X als plastisch schraffiert dargestellt ist, da die lederartige, ungebrannte Folie eher plastisch als keramisch ist. In Fig.' 5X darunter ist sie nach dem Brennen als keramisch dargestellt.

009$ST/1SI7

In Fig. 4 ist eine Schicht aus isolierendem Material auf die rückwärtige Fläche aufgebracht, um die Anschlüsse zu versenken. Das geht aus Fig. 4 nicht hervor, die die Vorderseite mit äußeren Stegen 32 und inneren Stegen 30 zeigt, welche durch die Durchgangslöcher 12 und die Anschlüsse 20 verbunden sind. Die inneren Stege umgeben eine im wesentlichen rechteckige Fläche, in der integrierte Schaltungen und dergleichen anbringbar sind₀ Die Stege 30 und 32 sind durch Auftrag einer Palladium auf tragsmas se einschließlich keramischer Fritte wie oben beschrieben angebracht« Diese Auftrags m.asse füllt in v/irksamer Weise die Durchgangslöcher, wie im Querschnitt in Fig. 4X dargestellt. Die Unterschiede in den beiden Auftrags massen können durch Schraffierung nicht entsprechend dargestellt werden und sind deswegen in der Figur nicht kenntlich gemacht.

Der Querschnitt zeigt auch die isolierende Schicht 40,

die
durch die Anschlüsse 20 versenkt sind. Diese isolierende Schicht 40 kann durch siebartigen Schablonenauftrag einer Schicht aus einer Auftragsmasse hergestellt sein, die aus der gleichen Aluminiumoxydzusaminensetzung besteht v/ie die Folie 10, oder es kann sich um eine Folie v/ie die Folie 10 ohne Perforationen oder Markierungen und in der gleichen Stärke handeln, mit der die Folie 10 vor oder nach dem Aufbringen der Stege 30 und 32 beschichtet ist«, Die Folie ist in der Stärke gezeigte Die Schicht 40 ist in Fig» 4X ans dem gleichen Grund wie die Folie H als plastisch schraffiert dargestellt» Es sei darauf hingewiesen, daß die Schicht 40 auoh dicker se3,n kann als die Folie 14 und daß sie andere Schichten von Anschlüssen aufweisen kann* Wenn sie hier auch mit der Folie H einheitlich verbunden oder verklebt ist, wird sie unter anderen Gesichtspunkten als getrennt betrachtet, zum Beispiel wenn die Trägerplatte als vielschichtig bezeichnet wird« Darüber hinaus sind Basen 34 und 36 für einen Hingrahmen bezw, ein Polster vorgesehen.

Bei dem in den Fig« 4 und 4X gezeigten Zustand

ooeesiMii?

■ - 11 -

können die Trägerplatten voneinander getrennt und einzeln gebrannt werden, sie können als ganze Tafel oder Folie mit Linien zur späteren Abtrennung durch Brechen, zum Beispiel eingeschnittene Linien,gebrannt werden, oder es kann die gesamte Folie gebrannt werden und anschließend unter Verwendung eines Diamantsägewerkzeugs oder eines Laserstrahls zerschnitten werden. Nach dem Brennen ist es meistens nicht zweckmäßig eine gesamte Folie mit Auftragen zu versehen oder anderweitig, zu handhaben, da sie in manchen Bereichen zu stark gewölbt oder gekrümmt und verhältnismäßig spröde sein kann. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß einzelne Trägerplatten nach dem Brennen abgetrennt werden.

Fig· 5 und 6 zeigen vielschichtige Trägerplatten nach Fig.- 4 nach dem Brennen und sind beide in etwas verkleinertem Maßstab dargestellt, um die beim Brennen auftretende Schrumpfung anzudeuten, wenn auch die kleinere Größe nicht im Verhältnis zur normalen Schrumpfung dargestellt ist. Fig· 5X zeigt gleichfalls im Verhältnis zu Fig. 4X verkleinerte Abmessungen, um die Wirkung des Brennens darzustellen. Ferner zeigt die Schraffierung der Folie 14 die Keramik an. Das gleiche Bezugszeichen H ist beibehalten um das Verhältnis zwischen den Figuren darzustellen.

Fig.,5 zeigt die gebrannte Einheit nachdem ein reines Goldmuster (Teile 50, 52, 54, 56) aufgetragen und bei 900-1000° C (etwa 1.0 Minuten lang) gesintert worden ißt, um Verbindungspolster für ein Weichlöten und/oder Schweißen zu schaffen· Die verwendete Auftrags masse ist zweckmäßigerweise eine Suspension von etwa 80 $ Feingold in 20 ?» eines Bindemittels, wie des für Pail ad iumauftraganassen verwendeten. Das Goldmuster führt zu Veränderungen in der Erscheinung, so daß die Stege 30 und 32 aus Fig. 4 nun unsichtbar sind und stattdessen mit

009851/1*17

50 bezwo 52 bezeichnete Goldstege sichtbar sind«, Darüber hinaus ist ein Polster 56 für eine eutektische GoId-Silicium-Plättchenverbindung vorgesehen ebenso wie ein Ringrahmen 54 zum Befestigen eines Deckels unter Verwendung von G-old-Zinn-Loto Das Polster 56 kann je nach Bedarf größer oder kleiner sein; bei diesem Ausführungsbeispiel sind andere Bauelemente in Form dicker Filme und/oder einzelner Elemente möglich, wie unten erläutert. Durchgangslöcher 12 und versenkte Anschlüsse 20 sind in Fig. 5 gezeigt,, Fig« 5X zeigt einen Querschnitt wie Fig. 4X, jedoch in etwas verkleinertem Maßstabs, um die Wirkung der Schrumpfung beim Brennen anzudeuten» Darüber hinaus ist hier die Trägerplatte 14 einschließlich der Isolierschicht 40 als keramischer Stoff dargestellt. Es geht aus der Zeichnung hervor, daß eine getrennte Metallschicht (z»B, Gold) aufgebracht ist, was durch den Steg 50 angedeutet ist. Die Kombination eines versenkten Palladiumleiters in gebrannter ^xyaH^ramik mit oder ohne gesinterten Goldüberzug oder andere Verkleidung ist neu»

Fig· 6 zeigt das Herstellungsverfahren auf weiter fortgeschrittener Stufe unter Verwendung der Aluminiumoxydzwischenträgerplatte mit versenkten Palladiumleitern nach der Erfindung, v/ie sie in Fig_e 5 gezeigt ist» In Fig® 6 sind alle mit den Teilen nach fig« 5 übereinstimmenden Teile mit den gleichen BesugsseiclaeKL versehene Ss sind zusätzlich drei Widerstände 60 in Form dicker Üfilme durch siebartigen Schablonenauftrag Isezw«, unter Abschirmung auf die Trägerplatte aufgebracht und gebrannt und zwei Plättchenkondensatoren 62 "befestigt worden« Anschließend wird ein hier nicht gezeigtes Halbleiterplättdien mit dem Polster 56 zweckmäßigerweise durch Löten mit einem. ß-olä^Siliciumeutektikym bei 400° G verbunden.,, nn& Zuleitungen aus Gold oder Aluminium werden verwendet_& um das Plättchen mit den inneren Leitungen 52 unter Anwendung eines Ultraschall·= oder Thermokompressionsschv/eißvorganges "bei 300° ö au verbinden* Dann wird eine Kappe oder ein Deckel auf dem Ring-

009851/1887-

rahmen 54 unter Verwendung eines GoId-Zinneutektikum bei 290° 0 verlötet. Die endgültigen Anschlüsse an die fertiggestellte Baugruppe (die äußeren Stege 52) werden unter Verwendung von Federkontakten, Blei-Zinnlötmetallen oder anderen zweckmäßigen Mitteln hergestellt.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß jede beliebige Anzahl versenkter Palladiumleiter in eine Zwischenträgerplatte aus Aluminiumoxyd eingebaut werden kann und daß auch jede beliebige Anordnung von Zuleitungen» Stegen und Anschlüssen möglich ist, d.h. daß für spätere Vorgänge keine besonderen Begrenzungen entstehen. Aufeinander folgende Verfahrensschritte müssen bei jeweils niedrigeren Temperaturen ausgeführt werden_o Der Vorteil versenkter Palladiumleiter gegenüber versenkten Leitern aus hochfeuerbeständigen Metallen wie Wolfram und Molybdän (die bei über 2000 C schmelzen) liegt darin, daß keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen zum Ausschluß von Sauerstoff beim Palladium nötig sind, während Wolfram und Molybdän ohne weiteres bei über etwa 400 C oxydieren. Darüber,hinaus

mit -Auftragsmasse

liegt auf der Hand, daß die Cermet-Palladium metallisierten Leitungen und Stege an der Oberfläche von Natur aus besser wärmeleltfähig sind als Leitungen und Stege, bei denen Porzellanfritten und glasartige Phasen zur Verbindung mit der Trägerplatte herangezogen werden. Metallene Überzüge, ZoBo mit Gold schaffen Stege zur Befestigung nach einem beliebigen gewünschten Verfahren, so daß die Verfahren anpassungsfähig sind und aufeinander folgende Verfahrenssehritte mit jeweils niedrigerer Temperatur ausführbar sind.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung für die Herstellung der für die oben beschriebene Trägerplatte geeigneten Aluminiumoxydverbindung,

Zwei keramische fritten werden nach den oben allge« .mein beschriebenen Verfahren anhand folgender Tabelle her-

0ΟΘ851/1887

	2028605
keramische Fritte I	keramische Fritte II
1,86 kg	1,86 kg
124,2 g	82,7 g
	109,5 g
70,0 g	46,6 g
2,0 kg	2,0 kg

gestellt:

Al₂O₃ (99,7$; l_t5)x Teilchen)

CaCO₃

MgCO₃ (U.S.P. ausgefällt)

SiO₂ (fein gemahlen, 1,2

Wasser

Mahlen in der Kugelmühle 2 Std. 2 Std.

Beide werden luftgetrocknet, kalziniert, und zwar bei 1100° C während einer Dauer von 3 Stunden'und so zerkleinert, dass sie ein Sieb mit der lichten Maschenweite 2,36 mm (8 mesh) passieren (kleine Kiesgrösse). Jede Fritte wird etwa 10 bis 15 Stunden' lang mit 20 g Triäthanolamin und mit einem Verhältnis Mahlkörper/Mahlgut von 10 : 1 in der Kugelmühle trockengemahlen.

Diese feinpulverisierte keramische Fritte wird mit einem organischen Bindemittel und Lösungsmittel nach dem oben erwähnten U.S. Patent 2 966 719 vermischt und zu einer lederartigen, rohen d.h. ungebrannten Folie oder einem Band gegossen, wie in dem erwähnten Patent beschrieben.

Proben der lederartigen, rohen Folie werden gebrannt, um elektrische und mechanische Eigenschaften hervorzurufen. Die ™ keramische Fritte I wird bei etwa I400 C gargebrannt, und die, keramische Fritte II bei etwa 1375° C. Beide Keramiken sind nahezu identisch in ihren Eigenschaften, wobei die Dichte nach

• 3
dem Brennen 3,75 g/cm beträgt, sie sind raultikristallin mit einer durchschnittlichen Kristallgrösse von 1 bis 2 ji, ihre Biegefestigkeit beträgt etwa 3500 bis 5250 kp/cm². Die Dielektrizitätskonstante ist 9,63 für jede Fritte, der Verlustfaktor 0,0004 bis 0,0005, und die Verlustziffer 0,004 bis 0,005.

0098*1 MM7

- .15 -

Zv/ischenträgerplatten-aus Aluminiumoxyd werden im wesentlichen nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellt, so daß nach dem Brennen Stege und" !freigelegte Anschlüsse aus Goldüberzügen auf Palladium bestehen und Palladiumleiter und Steigdrähte oder Steigleitungen in der Keramik versenkt sind« Diese Trägerplatten sind mit Stellen versehen, die zum Anbringen einzelner Plattenkondensatoren und dergleichen dienen, sowie zum Aufbringen von Widerständen in Form dicker Filme und dergleichen und mit offenen Flächen zum Hinzufügen anderer Elemente. Die leiter behalten ihre elektrische Integrität in der gebrannten Trägerplatte. Die Keramik enthaltenden Palladiumstege sind mit ■ der Trägerplatte fest verbunden und die Feingoldüberzüge auf den Stegen sind fest verhaftet und bieten eine ausgezeichnete Befestigungsbasis für aktive und passive Elemente. Die leitfähigen Steigleitungen durch die Durchgangslöcher sind mit den versenkten Anschlüssen und mit den Stegen an der Oberfläche elektrisch integral verbunden. Die Anschlüsse, Stege und Steigleitungen der Trägerplatte werden bei Temperaturen bis etwa 1550 C weder durch oxydierende, neutrale noch durch reduzierende Bedingungen beeinträchtigt.

Die oben beschriebene Palladiumauftragsmasse zum Metallisieren der Oberfläche ist zum Aufbringen auf ungebrannte Keramiken ebenso geeignet wie zum Aufbringen auf gebrannte Keramiken verschiedener Arten. Diese Masse bietet Haftflächen für das anschließende Aufbringen von Feingold, an denen das reine Gold haften bleibt. Zum Beispiel werden anschließend Palladium und Feingoldmuster auf eine zu 99,5 £ aus Aluainiusoxyd bestehende Trägerplatte aufgebracht, so
daß löten und/oder Schweißen, beispielsweise mit GoIdeutektika zum Befestigen verschiedener Bauelemente möglich ist. In diesem Fall handelt es sich bei der keramischen Fritte in der Auftrags masse um die oben beschriebene Art, die bei 1300 bis 1500° C garbrennt, wenn es sich auch bei der keramischen Basis um eine andere Zusammensetzung

009851/1917

handelt, die sogar ganz anders sein kann, wie z.B. · B e rylliuraoxyd.

Pat ent anspruche

009851/1887

Claims

Ο— JJ?. at ent aa-Bp'riic fr ,e. Im wesentlichen kristalline, zur Befestigung aktiver und passiver Elemente geeignete Alurainiumoxyd-Zv/ischenträgerplatte, g e k e η η ζ e i ohne t durch mindestens einen elektrisch integralen, versenkten Palladiumanschluss (20)und Palladiumkontakte an einer Oberfläche, die mit den Anschlüssen durch Steigleitungen verbunden sind.
2, Trägerplatte nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h ή e t, dass sie durch Garbrennen eines Gebildes von im wesentlichen der gleichen Gestalt bei 1300 bis 1500° C erhalten ist. .'.·.'
3. Trägerplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Anschlüsse im Bereich zwischen 1300 und 1500 C versintern.
4. Trägerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte an der Oberfläche aus Palladium enthaltendem Aluminiumoxyd von im wesentlichen der gleichen Zusammensetzung wie die mit einem Metall überzogene Trägerplatte bestehen..
5. Trägerplatte nach Anspruch 4_f dadurch gekennzeichnet, dass der Metallüberzug aus Feingold besteht.
6. Trägerplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Polster zum Befestigen von Plättchen-Bauelementen vorgesehen sind.
7. Verfahren zum Herstellen einer Zwischenträgerplatte nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h *-

009 851/1817

net , daß man eine keramische Aluminiumoxydfritte, die im wesentlichen aus 93 $ Aluminiumoxyd mit gleichen Anteilen an Siliciumdioxyd und Calciumoxyd und gegebenen-Iu¹Cn an Magnesiumoxyd besteht, in ein organisches Bindemittel in lederartiger, roher Folienform einarbeitet, daß man die lederartige, rohe Folie zur Schaffung von Durchgangslöchern perforiert, daß man die Folie an der Rückseite mit einer Palladiumauftragsmasse so versieht, daß ein Muster entsteht, welches ausgewählte Durchgangslöcher untereinander verbindet, wobei man dann eine im wesentlichen aus der gleichen Fritte bestehende isolierende Schicht zum Schutz aufbringt, daß man die lederartige , rohe Folie an der Vorderseite in einem gewünschten Muster mit einer Auftragsmasse versieht, die Palladium und 5-20 Gewichts-^ der keramischen Fritte enthält, und daß man den dabei entstehenden rohen Gegenstand bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1300 bis 1500° C garbrennt, um die keramische Fritte in muMkristallinen Zustand zu überführen und das Palladium zu versintern, um elektrisch integrale Verbindungen zu schaffen,
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß ein Überzug eines unterhalb etwa 1300 bis 15ΟΟ⁰ C versinternden Metalls in einem ausgewähl- * ten Muster zumindest teilweise über Palladiumstegen auf der Vorderseite aufgebracht wird,
9 * Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß ein Feingoldüberzug in einem ausgewählten Muster zumindest teilweise über Palladiumstegen an der Vorderseite aufgebracht wird und bei einer Temperatur von etwa 900 bis 1000° C gesintert wird.
10. Stoffverbindung in Form einer durch siebartigen Schablonenauftrag oder im Abschirmungsverfahren aufbringbaren, metallisierenden Auftrags masse, . die im wesent-

009851/1817

lichen aus Palladium und einer keramischen Fritte aus Aluminiumoxyd, Calciumoxyd und Siliciumdioxyd und gegebenen- , falls Magnesium in einem organischen Bindemittel■be- . steht, wobei im Bereich von etwa 13OO bis 1500° C die Pritte zu einer Keramik gargebrannt und das Palladium gesintert wird.
11. Verfahren zum Befestigen eines reinen Goldüberzuges an einer keramischen Basis, dadurch gekennzeichnet , daß auf die Basis in rohem oder gebranntem Zustand in gewünschter Gestalt ein Überzug einer Auftragsmasae nach Anspruch 10 aufgebracht wird und der Überzug im Bereich von 1300 bis 1500° C gebrannt wird und daß danach Peingold in gleicher Gestalt aufgebracht und im Bereich von 900 bis 1000° C gebrannt wird.
12. Trägerplatte mit einem mit derselben verhafteten, nach dem Verfahren gemäß Anspruch 11 hergestellten Peingoldmuster.

009851/1887

.■;■-■;.·■.·'.■■"« ■

IO

Leerseite