DE2142535B2 - Verfahren zum Herstellen von elektrischen Mehrlagenschaltungen auf keramischer Basis " - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von elektrischen Mehrlagenschaltungen auf keramischer Basis "

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DE2142535B2 DE2142535A DE2142535A DE2142535B2 DE 2142535 B2 DE2142535 B2 DE 2142535B2 DE 2142535 A DE2142535 A DE 2142535A DE 2142535 A DE2142535 A DE 2142535A DE 2142535 B2 DE2142535 B2 DE 2142535B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Mehrlagenschaltungen auf keramischer Basis mit grünen Keramikscheiben, die in Durchbrüche für Öbergangslöcher und für Verbindungskanäle und in Oberflächenbereichen nach einem bestimmten Leiterbahnmuster metallisierbar sind, und welche nach ihrer Stapelung und Ausrichtung zum Zwecke der Laminierung und thermischen Austreibung flüchtiger Bindemittelsubstanzen einem Sinterprozeß unterworfen sind.
Wegen der hohen Packungsdichten, die man mit elektrischen Mehrlagenschaltungen auf keramischer Basis erreicht, haben sie in der elektronischen Industrie für das Packen von integrierten Halbleitervorrichtungen eine breite Aufnahme gefunden. Eine solche Packung und deren Herstellung ist in der deutschen Auslegeschrift 13 01 378 der IBM beschrieben worden.
Bei dem in der deutschen Auslegeschrift 13 01 378 beschriebenen Verfahren zur Herstellung vielschichtiger elektrischer Schaltungselemente auf keramischer Basis werden keramische »grüne« Scheiben präpariert und für das Verbinden Durchgangslöcher mechanisch eingelocht. Es wird eine metallisierende Paste dargestellt und auf die Scheiben und in die Löcher nach einem
faü gewünschten Schaltungsmuster aufgetragen. Nach dem Laminieren werden die registenen und zu einem integrierenden Ganzen mit den in ihnen eingebrannten Schaltungsmustern gestapelten »grünen« Scheiben gesintert, und um das Binder-Material in den Scheiben auszubrennen und um die Scheiben dichter zu packen. Die metallisierende Paste bildet poröse Kapillaren, die in dem zusammengefügten Ganzen in Verbindung stehen. Sie werden durch spätere kapillare Strömungstechniken mit einem leitfähigen Material gefüllt
Wie leicht zu erkennen ist, enthält dieses Verfahren die mechanische Herstellung kommunizierender Führungs-Durchgangslöcher. Die Größe solcher Löcher ist auf etwa 0,254 mm im Durchmesser begrenzt Es ist mit den bekannten Verfahren äußerst schwierig, wenn nicht sogar unmöglich. Löcher maschinell herzustellen, deren Durchmesser kleiner als 0,254 mm ist Überdies erfordert das Herstellen leitender Verbindungen oder Muster den Gebrauch der metallisierenden Paste während der Zubereitung des vorgebrannten keramischen Körpers. In den »grünen« Scheiben können Kanäle für das spätere Füllen mit leitfähigem Material nicht vorgestaltet werden. Die Verwendung der metallisierenden Paste während dieses Verfahrensteiles vermehrt die Toleranzbedingungen bei der Packungs-Fabrikation. Die Registration der Vielheit an »grünen« Scheiben in der Packung wird schwieriger. Wegen der Temperaiarverhältnisse, welche zwischen der metallisierenden Paste und der Keramik bestehen, muß zusätzlich eine stärkere Kontrolle angewandt werden gegenüber den keramischen Sinterungszustände.
Es ist bereits bekannt, bei vielschichtigen gedruckten Schaltungen auf keramischer Basis zur Verbindung der Leiterzüge der verschiedenen Ebenen Durchbrüche in dem Keramikmaterial vorzusehen und diese mit einer metallischen Paste auszufüllen. Diese Paste weist einen austreibbaren, voluminösen Zusatz auf, der nach dem Stapeln der Keramikplättchen zu einem Block durch Erhitzen ausgetrieben wird, worauf der Stapel gesintert wird. Die dabei entstehenden Leitungsverbindungen bestehen aus den Metallanteilen der Paste, die mit Keramikteilchen versintert sind. Der Metallgehalt der fertigen Leitungsverbindungen ist, da das Metall nur ein Anteil der Paste ist, jedoch kleiner als dem Füllvolumen der Durchbrüche entspricht.
Grüne Keramikscheiben oder Keramiklamellen werden auch bei dem Verfahren zur Herstellung vielschichtiger elektrischer Schaltungselemente auf keramischer Basis nach der deutschen Auslageschrift 13 01378 benutzt. Mit »grünen Keramiklamellen« sind danach Keramiklamellen aus ungebrannter Keramik bezeichnet, die aus einer plastischen keramischen Grundmasse mit Zusätzen chemischer oder organischer Art und/oder Binderzusätzen bestehen.
Die Herstellung mehrschichtiger Schaltungen mit einem keramischen Körper und mit elektrischen Leitungen in den verschiedenen Lagen, wobei der keramische Körper und die elektrischen Leitungen zur Bildung einer monolithischen Struktur gesintert sind, ist an sich durch die amerikanische Patentschrift 31 89 978 bekanntgeworden. Dieses bekannte Verfahren dient auch der Herstellung miniaturisierter mehrschichtiger Schaltungen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Überwindung der vorstehend geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile. Durch die Erfindung soll die Herstellung von Übergangslöchern und Kanälen mit erheblich kleineren Abmessungen erreichbar sein,
als dies bisher beim mechanischen Lochen in grünen Scheiben möglich war.
Für ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Mehrlagenschaltungen auf keramischer Basis mit grünen Keramikscbeiben, die in Durchbrüchen für Übergangslocher und für Verbindungskanäle und in Oberflächenbereichen nach einem bestimmten Leiterbahnmuster metallisierbar sind, und welche nach ihrer Stapelung und Ausrichtung zum Zwecke der Laminierung und thermischen Austreibung flüchtiger Binaemittelsubstanzen einem Sinterprozeß unterworfen werden, besteht danach die Erfindung darin, daß die einzelne grüne Keramikscheibe über mindestens eine Maske, welche ein vorbestimmtes Muster an Öffnungen mit vorgegebenen Abmessungen enthält, dem Strahl eines Lasers ausgesetzt wird, so daß Übergangslöcher und Kanäle in den Keramikscheiben für das Leiterbahnmuster gleichzeitig entstehen, und daß diese Leiterbahnmusterbereiche mit einem geschmolzenen I .eitungsmaterial gefüllt werden.
Wenn auch das maschinelle Herstellen von verschiedenen Keramik enthaltenden Körpertypen durch Laser-Strahlen bereits bekanntgeworden ist, so hat man diese Methoden jedoch noch nicht auf die Bildung sowohl der Kanäle als auch der Übergänge in solchen Strukturen benutzt, welche später die elektrischen Zwischenverbinder der Schaltungsstruktur bilden. Dies gilt insbesondere bei der Ausführung der gleichzeitigen Bildung der Kanäle und der Hilfswege, die kontrollierte Abmessungen aufweisen.
Im Gegensatz zum Stande der Technik wird bei der Erfindung eine definitive Beziehung zwischen der maschinellen Einstrahlungstiefe und der Größe der Öffnung in der Maske erkannt, durch welche der Strahl geführt wird. Das Verfahren nach der Erfindung schließt die gleichzeitige maschinelle Herstellung der Verbindungs-Durchbruchsübergänge und der Kanäle in den einzelnen »grünen« Scheiben über vorgebildete Öffnungsmuster einer Maske ein.
Nach der Bildung der Übergänge und der Kanäle in den einzelnen »grünen« Scheiben, werden diese Scheiben, bzw. Lamellen, bzw. Plättchen, gestapelt, registert und laminiert. Das Sintern verdichtet dann diese Scheiben zu einer einheitlichen Struktur für das Metallisieren über die Übergänge und Kanäle durch Spritzguß oder mit Hilfe von Kapiüarmethoden nachdem die Keramikstruktur gebrannt worden ist.
Die Erfindung ermöglicht die Bildung vieler kleinerer Übergänge und Kanäle als dies mit den bekannten Methoden erreicht werden kann.
Ferner werden bei dem Verfahren nach der Erfindung die Toleranzen der Leiterzüge und der Lage zwischenverbindender Leiter in der Packung wesentlich verbessert.
Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnungen für eine beispielsweise, vorteilhafte Ausführungsform näher erläutert.
Fig. 1 enthält den Arbeitsablaufplan mit den verschiedenen Stufen des Verfahrens nach der Erfindung.
F i g. 2 ist eine Darstellung in auseinandergezogener Anordnung einer keramischen »grünen« Scheibe. Sie zeigt, wie die Übergänge und die Kanäle gebildet werden.
Fig.3A bis 3D sind Schnittdarstellungen der Multi-Niveau-Schaltungen in verschiedenen Stufen des Verfahrens nach der Erfindung.
Fig.4 ist eine Schnittdarstellung einer fertigen
Multi-Niveau-Schaltungspackung.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird ein dreidimensionaler Schaltungsmodul mit Verdrahtungsschema gewonnen. Diese Methode bildet alle Zwischenverbindungen, die man bei der Mehrlagen-Schaltung:.-technologie braucht
Nach F i g. 1 beginnt das Verfahren mit der Darstellung der keramischen »grünen« Scheiben zu einer Form, welche für das Packen zur Mehrlagen-Struktur und der späteren Metallisierung geeignet ist.
Wie an sich bekannt ist, enthält die Darstellung einer keramischen »grünen« Scheibe das Mischen feinverteilter, keramischer Partikeln und anderer chemischer Zusätze mit verschiedenen organische Lösungsmitteln und Bindungsmitteln, um zu thermoplastischen biegsamen Scheiben zu kommen. Bis diese Scheiben zu ihrem dichten Zustand gesintert werden, werden sie als »grüne« Scheiben bezeichnet
Bei der Erfindung können viele Arten von keramischen »grünen« Scheiben verwendet werden. In den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung müssen sie jedoch gewisse Kriterien erfüllen. Da die »grünen« Scheiben in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert werden können, dürfen die Grund-Oxydbestandteile, die in den Materialien der Scheiben enthalten sind, nicht zu leicht in den Element-Zustand reduzierbar sein.
Demzufolge sind keramische Materialien, welche Bleioxyde und Titanoxyde enthalten, für dieses Verfahren wegen der Leichtigkeit, mit welcher die Oxyde in das metallische Blei und Titan konvertieren, nicht geeignet. Infolgedessen werden Keramiken, welche diese Metalle enthalten, entweder elektrisch leitfähig oder halbleitend. Sie werden dadurch als Isolatoren für Mehrlagen-Schaltungen unbrauchbar.
Unter den vielen verwendbaren Typen gibt es zwei, die am günstigsten sind, nämlich die alkalischen Zirkonporzellanerden und die Aluminate. Außerdem haben sich für viele Anwendungsfälle Beryllate, Forsterite, Steatite, Mullite usw. als geeignet erwiesen.
Die Bildung einer »grünen« Scheibe aus alkalischer Zirkonporzellanerde geschieht beispielsweise folgendermaßen: Keramisches Rohmaterial wird abgewogen und in einer Kugelmühle gemahlen. Eine typische Charge für die Darstellung der Keramik aus alkalischer Zirkonporzellanerde ist:
Kaolin 759 g
ZrSiO4 206 g
MgCO3 86,2 g
Mahldauer 8 Stunden
BaCO3 201,8 g
CaCO3 99,6 g
SrCO3 150,1 g
Destilliertes Wasser 2500 cm3
■» Das Mahlen dieser Mischung dauert 8 Stunden. Danach wird das Gut getrocknet, pulverisiert und ein und eine halbe Stunde lang bei 100° C ausgeglüht (kalziniert). Der Ausglühvorgang zersetzt die Karbonate und den Ton und treibt CO2 und H2O aus, womit der Mi chemische Reaktionsprozeß eingeleitet wird.
Im Anschluß an die Kalzinierungsoperation wird das Pulver feinpulverisiert. Danach werden Harz, Lösungsmittel, Feuchtigkeit und plastizierende Mittel der aus alkalischer Zirkonporzellanerde bestehenden kalzinieren ten Keramik in einer Kugelmühle zugemischt, um einen organischen keramischen Brei zu machen. Aus diesem Brei werden die »grünen« Scheiben hergestellt, die normalerweise eine Dicke im Bereiche von 0,173 mm bis
0,183 mm, nominal 0,178 mm, haben. Eine typische Breimasse setzt sich wie folgt zusammen:
Polyvinylbutryl 36,0 g
Tergitol 8,0 g
Dibutylphthalat 12,2 g,
Mahldauer 9 Stunden
60/40 Toluin/Ethanol 144,0 g
Cyclohexanon 121,0 g
alkal. Zirkon-
porzellanerde-Kalzine 400,0 g
Zusätzlich zur Darstellung der »grünen« Scheiben ist es notwendig, daß die herzustellenden Masken mit den gewünschten Loch- und Leitermustern versehen sind. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, ist der Gebrauch der Masken mit den gewünschten Loch- und Leitermustern für die Bildung der Übergangslöcher und der Kanäle in den »grünen« keramischen Scheiben eines der Merkmale der Erfindung.
Bei einer Methode der Bildung der Muster in den >o Masken mit genauen Loch- und Linienabmessungen und ohne Veränderung anderer Abschnitte der Maske werden Materialien verwendet, welche auf die Energie der Strahlung, zum Beispiel einem Elektronenstrahl, zwecks Musterbildung ansprechen, die jedoch durch die Strahlung nicht beeinflußt werden, welche im Gebrauch durch die Maske auf die »grünen« Scheiben gerichtet wird.
Ein solches Material, das man für die Maske mit den gebildeten Loch- und Linienmustern verwenden kann, jo ist Molybdän. Der Elektronenstrahl wird dazu benutzt, um die Maske aufzuheizen und genaue Löcher mit gewünschtem Durchmesser und Linien mit vorbestimmten Breiten zu bilden. Die gewöhnlichen photolithischen Masken sind für das Laser-Herstellungsverfahren y, geeignet. Der Elektronenstrahl kann in einer solchen Operation benutzt werden, jedoch reduziert das Heizen der Masken die Registrationsgenauigkeit.
Durch die Bildung sowohl der Löcher als auch der Linien in der Maske kann die Bildung der Obergangslöeher und der Kanäle in den keramischen »grünen« Scheiben gleichzeitig erfolgen. Je nach dem verlangten besonderen Muster in einer »grünen« Scheibe wird eine oder werden mehrere Masken hergestellt
Um die Übergänge und die Kanäle in den »grünen« Scheiben gleichzeitig zu bekommen, verwendet man beispielsweise den in Fig.2 gezeigten Apparat. Eine einzelne keramische »grüne« Scheibe 10 hat eine darüber gesetzte Maske 11. Die Maske 11 ist mit Löchern 12 und 13 versehen und hat eine öffnung für eine Linie 14. Eine kombinierte Loch-Linien-Anordnung ist bei 15 vorgesehen. Ein Laser 16 l:-iert einen Strahl 17.
Der Strahl 17 aus dem Laser 16 kann entweder ein fokussierter Strahl sein oder in einem Durch-Masken-Modus betrieben werden. Vorteilhaft ist die Größe des Strahles etwa das Zweifache der Größe der größten Abmessung einer öffnung in der Maske.
Der benutzte Laser ist zweckmäßig ein CÖ2-Laser. Der Strahl eines solchen Lasers reflektiert an jenem Teil eo der Maske wo eine öffnung fehlt, so daß die Wärme von der Maske eliminiert wird. Ein solcher Laser arbeitet auch im Infrarot-Bereich, und das organische Bindungsmittel der »grünen« Scheiben absorbiert die vom Laser gelieferte 10,6 μ-Strahlung. 65 B
Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, sind an den Stellen unter einem Loch 18 oder 19 in einer keramischen »grünen« Scheibe 10 unmittelbar durch die »grüne« Scheibe ein Übergangsloch 20, 21 vorgesehen. An de Stelle unter dem Linienteil 22 gibt es einen Kanal 23, de zum Teil im Schnitt gezeichnet ist.
Wie bereits hervorgehoben wurde, wird das kerami sehe »grüne« Scheibenmaterial durch die Laserstrah lung nicht gesintert oder gebrannt Der am keramischer Material auftretende Effekt bezieht sich auf dii gasförmige Zersetzung des organischen Binders. Dii Löcher und Kanäle werden daher sauber gebildet, um kein Durchbrennen oder Phasenänderung existiert ai der Kante eines Lochs, um die zusätzlichen Verfahrens schritte zu beeinflussen, die man noch zur Behandlunj der »grünen« Scheiben braucht Die Ausdehung de Schnittes hängt ab vom Leistungsniveau des Lasers, voi den Abmessungen der öffnung in der Maske i i und voi der Dauer der Anwendung der Laserenergie über dii öffnung in der Maske 11 auf die »grüne« Scheibe 10.
Die in der »grünen« Scheibe 10 gebildeten Loche und Linien werden in der »grünen« Scheibe 10 infolgi der Wärmediffusion in die »grüne« Scheibe gebildei Die »grüne« Scheibe wird durch einen Lasserstrah relativ niedriger Energie verdampft Etwas Wärme au dem Laserstrahl streut aus der Masse der »grünen< Scheiben und der Rest verschwindet mit dem verdampf ten Material. Der erste Effekt kontrolliert die Tiefe de Schnittes, da schmalere öffnungen in der Maske meh Wärmestreuung nach den Seiten ermöglichen. Wenige thermische Leitung tritt bei breiten öffnungen in de Maske auf. Daher wird hier mehr Material aus dei »grünen« Scheiben verflüchtigt In der folgendei Tabelle sind einige typische Fälle wiedergegeben, di< bei der Bildung von Löchern und Kanälen erziel werden.
Wegen des besonderen organischen Systems, das fü den Binder im keramischen Material verwendet wire liegt die Leistung der Strahlung im Bereich von 0,01 bi 0,1 Joule pro 25 Quadrattausendstel von 25,4 mm de von der Strahlung während einer Millisekunde belichte ten Fläche. Das besondere Energieniveau für dei verwendeten Laserstrahl betrug nach der folgendei Tabelle bei seiner Einwirkung auf die Proben 40 Watl Diese Energie wirkte eine Millisekunde pro 21 Quadrattausendstel von 25,4 mm der keramischei »grünen« Scheibenfläche über die öffnungen in de Maske bei keramischen, »grünen« Scheiben, derei Dicke nominell 0,178 mm beträgt
Tabelle
Kanäle
Tiefe des Kanalschnittes (in tausendstel von 25,4 mm
Muster- Muster Gruppen Maskenlinien-
55 gruppe mittel breite (in tau
sendstel von
25,4 mm)
5.00
4M
4.68
4.84
5.08
4.00
4.30
4.00
4.00
4.88
4.10
3.2
2.8
Fortsetzung
Mustergruppc
Muster
Gruppenmiitcl
Maskenlinienbreitc (in tausemlslel von 25.4 mm)
Löcher
3.68
3.44
3.80
3.32
3.20
3.04
2.80
3.40
3.41
3.06
2.3
2.2
Durchmesser lies
Maskenioches
(in tausendstel
von 25,4 mm)
Tiefe des Schnittes (in tausendstel von 25,4 mm)
2.0
3.5
5.0
Durchgehend - etwas verjüngend
Durchgehend - nicht verjüngend
Der nächste Schritt des Verfahrens verlangt das Stapeln i:nd Registern (Zusammenpassen) der in F i g. 3A gezeigten einzelnen »grünen« Scheiben 30, 31, 32. Jede der »grünen« Scheiben 30 bis 32 hat ihre eigene Loch- und Kanal-Individualität. Beim Registern, d. h. beim Zusammenpassen nach Fig.3B, wird dort eine Verbindung gemacht, wo es unter den Löchern und Kanälen in den »grünen« Scheiben gewünscht ist. Ein fortlaufendes Obergangsloch ist bei 33 vorgesehen. Ein bei 34a und 34f> gebildetes Übergangsloch ist an eine Kanalverbindung 35 angeschlossen. Bei 36 und 37 sind Verbindungen zu einer Querebene der registerten Struktur geschaffen.
Das Zusammenpassen der »grünen« Scheiben nach F i g. 3B verlangt eine Plazierung auf einem Registrationstisch, so daß in den »grünen« Scheiben vorgebohrte Löcher mit den Pfosten auf dem Tisch aufeinanderpassen, damit die genaue Ausrichtung der Schaltungs-Tiuster auf den verschiedenen Scheiben gewährleistet ist. Der Tisch wird dann in eine Presse gebracht und dort ein Druck von 1000 bis 3000 Pfund pro Quadrat von 25,4 mm hergestellt. Die Temperatur wird dann von 400C auf 100° C erhöht und diese Temperatur 3 bis 10 Minuten gehalten.
Eigenschaft der »grünen« die verschiedenen Lagen einen einheitlichen Körper laminierten Darstellung der dieser Darstellung ist eine
einheitliche Struktur 40 vorgesehen, welche die Loch- und Kanalverbindungen 41,42,43 enthält
Nach dem Laminieren kann die Struktur auf Zimmertemperatur abgekühlt und aus der Presse herausgenommen werden. Sie wird dann geschnitten oder gebohrt bis die gewünschte Endform vorliegt. Zu gleicher Zeit können durch Belichten über eine geeignete Maske zusätzliche Durchgangslöcher vorge-
Die thermoplastische
Scheiben bewirkt, daß
miteinander haften und
bilden, wie dies in der
Fig.3C gezeigt ist In
sehen werden. Die laminierten »grünen« Scheiben werden dann in einen Sinterofen eingebracht, um dort den Binder in den »grünen« Scheiben auszubrennen und ihre Verdichtung herzustellen.
Der Glühprozeß hat zwei Phasen. In der ersten Phase wird der Binder in einer Luftatmosphäre oder in einer reduzierenden Atmosphäre ausgebrannt, und in der zweiten Phase erfolgt die Verdichtung in einer reduzierenden Atmosphäre. Der Ausdruck »ausbrennen« bedeutet das Einbeziehen der Oxydation oder das Verflüchtigen des Binders und der Lösungsmaterialien. Während des Abbrennens des Binders wird die Temperatur graduell auf ein Temperaturniveau erhöht, das die graduelle Elimination der Bindemittel und der in den »grünen« Scheiben enthaltenen Lösungsmittel ermöglicht. Wenn die Bindemittel und die Lösungsmittel einmal eliminiert sind, dann kann der Ofen auf Zimmertemperatur abgekühlt werden.
Unter der Annahme, daß eine aus alkalischer Zirkonporzellanerde bestehende »grüne« Scheibe mit der oben angegebenen Allgemeinabstimmung verwendet wird, kann das Ausbrennschema wie folgt sein:
Die Ofentemperatur wird mit einer Geschwindigkeit von 15O0C pro Stunde bis zu einer Temperatur von 4000C erhöht und drei Stunden lang auf 4000C gehalten. Dann kann der Ofen mit seiner eigenen Geschwindigkeit auf Zimmertemperatur abgekühlt werden. Durch dieses graduelle Ausbrennen können die Bindungsmittel ausgetrieben werden ohne daß Druckunterbrechungen im Laminat entstehen, was sonst Schaden verursachen könnte.
Ist das Laminat einmal zusammengeballt, dann ist eine Erleichterung für die Verdichtungs- oder Sinteroperation gegeben. Beim Sintern wird die Temperatur auf ein ausreichend hohes Niveau erhöht, um diese Keramik zu ihrer Endform zu verdichten. Dieser Prozeß wird in einer reduzierenden Atmosphäre, zum Beispiel in Wasserstoff, durchgeführt. Es ist gefunden worden, daß die reduzierende Atmosphäre einige Oxyde in gewissen keramischen Materialien reduziert. Aus diesem Grunde kann während dieses Verfahrens eine gewisse Menge kontrollierten Wasserdampfes hinzugefügt werden, um diesen Vorfall zu verhindern.
Ein typischer Sinterplan für ein alkalisches Zirkonporzellanerdesubstrat ist folgender:
Die Ofentemperatur wird von Zimmertemperatur auf 1285° C mit einer Geschwindigkeit von 2000C pro Stunde bis auf 8000C pro Stunde erhöht Die Ofentemperatur wird dann drei Stunden lang auf 1285° C gehalten. Am Ende dieser drei Stunden wird dann der Ofen mit derselben Geschwindigkeit abgekühlt mit welcher er vorher auf 1285° C erhöht wurde. Die Phasen des Ausbrennens und des Sinterns können auch in einem fortlaufenden Heizzyklus ausgeführt sein, um das Erfordernis des Abkühlens am Ende der Ausbrennperiode zu eliminieren.
Der gebildete Modul, wie er in F i g. 3C gezeigt, ist nun für die Metallisierung fertig. Es ist zu betonen, daß die Metallisation nur in Betracht kommt, nachdem die keramische Struktur dicht gemacht worden ist
Die Metallisierung kann durchgeführt werden entweder mit Hilfe eines kapillaren Füllprozesses einer metallisierenden Lösung oder durch eine Gießmethode.
Bei der zuletzt genannten Methode wird der Modul 40 auf eine Vakuumfutterbacke 44 gesetzt Auf den oberen Teil des Moduls 40 kommt dann ein Globulit 45 aus leitendem Material, zum Beispiel aus Kupfer. Bei der Erzeugung des Vakuums über dem Ansatz 46 wird das
leitfähige Material in die Passagen 41, 42 und 43 eingesogen. Während der Metallisierungsprozeß stattfindet, wird der Modul bis zum Schmelzpunkt des leitfähigen Materials erhitzt, zum Beispiel auf 1200° gebracht bei Verwendung von Kupfer, und die Gesamtanordnung in ein Preßgas gebracht. Der vollständig gefertigte Schaltungsmodul ist in F i g. 4 mil 40 bezeichnet und mit den leitenden Übergangslöchern 47,48 versehen. Ein leitendes Verbindungsteil ist mit 49' bezeichnet. Das Bauelement 40 enthält das leitende Muster 50 mit den Verbindungen 51 und 52 zu einer anderen Modulebene.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht die Anwendung von Übergangslöchern und von Kanälen mit erheblich kleineren Abmessungen als dies bisher beim mechanischen Lochen in »grünen« Scheiben
to
möglich war. Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders dort vorteilhaft, wo man Übergangslöcher von weniger als 0,13 mm Durchmesser braucht. Die Leitungen für die Energieübertragung sind bei solchen Moduln gewöhnlich 0,15 mm breit, wohingegen die Signalleitungen eine Breite von 0,10 mm haben. Bei Anwendung dieser Methode kann man solche Linien 0,025 mm breit machen.
Sowohl die Löcher als auch die Linien werden zur gleichen Zeit hergestellt, in der Passungsprobleme zu eliminieren sind. Diese treten in anderen Prozessen getrennt auf. Die Metallisierung wird nach dem Glühen des keramischen Materials durchgeführt, was die Toleranzen, die bei den leitenden Löchern und Linien des vollendeten Moduls erzielt werden, wesentlich verbessert.
Hierzu 2 Blult Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von elektrischen Mehrlagenschaltungen auf keramischer Basis mit grünen Keramikscheiben, die in Durchbrüchen für Übergangslöcher und für Verbindungskanäle und in Oberflächenbereichen nach einem bestimmten Leiterbahnmuster metallisierbar sind, und welche nach ihrer Stapelung und Ausrichtung zum Zwecke der !.aminierung und thermischen Austreibung flüchtiger Bindemittelsubstanzen einem Sinterprozeß unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne grüne Keramikscheibe (10) über mindestens eine Maske (11), welche ein vorbestimmtes Muster an öffnungen (12,13,14,15, 18,19,22) mit vorgegebenen Abmessungen enthält, dem Strahl (17) eines Lasers (16) ausgesetzt wird, so daß Übergangslöcher (20, 21, 33, 34, 36, 37, 41, 42) und Kanäle (23,35,43,49,50) in den Keramikscheiben (10) für das Leiterbahnmuster gleichzeitig entstehen, und daß diese Leiterbahnmusterbereiche mit einem geschmolzenen Leitungsmaterial gefüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnmusterbereiche mit dem geschmolzenen Leitungsmaterial gefüllt werden, wenn die Keramik (10) zu einem dichten Körper gesintert ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, jo dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnmusterbereiche durch kapillares Einfließen des geschmolzenen Leitungsmaterials über die Übergangs-löcher und Kanäle gefüllt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, π dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Leitungsmaterial unter Anwendung von Vakuum auf den keramischen Körper (40) über die Obergangslöcher (41, 42) und über Kanäle (43) in die Leiterbahnmusterbereiche eingesogen wird.
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