DE2227343C3

DE2227343C3 - Harzmischung, keramische Paste und Verfahren zum Herstellen gesinterter, dielektrischer Keramikstrukturen

Info

Publication number: DE2227343C3
Application number: DE2227343A
Authority: DE
Inventors: Robert Wolff Hopewell Junction N.Y. Nufer
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-06-30
Filing date: 1972-06-06
Publication date: 1981-12-24
Also published as: US4080414A; GB1341513A; DE2227343B2; DE2227343A1; FR2144263A5; JPS5443534B1; JPS4817508A

Description

Die Erfindung betrifft eine thermoplastische Harzmischung, welche aus einem löslichen thermoplastischen Bindeharz besteht, welcher in einem aus zwei unterschiedliche Verdampfungsgeschwindigkeiten aufweisenden Lösungsmitteln bestehenden Gemisch gelöst ist, eine keramische Paste und ein Verfahren zum Herstellen laminierter, gesinterter, dielektrischer Keramikstrukturen, insbesondere aus einer solchen Paste, auf der, nach dem sie als dünne Schicht auf einer Unterlage aufgebracht worden war, die Lösungsmittel ausgetrieben werden, wobei ungesinterte, elastische und selbsttragende Keramikschichten entstehen, die anschließend zusammen mit anderen Keramikschichten zu einem Stapel mit untereinander fest verbundenen Schichten unter Druck laminiert und schließlich gesintert werden.

Laminierte, mehrschichtige Keramikstrukturen, welche Leiterzugmuster enthalten, haben wegen der mit ihnen erzielbaren hohen Packungsdichten, wie es z. B. in den US-PS 33 79 943 und 35 02 520 beschrieben ist, in der Elektronikindustrie eine große Bedeutung beim Einsatz integrierter Schaltungen und auch anderer Komponenten gewonnen.

Ganz allgemein werden ungesinterte Keramikschichten hergestellt aus keramischen Pasten, die aus einem keramischen Grundkörper, einem thermoplastischen Bindemittel und Lösungsmitteln gemischt werden. Die Paste wird dann zu dünnen Schichten ausgegossen bzw. verteilt. Aus den Schichten werden die Lösungsmittel ausgetrieben, wobei eine zusammenhängende, selbsttragende, ungesinterte Keramikschicht entsteht. Anschließend wird die Schicht erhitzt. Dabei wird der Bindelack herausgebrannt und übrig bleibt eine dichte, gesinterte Keramikschicht.

Bei der Herstellung mehrschichtiger Strukturen wird ein Muster aus einem beim Erhitzen in Leiterzugmaterial übergehenden Stoff auf der ungesinterten Schicht aufgebracht, in die vorher die in der endgültigen Struktur notwendigen Löcher gestanzt worden sind. Die für eine mehrschichtige Struktur notwendige Zahl der entsprechend vorbereiteten Schichten werden dann in der richtigen Reihenfolge aufeinander gestapelt und anschließend bei einer festgelegten Temperatur, die so hoch sein muß, daß eine Verbindung zwischen benachbarten Schichten in den nicht von Leiterzugmaterial bedeckten Bereichen zustande kommt, zusammengepreßt. Schließlich wird erhitzt, um das Bindeharz herauszubrennen und das Keramikmaterial zusammenzusintern.

Allgemein wird es. wie z. B. in den US-PS 29 66 719 und 31 25 618 veröffentlicht, als wesentlich angesehen, daß die Dichte des gesinterten Materials nahe beim theoretischen Wert der Dichte des keramischen Grundkörpers liegt, von dem ausgegangen wurde, und daß das keramische Endprodukt nicht porös ist und auch

keine Mikroporen enthält, damit seine elektrische Charakteristik nicht beeinträrhtigt wird. Entsprechend wird eine einschlußfreie Verdichtung des keramischen Grundkörpers im ungesinterten Material als notwendig angesehen. Obwohl derart verdichtete, nichtgesinterte, keramische Schichten für einschichtige, keramische Strukturen brauchbar sind, so werfen sie ernste Probleme auf, wenn es darum geht, sie zu mehrschichtigen Strukturen zu laminieren, besonders dann, wenn sich Leiterzugmuster zwischen den zu laminierenden |₀ Schichten befinden.

Es ist einleuchtend, daß sich ein Leiterzugmuster, das auf eine ungesinterte Schicht aufgebracht wurde, über deren Oberfläche erhebt Sollen deshalb zwei ungesinterte Schichten, zwischen denen sich ein Leiterzugsmu- , ster befindet, laminiert werden, so müssen, um die Verbindung herzustellen, die beiden ungesinterten Schichten derart zusammengepreßt werden, daß die vom Leiterzugmuster nicht bedeckten Gebiete der beiden Schichten in Kontakt miteinander kommen. Zwei wesentliche Probleme können dabei einzeln oder gemeinsam auftreten: Die ungesiriterten, keramischen Schichten weichen dem auf sie ausgeübten Druck aus.

Dabei können Leiterzüge brechen und übereinander justierte Schichten oder auch nur Teile von ihnen ₂s können gegeneinander verschoben werden. Andererseits bewirken die elastischen Eigenschaften des Bindeharzes, daß beim Wegnehmen des Laminierungsdrucks die Schichten in ihre ursprüngliche Lage zurückfedern. _}0

Aufgabe der Erfindung ist es, eine thermoplastische Harzmischung, eine eine solche Harzmischung enthaltende keramische Paste und ein Verfahren anzugeben, um laminierte, gesinterte, keramische Strukturen derart herzustellen, daß beim Laminieren Deformationen der aus dieser Paste hergestellten ungesinterten und bei Bedarf mit Leiterzugmustern versehenen, keramischen Schichten nur in Richtung des ausgeübten Drucks aber nicht senkrecht zu ihm auftreten, daß beim Wegnehmen des Laminierdrucks während des Laminierens gebildete Verbindungen zwischen den Schichten nicht aufbrechen und daß die fertige, gesinterte Keramikstruktur gute elektrische und dielektrische Eigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer thermoplastischen Harzmischung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1, einer keramischen Paste der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 8 und mit einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiis des Anspruchs 10 gelöst.

Wird das im Anspruch 1 definierte Lösungsmittelgemisch eingesetzt, so \ erdampft beim Trocknen das flüchtigere und das Bindeharz besser lösende Lösungsmittel schneller, Dies har zur Folge, daß das Bindeharz fortschreitend ausfällt und die Hauptmenge des schlechter lösenden Lösungsmittels in einem selbsttragenden Gerüst des Bindeharzes eingeschlossen wird. Beim weiteren Trocknen entweicht dann auch das schlechter lösende Lösungsmittel durch Diffusion unter Zurücklassung eines einheitlichen, mikroporösen Bindeharzgerüsts. Das übriggebliebene, ungesinterte Keramikmaterial besteht aus den mit mikroporösen Bindeharz überzogenen Partikeln des keramischen Materials. Das mikroporöse Material hat die Eigenschaft, daß es unter Druck, und zwar dem Druck proportional, irreversibel in Richtung des ausgeübten Drucks deformiert werden '«..inn. Da der ausgeübte Druck naturgemäß im Bereich eines erhabenen Leiterzugmusters am höchsten ist, wird ein vorhandenes Leiterzugmuster in das Keramikmaterial irreversibel hineingedrückt. Eine laterale Deformation wird verhinderv und es baut sich beim Pressen der Schichten keine beim Wegnehmen des Drucks freiwerdende Spannung auf.

Es ist vorteilhaft, wenn als das das Bindeharz gut lösende Lösungsmittels ein aliphatischer Alkohol mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen und als das das Bindeharz schlecht lösende Lösungsmittel ein aliphatisches, zwischen 4 und 10 Kohlenstoffatomen enthaltendes Keton dienen.

Als keramisches Material dient in vorteilhafter Weise Aluminiumoxid.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen Eigenschaften der ungesinterten Keramikplatten in Abhängigkeit vom Laminierungsdruck, dem gewichtsprozentualen Methanolgehalt und dem gewichtsprozentualen Gehalt an Bindeharz.

Das Verfahren ist ganz allgemein geeignet für alle konventionellen keramischen Produkte, die nach den üblichen Methoden so hergestellt werden, daß eine keramische Paste zu einer keramischen Schlammschicht ausgegossen wird und diese Schicht getrocknet wird zu sich selbsttragenden, flexiblen, ungesinterten Platten, die in dieser Form oder gesintert schließlich verwendet werden als dielektrische Unterstützungsschicht für gedruckte Schaltkreise, zur Isolierung für Kondensatorbauteile oder andere Schaltelemente, wie Leiterzüge, Widerstände, Transistoren, Dioden usw, und dies entweder als einzelne Schicht oder als mehrschichtige Unterstützung. Beim Herstellen von Mehrschichtenkeramik werden die notwendigen Löcher in die ungesinterten Platten gestanzt, anschließend werden die Platten mit der Leiterzugpaste bedruckt, dann wird die notwendige Zahl von ungesinterten Platten aufeinandergeschichtet und laminiert, um die Mehrschichtenstruktur zu bekommen, und schließlich gesintert

Die keramische Paste ist normalerweise in der Praxis zusammengesetzt aus einem keramischen Grundkörper, einem Bindeharzsystem und einem Lösungsmittelsystem. Das Bindeharzsystem gibt Adhäsion und Kohäsion, um den keramischen Grundkörper im ungesinterten Zustand zusammenzuhalten. Das aus leichtflüchtigen Bestandteilen zusammengesetzte Lösungsmittelsystem hat die Aufgaben, das Bindeharzsystem in Lösung zu bringen, dabei zu helfen, das Bindeharz mit dem keramischen Grundkörper einheitlich zu mischen und um der resultierenden keramischen Paste die notwendige Viskosität für das nachfolgende Gießen zu geben. Der fein pulverisierte keramische Grundkörper mit niedriger Dielektrizitätskonstante bildet das Substratmaterial der arc Schluß übrigbleibenden gesinterten Struktur.

Der keramische Grundkörper wird ausgesucht aus bekannten Materialien, wobei als Kriterien die gewünschten Eigenschaften des gesinterten keramischen Endprodukts herangezogen werden. Zu den typischen keramischen Grundkörpern zählen u. a. Aluminiumsteatit, Zirkon, Aluminiumsilicat, Zirkoniumdioxid, Titaniumdioxid, Magnesiumsilicat, Wismutstanat, Bariumtitanat und Kombinationen dieser Stoffe. Der Teilchendurchmesser dei keramischen Grundkörpers ist im Normalfall kleiner 0,05 mm. Die Eigenschaften des gesinterten Keramikmaterials hängen mit ab vom

Teilchendurchmesser.

Das Bindeharzsystem enthält ein in Lösungsmitteln lösliches, thermoplastisches, organisches Polymer, das einen Film zu bilden vermag, der bei mäßigen Temperaturen nicht flüchtig ist, das aber verflüchtigt mit den anderen Bestandteilen des Harzsystems beim Sintern des ungesinterten Keramikmaterials zum endgültigen gesinterten oder glasartigen Zustand. Bindeharze, die in Frage kommen, sind in der US-PS 29 66 719 beschrieben.

Das Bindeharzsystem kann außerdem Weichmacher und Haftmittel enthalten, die in dem Lösungsmittelgemisch löslich sind und die beim Sintern der ungesinterten Keramikplatten verdampfen. Der Weichmacher gibt dem Polymerfilm Flexibilität und vermittelt als Folge davon den ungesinterten Keramikplatten eine flexible, formbare und bearbeitbare Konstitution. Die Netzmittel unterstützen das Benetzen des keramischen Grundkörners durch Verminderung der Grenzflächenspannung zwischen dem Grundkörper und der Polymerlösung. Die Weichmacher und die Netzmittel können in einer großen Variationsbreite angewendet werden. Die Auswahl erfolgt nach bekannten Methoden, wobei, wie in der US-PS 29 66 719 beschrieben, es nur notwendig ist, daß die ausgewählten Weichmacher und Netzmittel mit dem Polymergrundkörper des Bindeharzsystems verträglich sind.

Das Lösungsmittelsystem oder das Lösungsmittelgemisch ist eine leicht verdampfende Flüssigkeit, deren Aufgabe es ist. das Bindeharz vollständig zu lösen, damit eine einheitliche Mischung des Bindemittelsystems mit dem keramischen Grundkörper zustande kommt und um die keramische Paste mit einer genügenden Fließfähigkeit auszustatten, damit sie anschließend zu zusammenhängenden Schichten gegossen werden kann. Das Lösungsmittelsystem muß zusammengesetzt sein aus einer sehr leicht verdampfenden und das Bindeharz vollständig lösenden Fraktion und einer wesentlich weniger flüchtigen Fraktion, die höchstens 5 Gewichtsprozent des Bindeharzes löst, wobei eine vollständige Unlcslichkeit des Bindeharzes in der schlecht lösenden Fraktion am vorteilhaftesten ist. weil dann nach dem Verdampfen der leicht verdampfenden Fraktion ein Zweiphasengemisch, bestehend aus dem Bindeharz und der schlecht lösenden Lösungsmittelfraktion übrigbleibt. Im allgemeinen wird die leicht verdampfende Lösungsmittelfraktion eine Verdampfungsrate haben, die mindestens zweimal so groß ist wie die der schlecht verdampfenden, schlecht lösenden Fraktion ist. wobei es vorteilhaft ist. wenn das Verdampfungsratenverhältnis der leicht lösenden Fraktion zu der schlecht lösenden Fraktion mindestens drei beträgt. Zum Beispiel verdampft Methanol 3.7mal so schnell wie Methylisobutylketon. Ein anderer wesentlicher Parameter des Lösungsmittelsystems ist seine Zusammensetzung. Es ist notwendig, daß das Gewichtsverhäitnis der Menge des lösenden Lösungsmittels zu der Menge des schlecht lösenden Lösungsmittels kleiner ist als das Verhältnis der Verdampfungsrate des lösenden Lösungsmittels zu der des nicht lösenden Lösungsmittels. Ist z. B. das Verdampfungsratenverhältnis 3. muß das Gewichtsverhältnis kleiner als 3 sein.

Das Zweiphasengemisch, das sich nach dem Verdampfen der lösenden Lösungsmittelfraktion bildet, ist von der Art. daß der verbleibende, nicht lösende Lösungsrnittclantei! eingeschlosser, ist in eine ausgefallene, gelartige und sich selbst tragende Matrix des Bindeharzes. Die tatsächlichen Mengen der Lösungsmittel in dem Lösungsmittelsystem werden so festgelegt, daß die keramische Paste die notwendige Viskosität erhält, um sich gut gießen zu lassen. Allgemein gesprochen läßt sich dies dann erreichen, wenn das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel zu Bindeharz sich in dem Bereich zwischen 1 : 2 und 1:12. vorzugsweise zwischen 1 : 5 und 1 : 7, bewegt, wobei in allen Fällen die oben dargelegte Beziehung zwischen Gewichtsverhältnis der Lösungsmittelfraktionen zu dem Verhältnis der entsprechenden Verdampfungsarten gewahrt sein muß.

Das Lösungsmittelsystem kann z. B. aus einem aliphatischen Alkohol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und einem aliphatischen Keton mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen bestehen. Ein geeigneter aliphatischer Alkohol ist Methanol, dessen Verdampfungsrate bei 610 liegt, wobei als Bezugsverbindung mit der Verdampfungsrate 100 Butylazetat genommen wird. Günstig läßt sich Methanol mit Methylisobutylketon (MIBK). das die Verdampfungsrate 165 hat, kombinieren. Mit dieser Kombination erhält man ein Verdampfungsratenverhältnis von Methanol zu MIBK von etwa 3,7, woraus zwingend folgt, daß das Gewichtsverhältnis von Methanol zu MIBK kleiner als 3,7 sein muß. Das Gewichtsverhältnis von Methanol zu MIBK liegt üblicherweise zwischen 1 und 3 und für einige Bindeharzsysteme noch niedriger. Das Methanol-MIBK-Gemisch ist deshalb besonders vorteilhaft, weil beide Lösungsmittel genügend große Verdampfungsraten haben, um eine gegossene Keramikschicht schnell bei Zimmertemperatur zu trocknen.

Zum Herstellen der keramischen Paste werden der keramische Grundkörper, das Bindeharz und das Lösungsmittelsystem gründlich gemischt, z. B. in einer Kugelmühle, anschließend wird entgast, so daß sich die Teilchen des keramischen Grundkörpers mit dem Bindeharz überziehen und sich ein homogener, einheitlich dispergierter Brei bildet. Allgemein läßt sich sagen, daß die gewünschten Eigenschaften des ungesinterten Keramikmaterials die relativen Mengen von Bindeharz und keramischem Grundkörper in der keramischen Paste bestimmen. Die keramische Paste muß nur eine so große Menge des Lösungsmittelsystems enthalten, daß die Paste eine hinreichende Viskosität erhält, um sich gießen zu lassen. Im allgemeinen wird das ungesinterte Keramikmaterial nach dem Trocknen etwa 80 bis 95 Gewichtsprozent des keramischen Grundkörpers und zwischen 5 und 20 Gewichtsprozent Bindeharz enthalten, wobei vorzugsweise mehr als 85 Gewichtsprozent aus dem keramischen Grundkörper bestehen. Das Bindeharzsystem enthält normalerweise zwichr~n 0 und 50 Gewichtsprozent Weichmacher und zwischen 0 und 5% Netzmittel. Die zugesetzte Menge Lösungsmittel zu der keramischen Paste wird normalerweise so groß sein, daß die gemessene Brookfield-Viskosität der Paste in dem Bereich zwischen 500 und 2000 cps. am besten allerdings in den Bereich zwischen 800 und 1000 cps. fällt.

Nach dem Mischen wird die keramische Paste auf ein entfernbares, flexibles und unterstützendes Band. ζ. Β. aus Kunststoff, gegossen. Die entstehende Keramikschicht wird mit einem Schaber leicht flachgedrückt, verteilt und eingeebnet.

Die gegossene, keramische Schicht wird getrocknet indem man das Lösungsmittelsystem verdampfen läßt und zwar bei solchen Temperaturen und entsprechend wohlbekannten Methoden, daß Blasenbildung, die Bildung von Rissen. Verbiegung und Verdampfung des

Weichmachers auf ein Minimum reduziert werden. Normalerweise wird bei einer Trockcnteirperalur gearbeitet werden, die hinreichend unterhalb des Siedepunktes der lösenden Traktion des l.ösungsmiltelsystems liegt, um den Vorteil lies I Itilerschieds /w ischeii der Verdanipfungsratc des leicht flüchtigen, lösenden und der Verdanipfungsratc des weniger leicht flüchtigen schlecht lösenden Komponente des Lösungsmittel systems voll auszunutzen, /um Beispiel, wenn ein aus Methanol und Methylisobulylkelon bestehendes l.ö- ,,, sungsniiltelsyslem verwendet wird, bei 2 3 C getrocknet werden, wobei die Trocken/eilen son der Dicke der gegossenen Kcramikschichtcn abhängt. 0.2 mm dicke Schichten benötigen Trocken/eilen /wischen etwa I "> Minuten und 2 Stunden. _; ,

Wie oben beschrieben, bleibt nach dem Verdampfen des leichtflüchtigen I.ösungsniittelanteils eine selbsttragende Matrix, bestehend aus ausgefallenem Biiidehai/. übrig, in die tier weniger leicht flüchtige Lösungsmittel anteil eingeschlossen ist. I inlersiiclmngen haben ge- .,, zeigt, dal! nut fortschreitendem Trockenen auch der weniger leicht flüchtige l.osungsmiltelanleil \erdampfl. indem er aus dem Hindeh.ir/ herausdifliindicrt und im Hai/ eine einheitliche Matrix von kleinsten Poren übrig läßt. Diese Matrix erlaubt es. clic- resultierenden. -, ungesinterten Keramikscliichten ohne wesentliche laterale Störung stark zusammenzudrücken.

Um mehrschichtige Strukturen herzustellen, werden zunächst die ungesinterten Keramikplatten in den richtigen Abmessungen zugeschnitten, dann werden clic- ,., notwendigen Löcher, z. H. durch Stanzen, erzeugt und anschließend die Löcher, die später die !eilende Verbindung zwischen den verschiedenen Schichten herstellen sollen, mit einer die Metallisierung unterstützenden Verbindung ausgekleidet.

Das gewünschte Leitcrzugnnistcr wird nach an sich bekannten Methoden direkt auf der Oberflache der ungesinlerten Keramikplatte erzeugt. Das Ausgangs material für die l.eiter/üge kann aus mit Bindemitteln vermischten Metallverbindungen bestehen, die beim :. Lrhitzen in elektrisch leitende Metalle umgewandelt werden, (.der aus in einem in der Hitze fluchtigen Bindemittel suspendierten Metallteilchen. die durch Lrhitzen auf erhöhte Temperaturen zusammensintern.

Nachdem das unterstützende Band von den ungesin- :, teilen Platten entfernt worden ist. werden diese in der richtigen Reihenfolge und zueinander justiert ,iiifeinandergeschichtet und dann mit so hohem Druck zusammengepreßt, daß die nicht beschichteten I eile der Oberflächen benachbarter nicht gesinterter Platten in ,.. Kontakt miteinander gebracht werden, anschließend wird unter Lrhilzen weitergepreßt, wobei die Bindeharzanteile in den verschiedenen ungesinterten Platten miteinander verschmelzen, wodurch eine einheitliche Struktur entsteht, die die Muster, bestehend aus dem -,-, ■\usgangsmatcrial. für die Leiter/üge einschließt und unterstützt.

Nach dem Laminieren wird in der üblichen Weise erhit/t. um das Bindehar/ aus den Keramikplatten und dem -\usgangsmaterial für die Leiterzüge herauszu- „ι, brennen, den keramischen Grundkörper zusammenzusintern und Leiterzüge von normalerweise poröser Struktur zu erzeugen. Nach dem [-"rhit/en werden die verbindenden Löcherzwischen den Keramikplatten und die kommunizierenden Kapillaren in der Metallstruktur ,·; der Leiter/üge mittels eines Kapiüarfließverfahrens mit geeignetem, elektrisch leitendem Materia! gefüllt.

Zur besseren Frläuteruns w ird das Verfahren anhand eines Beispiels beschrieben:

/um Herstellen einer einheitlichen keramischen Paste wurden folgende Bestandteile in der Kugelmühle gemischt:

Keramischer Grundkorper

4¹J¹Mi Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0.^r> ti 1000 g

Bindeharzsy stern

Poly vinvlbutyralpolynicr 41 g

Dioctslphthalat-Weichmacher 4b,^r> g

I .ösungsmittelsN stern

Methanol l">^r>g

MctlnlisobutylkcionfMIISK) 4b^r> g

Die keramische Paste wurde dann filtriert, entgast und dann nut I lilfe eines Schabers auf eine Kunststoffolie verteilt und bei /imnierteniperatur. d.h. bei elwa 2i C. in einem Luftstrom von 3¹).! m/min getrocknet. Die entstandene, ungcsinierte Keramikplatte hatte eine Dicke von ungefähr 0.2 mm. war etwa 13 cm breit und 113 cm lang und hatte die folgende l.igenschaften:

S pe/1 lisch es (lew ich I:

1.32 g/cm'
Dichte (im ungesinlerten /usland)

2.18 g/cm ^;
D\ namische Verlornuing:

0.00 3 mm pro 0.02") mm der Platte (bei 18 i kp/ccni

und ca. 4·') C)
Statische Verformung:

0.0 mm pro 0.02") mm der Platte (bei IHikp.'cm¹

und ca. 4") C)
Permeabilität:

4,0 χ H)¹ spu

spu bedeutet Standard Permeabilitätseinheit und ist definiert als

Volumen (cm'l ■ Schichtdicke (cm) * 10
I liichclcnrl ■ Druck (cm Hg) ■- /eil I sec I

Bindungsstärke (notwendiger Druck um 2 laminierte, tingesinterle Platten zu trennen):
54 kpcni¹

Die ungesinterte Platte wurde in 12 Stücke von je 1Ox 10cm geschnitten und in diese lustier- und DurchführungsliSeher gestanzt. Ausgangsmaterial für die elektrischen l.eitcrzügc wurde dann in einer 20 μ starken Schicht auf ausgewählten Stücken des ungesin terten Keraniikmaterials entsprechend dem Muster der gewünschten Leiterzüge mittels Siebdruck aufgebracht. Das verwendete Nusgangsmaterial für die Leiterzüge enthielt etwa 84.fi Gewichtsprozent Wolframteilchen mit einem Durchmesser von 4 u. die fein verteilt wurden in einem bei Hitze flüchtigen organischen, thermoplastischen Bindematerial, in diesem lall Terephtalsäu.e. und einem hinreichend fluchtigen organischen Lösungsniittelgemischs. bestehend aus 80% Bulvlcarbilola/etai und 20°'n Äthylzellulose, um dem Material für das Drucken eine ausreichende fließfähigkeit und Viskosität zu geben. Das Lösungsmittclgcniisch wurde bei 60 C innerhalb von 40 Mintucn aus dem aufgedruckten Material aufgetrieben. Die Stücke des ungesinterten Keramikmaterials wurden anschließend von der Kunststoffolie abgenommen, in der richtigen Reihenfolge und mit Hilfe der Justierlöcher justiert aufeinandcrgcschichtet und schließlich unter einem Druck von 183kn'cm^;

bei 9VC 10 Minuten lang laminiert, wobei keine wesentliche Verdampfung djs Bindeharzes stiittfiind. Heim I .aminieren verminderte sieh die dicke um 7"/n.

Nach dem l.amir;iercn erhielt das gepreßte Teil seine endgültige äußere I orm.

Anschließend wurden die gepreßten feile in einen Sinterofen gebr.ichi. wo in einer Wasserstoffaimosphäre das Bindeharz abgebrannt und der keramische Cirundkörpei gesintert wurde. I5ei einer typischen .Sinteroperation wurde d'-r Ofen bis 7Ί0 C mit einer Rate von 2()'C7Stundc und oberhalb 7Ϊ0 C einer Rate von 100"C/Stunde aulgeheizt. Das Bmdeharz brannte /wischen 200 und ^ri00 C ab. Der Ofen wurde aufgehei/t bis I¹Jf)-VC". Hei clic »er lcmperatur wurde drei Stunden lang gesintert.

Die Abhängigkeit der Hindungsstärke und der Verdichtung eines Materials mit der in dem Heispiel beschriebenen Zusammensetzung vom l.aminierdruck illustriert die l·' ig. I.

I i g. 2 zeigt, in welcher Weise die Klebfestigkeit vom Verhältnis der Mengen von Methanol und Methvlisobutylketon zueinander abhängt, wobei die faste im übrigen zusammengesetzt ist wie in dem Heispiel beschrieben.

I i g. 5 zeigt, wie die Biegefestigkeit einer iingesinierten Keramikplatte muh Verhältnis der Mengen von üindeharz und keramischem (irundkörpei zueinander abhängt, wobei die l'aste im übrigen zusammengesetzt ist wie in dem Beispiel beschrieben.

Hierzu I Blatt Z.cichnuncen

Claims

Patentansprüche:

1. Thermoplastische Harzmischung, welche aus einem löslichen thermoplastischen Bindeharz besteht, welches; in einem aus zwei unterschiedliche Verdampfungs.geschwindigkeiten aufweisenden Lösungsmitteln beütehenden Gemisch gelöst ist, dadurchge kennzeichnet, daß die Lösungsmittel so ausgewählt sind, daß sich das Bindeharz in dem einen vollständig löst und in dem anderen maximal 5 Gew.-% des Bindeharzes löslich sind, daß sich die Verdiampfungsgeschwindigkeiten des gut lösenden und des schlecht lösenden Lösungsmittels mindestens wie 2 :1 zueinander verhalten und daß , das Verhältnis der Gewichtsteile des gut lösenden Lösungsmittels zu den Gewichtsteilen des schlecht lösenden Lösungsmittels kleiner ist als das Verhältnis der entsprechenden Verdampfungsgeschwindigkeiten.

2. Thctmoplastische Harzmischung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel so ausgewählt sind, daß sich die Verdampfungsgeschwindigkeiten des gut lösenden und die des schlecht lösenden Lösungsmittels mindestens wie 3 :1 zueinander verhalten.

3. Thermoplastische Harzmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittelgeniisch ein Zweistoffsystem dient

4. Thermoplastische Harzmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als das das Bindeharz gut lösende Lösungsmittel ein aliphatischen Alkohol mit bis zu 6 Kohlenstoff atomen und als das das Bindeharz schiecht i'ö&ende Lösungsmittel ein aliphatisches zwischen 4 und iO Kohlenstoffatome enthaltendes Keton dienen.

5. Thermoplastische Harzmischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkohol Methanol und als Keton Methylisobutylketon dienen.

6. Thermoplastische Harzmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindeharz aus einem Polyvinylbutyralpolymer besteht.

7. Thermoplastische Harzmischurig nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnen, daß sie zusätzlich einen Weichmacher, wie z. B. Dioctylphthalat, enthält.

8. Keramische Paste zum Herstellen keramischer Schichten und Laminate, enthaltend eine thermoplastische Harzmischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 und ein keramisches Material in Pulverform.

9. Keramiscllie Paste nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material aus Aluminiumoxid besteht.

10. Verfahren zum Herstellen laminierter, gesinterter dielektrischer Keramikstrukturen aus einer Paste, insbesondere nach Anspruch 8 oder 9, aus der, nachdem sie ah dünne Schicht auf einer Unterlage aufgebracht worden ist, die Lösungsmittel ausgetrieben werden, wobei ungesinterte, elastische und selbsttragende Keramikschichten entstehen, die anschließend aisammen mit anderen Keramikschichten zu einem Stapel mit untereinander fest verbundenen Schichten unter Druck laminiert und schließlich gesintert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel bei einer unterhalb der Siedepunkte der Mischungsbestandteile liegenden Temperatur ausgetrieben werden.

Π. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittel bei Zimmertemperatur ausgetrieben werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Laminieren auf mindestens eine der Schichten ein Muster aus Leiterzügen aufgebracht wird.