DE2249878A1 - Verfahren zur herstellung feiner leiterbahnstrukturen auf einem keramiksubstrat - Google Patents

Verfahren zur herstellung feiner leiterbahnstrukturen auf einem keramiksubstrat

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DE2249878A1 DE19722249878 DE2249878A DE2249878A1 DE 2249878 A1 DE2249878 A1 DE 2249878A1 DE 19722249878 DE19722249878 DE 19722249878 DE 2249878 A DE2249878 A DE 2249878A DE 2249878 A1 DE2249878 A1 DE 2249878A1
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Description

Verfahren zur Herstellung feiner Leiterbahnstrukturen auf einem Keramiksubstrat
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feiner Leiterbahnstrukturen auf einem Keramiksubstrat.
Die Herstellung von Leiterbahnen auf Keramiksubstraten erfolgt derzeit vorwiegend im Wege der Dickschichttechnik unter Verwendung des Siebdrucks. Mit erhöhten Anforderungen an die Packungsdichte und die damit verbundene Verringerung der Leiterbahnbreite und der Abstände der einzelnen Leiterbahnen unter einem Wert von etwa 0,1 mm ergeben sich hier jedoch erhebliche Schwierigkeiten. Einerseits treten dann erhebliche Ausschußquoten auf, andererseits ist die hierbei erforderliche Verwendung von Ganzmetallsiebdruckmasken sehr aufwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Herstellung feinstrukturierter Leiterbahnen auf Keramiksubstraten anzugeben, das die Herstellung außerordentlich geringer Leiterbahnbreiten und Leiterbahnabstände erlaubt und nur einen geringen Aufwand erfordert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung" feiner Leiterbahnstrukturen auf einem Keramiksubstrat, wobei erfindungsgemäß ein Prägewerkzeug, das die herzustellenden Strukturen erhaben oder als Vertiefung trägt, auf ein ungebranntes Keramiksubstrat gepreßt wird, so daß auf dem Keramiksubstrat ein Relief der LMterbahnstrukturen gebildet wird und vor oder nach dem Brennen des Keramiksubstrates die die Leiterbahnstrukturen bildenden Teile des Keramiksubstrates metallisiert werden.
VPA 9/730/2004 Fc/The
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Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die für die Leiterbahnstrukturen vorgesehenen vertieften Teile des Keramiksubstrates nach dem Brennen mit einer pastenförmigen Metalldi'spersion ausgefüllt, die sodann gesintert werden, wobei eventuell auf den erhabenen Teilen des Keramiksubstrates vorhandene Teile der Metallschichten durch Schleifen, Sandstrahlen und dgl. entfernt werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die gesamte das Leiterbahnrelief tragende Oberfläche des Keramiksubstrates ganzflächig mit einem dünnen Metallfilm durch Aufdampfen, Aufstäuben oder durch Aufspritzen von flüssigen Metalldispersionen überzogen, sodann die erhabenen Teile des Keramiksubstrates mit einem abdeckenden und gegen Galvanikbäder resistenten Lack überzogen und schließlich die Metallschicht in den vertieften Teilen des Keramik-Bubstrates galvanisch verstärkt. Anschließend wird der Lack abgelöst und durch Ätzen oder Sandstrahlen die Metallisierung auf den erhabenen Teilen entfernt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die gesamte das Leiterbahnstrukturenrelief tragende Oberfläche des Keramiksubstrates mit einer dünnen Metallschicht überzogen, sodann auf den erhabenen Teilen ein Lötstoplack aufgebracht und die Metallisierungen in den vertieften Teilen mit einer Zinnschicht überzogen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die mit dem Prägemuster versehene ungebrannte Keramik an den vertieften Teilen metallisiert, wobei unerwünschte Metallniederschläge an den erhabenen Teilen sofort nach dem Metallisieren entfernt werden.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man mit Vorteil ein Prägewerkzeug mit einer ebenen Stempeloberfläche, in die das Leiterbahnmuster erhaben oder vertieft eingearbeitet ist. Dies kann auf photolithographischem Weg und_durch Abätzen der unerwünschten Bereiche, im Wege der Galvanoplastik, durch Funkenerosion und ähnliche Abtrags- bzw. Aufbauverfahren hergestellt werden.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Werkzeuges ist nur ein einziger Bearbeitungsschritt erforderlich. Ferner lassen sich die Leiterbahnstrukturen mit größerer Feinheit und Präzision als mit den bisher bekannten Techniken zur Herstellung von Leiterbahnen herstellen.
Im folgenden werden an Hand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Figur 1 zeigt das Einprägen der Leiterbahnstrukturen in die
grüne Keramik,
Figur 2 zeigt ein erstes Verfahren zur Metallisierung der
Leiterbahnstrukturen,
Figur -3 zeigt ein weiteres Verfahren zur Metallisierung der Leiterbahnstrukturen.
Gemäß Figur 1 wird ein Prägewerkzeug, das auf seiner Oberfläche erhaben die Leiterbahnstruktur 2 trägt, in ein ungebranntes Keramiksubstrat 3 eingepreßt, wodurch in vertiefter Form die Leiterbahnstrukturen 4 erzeugt werden. Die Höhe der erhabenen Bereiche 2 des Prägestempels 1 liegt zweckmäßig zwischen 10 /U und 100/U. Die Herstellung des Leiterbahnreliefs auf dem Prägewerkzeug 1 kann z.B. durch Photolithographie und Abätzen der unerwünschten Bereiche erfolgen. Das Keramiksubstrat 3» in das die Leiterbahnstrukturen 4 eingeprägt sind, wird sodann etwa bei Temperaturen zwischen 1400 und 17000C gebrannt. Die Leiterbahnstrukturen bleiben dabei vollkommen erhalten, jedoch tritt während des Brennens ein Schwund um ca. 15 # auf, der bei der Herstellung des Prägewerkzeuges berücksichtigt werden nuß.
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Nach dem Brennen der Keramik erfolgt gemäß Figur 2 die Metallisierung der Leiterbahnstrukturen 4 in der Weise, daß eine pastöse Metalldispersion 6 mit einer Rakel 7 in die Vertiefungen 4 der Struktur hineingedrückt und diese damit gefüllt werden. Auf den·erhabenen Teilen des Keramiksubstrates 3 verbleibende Metallreste werden nach dem anschließenden Sintern der Metallschicht durch Schleifen, Sandstrahlen, Trommeln und dgl. entfernt.
Die Metallisierung der Leiterbahnstrukturen kann jedoch gemäß Figur 3 auch in der Weise erfolgen, daß zunächst die gesamte Oberfläche des Keramiksubstrates 3 durch Aufdampfen, Aufstäuben oder durch Aufspritzen von flüssigen Metalldispersionen mit einem dünnen Metallfilm 8 überzogen wird. Dieser Metallfilm 8 füllt die Vertiefungen 4 der Oberfläche des Keramiksubstrates 3 nicht vollständig aus. In einem folgenden Arbeitsschritt wird dann auf die erhabenen Bereiche der Oberfläche des Keramiksubstrates 3 eine gegen Galvanikbäder resistente Lackschicht 9 aufgebracht und sodann das Mehl in den vertieften Bereichen durch galvanische Abscheidung in Form einer galvanischen Verstärkung 10 verstärkt. Die galvanische Verstärkung 10 kann unter dem Niveau der Oberfläche der erhabenen Teile liegen, mit ihr gleich sein oder darüber hinaus ragen. Nach dem Entfernen des Lackes 9 werden die die erhabenen Teile des Keramiksubstrates 3 überdeckenden Teile der Metallisierung 8, z.B. durch Ätzen oder Sandstrahlen entfernt.
Eine Abwandlung des an Hand der Figur 3 beschriebenen Verfahrens ist dadurch möglich, daß anstelle des galvanikfesten Lackes 9 ein Lötstoplack aufgebracht wird und die Leiterbahnen mit einer Zinnschicht überzogen werden. Wird als Metallisierung 8 ein hochtemperaturbeständiges Metall aufgebracht, so können die Leiterbahnen auch in Form hochschmelzender Metalle hergestellt werden. Die Schicht 8 auf den erhabenen Stellen muß , dann vor diesem Vorgang entfernt werden.
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Statt die Metallisierung der Leiterbahnstrukturen erst nach dem Brennen der Keramik vorzunehmen, kann man die Metallisierung auch unmittelbar nach dem Prägen des Leiterbahnmusters vornehmen. Bei Anwendung refraktärer Metalldispersionen z.B. Molybdän, Uran, Platin kann das Sintern zugleich mit dem Brennen der Keramik erfolgen.
Durch Verwendung eines Preßwerkzeuges, das auf seiner Oberfläche die Leiterbahnstrukturen vertieft trägt, können in der Keramik die Leiterbahnstrukturen auch erhaben erzeugt werden und die Metallisierung kann dann durch Aufwalzen einer Metalldispersion oder nach Abdecken der freizuhaltenden tiefer liegenden Bereiche durch Bedampfen, Aufstäuben, ggf. mit nachfolgender galvanischer Verstärkung erfolgen.
3 Figuren
6 Patentansprüche
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Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung feiner Leiterbahnstrukturen auf einem Keramiksubstrat, dadurch gekennzeich net , daß ein Prägewerkzeug, das die herzustellenden Strukturen erhaben oder als Vertiefung trägt, auf ein ungebranntes Keramiksubstrat gepreßt wird, so daß auf dem Keramiksubstrat ein Relief der Leiterbahnstrukturen gebildet wird und daß vor oder nach dem Brennen des Keramiksubstrates die die Leiterbahnstrukturen bildenden Teile des Keramiksubstrates metallisiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die für die Leiterbahnstrukturen vorgesehenen vertieften Teile des Keramiksubstrates nach dem Brennen mit einer pastenförmigen Metalldispersion ausgefüllt werden, die sodann gesintert werden, wobei eventuell auf den erhabenen Teilen des Keramiksubstrates vorhandene Teile der Metallschichten durch Schleifen, Sandstrahlen und dgl. entfernt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die gesamte das Leiterbahnrelief tragende Oberfläche des Keramiksubstrates ganzflächig mit einem dünnen Metallfilm durch Aufdampfen, Aufstäuben oder durch Aufspritzen von flüssigen Metalldispersionen überzogen wird, daß sodann die erhabenen Teile des Keramiksubstrates mit einem abdeckenden und gegen Galvanikbäder resistenten Lack überzogen werden und daß sodann die Metallschicht in den vertieften Teilen dee Keramiksubstrates galvanisch verstärkt wird, worauf durch Ätzen oder Sandstrahlen die Metallisierung auf den erhabenen Teilen entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die gesamte das Leiterbahnstrukturenrelief tragende Oberfläche des Keramiksubstrates mit einer dünnen Me-
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tallschicht überzogen wird, daß sodann auf den erhabenen ' Teilen ein Lötstoplack aufgebracht wird und die Metallisierungen in den vertieften Teilen mit einer Zinnschicht überzogen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die mit dem Prägemuster versehene ungebrannte Keramik an den vertieften Teilen metallisiert wird, wobei
' unerwünschte Metallniederschläge an den erhabenen Teilen sofort nach dem Metallisieren entfernt werden.
6. Prägewerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der.vorhergehenden Ansprüche, g e k e η η zeichnet durch eine ebene Stempeloberfläche, in die das Leiterbahnmuster erhaben oder vertieft eingearbeitet ist.
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