DE2306236A1 - Verfahren zur herstellung von schichtschaltungen mit leitenden schichten auf beiden seiten eines keramiksubstrates - Google Patents

Verfahren zur herstellung von schichtschaltungen mit leitenden schichten auf beiden seiten eines keramiksubstrates

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Description

. 08.FEu.1973
SIEMEETS AKTIENGESELLSCHAFT München, 2306236
Berlin und München Wittelsbacherpl. 2
YPA
73/7016
Verfahren zur Herstellung von Schichtschaltungen mit leitenden Schichten auf beiden Seiten eines Keramiksubstrates.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtschaltungen mit leitenden Schichten auf beiden Seiten eines Keramiksubstrates, wobei diese Schichten mit Durchkontaktierungen elektrisch verbunden sind.
Derartige Schichtschaltungen mit Durchkontaktierungen werden bereits nach mehreren Verfahren hergestellt- In der Dickschichttechnik werden in vorhandene Löcher metallhaltige Pasten eingefüllt oder die Lochwandungen mit dünnflüssigen Metalldispersionen benetzt, die nach dem Einbrennen eine leitende Verbindung zwischen den Schichten ergeben. In der Dünnfilmtechnik setzt man die Löcher dem verdampfenden Material derart aus, daß sich in den Lochwandungen .ein leitender Pilm niederschlägt. Andere Lösungen sehen vor, daß die leitende · Verbindung zwischen den Schichten durch Kontaktierungen am Rand des Substrates vorgenommen werden oder daß in Löcher eingelötete Metallstifte die Verbindung übernehmen. Gemäß der DAS 1 590 345 benutzt man z.B. Kupferstifte, die mit einem Hartlötmittel überzogen sind; dies wird mit einem kurzen Stromstoß auf eine Temperatur gebracht, bei der das Hartlötmittel, nicht jedoch das Material der Leitungszüge, zum Schmelzen kommt.
Diesen Verfahren ist gemeinsam, daß die Substrate bereits gebrannt worden sind, ehe die Durchkontaktierungen hergestellt werden. - ■
Das noch grüne Keramiksubstrat wird gemäß der DAS 1 301 378 verarbeitet: Aufgabe dieses Verfahrens ist es, einen Keramik-
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block mit metallisch ausgekleideten Kapillaren herzustellen. Die grünen Keramiklamellen werden entsprechend dem Kapillarsystem durchbrochen. Die Durchbrüche und die Flächen der Lamellen werden mit einer metallischen Paste, die einen austreibbaren voluminösen Zusatz enthält, bestrichen. Dann werden die Lamellen zu einem Block gestapelt, zum Austrieb ; der Zusätze erhitzt und anschließend gesintert. Die auf diese Weise metallisch ausgekleideten Kapillaren können noch mit geschmolzenen Metallen gefüllt werden, die hochleitfähige elektrische Verbindungen ergeben. Dazu wird der Block in ein Kupfer- oder Aluminiumbad getaucht; der Atmosphärendruck wird : dabei stark reduziert. Beim Kupferbad verwendest man noch eine trockene Wasserstoffatmosphäre.
Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, Schiehtsebaitungen mit Durchkontaktierungen hoher Leitfähigkeit und hoher mechanischer Festigkeit herzustellen und ein besonders einfaches Verfahren anzugeben. " .
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in die für die Durchkontaktierungen vorgesehenen Löcher in das noch grüne Keramiksubstrat Stifte aus hochschmelzenden Metallen eingesetzt werden. Es kommen dabei Edelmetalle der Platingruppe oder auch unedle Metalle wie Molybdän oder Wolfram in Frage, Da die Durchkontaktierungen aus massivem Material bestehen, besitzen sie gegenüber Verfahren, die mit Lochwandmetallisierungen arbeiten, eine sehr viel größere Leitfähigkeit. '
lieben der Verwendung von Stiften aus gezogenem Material, insbesondere Platindraht, ist vorgesehen, die Stifte pulvermetallurgisch herzustellen. Ihr Durchmesser und ihre Länge müssen jeweils auf die Schrumpfung des Substrates beim Brennen abgestimmt sein. Vorteilhaft kann man dem Material der Stifte noch Silikate beigeben oder die Stifte damit umhüllen: Beim Brennen der Keramik ergeben sich Festkörperreaktionen, die das
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Metall fester als durch die Schrumpfung des Substrates heim Brennen allein in der" Keramik verankern. Die auf diese Weise hergestellten Durchkontaktierungen sind vakuumdicht*
Anschließend an den Brennvorgang werden die Stifte nach "bekannten Verfahren der Dick- und Dünnfilmtechnik kontaktiert. Für Dickschichtschaltungen ist es vorteilhaft, die Leiterbahnenpasten nach dem Einsetzen der Stifte, vor dem Sintern der Keramik, auf das noch grüne Substrat aufzutragen. Mit dieser Technik lassen sich auch vielschichtige Schaltungen verwirklichen: Die Substrate werden im grünen Zustand gelocht, mit Kontaktierungsstiften versehen und mit Leiterbahnen bedruckt. Mehrere Substrate werden gestapelt und unter Druck und Wärme zusammengepreßt. In einem anschließenden Biennprozeß bei Temperaturen, zwischen 14500C und 18000C sintern dann Substrat, Durchkontaktierungen und Leiterbahnen zu einem dichten keramischen Körper zusammen.
Ficht alle Keramiksubstrate mit Durehkontaktierungen und Leiterbahnen können ohne weiteres in oxydierendem Brand metallisiert werden. Unedle Metalle erfordern beim Brand eine reduzierende Atmosphäre, die meisten Dickfilmmaterialien dagegen eine oxydierende Atmosphäre. Deshalb werden die Stifte aus den obengenannten unedlen Metallen mit entsprechenden Pasten, z.B. Wolframstifte mit Wolframpasten, überdruckt; beide erfordern reduzierende Atmosphäre. Die Stifte aus Edelmetallen der Platingruppe erlauben das Brennen in oxydierender Atmosphäre. '
Die Figuren zeigen Schnittbilder der erfindungsgemäß hergestellten Schaltung.
Fig.1 zeigt das Keramiksubstrat 1 mit dem Durchkontaktierungs-
stift 2 und den Leiterbahnen 3-Fig.2 zeigt entsprechend einen Mehrlagenaufbau.
7 Patentansprüche
2 Figuren ■
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Claims (7)

  1. Patentansprüche ; ■
    t '·
    |1. Verfahren zur Herstellung von Schichtschaltungen mit lei-
    v" tenden Schichten auf beiden Seiten eines ICeramiksubsträtes, wobei diese Schichten mit Durchkoritaktierungen elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß in die für die Durchkontaktierungen vorgesehenen Löcher in das noch grüne Keramiksubstrat Stifte aus hochschmelzen-' dem Metall eingesetzt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstifte pulvermetallurgisch hergestellt werden.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß dem Material der Stifte Silikate beigegeben werden bzw. die Metallstifte damit umhüllt werden.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3} dadurch gekennzeichnet ,daß zur Erzeugung der Leiterbahnen die Metallpasten über die eingesetzten Stifte auf das noch grüne Substrat aufgetragen werden.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis. 4» dadurch gekennzeichnet , daß Stifte aus hoehschmelzenden unedlen Metallen, wie Wolfram oder Molybdän, verwandt v/erden.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß Stifte aus hochschmelzendenEdelmetallen der Platingruppen, insbesondere Platin und Palladium, verwandt werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Zontaktierungsstiften und Leiterbahnen versehenen grünen Keramiksubstrate
    VPA 9/751/5001 40 98 33/0 53 7
    zu Blöcken, gestapelt und zu einen Mehrlagenaufbau zusammengesintert werden.
    VPA 9/731/3001
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    Leerseite
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