DE2461995B2 - Mehrschichtige Schaltkreisstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Schaltkreisstruktur, bestehend aus einem relativ dünnen, einheitlichen Körper aus einer gesinterten, elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung, der in einem Kanal vorbestimmter Größe und Form, der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstreckt und, verglichen mit dem Körper, eine kleine Querschnittsfläche aufweist, mindestens einen inneren elektrischen Leiter besitzt, wobei der Leiter aus einem Metall besteht, das einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger liegt als die beim Sintern der Keramikzusammensetzung angewandte maximale Temperatur, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser mehrschichtigen Schaltkreis-Struktur.

In ihrer einfachsten Forn₍ bestem eine keramische Schaltkreisstruktur aus einem Paar relativ dünner Plättchen der gewünschten Form und Größe, die man durch Brennen einer elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung erhält, und die auf den gegenüberliegenden Oberflächen mit Elektroden versehen sind. In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, eine Struktur zu verwenden, die eine Vielzahl derartiger Plättchen aufweist, zwischen denen elektrisch leitende Gebiete vorgesehen sind.

Gemäß einem typischen bekannten Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schaltkreisstruktiir wird eine die Elektroden bildende Paste, die ein Edelmetall wie Platin oder Palladium enthält, auf die obere Fläche eines kleinen, üblicherweise gegossenen, dünnen Plättchens aus einer geeigneten elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung, die mit Hilfe eines organischen Bindemittels vorübergehend gebunden worden ist, aufgetragen. Dann werden zwei oder mehrere der in dieser Weise mit der Elektrodenpaste beschichteten kleinen Plättchen aufeinander gestapelt. Der Stapel aus den mit der Paste beschichteten Plättchen wird dann in geeigneter Weise verfestigt und erhitzt, um die organischen Bindemittel der Keramikplättchen und der die Elektroden bildenden Paste auszutreiben oder zu zersetzen und die isolierende Masse zu einem einheitlichen, mehrschichtigen Körper zusammcnzusin tern. Die frei zutagcliegenclen Elektroden werden dann in bekannter Weise mit einer Abschlußelcktrode

elektrisch verbunden.

Die US-PS 32 23 905 betrifft eine Mischform eines Metallkeramikkondensators, der eine Anzahl von relativ nichtleitenden Schichten mit einer unterbrochenen Oberfläche aus einer durchlässigen, polykristallinen Keramik-Metallzusammensetzung sowie relativ leitende Schichten aus einer Keramik-Metallzusammensetzung aufweist. In dieser Patentschrift sind Zusammensetzungen für die nichtleitenden Schichten angegeben, die 3 bis lOGew.-°/o Palladium und 97 bis 9OGew.-°/o Bariumtitanat, oder 5 bis 60 Gew.-% Chrom und 95 bis 4OGew.-°/o Siliziummonoxid oder 5 bis 20Gew.-% Gold und 95 bis 80 Gew.-% Magnesiumfluorid enthalten. Die relativ leitenden Schichten hingegen enthalten 10 bis 95Gew.-°/o Palladium und 5 bis 90Gew.-% Bariumtitanat oder 60 bis 95 Gew.-% Chrom und 40 bis 5Gew.-% Siliziummonoxid, oder 20 bis 95Gew.-% Gold und 80 bis 5 Gew.-% Magnesiumfluorid. Insbesondere werden gemäß der US-PS 32 23 905 relativ leitende Schichten schachtförmig angeordnet, und die wechselweise angeordneten leitenden Schichten sind an zwei getrennte Verbindungsleitungen angeschlossen

Wegen der Notwendigkeit, bei dem oben beschriebenen Verfahren innere Elektroden aus Edelmetall zu verwenden, sind diese monolithischen Keramikkondensatoren und Schaltkreisstrukturen kostspielig. Billigere Silberelektroden, wie sie häufig für andere Strukturen verwendet werden, sind im allgemeinen für monolithische Kondensatoren und Schaltkreisstrukturen ungeeignet, da das in Form einer Elektrodenpaste aufgetragene Silber während des Brennens zur Herstellung der Keramik hohen Temperaturen ausgesetzt und hierdurch geschädigt wird. Demzufolge besteht ein Bedürfnis für Schaitkreisstrukturen, bei denen es nicht erforderlich ist, Edelmetalle oder sehr kostspielige Metalle zur Bildung der Leiterbahnen zu verwenden.

In der US-PS 36 79 950 sind Keramikkondensatoren beschrieben, die bei ihrer Herstellung nicht die Verwendung von Edelmetallen erforderlich machen. Zu ihrer Herstellung ist in diesem Patent eine Reihe von Maßnahmen angegeben, die die Bildung gesinterter Keramikmatrices, die abwechselnd Schichten aus dichtem dielektrischem Material und Gebiete aus porösem Keramikmaterial aufweisen, und das anschließende Abscheiden eines leitenden Materials in den porösen Schichten umfassen, wozu man billige Metalle verwenden kann.

Die DE-OS 22 64 943 umfaßt einen mehrlagigen Schaltungsaufbau, der nach demselben Prinzip aufgebaut ist, wie der in der oben genannten US-PS 36 79 950 beschriebene Kondensator.

Obwohl nach den in den genannten USPS 36 79 950 und DE-OS 22 64 943 angegebenen Methoden sehr zufriedenstellende, relativ billige, monolithische Keramikkondensatoren bzw. Schaltkreisstrukturen hcrgestellt werden können, stellt sich in gewissen Fällen das Problem, die Kontinuität des Metalls in den inneren Elektroden aufrechtzuerhalten. Weiterhin soll vielfach, insbesondere, wenn Schallkreisstrukturen für Hochfrequenzanwendungen hergestellt werden sollen, der FJcklrodenwidersiand so niedrig wie möglich gehalten werden, so daß ein ununterbrochener Metallfilm erwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrschichtige Schaltkreisstruktur der eingangs erwähnten bekannten Gattung so zu verbessern, daß sie nicht unterbrochene Elektroden und niedrige Eilektro-[lenwidcrständc aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist eine mehrschichtige Schaltkreisstruktur, bestehend aus einem relativ dünnen, einheitlichen Körper aus einer gesinterten, elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung, der in einem Kanal vorbestimmter Größe und Form, der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstreckt und, verglichen mit dem Körper, eine kleine Querschnittsfläche aufweist, mindestens einen inneren elektrischen Leiter besitzt, wobei der Leiter aus einem Metall besteht, das einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger liegt als die beim Sintern der Keramikzusammensetzung verwendete maximale Temperatur, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen verfestigten Stapel von keramischen Blättern mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 0,25 mm aufweist, wobei zwischen zwei oder mehreren Blättern sich ein vorbestimmtes Muster aus einem elektrischen Leiter in Form von mit einem elektrisch leitenden Material gefüllten Kanälen mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,007 mm bis etwa 0,04 mm befindet, die durch die genannten Blätter getrennt sind.

Ein Verfahren zur Herstellung der ufindungsgemäßen Schaltkreisstruktur durch Sintern eines verfestigten Stapels aus dünnen Blättern aus einer fein verteilten, elektrisch isolierenden, keramischen Mischung, die mit einem flüchtigen Bindemittel gebunden ist, unter Bildung eines gesinterten, einheitlichen Körpers aus einer elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung, der einen Kanal vorbestimmter Größe und Form aufweist, der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstreckt, und durch Einführen von leitendem Material in einen inneren Kanal, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man einen verfestigten Stapel von keramischen Blättern mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 0,25 mm aus fein verteiltem Keramikmaterial, das mit einem sich in der Hitze verflüchtigenden Bindemittel gebunden ist, herstellt, wobei ein oder mehrere der Blätter mit einem vorbestimmten Muster aus einem Pseudoleiter mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,007 bis etwa 0,04 mm versehen sind, wobei die Pseudoleiter mit einer Zusammensetzung gebildet sind, die aus sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien besteht, und die durch die genannten Blätter getrennt sind; den Stapel zur Entfernung der sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien unter Bildung einer gesinterten Keramikmatrix erhitzt und einen relativ dünnen, einheitlichen Keramikkörper aus einer gesinterten, elektrisch isolierenden Keraniikzusammensetzung, die mindestens einen im wesentlichen hindernisfreen inneren Kanal vorherbestimmter Größe und Form aufweist, der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstreckt und der, ve· glichen mit dem Körper, eine Heil,i Querschnittsfläche ajfweist und dazu geeignet ist, unter Bildung eines inneren Leiten mit einem Metall gefüllt zu werden, bildet.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Patentansprüchen 7 und 8 enthalten.

In der Zeichnung ist ein Ausfül rungsbcispicl der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. I eine Explosionsansicht mehrerer Keramikplättchen, die mit Pseudoleitcrn versehen :,inu und für die Bildung der in der F i g. 2 wiedergegebenen Struktur dienen,

Fig. 2 eine verg-ößcric Schnittansicht einer mehrschichtigen Schaltkreisstruktur.

Es versteht sich, daß in den Zeichnungen gewisse relative Abmessungen übertrieben wiedergesehen sind.

Eine mehrschichtige Schaltkrcisstrtiktiir kann wie folgt hergestellt werden:

Man stellt unter Anwendung eines geeigneten, sich in der Hitze verflüchtigenden Bindemittels, beispielsweise eines Harzes oder eines Cellulosederivats, eine Vielzahl dünner Plättchen aus einer feinverteilten Keramik/usammensetzung her, die beim Sintern eine dichte, elektrisch isolierende Schicht bildet. Auf zwei oder mehrere Plättchen werden dann Muster aus einem sich in der Hitze verflüchtigenden Material aufgetragen. Diese Muster können vorgebildet sein, werden jedoch vorzugsweise dadurch gebildet, daß man z. B. durch Aufmalen oder nach dem Siebdruckverfahren eine flüssige oder pastenförmige Zusammensetzung auf die Plättchen aufbringt. Das sich in der Hitze verflüchtigende Material, aus dem die Schichten aufgebaut sind, kann ein geeignetes brennbares "id/oder flüchtiges filmbildendes Material sein, besteht jedoch vorzugsweise aus einrr Misrhiinp am frinrn hrrnnharnn ιιΠιΙ/ocler flüchtigen Teilchen, die mit einem solchen filmbildenden Material verbunden sind.

Die Bereiche aus dem sich in der Hitze verflüchtigenden Material (die auch als Pseudoleiter bezeichnet werden) besitzen eine geringere Flächenausdehnung und sind vorzugsweise dünner als die Plättchen, auf die sie aufgetragen werden.

Dann werden zwei oder mehrere der Plättchen aus der gebundenen Keramikzusammensetzung aufeinandergestapelt. wobei sich die in der Hitze verflüchtigenden Bereiche dazwischen befinden, und verfestigt. Das Verfestigen kann mit für die besonderen verwendeten Materialien geeigneten Maßnahmen erreicht werden und kann die Anwendung von Druck, Hitze und/oder eines Lösungsmittels einschließen. Der verfestigte Stapel aus den Plättchen und den dazwischenliegenden Bereichen wird dann gebrannt, um die sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien zu entfernen und die Keramikzusammensetzung zu sintern. Hierdurch wird ein einheitlicher gesinterter Keramikkörper gebildet. der eine Vielzahl dünner Blätter oder Schichten aus dichtem dielektrischem Material aufweist, wobei die benachbarten Blätter oder Schichten über vorherbestimmte Bereiche ihrer einander gegenüberliegenden Oberflächen voneinander getrennt sind und im übrigen miteinander verbunden sind.

An den Randbereichen des gesinterten Körpers, bis zu denen die pseudoleitenden Bereiche aus dem sich in der Hitze verflüchtigenden Material herangeführt worden sind, befinden sich Öffnungen, die in die durch das Brennen des Körpers entstandenen Hohlräume zwischen den gegenüberliegenden Schichten führen. Über diese Öffnungen kann ein leitendes Material, wie ein Metall, in geeigneter Weise in die Hohlräume eingeführt werden, wozu man beispielsweise eines der in der US-PS 36 79 950 angegebenen Verfahren anwendet Als Ergebnis erhält man einen Körper, an den unter Anwendung beliebiger Verfahrensweisen AbschluB-elektroden angebracht werden können, so daß man eine mehrschichtige Schaltkreisstruktur erhält, die gewünschtenfalls nach dem Anbringen von Leitungsdrähten an die Abschlußelektrode in geeigneter Weise eingekapselt werden kann.

Es versteht sich jedoch, daß verschiedene Modifizierungen und Abänderungen des obigen Verfahrens angewandt werden können, von denen einige im folgenden angegeben sind.

Obwohl, wie bereits angegeben, eine Reihe von Abänderungen und Modifizierungen möglich sind, ist das zur Herstellung weniger, relativ großer Schaltkreis-Strukturen bevorzugte Verfahren das oben beschriebene.

Es versteht sich, daß man eine Mehrzahl bekannter, keramischer, elektrisch isolierender Materialien zur Bildung der elektrisch isolierenden Schichten verwenden kann. Beispielsweise kann man TiO₂. Glas, Stcatit und Bariumstrontiumniobat oder auch Bariumtitanat allein verwenden, wobei in an sich bekannter Weise die Brennmaßnahmen und dgl. abgeändert werden, um ein zufriedenstellendes Sintern zu erzielen.

Das Brennen der ungebrannten Keramikblöcke. Einheiten oder Chips, um diese zu einheitlichen oder monolithischen Körpern zusammenzusintern, wird vorzugsweise in einer oxidierenden Atmosphäre, wie Luft, in einem Ofen durchgeführt. Vorzugsweise verwendet man einen elektrisch beheizten Tunnelofen, obwohl man auch andere Öfen oder Heizcinrichtungen anwenden kann. Die Brenntemperatur und die Brennzeit hängen von den verwendeten Keramikzusammensetzungen ab. Der Fachmann ist jedoch, wie bereits erwähnt, mit diesen Details und auch mit der Tatsache vertraut, daß die Sinterzeit der Temperatur umgekehrt proportional ist. Der hierin verwendete Ausdruck »Sintertemperatur« steht für die Temperatur, die erforderlich ist, um dem Körper oder den Körpern die gewünschten Keramikeigenschaften zu verleihen. Wie bereis erwähnt, ist zur Entfernung der sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien in den Plättchen und den Pseudoleitern eine längere Heizdauer bei relativ niedrigen Temperaturen bevorzugt. Die Beseitigung der sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien sollte so langsam erfolgen, daß die Ausdehnung der bei der Zersetzung oder der Verflüchtigung der Materialien gebildeten Gase keinen Bruch der Chips zur Folge hat.

In der allgemeinen Beschreibung sind die Plättchen aus dem isolierenden Material, die sich in der Hitze verflüchtigenden Abscheidungen und die damit hergestellten mehrschichtigen Schaltkreisstrukturen als rechteckig angegeben. Die Erfindung schließt jedoch auch Schaltkreisstrukturen anderer Form ein.

In der Fig. 2 ist eine typische keramische mehrschichtige Schaltkreisstruktur 81 wiedergegeben, wie sie für integrierte Hybridschaltungen verwendet wird. Die Struktur oder der Körper 81 umfaßt eine Keramikmatrix 83 und eine Vielzahl von Leitern 85. die sich in und/oder durch die Matrix hindurch erstrecken. Die Dicke sowohl der Leiter als auch der Matrix ist der besseren Anschaulichkeit halber in der Fig. 2 übertrieben wiedergegeben. Bislang konnten solche Strukturen nur mittels kostspieliger Verfahren hergestell' werden, die normalerweise darin bestehen, daß man auf eine Vielzahl von temporär gebundenen Blättern der gewünschten Dicke aus einem elektrisch isolierenden Keramikmaterial, wie einem feinen Aluminiumoxidpulver, eine Metallelektroden bildende Paste, die ein Edelmetall, wie Palladium oder Platin, enthält, mit dem gewünschten Leitungsmuster nach dem Siebdruckverfahren aufdruckt, die verschiedenen bedruckten Blätter oder Plättchen aufeinanderstapelt, mit einem unbedruckten Blatt oder Plättchen bedeckt und verfestigt und die verfestigten Blätter oder Plättchen zu einem einheitlichen Körper zusammensintert

Wie bereits erwähnt können solche keramischen, mehrschichtigen Schaltkreisstrukturen mittels Verfahren hergestellt werden, die irn wesentlichen ähnlich jenen Verfahren sind, die hierin angegeben sind, wodurch die Notwendigkeit vermieden wird, kostspieli-

ge Edelmetalle als Leiter zu verwenden. Die Bildung einer Struktur, 'vie sie in der F i g. 2 wiedergegeben ist. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sei kurz unter Bezugnahme auf die F i g. 1 erläutert. Es versteht sich jedoch, daß das beschriebene Verfahren nur ein Beispiel 5 ist. :^\d auch andere Verfahrensweisen angewandt werdeü können, z. B. die Bildung großer Keramikblökke. die dann unter Bildung einzelner Schaltkreisstrukturkörper zerteilt werden können.

Die in der Fig. I wiedergegebenen Blätter oder Plättchen A, B und C werden mit der gewünschten Größe, Form und Dicke dadurch hergestellt, daß man eine gewünschte, elektrisch isolierende Keramikzusammensetzung, z. B. feinverteiltes Aluminiumoxid, unter Verwendung eines sich in der Hitze verflüchtigenden Materials, wie eines Harzes. Äthylcellulose oder dgl., als Ipmnnrärr« Rinrlpmitlpl für Ha«; Malprial vrrgießt fnrnil oder in anderer Weise bearbeitet.

Dann werden nach dem Siebdruckverfahren unter Verwendung einer sich in der Hitze verflüchtigenden Siebdruckmasse oder Druckfarbe sich in der Hitze verflüchtigende Pseudoleiter 87, die den Mustern der gewünschten Leiter 85 der in der in der Fig. 2 dargestellten Struktur folgen, auf die Blätter oder Plättchen ßund Caufgebracht. Es versteht sich, daß die wiedergegebenen Muster der Pseudoleiter 87 lediglich beispielhaft sind und daß Muster beliebiger Art angewandt werden können. Die bedruckten Blätter ode; Plättchen werden dann aufeinandcrgestapelt. mit einem oder mehreren nicht bedruckten Deckblättern oder -plättchen bedeckt, und dann wird der Stapel in geeigneter Weise verfestigt und erhitzt, um die sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien zu entfernen und das Keramikmaterial in den Plättchen oder Blättern zu einem einheitlichen Körper zusammenzusintern. Das J5 Verfestigen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man während etwa einer Minute bei einer Temperatur von 85"C einen Druck von etwa 10 N/mm' auf den Stapel ausübt. Die durch das Brennen gebildete einheitliche oder monolithische Matrix umfaßt einen dichten Körper aus der isolierenden Keramikzusammensetzung, in dem Hohlräume oder Kanäle vorhanden sind, die im wesentlichen über ihre ganze Länge hinweg nicht unterbrochen sind. Jeder der Kanäle steht mit mindestens einem Bereich auf einer Fläche, z. B. einer Randfläche, des Körpers in Verbindung. Dann werden durch Einführen eines geeigneten leitenden Materials, vorzugsweise eines Metalls, in die Kanäle Leiter pchildet, die in die Körper hinein und durch diese hindurchführen.

Die in dieser Weise gebildete Matrix weist eine bestimmte Anzahl dünner Kanäle zwischen zwei benachbarten Schichten aus nicht leitendem Keramikmaterial auf. Die in ungebranntem Zustand vorliegenden Körper umfassen Schichten aus nicht leitendem Keramikmaterial, das ein sich in der Hitze verflüchtigendes temporäres Bindemittel enthält, zwischen denen Abscheidungen oder Schichten aus sich in der Hitze verflüchtigendem Material vorhanden sind, die als Pseudoleiter dienen, wobei die Matrices nach dem Sintern dichte, im wesentlichen parallele Keramikschichten aufweisea zwischen denen sich im wesentlichen hindernisfreie, hohle Bereiche befinden, in die ein leitendes Material, wie ein Metali, eingeführt werden kann. Wegen der möglichen Variation der für die Herstellung der Körper verwendeten, sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien und Keramikmaterialien ändern sich auch die Heiz- und Sintermaßnahmen. Es versteht sich jedoch, daß der Fachmann zufriedenstellende Brennzeiten und -temperaturen auswählen kann.

Zur Einführung eines leitenden Materials kann irgendein geeignetes Verfahren angewandt werden. In geeigneter Weise können dann Leitungsdrähte an ausgewählten freiliegenden Leitern oder Abschlußelektroden, wenn diese verwendet werden, befestigt werden, und an vorbestimmten Stellen können kleine Bauteile, wie Transistoren, Dioden etc. festgelötet werden, wobei die damit verbundenen Leitungsdrähte gewünschten-FaIIs über Locher oder öffnungen 89, die an den gewünschten Bereichen in einer oder mehreren der isolierenden Keramikschichten vorgesehen sind, mit darunterliegenden Leitern 85 verbunden werden können. Diese Löcher können, wenn sie ein leitendes Material enthalten, auch dazu dienen, die Leiter von zwei oder mehreren übereinanderliegenden Schichten des Schaltkreisplättchens elektrisch miteinander zu verbinden.

Es versteht sich, daß bei der erfindungsgemäßen Herstellung von mehrschichtigen Schaltkreisstrukturen eine beliebige Anzahl von Blättern oder Plättchen aus der temporär gebundenen, isolierenden Keramikzusammensetzung verwendet werden kann, die mit dem gewünschten Muster der sich in der Hitze verflüchtigenden Pseudoleiter bedruckt oder in anderer Weise versehen sind. Somit können Strukturen gebildet werden, die auf einer Reihe unterschiedlicher Ebenen oder Schichten Leiter aufweisen. Die Dicke der Keramikschichten kann innerhalb eines Bereiches von etwa 0,05 mm bis etwa 0,25 mm variieren, während die Pseudoleiter eine Dicke von etwa 0,007 mm bis etwa 0,04 mm aufweisen. Hieraus ist zu erkennen, daß relativ dünne Strukturen viele Leiter enthalten können. Die Breite der Pseudoleiter und damit der Kanäle für das leitende Material kann ebenfalls beliebig variiert werden. Jedoch besitzen diese Kanäle in im wesentlichen sämtlichen Fällen Querschnitte, die, verglichen mit dem Matrixkörper, klein sind, und verlaufen ir.. allgemeinen senkrecht zu der Richtung, in der der Körper am dünnsten ist. Wegen der relativen Dünnheit der Kanäle, gegenüber ihrer Breite und Länge, können sie als planare Hohlräume angesehen werden.

Wie bereits angegeben, sind eine Reihe von Abänderungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Zum Beispiel kann man statt eine Schicht aus einem sich in der Hitze verflüchtigenden Material auf kleine gebundene Keramikplättchen aufzudrucken, kleine Plättchen aus einem geeigneten, vorgebildeten, in der Hitze zersetzbaren Kunststoffilm geeigneter Größe und Form, der ein feines brennbares Material enthält, in geeigneter Weise zwischen die Plättchen einbringen, wenn ein Plättchenstapel aufgebaut wird.

Andererseits können die Schichten aus dem sich in der Hitze verflüchtigenden Material gewünschtenfalls auch durch Aufmalen oder Aufsprühen aufgebracht werden. Als weiteres Altematiwerfahren kann eine aus dem sich in der Hitze verflüchtigenden Material bestehende Schicht in geeigneter Weise auf beiden Seiten eines Plättchens aus einem gebundenen, elektrisch isolierenden Keramikmaterial aufgetragen werden, so daß es nicht erforderlich ist, beim Aufstapeln der Plättchen solche Schichten auf die Plättchen oberhalb und unterhalb dieser Schicht aufzubringen. Um den dünnen Chips einen physikalischen Schutz zu verleihen und ihre Bruchbeständigkeit zu erhöhen, können ein oder mehrere Extraplättchen ohne Schichten oder Abscheidungen aus dem sich in der Hitze verflüchtigen-

den Material in den gebildeten Stapel eingebaut werden.

Es versteht sich, daß die Zusammensetzungen in einem weiten Bereich verändert werden können, die zur Bildung der elektrisch isolierenden Plättchen und der Pseudoleiter verwendet werden, die bei der erfindungsgemäßen Bildung der Keramikmatrices eingesetzt werden. Weiter oben sind bereits eine Reihe von geeigneten Keramikmaterialien angegeben. Ebenso ist eine große / izahl von Medien oder Trägermaterialien vorhanden, die als sich in der Hitze verflüchtigende Bindematerialien für diese Keramikmaterialien eingesetzt werden können. Viele Produkte dieser Art sind im Handel erhältlich oder können ohne weiteres von dem Fachmann hergestellt werden.

Im wesentlichen besteht der Zweck dieser Medien und Trägermaterialien darin, die zur Bildung der Plättchen und/oder Schichten verwendeten Teilchen zu suspendieren und zu dispergieren und ein temporäres, sich in der Hitze verflüchtigendes Bindemittel dafür während der Herstellung der Plättchen und/oder Schichten und der Herstellung der ungebrannten Keramikkörper aus einer Vielzahl von solchen Plättchen und Schichten zur Verfugung zu stellen.

Aus den gesinterten Keramikkörpern ist das temporäre Bindemittel verschwunden. Demzufolge wird das Medium und/oder das Trägermittel insbesondere im Hinblick auf die Zugänglichkeit und die Bequemlichkeit ausgewählt.

Da der Zweck der pseudoleitenden Schicht darin besteht, eine Stütze für die keramikhaltigen Plättchen oder Schichten zu bilden oder diese zu trennen, bis sie selbsttragend sind, so daß die gewünschten Hohlräume oder Kanäle nach dem zur Beseitigung der sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien durchgeführten Heizzyklus in den gesinterten Matrices zurückbleiben, sollten die Pseudoleiter die temporär gebundenen Keramikblätter oder Plättchen nicht in nachteiliger Weise angreifen und sollten so lange vorhanden bleiben, bis die Plastizität der Blätter oder Plättchen in einem solchen Ausmaß abgenommen hat, daß die Blätter oder Plättchen steif sind und sich nicht verformen oder durchhängen, wodurch die Hohlräume oder Kanäle verschlossen werden könnten. Wenn das zum Aufdrukken der Pseudoleiter verwendete filmbildende Material diesem Erfordernis nicht entspricht, ist es notwendig, ein teilchenförmiges, sich in der Hitze verflüchtigendes Material, das diesen Erfordernissen entspricht, zuzusetzen, wobei eine solche Menge dieses Materials zu der pseudoleitenden Zusammensetzung zugesetzt wird, daß sich das gewünschte Ergebnis einstellt Bei der Auswahl eines solchen teilchenförmigen, sich in der Hitze verflüchtigenden Materials, ist es jedoch von Bedeutung, jene Materialien zu vermeiden, die beim Verbrennen merkliche Mengen Asche hinterlassen, die Elemente enthält, die für die dielektrische oder isolierende Zusammensetzung in den Keramikplättchen oder -schichten schädlich sind. Im allgemeinen sind für diesen Zweck feine Teilchen aus Kohlenstoff oder einem verkohlbaren Material, wie beispielsweise Stärke oder Cellulose, geeignet. Unter der großen Anzahl von sich in der Hitze verflüchtigenden, filmbildenden Materialien, die zusammen mit derartigen teilchenförmigen Materialien zur Bildung der sich in der Hitze verflüchtigenden Schichten oder Abscheidungen eingesetzt werden können, sind insbesondere zu erwähnen Äthylcellulose, Acryloidharze und Polyvinylalkohol. Ein für das filmbildende Material geeignetes Lösungsmittel wird in einer solchen Menge verwendet, daß die Zusammensetzung die gewünschte Viskosität annimmt. Wie bereits erwähnt, können in gewissen Fällen die Hohlräume oder Kanäle zwischen den Keramikschichten durch die Verwendung vorgebildeter, sich in der Hitze verflüchtigender Filme gebildet werden, wozu man einen dünnen Harzfilm verwenden kann, der beispielsweise feine Kohlenstoffteilchen enthält. Für diesen Zweck kann man auch eine dünne Abscheidung aus einer Mischung aus feinem, körnigem, brennbaiem Material, wie Kohlenstoff, die kein Bindemittel enthält, verwenden und die mit dem gewünschten Muster auf den Keramikplättchen oder -blättern aufgebracht ist.

Der hierin verwendete Ausdruck »sich in der Hitze verflüchtigendes« Material umfaßt ein Material, das sich unter den angegebenen Verfahrensbedingungen verflüchtigt oder, gegebenenfalls im Rahmen einer Oxidation, vollständig zu sich verflüchtigenden Produkten umgewandelt wird.

Wie bereits angegeben, ist das zur Bildung der Leiter in den Schaltkreisstrukturen in die Kanäle eingeführte leitende Material vorzugsweise ein Metall. Dieser Ausdruck umfaßt die reinen Metalle und auch Legierungen und kann in gewissen Fällen auch Halbmetalle oder Metalloide, z. B. Germanium, einschließen. Geeignete Metalle umfassen Blei, Zinn, Zink. Aluminium. Silber und Kupfer. Das verwendete Metall sollte einen Schmelzpunkt haben, der niedriger liegt als die beim Sintern der Keramik der Matrix verwendete maximale Temperatur und sollte auch nicht in schädlicher Weise mit den Bestandteilen der Matrix reagieren.

Der hierin verwendete Ausdruck »dicht« bedeutet, daß das Material im wesentlichen Kein Wasser absorbiert, wenn es in Wasser eingetaucht wird. Das

<5 Wort »dünn« ist ein relativer Begriff, der im Hinblick auf beispielsweise die Keramikschichten für eine Dicke im Bereich von 0,5 mm oder weniger steht Solche Schichten können jedoch für bestimmte Zwecke dicker sein.

so Die Ausdrücke »oberer«, »unterer«, »Oberseite«, »Unterseite«, »rechts«, »links«, »oberhalb«, »unterhalb« und ähnliche Ausdrücke der Anordnung und/oder Richtung, wie sie hierin in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verwendet wurden, dienen nur der Erleichterung des Verständnisses und sollen in keiner Weise eine Beschränkung der Erfindung herbeiführen.

In der obigen Beschreibung und den Ansprüchen sind alle Teile und Prozentteile auf das Gewicht bezogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Mehrschichtige Schaltkreisstruktur, bestehend aus einem relativ dünnen, einheitlichen Körper aus einer gesinterten, elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung, der in einem Kanal vorbestimm- ter Größe und Form, der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstreckt und, verglichen mit dem Körper, eine kleine Querschnittsfläche aufweist, mindestens einen inneren elektrischen Leiter besitzt, wobei der Leiter aus einem Metall besteht, das einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger liegt als die beim Sintern der Keramikzusammensetzung verwendete maximale Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen verfestigten Stapel von keramischen Blättern mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 0,25 mm aufweist, wobei zwischen zwei oder mehreren Blättern sich ein vorbestimmtes Muster aus einem elektrischen Leiter in Form von mit einem elektrisch 5eitenden Material gefüllten Kanälen mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,007 mm bis etwa 0,04 mm befindet, die durch die genannten Blätter getrennt sind.

   Z Schaltkreisstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl der Leiter aufweist.

   3. Schaltkreisstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Leiter auf unterschiedlichen Ebenen des Körpers verlaufen.

   4. Schaltkreisstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Leiter sich bis zu verschiedenen E;idbere^: .hen des Körpers hin erstrecken.

   5. Schaltkreisstruktur nach A spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Leiter auf unterschiedlichen Ebenen des Körpers verlaufen.

   6. Verfahren zur Herstellung der Schaltkreisslruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durch Sintern eines verfestigten Stapels aus dünnen Blättern aus einer fein zerteilten, elektrisch isolierenden, keramischen Mischung, die mit einem flüchtigen Bindemittel gebunden ist, unter Bildung eines gesinterten, einheitlichen Körpers aus einer elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung, der einen Kanal vorbestimmter Größe und Form aufweist, der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstreckt, und durch Einführen von leitendem Material in einen inneren Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß man einen verfestigten Stapel von keramischen Blättern mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,05 mm bis etwa 0,25 mm aus fein verteiltem Keramikmaterial, das mit einem sich in der Hitze verflüchtigenden Bindemittel gebunden ist, herstellt, wobei ein oder mehrere der Blätter mit einem vorbestimmten Muster aus einem Pseudoleiter mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,007 bis etwa 0,04 mm versehen sind, wobei die Pseudoleiter mit einer Zusammensetzung gebildet sind, die aus sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien besteht, und die durch die genannten Blätter getrennt sind; den Stapel zur Entfernung der sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien unter Bildung einer gesinterten Keramikmatrix erhitzt und einen relativ dünnen, einheitlichen Keramikkörper aus einer gesinterten, elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung, die mindestens einen im wesentlichen hindernisfreicn inneren Kanal vorhcr-

   .'ο

   bestimmter Größe und Form aufweist, der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstreck' und der, verglichen mit dem Körper, eine kleine Querschnittsfläche aufweist und dazu geeignet ist unter Bildung eines inneren Leiters mit einem Metall gefüllt zu werden, bildet

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schaltkreisstrukturmatrix herstellt, die einen relativ dünnen, einheitlichen Körper aus einer gesinterten elektrisch isolierenden Keramikzusammensetzung umfaßt, der mindestens zwei, im wesentlichen hindernisfreie innere Kanäle vorherbestimmter Form und Größe aufweist, die sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstrecken und, verglichen mit dem Körper, eine kleine Querschnittsflläche aufweisen und auf unterschiedlichen Ebenen in dem Körper vorliegen, und in die inneren Kanäle ein leitendes Material einführt

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als leitendes Material ein Metall verwendet.