DE2461995C3

DE2461995C3 - Mehrschichtige Schaltkreisstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2461995C3
Application number: DE2461995A
Authority: DE
Inventors: James Albert Lewiston N.Y. Stynes (V.St.A.)
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: NL Industries Inc
Priority date: 1973-09-24
Filing date: 1974-09-20
Publication date: 1979-09-13
Also published as: ES449379A1; ES430301A1; IE40174B1; DE2461995A1; NL162504C; IE40174L; IL45512A0; JPS6258124B2; IL45512A; DE2445086C2; NL7412599A; DE2461996A1; DE2461997A1; GB1486308A; AU500529B2; NO743408L; IN143579B; NL162504B; BR7407820D0; ES449378A1

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Schaltkreisstruktur, bestenend 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 Veriahren zur Herstellung dieser mehrschichtigen Schaltkreisstruktur.

In ihrer einfachsten Form besteht eine keramische Schaitkreisstruktur 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 verschen 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 Hersteilung einer derartigen Schaltkreisstruktur wird eine die Elektroden bildende Paste, die ein Edelmetall wie Platin oder Palladium enthält, auf die obere Fläche eines kleinen, üblicherweise gegossenen, dünnen Plätt chens aus einer geeigneten elektrisch isolierender, Keramikzusammensetzung, die mit Hilfe eines organischen Elindemittels vorübergehend gebunden worden ist, aufgetragen. Dann werden zwei oder mehrere der ir: dieser Weise mit der Elektrodenpaste beschichteter: kleinen Plättchen aufeinander gestapelt, Der ,Stapel au¹-den mit der Paste beschichteten Plättchen wird dann ir geeigneter Weise verfestig: und erhitzt, urr: Jr organischen Bindemittel der Kcramikplättchen und ck~ die Elektroden bildenden Paste auszutreiben oder λρ /ersetzen und die isolierende Masse /u eint.'; einhcitl chen, mehrschichtigen Körper /usammenzusin tern. Die frei /utagelicgenden Elektroden werden dann in bekannter Weise mit einer Abschaltelektrode

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 Jie nichtleitenden Schichten angegeben, die 3 bis 10Gew.-% Palladium und 97 bis 90Gew.-% Bariumtitanat, oder 5 bis 60 Gew.-% Chrom und 95 bis 40 Gew.-% Siliziummonoxid oder 5 bis 20 Gew.-% Gold und 95 bis 80 Gew.-% Magnesiurnfluorid enthalten. Die relativ leitenden Schichten hingegen enthalten 10 bis 95Gew.-% Palladium und 5 bis 90Gew.-% Bariumtitanat oder 60 bis 95 Gew.-% Chrom und 40 bis 5 Gew.-% Siliziummonoxid, oder 20 bis 95 Gew.-% Gold und 80 bis 5 Gew.-°/o Magnesiumfluorid. Insbeson dere 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 Schaltkreissirukturen 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 Schaltkreissirukturen, 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 Heisteilung 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 Ktramikmaterial 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 Sch.iltungsaufbau, 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 US-PS 36 7^Q 950 und DE-OS 22 64 943 angegebenen Methoden sehr zufriedenstellende, relativ billige, monolithische Keramikkondensatoren bzw. Schaltkreisstrukturen hergestellt werden können, «teilt sich in gewissen Fällen das Problem, die Kontinuität des Metalls in den inneren Elektroden aufrechtzuerhalten. Weiterhin soll vielfach, insbesondere, wenn Schaltkreisstrukturen für Hochfrequenzanwendungen hergestellt werden sollen, der Elektrodenwidcrstand so niedrig wie möglich gehalten werden, so daß ein ununterbrochener Metallfilm '•rwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrschichtige .'Jchaltkreisstruktur der eingangs erwähnten bekannten Gattung so /u verbessern, daß sie nicht unterbrochene Elektroden und niedrige Elektrode η widerstände 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 vorbestimmles Muster aus einem elektrischen Leiter in Form von mit einem elektrisch leitenden Material gefüllten Kanälen mit einer Dicke im Bereich von etwa 0007 mm bis et\v2 0,04 rnni befir ' t, die durch dit^v genannten Blauer getrennt sind.

Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen 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 Bindemitte! gebunden ist. herstellt, wobei ein oder mehrere der Blär.er mi! einem vorbestimmten Muster aus einem Pseudoleiter mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,007 bis etwa 0.04 mm ve. sehen sind, wobei die Pseudoleiter mit einer Zusammensetzung gebildet sind, die aus sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien besteht, und die durch die genannten Blätter getrenn' 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 'solierenden Keramikzusammensetzung, die mindestens einen im wesentlichen hindernisfreien inneren Kanal vorherbestimmter Größe und Form aufweist der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstr'.clt und der. verglichen mit dem Körper, eine kleine Querschnittsfläche aufweist und dazu geeignet ist. unter Bildung ein.¹^ inneren Leiters mit <--ir?em Metall gefüllt zu werden, bildet.

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

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, Es zeigt

F i g. 1 eine Explosionsansicht mehrerer Keramikplättehen, die mit Pseudoleitern verseilen sind und für die Bildung der in tier F i g. 2 wiedergegebenen Struktur dienen,

F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht einer mehrschichtigen Schaltkreisstruktur.

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

Eine mehrschichtige Schaltkreisslniktur küiiη v. ic folgt hergestellt werden:

Man sicllt tinier Anwendung tints geeignete·!'. sw-h in der Hil/.j verflüchtigenden liinderiitlels. beispielsweise eines Harzes oder eines Cellulosederivat*, eine Vitl/iihl dünner Plättchen aus einer feinvjrleilten Ker.miik/usammensetzung her, die heim Sintern eine dichte, elektrisch isolierende Schicht bildet. Auf zwei oder mehrere Plättchen werden dann Muster aus einem sich in tier I litze verflüchtigenden Material aufgetragen. Diese Muster können vorgebildet sein, werden jedoch vorzugsweise dadurch gebildet, dall man z. II. durch Aufmalen oder nach dem Sichdruckverfahren eine flüssige ader pastenförmige Zusammensetzung auf die Plättchen aufbringt. Das sich in der Hitze verflüchtigen de Material, aus dem die Schichten aufgebaut sind, kann eiü {!t-'ti'jüc'.ss brennbr^|ri's nnd/odor flüchtiges filmbil dendes Material sein, besteht jedoch vorzugsweise aus einer Mischung aus feinen, brennbaren und/oder fluchtigen Teilchen, die mit einem solchen filmbildenden Material verbunden sind.

Die Hereiche aus dem sich in der Hitze verflüchtigenden Material (die auch als Pscudoleiter bezeichnet werden) besitzen eine geringere Flächenausdehnung und sirni vorzugsweise dünner als die Planchen, auf die sie aufgetragen werden.

Dann werden zwei oder mehrere der Plättchen aus der gebundenen Keramik/usamrnensetzung aufeinandcrgeslapclt, wobei sich die in der Hitze verflüchtigenden Bereiche dazwischen befinden, und verfestigt. Das Verfestigen kann mit für die besonderen verwendeten Matcria'ien geeigneten Maßnahmen erreicht werden und kann die Anwendung von Cruck. Hitze und/oder eines Lösungsmittels einsehließen. Der verfestigte Stapel aus den Plättchen und den dazwischenliegenden Bereichen wird dann gebrannt, um die sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien zt entfernen und die Keramikzusammensetzung zu sintern. Hierdurch wird ein einheitlicher gesinterter Keramikkörper gebildet, der eine Vielzahl dünner Blätter oder Schichten aus dichtem dielektrischem Material autweist. woDe, 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 den: sich in der Hitze verflüchtigenden Material herangeführt worden s.nd 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 m der US-PS 36 79 950 angegebenen Verfahren anwendet. Als Krgebnis erhält man einen Körper, an den unter Anwendung beliebiger Verfahrensweisen Abschlußelektroden 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.

F.s 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 gioller Schaltkreis strukturen bevorzugte VYi fahren das oben beschriebetu*

l'.s versteht sich, daß man eine Mehrzahl bekannter. keramischer, elektrisch isolierender Materialien zur Bildung der elektrisch isolierenden Schichten \erwen den kann. Beispielsweise kann man TiO... (ilas. Steatit und liariumstrontiumniobai oder auch Bariiimtitanat allein verwenden, wobei in an sich bekannter Weise die BrennmaUnahmcn und dgl. abgeändert werden, um ein zufriedenstellendes Sintern /u erzielen.

Das Brennen der ungebrannten Keramikblocke. Einheiten oder Chips, um liiese /u einheitlichen oder monolithischen Körpern zusammenzusintern, wird vorzugsweise in einer oxidierenden Atmosphäre, wie I uft, in einem Ofen durchgeführt Vorzugsweise verwendet man einen elektrisch beheizten Tunnelofen. obwohl man auch andere öfen oder Heizeinrichtungen anwenden kann. Die Brenntemperatur und die Brenn zeit hängen von den verwendeten Keramikzusammen Setzungen ab. Der I achmann ist jedoch, wie bereits erwähnt, mit diesen Details und auch mit der Tatsache vertraut, daß die Sintcrz.eit der Temperatur umgekehrt proportional ist. Der hierin verwendete Ausdruck »Sinte:!cmperalur« steht für die Temperatur, die erforderlich ist. um dem Körper oder den Körpern die gewünschten Kcramikcigenschaflcn zu verleihen Wie bereits erwähnt, ist zur Rntfernung der sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien in den Plättchen und den Pseudoleitern eine längere Hnizdaucr 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 Plättehen aus dem isolierenden Material, die sich in der Hitze verflüchtigenden Abscheidungen und die damit herge stellten mehrschichtigen Schaltkreisstrukturen als rechteckig angegeben. Die Erfindung schließt jedoch aucn i>chaitkreisstrukiuren anueiei Fui m cm.

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 hergestellt 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 Aluminiumoxidpuiver, 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 im wesentlichen ähnlich jenen Verfahren sind, die hierin angegeben sind. wodurch die Notwendigkeit vermieden wird, kostspieli-

ge Fxlelmetalle als Leiter zu verwenden. Die Bildung einer Strukiur, wie sie in tier Fig. 2 wiedergegeben isl, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sei kurz unter Bezugnahme auf die I'i g. 1 erläutert. Ks versieht sich jedoch, daß das beschriebene Verfahren nur ein Beispiel '. • .t, und auch andere Verfahrensweisen angewandt werden können. /. B. die Bildung groller Keramikblök kc, die dann unter Bildung ein/einer Schaltkreisstrukturkörper /erteilt werden können.

Die in der F i g. I wiedergegebenen Bliitter oder Planchen A. I) und C werden mit der gewünsi hten (Iröße. Torrn und Dicke dadurch hergestellt, dal.t man eine gewünschte, elektrisch isolierende Kerarnikziisam nienset/ung, /.. B. feinverleiltes Aluminiumoxid, unter Verwendung eines sich in der Hitze vcr Πι;· hiynden ti Materials, wie eines I la r/es. ΛI h\ !cellulose odu df L. ,ils νersteht sich jedoch, dall der I achmann zufriedenstellende Brennzeiten und temperaturen auswählen kann.

z'tn rinfiihrung eines leitenden Materials kann irgendein geeignetes Verfahren angewandt werden. In geeigneter Weise können dann Leitungsdrähte an ausgewählten freiliegenden Leitern oder Abschlußelckiroden. wenn diese verwendet werden, befestigt werden, und an vorbestimmten Stellen können kleine Bauteile, wie I ransistoren, Dioden etc. festgelötet werden, wobei die damit verbundenen Leitungsdrähte gewünschtenfalls über Locher oder Öffnungen 89, die an den gewünschten Bereichen in einer oder mehreren tier isolierenden Keramikschichten vorgesehen sind, mit darunterliegenden Leitern 85 verbunden werden können Die·'· Löcher können, wenn sie ein leitendes Material enihallen, auch dazu dienen, die Leiter von

oder in anderer Weise bearbeitet.

Dann werden nach dem Siehdruckv crlahtci! uriicr Verwendung einer sich in der I litze verliucl'iip. nden .Siebdruckmasse oder Druckfarbe si.lt ;n il· : llit/e verflüchtigende l'seudoleiter 87. die '.!en Mu-tei·, .V gewünschten Leiter 85 der in der in ·'■ ■: ι · .' dargestellten Struktur folgen, auf dv ii'vi ■ ■!,■! Plättchen Λ und (aufgebracht. I-s \er- t.-nt i> ■> I .Ii die wiedergegebenen Muster dei Psciidoi.. ι:, r H7 i'..ii;·', ii beispielhaft sind und daß Muster beliebige·· ^Λ rt angewandt werden können. Die bedruckten Blaiter oder Plättchen werden dann aufeinande:gcstape!t mit einem oder mehreren nicht bedruckten Deckblättern oder -plättchen bedeckt, und dann wird der S:;.rj. ' in geeigneter Weise verfestigt und erhitzt, um die 'ich in der Hitze verflüchtigenden Materialien /u entfernen und das Keramikmaterial in den Plättchen oder Blattern zu einem einheitlichen Körper zusammenzusintern D,is Verfestigen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man während etwa einer Minute bei einer Temperatur von 85" C einen Druck von etwa 10 Nl/mm-' auf den Stapel ausübt. Die durch das Brennen gebildete einheitliche oder monolithische Matrix umfaßt einen dichten Körper aus der isolierenden Kcrainikzusammen.setz.ung, in dem Hohlräume oder Kanäle vorhanden sind, die im wesentlichen über ihre ganze Länge hinweg nicht unterbrochen sind, jeder der Kanäle .tchi nut mindestens einem Bereich auf einer Fläche, z. B. einer Randfläche, des Körpers in Verbindung. Dann werden durch Hinführen eines geeigneten leitenden Materials, vorzugsweise eines Metalls, in die Kanäle Leiter gebildet, die in die Körper hinein und '.lurch die«e hindurchführen.

Die in dieser Weise gebildete M.iii:\ ueist eine bestimmte Anzahl dünner Kanäle /wischen zwei benachbarten Schichten aus nicht leitenden-, Kvramikmaterial auf. Die in ungebranntem Zusund vorliegenden Körper umfassen Schichten aus nich: 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 aufweisen, zwischen denen sich im wesentlichen hindernisfreie, hohle Bereiche befinden, in die ein ieiienues Material, wie ein Meiaii. eingeführt werden kann. Wegen der möglichen Variation der für die Herstellung der Körper verwendeten, sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien und Keramikmateridiien ändern sich auch die Heiz- und Sintermaßnahmen. Es des Sch.iltkreisplatU hens elektrisch miteinander zu verbinden.

Cs versteht sich, daß ' ,k- ι ri'indiipgsgemäßen Herstellung von mehrschichtigen Schaltkreisstruktiiren

• •ine beliebige Anzahl \on B!,' > - >l> Pl.ü.tchen aus

d' Mempor.ir gebundenen. iM'iie t.ier Kcr.<mikzusam n'en.setziing verwendet '.\erd-.:i '-.hin. die mit dem gewünschten Muster der sich in de¹' ' ί''-'e verflüchtigenden PsetidoleiUT bedruckt odci -ί ϊιβΙιίι 'Weise versehen sind. Somit können "leikiunii gebildet werden, die auf einer Reihe tinUv-ehn.'dltc her I.K-nen oder Schich'en Leiter aufweisen Die Dicke der Keratiiikschichlen kann innerhalb eines Bereiches von ■tv. ι Ο.(,Γ> nun b" eiw.i O.J> r.ini , .:i iiei'.¹H. λ ,ihrem! die iV'iidoleiter ■:->τι>■ Dicke von etwa (MK)Z mm bis etwa 0.04 mm aufweise . i licraus ist zu erkennen, dal.l relativ dünne Strukturen viele I oiler enthalten können. Die Breite der Ρ·,. ί· "!e'ler und dam!; Ί>τ Kanäle für das leitende Material kann ebenfalls beliebig vaiiiert neiden. |ed< ι I; ■·■■ .!!/en die^c Kan.iie in im wesentlichen sämtlichen Kiilen Querschnitte, dte. verglichen mit dem Matnxkö: ["er. klein sind, und verlaufen im allgemeinen senkri.cht zu der Richtung, in der der Körper am dünnsten ist Wegen der '"claiiven Dünnheit der Kanäle, lOf-niibcr ihrer Breite und Lange, können sie als planjre ! loiih .uime ,ingesehen w erden.

Wie berf· angegeben, sind cmc keihe von Miänderiinge;; !es criindiingsgem.i'len Verfahrens möglich, /uir iieis;ii. 1 k.in't man stau eine Schicht aus einem sieh " .!c Hitze ν ..·ι!Ιικ htige-'den Material auf kleine gebunden., KeraniikjiläHchcn aufzudrucken, kleine Piiitlche"! aι!s einem geeigneten. \iirgebildeten, in eier Hitze /er-et/ ,;ren Kunst'.ioffilm geeigneter Cirriße und Forni. der ■.:,;, ;'· ines hreiüil.vires Material enthält, in geeigneter ^vv'e:·· /Aischen dte Plättchen einbringen, wenn em Pliiiiihersupel aufgebaut wird

Änderet vji ■ k.. ntvjn the Schichte ·; .ins d<Mii sich in der Hitze veriliwitigenden M a tonal eewunschtenfalls auch durch Aufmalen oder \ufspnihen aufgebracht werden. Ais weiteres Alternativverfahren 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 uniernain die,er Schicht aufzubringen. Um den dünnen Chips eiiu" physikalischen Schutz zu verleihen und ihre Bruchbeständigkeu zu erhöhen, können ein oder mehrere Fxtraplättchen ohne Schichten oder Abscheidungen aus dem sich in der Hitze verflüchtigen-

den Material in den gebildeten Stapel eingebaut wurden.

Es versteht sich, daß die Zusammensetzungen in einem weiten Hereich 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 Kerami' materialien angegeben. Hbenso isi eine große Anzahl von Medien oder Trägennatcrialien 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 Trägermatcrialien 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 Verfügung 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 keramikhalti^cn 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 einem verkohlbaren Material, wie beispielsweise Stärke oder Cellulose, gecig >:t. Unter der großen Anzahl von sich in der Hitze verflüchtigenden, filmbildenden Materialien, die zusammen mit derartigen teilchenförmigcn Materialien zur Bildung der sich in der Hitze verflüchtigenden Schichten oder Abscheidungen eingesetzt werden können, sind insbesondere zu erwähnen Athyleellulose, Acryloidharze und Polyvinylalkohol. Kin für das filmbildcnde 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, brennbarem

i'o 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

JO 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, ein-

Ji schließen. 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« beueutet.

I¹IJlIl ΛΛ U I U I U Λ *

ken der Pseudoleiter verwendete filmbildcnde Material diesem Erfordernis nicht entspricht, ist es notwendig, ein tcälchenförmiges. 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 Maienuhen 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

UtIU Uil.1 IVIi]ICIIiIt IUI >\ C St I 11 lit I IC 11 Λ^ΙΜ "dMtl

absorbiert, wenn es in Wasser eingetaucht wird. Das Wort »dünn« ist ein relativer Begriff, der im Hinblick auf beispielsweise die Kerarnäkschiehien für eine Dicke irn Bereich von 0.5 mm oder weniger steht. Solche Schichten können jedoch für bestimmte Zwecke dicker sein.

w Die Ausdrücke »oberer«, »unterer«. »Oberseite«, »Unterseite«, »rechts«, »links«, »oberhalb«, »unterhalb« und ähnliche Ausdrücke der Anordnung und/oder Rii'htMniT wto 5|p hiprin in Rf¹^iJu auf dl¹* HfMuf»fijtytpn

Zeichnungen verwendet wurden, dienen nur der ">"> Erleichterung des Verständnisses und sollen in keiner Weise eine Beschränkung der Erfindung herbeifuhren.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrschichtige Schaltkreisstruktur, bestehend aus einem relativ dünnen, einheitlichen Körper aus einer gesinterten, elektrisch isolierenden Keiamikzusammensetzung, 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, 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 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.

2. .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 verlaufe i.

4. Schaltki „isstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nrndeste:-, /wci der Leitei- sich bis zu verschiedenen E'nr'bereichen des Körpers hin erstrecken.

5. Schaltkreisstruktur nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Leite r auf unterschiedlichen Ebenen des Körpers verlaufen.

6. Verfahren zur I lerstcllung der Schaltkrcisstruktür nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durch Sintern eines verfestigten Stapels aus dünnen Blättern aus einer fein zerteilten, elektrisch is.olierenden, kerami sehen Mischung, die mit einem flüchtigen Bindemi, tel 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 Einführeil von leitendem Material in einen inneren Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß man einen verfestigten Stapel von keramischen Blättern mit einet 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 Blatter getrennt sind; den Stapel zur Entfernung der sich in der Hitze verflüchtigenden Materialien unter BiI tlung einer gesinterten Keramikmatrix erhitzt und einen relativ dünnen, einheitlichen Keramikkörper aus einer gesinterten, elektrisch isolierenden Ker.imik/.usammensci/ung, die mindestens einer im wesentlichen hindernisfreien nieren Kanal vorherbestimmter Größe und Form aufweist, der sich bis zu mindestens einer Oberfläche des Körpers erstreckt 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 Schaltkreisstrukt'irmatrix 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 Querschnittsfläche 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 fvieiaii verwendet.