DE2558361A1 - Verfahren zum herstellen von durchgehend metallisierten bohrungen in mehrschichtigen keramischen moduln - Google Patents

Verfahren zum herstellen von durchgehend metallisierten bohrungen in mehrschichtigen keramischen moduln

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DE2558361A1 DE19752558361 DE2558361A DE2558361A1 DE 2558361 A1 DE2558361 A1 DE 2558361A1 DE 19752558361 DE19752558361 DE 19752558361 DE 2558361 A DE2558361 A DE 2558361A DE 2558361 A1 DE2558361 A1 DE 2558361A1
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Description

Anmelderini International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: FR 973 307
Verfahren zum Herstellen von durchgehend metallisierten Bohrungen in mehrschichtigen keramischen Moduln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von mehrschichtigen keramischen Moduln und insbesondere die Metallisierung von durchgehenden Bohrungen in ungebrannten, d.h. grünen, keramischen Folien oder Platten. Der Ausdruck Folien oder Platten soll hier nicht als eine Beschränkung aufgefaßt werden,, da sich die Erfindung auch bei der automatischen Herstellung solcher keramischer Moduln einsetzen läßt, wobei keramische Filme, Folien oder Streifen fortlaufend von einer Vorratsrolle abgezogen werden. Derzeit werden ungebrannte, keramische Folien in der Mikroelektronik in großem Umfang benutzt und haben bei der Entwicklung dieser Industrie eine η ganz wesentlichen Anteil gehabt. In einem der bekannteren Anwendungsgebiete wird die ungebrannte keramische Folie nach geeigneter Verarbeitung als isolierendes Substrat benutzt, auf dem anschließend HaIbleiterplättchen aufgebracht werden können, da festgestellt wurde, daß die hier benutzten keramischen Materialien alle
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erwünschten Eigenschaften aufweisen, insbesondere einen hohen spezifischen Widerstand und eine hohe mechanische Festigkeit.
Zunächst hat man keramische Moduln von geringen Abmessungen benutzt. Diese hat man auf einer oder auf beiden Kauptflächen mit Hilfe des Siebdruckverfahrens mit elektrisch leitenden Leitungszügen und Mustern versehen für eine elektrische Verbindung von aktiven und/oder passiven Bauelementen auf dem Modul mit den Anschlußstiften und mit der äußeren Schaltung.
Wesentliche Fortschritte in der Halbleitertechnik haben es bei fortschreitender Mikrominiaturisierung mit sich gebracht, daß man nunmehr sehr hohe Packungsdichten der Bauelemente erzielen konnte, so daß man beispielsweise heute mehrere Hunderte oder mehrere Tausende von Transistoren, Dioden, Widerstände usw, auf einem Halblexterschaltungsplättchen unterbringen kann,
2 dessen Fläche in der Größenordnung von einigen mm liegt. Durch diesen technischen Fortschritt ergab sich sofort die Notwendigkeit, isolierende Substrate zu schaffen, bei denen die Packungsdichte der elektrisch leitenden Metallisierungsmuster ebenfalls sehr hoch sein kann.
Eine erfolgversprechende Lösung dieses Problems ist ein bekanntes Verfahrenι bei dem keramische Materialien in mehrschichtigen Schaltkreismoduln benutzt werden. Diese Moduln, deren Herstellungsverfahren noch beschrieben wird, sind mehrschichtige keramische Strukturen, deren jede Schicht ein Muster aus elektrischen Leitungszügen und elektrischen Anschlüssen
- für eine Verbindung zwischen den einzelnen Schaltungsebenen aufweist. Diese mehrschichtigen mikroelektronischen keramischen Strukturen werden dabei wie folgt hergestellt; zunächst werden die Rohstoffe der verschiedenen keramischen Körper in Teilchenform und ein organischer Träger unter Verwendung einer Kugelmühle zur Herstellung einer zähflüssigen Masse miteinander vermischt. Diese Masse wird dann mit Hilfe eines Streich-
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messers oder einer Rakel oder eines anderen bekannten Verfahrens auf einem. Substrat zur Bildung eines an dem Substrat haftenden dünnen keramischen Films aufgebracht. Im allgemeinen wird dabei das Abstreichmesser festgehalten, während sich das Substrat bewegt. Das Substrat kann beispielsweise aus einem Streifen aus Kunststoffmaterial, wie z.B. Polytetrafluoräthylen oder Polyäthylen-tetraphtalat bestehen oder aus einem Band aus nicht rostendem Stahl. Die zähflüssige Masse fließt dann zwischen dem Substrat und dem Abstreichmesser und erreicht damit eine konstante, vorbestimmte Dicke. Der sich daraus ergebende Film wird dann in einer Trockenstation getrocknet und von dem Substrat abgezogen. Die Dicke, Porosität und anderen physikalischen und elektrischen Eigenschaften des Films werden dann überprüft; außerdem wird der Film daraufhin untersucht, ob er irgendwelche Risse, Blasen oder andere Fehler aufweist. Bevor der Film benutzt wird, wird er gewöhnlich für einige Zeit an einer geeigneten Stelle gelagert, damit die übrigen flüchtigen Bestandteile verdampfen können. Zu diesem Zeitpunkt ist der dünne, keramische Film noch ungebrannt, hat eine konstante Dicke, weist keinerlei Defekte oder Beschädigung auf und das äußere Erscheinungsbild ist das einer weichen Folie, Der Film wird dann auf die entsprechenden Abmessungen zurechtgeschnitten,
; Anschließend werden an vorbestimmten Orten in die einzelnen ι ungebrannten oder grünen Folien durchgehende Bohrungen eingestanzt. Eine elektrisch leitende Paste wird dann im Siebdruckverfahren oder einem anderenf äquivalenten Verfahren auf die : Oberfläche der Folien zur Bildung der gewünschten Metallisierungen und in die durchgehenden Bohrungen aufgebracht. Diese Paste besteht normalerweise aus pulverförmigem Molybdän, einer Glasfritte und einem organischen Bindematerial, das im wesentlichen aus einem Bindemittel und einem Lösungsmittel besteht. Die Folien werden dann miteinander ausgerichtet, aufeinander , gestapelt derart, daß entsprechende durchgehende Bohrungen in den verschiedenen Folien alle auf der gleichen senkrechten
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Achse liegen. Die Struktur wird dann zur Herstellung einer guten Verbindung zwischen den einzelnen Folien durch ein Erweichen des Harzbindemittels laminiert. Die Laminierung wird bei relativ niedriger Temperatur und niedrigem Druck durchgeführt. Die laminierten Folien werden dann bei einer Temperatur gesintert, bei der eine Verdichtung des keramischen Materials erreicht : wird, wodurch alle organischen Bestandteile ausgetrieben und j die elektrisch leitenden Muster in den metallischen Zustand j überführt werden. Die sich dabei ergebende monolithische Struktur wird dann mit Anschlußstiften oder Anschlußfahnen sowie mit dem Halbleiterplättchen versehen.
Die Metallisierung der durchgehenden Bohrungen bereitet bei der Herstellung mehrschichtiger keramischer Strukturen Schwierigkeiten, Diese Bohrungen werden unter Anwendung üblicher Verfahren in der grünen Folie hergestellt und haben sehr geringe Abmessungen, wobei der Durchmesser oft in der Größenordnung von 0,1 mm liegt, so daß sie außerordentlich schwierig zu metallisieren sind. Eine-übliche Lösung für dieses Problem besteht darin, eine Siebdruckmaske, wie z.B. eine Molybdänmaske, auf der grünen Folie aufzubringen, in der die durchgehenden Bohrungen hergestellt sind, wobei die Folie selbst auf einem flachen, stabilen Träger aufgebracht ist. Die Metallisierungsverbindung wird dann in Teilchenform oder Pastenform unter Verwendung eines Abstreichmessers durch die Maske hindurchgedrückt, so daß dadurch die Bohrung ausgefüllt und gleichzeitig das gewünschte Metallisierungsmuster auf der Oberfläche der grünen Folie hergestellt wird. Ein ähnliches Verfahren mit dem Titel "Vacuum Operated Silk Screening Technique" ist im IBM Technical Disclosure Bulletin Band 16, Nr. 5, Oktober 1973, auf Seite 1497 beschrieben. Es wäre jedoch erwünscht, statt die Bohrungen vollständig auszufüllen, wie dies bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik der Fall ist, nur eine teilweise Metallisierung zu erzielen, d.h, eine dünne Metallisierungsschicht auf der inneren Oberfläche der Bohrung anzubringen, so daß dann immer noch ein freier Raum verbleiben würde, der
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anschließend durch Kapillarwirkung mit einem sehr gut leitendem Metall, wie z.B. Kupfer, ausgefüllt werden könnte oder aber um einen Anschlußstift aufzunehmen, wie noch erläutert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es also, die im Stande der Technik bisher aufgetretenen Schwierigkeiten zu vermeiden und ein Verfahren zur Metallisierung durchgehender Bohrungen in grünen keramischen Folien anzugeben, wobei sich das neue Verfahren dadurch auszeichnet, daß man damit eine gleichförmige dünne Metallisier ungsschicht auf der inneren Oberfläche jeder Bohrung niederschlagen kann. Diese Bohrungen können dann entweder durch Kapillarwirkung mit einem elektrisch sehr gut leitendem Metall ausgefüllt werden oder aber dienen sie zur Aufnahme von Verbindungsstiften oder Anschlußstiften.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in einer bevorzugten Ausführungsform in der Weise gelöst, daß zunächst eine grüne keramische Folie hergestellt und in einem gewünschten Muster in dieser Folie durchgehende Bohrungen angebracht werden, daß dann durch Siebdruckverfahren das gewünschte Metallisierungsmuster bei gleichzeitiger Ausfüllung der Bohrungen dadurch hergestellt wird, daß man mit Hilfe eines Abstreifmessers eine Metallisierungspaste durch eine Maske hindurch aufbringt,' wobei für diesen Fall insbesondere die mit Bohrungen versehene grüne Folie auf einen Träger aufgebracht wird, der in der Lage ist, das in der Paste enthaltende Lösungsmittel zu absorbieren, so daß dann, wenn die Folie von dem Träger abgezogen wird, der Teil der Paste, der die Bohrungen ausfüllt, beim Abziehen des Trägers zusammen mit diesem entfernt wird, so daß eine dünne Metallisierungsschicht auf der inneren Oberfläche der Bohrungen zurückbleibt, da die keramische grüne Folie ebenfalls das Lösungsmittel absorbiert.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrie-
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ben. Die unter Schutz zu stellenden Verfahrensmerkmale der Erfindung sind in den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen angegeben.
In den Zeichnungen zeigt;
Fign, 1A - 1D einzelne Schnittansichten zur Erläuterung des
Verfahrens zum Metallisieren von in einer grünen keramischen Folie angebrachten durchgehenden Bohrungen und
Fign. 2A - 2D weitere Schnittansichten zur Erläuterung des j Verfahrens zur Befestigung von Anschlußstif-
ten an der Basis eines mehrschichtigen keramischen Moduls unter Verwendung von Bohrungenf die innen mit einer dünnen Metallisierungsschicht überzogen sind. ι
Zur Herstellung der grünen keramischen Folie, die das Ausgangsmaterial für die vorliegende Erfindung bilden, lassen sich eine Reihe bekannter Verfahren einsetzen. Eine solche keramische Mischung wird mit Hilfe eines Abstreichmessers auf ein ; sich bewegendes Substrat aufgetragen f das aus einem dünnen, elastischen Band aus Polytetrafluoräthylen oder Polyäthylen Tetraphtalat besteht, oder aber auf ein Band aus rostfreiem ; Stahl. Das keramische Ausgangsmaterial kann beispielsweise aus einer Suspension von Tonerdepulver in einem organischen Bindemittel bestehen, das gewöhnlich aus einem Lösungsmittel iToluol) , einem Anfeuchtungsmittel, wie z.B. Tergitol, einem Weichmacher (Dibutylphtalat) und einem Harz (Polyvinylbutyral) besteht« Alle diese Bestandteile werden zur Bildung einer homogenen Suspension fein miteinander vermischt. Der keramische ■ Film wird dann getrocknet, von seinem Substrat abgezogen und j für einige Zeit gelagert, so daß die noch verbleibenden flüchtigen Bestandteile verdampfen. Der grüne keramische Film wird dann auf die gewünschten Abmessungen zurechtgeschnitten oder ausge-
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stanzt, die dann weiterverarbeitet werden können. Die grünen keramischen Folien sind dabei stabil und zeigen gleichförmige Eigenschaften. Andererseits läßt sich der grüne, keramische Film auch durch bekannte Kalanderverfahren herstellen. In senkrechte Richtung durchgehende Bohrungen werden dann an vorbestimmten Orten auf der grünen Folie angebracht und sollen später elektri-
: sehe Verbindungen zwischen den Metallisierungsmustern der verschiedenen Ebenen bilden. Ein geeignetes Verfahren ist unter dem Titel "Mechanical Programmed Punching" im IBM Technical Disclosure Bulletin Band 11, Nr. 9, Februar 1969, Seite 1111 beschrieben. Ein weiteres geeignetes Verfahren zum Herstellen
von Bohrungen ist in der US-Patentschrift 3 518 756 beschrieben. i
; Eine elektrisch leitende, für die Metallisierung dienende Paste wird dann durch eine Molybdänmaske im Siebdruckverfahren aufgebracht. Das ist ein wichtiger Verfahrensschritt und es ist notwendig, daß alle durchgehenden Bohrungen metallisiert werden. Wenn man die geringen Abmessungen dieser Bohrungen betrachtet,
; dann ist sofort klar, daß das Ausfüllen dieser Bohrungen durch ein Verfahren geschehen muß, daß sowohl praktisch durchführbar
! als auch zuverlässig ist,
In Fig, 1A ist eine grüne keramische Folie 10 dargestellt, die auf einem Träger 11 durch nicht dargestellte Mittel festgehalten ist. Auf der Folie 10 liegt eine Molybdänmaske 12, die eine Anzahl von öffnungen aufweist, durch die eine elektrisch leitende Paste hindurchgedrückt werden kann. Eine solche öffnung 13 dient sowohl zum Ausfüllen einer in der keramischen Folie j hergestellten Bohrung 14 (der Durchmesser der Bohrung liegt im Bereich zwischen 0,1 und 1 mm) und zum Aufbringen eines Teils 15 eines elektrisch leitenden Musters, das der elektri-
sehen Verbindung zwischen verschiedenen Bohrungen und/oder auf * der Folie angebrachten Bauelementen dienen soll. Die elektrisch ! leitende Paste kann eine Mischung aus metallischen Teilchen
und einem Bindemittel sein. Eine solche Paste kann beispielsi
weise aus einem anorganischen Bestandteil aus etwa 70 % kleiner Molybdänteilchen bestehen (Durchmesser 2 bis 5 Mikron) und 30 % einer Glasfritte (die z,B, Al2O3, 42 %, SiO2, 54 %, CaO 2 % und
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MgO 2%) und andererseits aus einem organischen Bestandteil bestehen, der z.B. aus einer Mischung aus Butylcarbitolazetat, (das als Lösungsmittel wirkt) zu 75 %f Zelluloseäthyl Type N50 (das eigentliche Bindemittel) 20 % und Sarkosyl 5 % besteht, wobei diese hier angegebenen Anteile dem Fachmann bekannt sind. Die Viskosität der Paste liegt bei etwa 32 000 cps. Eine solche Paste, die in Fig. 1B mit 16 bezeichnet wird, wird unter Verwendung eines Kunststoffabstreichmessers 17, das z.B. aus PoIytetrafluoräthylen bestehen kann, aufgebracht und durch die öffnungen der Maske hindurchgedrückt. Dabei muß der Anpreßdruck des Abstreichmessers sorgfältig eingehalten werden, damit Beschädigungen der Maske oder der keramischen Folien vermieden werden. Der Träger 11 muß dabei in der Lage sein, das in der elektrisch leitenden Paste enthaltende Lösungsmittel -zu absorbieren. Im allgemeinen ist jeder poröse Trägerf der in Verbindung mit der oben angegebenen Pastenzusammensetzung benutzt wirdf brauchbar. Beispielsweise kann Papier als geeigneter Träger dienen. Sind die Bohrungen tief und schmal, dann sollten Pasten.mit einer kleinen Viskosität benutzt werden. Im Stand der Technik hat die Benutzung solcher Pasten oft das Ergebnis gehabt, daß in den Bohrungen eine ungenügende Menge an Metall niedergeschlagen wurde. Dieses Problem tritt hier nicht auf, da der Träger 11 das Lösungsmittel absorbiert und damit bewirktf daß ein Teil der Paste an dem Träger hängen bleibt.
Bei diesem Verfahrensstand muß nur noch die Maske 12 entfernt und die grüne keramische Folie von ihrem Träger abgezogen werden, wie dies Fig. 1C zeigt. Bei diesem Verfahrensschritt wird ein Teil 16A, der die Bohrung 14 ausfüllt, enfernt, so daß eine dünne Schicht der Paste (in Fig. 1C mit 16b bezeichnet) auf der inneren Oberfläche der Bohrung verbleibt. Der Teil 16c entspricht dann dem Abschnitt 15 des elektrisch leitenden Musters Die sich dabei ergebende Struktur ist in Fig. 1D gezeigt.
Ist mehr als eine Ebene erforderlich, darin werden mehrere dieser Folien auf die beschriebene Weise metallisiert., übereinander in
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der Weise gestapelt, daß alle durchgehenden Bohrungen genau miteinander ausgerichtet sind und anschließend unter ausreichend hohem Druck bei ausreichend hoher Temperatur laminiert, so daß das Bindemittel verdampft und sich zwischen den einzelnen Folien eine gute Bindung ergibt. Auf diese Weise wird eine monolithische Struktur erreicht, die anschließend bei einer Temperatur gesintert wird, die zum Brennen des keramischen Materials erforderlich sind, so daß dadurch die organischen Bestandteile der Paste entfernt und das elektrisch leitende Muster der metallischen Paste in seinen metallischen Zustand überführt wird. Eine genaue Beschreibung eines Verfahrens, das zur Bildung einer solchen monolithischen Struktur benutzt werden kann, ist in der vorher erwähnten US-Patentschrift 3 518 756 angegeben.
Einige der bisher benutzten Metallisierungspastenf insbesondere solche Pasten, die eine Mischung aus feuerfesten Materialien und/oder Edelmetallen enthalten mit einer geeigneten Trägerflüssigkeit, die gemäß dem Stand der Technik zur Ausfüllung durchgehenden Bohrungen benutzt wurden, hatten zur Folge, daß die elektrische Leitfähigkeit der Bohrungen wegen der Porosität der Paste ungenügend war, so daß es anschließend notwendig war, die innerhalb der Bohrungen befindlichen Kapillaren mit Kupfer auszufüllenf indem man normalerweise diese monolithische Struktur in ein aus geschmolzenen Kupfer bestehendes Bad eingebracht hat. Dieses Verfahren zur Verbesserung der Leitfähigkeit der metallischen Leitungen ist an sich bekannt (vergl. beispielsweise den Artikel "Boat for Multilayer Circuit Module Capillary Filling" in IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 15, Nr. 7, Dezember 1972, Seite 2140 und außerdem das in der US-Patentschrift 3 838 2O4 offenbarte Verfahren. Die Unterbrechungen, die jedoch oft in solchen üblichen Pasten bestehen, haben jedoch zur Folge, daß die durchgehenden Bohrungen recht unregelmäßig mit Kupfer ausgefüllt werden. Da einige Moduln bis zu mehreren hunderten durchgehender Bohrungen aufweisen, lassen sich mit diesen Verfahren gemäß dem Stande der Technik kaum jemals hohe Ausbeuten erzielen. Ein Vorteil der vorlie-
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genden Erfindung besteht darin, daß die Bohrungen, da sie mit einer dünnen Schicht aus Metall überzogen sind, in gestapelten Schichten einer monolithischen Struktur leichter mit Kupfer auszufüllen sind.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, . daß man damit auch ein Verfahren erhält zur Befestigung von Anschlußstiften in den nur teilweise durchmetallisierten Bohrungen, die in den grünen keramischen Folien hergestellt sind.
Derartige Anschlußstifte sind für die Herstellung von Anschlüssen an äußere Schaltungsteile erforderlich und werden normalerweise nach dem Sintern der monolithischen Struktur an dieser j befestigt. Gemäß einem bisher bekannten Verfahren wird an der ι untersten keramischen Folie eine Art Brücke angebracht, um damit die durchgehende Bohrungf die aus übereinanderliegenden Bohrungen gebildet sind, am unteren Ende zu verschließen, woj bei diese Brücke im Siebdruckverfahren zur gleichen Zeit wie die innere Metallisierung der Bohrungen hergestellt wird. Ein nageiförmiger Anschlußstift (der für eine besonders gute Verbindung so ausgestaltet ist) wird dann eingefügt und angelötet. Diese Verfahren eignet sich jedoch nicht unmittelbar für eine automatische Herstellung, da solche Stifte schwierig zu verarbeiten sind Cvergl. beispielsweise den Aufsatz "Introducing Nail-Shaped Pins in a Pinning Jig" in IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 16f Nr, 1 vom Juni 1973 r Seite 243), Außerdem sind die sich ergebenden Strukturen selten zuverlässig aufgrund der Tatsache, daß die Schwierigkeiten zum Erzielen einer guten Verbindung zwischen den nageiförmigen Stiften und der monolithischen Struktur und ihrer Zentrierung entsprechend einem gewünschten Muster noch nicht vollständig gelöst sind. Außerdem hat es sich gezeigt, daß derartige Strukturen korrosionsempfindlich sind. Ein ähnliches Verfahren, bei dem nagelförmige Stifte an der Struktur unter Verwendung eines Pb-Sn-Lotes angelötet werden, ist in einem Artikel mit dem Titel "Chip Joining Technique Applied to a Multilayer Circuit Module" im IBM-Technical Disclosure Bulletin, Band 15, Nr, 7 vom
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- 11 Dezember 1972, Seite 2052, Fig. 1 beschrieben und dargestellt.
Die vorliegende Erfindung macht wiederum von zylindrischen Anschlußstiften Gebrauch, die leichter zu verarbeiten sind, wobei das Anbringen der Stifte an dem Modul leicht unter Verwendung üblicher Apparate und Maschinen automatisiert werden kann, Fig. 2A zeigt grüne keramische Folien 20, 21 und 22 mit den durchgehenden Bohrungen 23, 24 bzw. 25. Die Filme 20 und 21 sind gleichartig mit dem keramischen Film in Fig. 1D aufgebaut und sind gemäß dem Verfahren der Erfindung metallisiert worden, wobei die innenliegenden Oberflächen der Bohrungen 23 und 24 mit dünnen metallischen Schichten 26 bzw. 27 der zuvor erwähnenden Molybdänpaste überzogen sind. Andererseits hat man ein übliches Verfahren zur Metallisierung der Folie 22 unter Verwendung der gleichen Molybdänpaste benutzt, so daß die durchgehende Bohrung 25 vollständig, wie bei 28 gezeigt, mit der Paste ausgefüllt ist und eine Brücke 29 bildet, die einen zylindrischen Anschlußstift tragen kann. Für die Zwecke der besonderen noch zu beschreibenden Anwendung, sind die durchgehenden Bohrungen 23 und 24 größer als die Bohrung 25, Der klaren Darstellung halber zeigt Fig, 2A nur zwei oberhalb der Folie 22 liegende Folien, doch dem Fachmann leuchtet ohne weiteres ein, daß daraus keine Beschränkung ableitbar ist.
Während eines zweiten Verfahrensschritts mit Siebdruck wird eine Zellulosepaste zum Ausfüllen der Bohrungen 23 und 24 benutzt, so daß diese während des Laminiervorganges abgedichtet sind. Da diese Paste aufgebracht wird, während die Folien 20 und 21 auf ihren jeweiligen Trägern 11 (in Fig, 2A nicht gezeigt) liegen, wird die Zellulose nicht absorbiert. Andererseits läßt sich auch eine Graphitpaste oder jede andere Verbindung dazu benutzen, die während des Sintervorganges verbrannt wird, anstelle der Zellulosepaste,
Die Folien 20, 21 und 22 werden dann miteinander ausgerichtet und in üblicher Weise aufeinandergestapelt. Die sich ergebende
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Struktur 30 ist in Fig. 2B gezeigt, wobei die Zellulospaste bei 31 dargestellt ist. Die Struktur 30 wird dann laminiert und in der bereits beschriebenen Weise gesintert. Während des Sintervorganges wird die Zellulosepaste aus den Bohrungen 23 und 24 ausgebrannt, die dann eine einzige Bohrung 32 bilden, in die j ein zylindrischer Anschlußstift später eingesetzt werden wird. j Die sich ergebende monolithische Struktur ist in Fig. 2C dar- , ■ gestellt. Während des letzten Verfahrensschritts (Fig. 2D) wird ein zylindrischer Anschlußstift 33, der aus verchromtem Kupfer oder vorzugsweise aus Kovar besteht, in die Bohrung 32 einge- j setzt, zentriert und anschließend unter Verwendung eines geeigneten Materials 34, beispielsweise einer Legierung aus Kupferf | Silber und Indium angeschweißt. Die Verbindung wird sogar noch I besser, wenn eine dünne (ungefähr 3 Mikron) Schicht aus Nickel zunächst auf dem Molybdän niedergeschlagen wird, das die innere Oberfläche der Bohrung bedeckt.
Zu diesem Zeitpunkt muß das Modul lediglich noch um 180 mit der Unterseite nach oben gedreht werden, so daß die freien Enden der Anschlüßstifte nach unten gerichtet sind, worauf die die HalbIeiterschaltungen tragenden Halbleiterplättchen auf der oberen Oberfläche des Moduls befestigt werden und eine Schutzkappe angebracht wird.
Aus der vorangegangenen Beschreibung erkennt man, daß im Vergleich mit dem bisher üblichen Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen, keramischen Moduln gemäß der vorliegenden Erfindung nur ein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich ist, nämlich das Ausfüllen der durchgehenden Bohrungen mit einer Zellulosepaste. Dieser Nachteil läßt sich mindestens teilweise dadurch ausgleichen, daß diee zum Aufbringen der elektrisch leitenden Paste benutzte Maske ebenfalls zum Aufbringen der Zellulosepaste benutzt werden kann. Außerdem ist dieser zusatz-, liehe Verfahrensschritt voll verträglich mit der Laminierung und dem Sintern. Ferner wird es durch die Erfindung wesentlich einfacher. Anschlußstifte anzubringen und ihre Zuverlässigkeit wird erhöht«
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Claims (1)

  1. - 13 -
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zum Metallisieren der inneren Oberfläche einer in einer weichen Folie, wie z.B. einer grünen, keramischen Folie hergestellten durchgehenden Bohrung, wobei die Metallisierung unter Verwendung einer im Siebdruck aufzubringenden Paste vorgenommen wird, die aus einer Dispersion eines metallischen Bestandteils in einem organischen Träger besteht,
    dadurch gekennzeichnet, daß die grüne, keramische Folie, in der mindestens eine Bohrung angebracht ist, auf einen Träger aufgebracht wird, der einzelne Bestandteile der Trägerflüssigkeit zu absorbieren vermag ξ daß anschließend im Siebdruckverfahren mittels einer Siebdruckmaske mit einer der durchgehenden Bohrung entsprechenden Öffnung diese Paste aufgebracht, anschließend die Maske entfernt und die keramische Folie von dem Träger abgezogen wird,' so daß eine dünne Schicht der Paste auf der inneren Oberfläche der Bohrung verbleibt,
    2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maske mit weiteren Öffnungen zur Bildung der Oberflächenleitungszüge im Siebdruckverfahren verwendet wird.
    3, Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn- ■ zeichnet, daß als Paste eine Mischung aus pulverförmiger^ Molybdän (70 %) und einer Glasfritte (30 %) und einer aus Butylkarbitolazetat (75 %), Zelluloseäthyl (20 %) und Sarkosyl (5 %) bestehenden organischen Trägerflüssigkeit verwendet wird.
    4, Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial Papier verwendet wird, das im bezug auf das Butyl-Karbitolazetat in hohem Maße absorbierend wirkt,
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    5. Verfahren zum Herstellen mehrschichtiger Schaltungsmoduln dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Folien gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche metallisiert wird, wobei die Bohrungen gemäß einem vorbestimmten Muster in jeder der Folien hergestellt sind, daß anschließend die Bohrungen mit einer organischen Paste ausgefüllt werden, die sich beim nachfolgenden Sinterverfahren verflüchtigt, daß ferner die einzelnen Folien miteinander ausgerichtet und übereinandergestapelt werden, so daß die Bohrungen an den gewünschten Orten miteinander übereinstimmen und daß anschließend die so ausgerichteten und übereinandergestapelten Folien laminiert und gesintert werden, wodurch die organische Paste sich verflüchtigt, das keramische Material verdichtet und die Metallisierungen gebrannt werdenf wodurch dann in dem sich ergebenden mehrschichtigen Modul Bohrungen entstehen, deren innere Oberflächen metallisiert sind und die sich für die Aufnahme von Anschlußstiften eignen,
    6, Verfahren nach Anspruch 5f dadurch gekennzeichnet, daß als organische Paste eine Zellulosepaste benutzt wird.
    7, Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine keramische Folie zu den übereinander ge stapel ten Folien hinzugefügt wird die voll ausgefüllte metallisierte Bohrungen enthält, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrungen in den übrigen Folien und damit das Ende der übrigen, miteinander ausgerichteten Bohrungen verschließt,
    8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die grüne keramische Folie ferner mit einer metallischen Brücke versehen wird, die den Anschlußstift zu tragen vermag.
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    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte mit der Bohrung fest verbunden werden.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstifte mit einer metallischen Legierung aus Kupfer, Silber und Indium angeschweißt werden.
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