DE3227657C2 - Keramische Vielschicht-Schaltungsplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Keramische Vielschicht-Schaltungsplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Abstract

Die Vielschicht-Schaltungsplatte wird aus einem anorganischen isolierenden Material, wie einem kristallisierbaren Glas, kristallinen Oxid oder nichtkristallisierten Glas, einem leitenden Material, wie einem Metall oder einer Mischung eines Metalls mit nichtkristallisiertem Glas, einem aus einer Mischung eines leitenden Materials mit dem kristallisierbaren Glas oder nichtkristallisierten Glas bestehenden Widerstandsmaterial und einem aus einer Mischung von einer Mischung aus Bariumtitanat mit anderem Oxid mit dem nichtkristallisierten Glas oder kristallisierbaren Glas, einem bleihaltigen Perowskittypoxid oder einem bleihaltigen laminaren Wismut oxid bestehenden dielektrischen Material gebildet und hat einen Vielschichtaufbau, worin eine erste isolierende Schicht (1), ein erster Widerstandskreis (5) oder Kondensatorkreis (6) oder Widerstands-Kondensator-Kreis (5, 6) eine zweite isolierende Schicht (8), ein zweiter Widerstandskreis (13) oder Kondensatorkreis (14) oder Widerstands-Kondensator-Kreis (13, 14) in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind, wobei die zweite isolierende Schicht (8) wenigstens ein mit dem leitenden Material gefülltes durchgehendes Loch (9) aufweist; und es wird ein Verfahren zur Herstellung derselben offenbart.

Description

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Leiter der Rohschaltungen und die leitenden Materialien, womit die durchgehenden Löcher zu füllen sind, aus einem organischen Träger und
einem Metall, das bei einer Temperatur von 600 bis 1000° C stabil ist, oder
einem Metall, das bei einer Temperatur von 600 bis 10000C stabil ist, und einem nichtkristallisierten Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 1000°C, einem Erweichungspunkt von 150 bis 25O0C unter der Sintertemperatur von a) bis c) und einem von 10 χ 10~7/°C größeren bis 30 χ 10-'/0C kleineren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem von a) bis c) erzeugt.
Die Erfindung bezieht sich auf eine keramische Vielschicht-Schaltungsplatte der im Oberbegriff des Patentanspruchs vorausgesetzten Art und ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
In allgemeinen elektronischen Schaltungen wird eine mit Keramikstoffen od. dgl. abgedichtete integrierte Schaltung oder sog. abgedichtete integrierte Schaltung verwendet. Wenn eine nicht abgedichtete integrierte Schaltung anstelle einer abgedichteten integrierten Schaltung verwendet wird, muß ein Scnaltungsanschlußleiter mit einem Leiter-Leiter-Abstand von etwa μπι auf einem Stubstrat gebildet werden, da eine nicht abgedichtete integrierte Schaltung kleiner als eine abgedichtete integrierte Schaltung ist und der Abstand zwischen den Anschlußpunkten in der nicht abgedichteten integrierten Schaltung kleiner als in der abgedichteten integrierten Schaltung ist.
Wenn jedoch die Anschlußleiter nach einem sog. Trockenverfahren gebildet werden, das das Drucken einer leitenden Paste auf ein gesintertes keramisches Substrat« (im folgenden einfach als ein »keramisches Substrat bezeichnet) vorsieht, worauf man es trocknet und brennt, tritt Kurzschluß zwischen den Verdrahtungslt-itern auf, falls nicht der Leiter-Leitcr-Abstand so groß wie etwa 400 um ist. da ein solches Trockenverfahren Flecken bzw. Fehler beim Drucken verursacht.
Dagegen wandert nach dem sog. Naßverfahren, das das Drucken einer leitenden Paste auf ein ungesintertes keramisches Substrat (im folgenden einfach mit »Roh-
-) band« bezeichnet), das hauptsächlich aus Aluminiumoxid besteht, vorsieht, wonach es getrocknet und gesintert wird, ein Lösungsmittel in der gedruckten leitenden Paste in das Rohband ein, so daß beim Drucken keine Flecken oder Fehler auftreten. Außerdem schrumpft
in das Rohband beim Sintern um 10—20%. Daher lassen sich feine Verdrahtungsleiter mit hoher Dichte bilden.
Da jedoch das Sintern eines hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehenden Rohbandes bei einer Temperatur von 1500—1600°C abläuft, muß der Verdrahtungsleiter aus einem feuerfesten Metall, das seine Qualität beim Sintern nicht ändert, wie z. B. Molybdän, Wolfram. Mangan od. dgl., gebildet werden. Außerdem ändern, wenn Widerslände und Dielektrika in der inneren Schicht einer Vielschicht-Schaltungsplatte vorgesehen werden, diese ihre Güte zur Zeit des Sintern des Rohbandes. Daher ist es bei der Vielschicht-Schaltungsplatle erforderlich, die Widerstände und Dielektrika in der obersten Schicht nach dem Sintern des Rohbandes auszubilden.
Wenn ein Rohband bei einer Temperatur unter 10000C gesintert werden kann, lassen sich andere als die oben erwähnten Stoffe als Verdrahtungsleiter verwenden, und Widerstände und Dielektrika können in der inneren Schicht der keramischen Vielschicht-Schaltungsplatte vorgesehen werden.
Als anorganische Isoliermaterialien für das Rohband, die bei einer Temperatur unter 10000C sinterbar sind, kennt man ein kristallisierbares Glas, das aus /?-Spodumen als Hauptbestandteil und Lithiummetasilikat als Hilfsbestandteil besteht, und ein kristallisierbares Glas, das aus <*-Cordierit als Hauptbestandteil und Klinoenstatit als Hilfsbestandteil besteht.
Jedoch müssen diese Materialien für eine zu lange Zeitdauer erhitzt werden (wenn die Erhitzungszeitdauer kurz war, trat ein Abschälen des Verdrahtungsleiters auf), da sie eine Aufheizgeschwindigkeit von 2°C/min oder weniger, eine Haltezeit von 1 —5 h bei der Sintertemperatur und eine Abkühlungsgeschwindigkeit von 4"C/min oder weniger erforder cn.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine keramische Vielschicht-Schaltungsplatte zu entwickeln, die unter Überwindung der erwähnten Nachteile sich nicht deformiert, keine Verwerfungen und Wellungen sowie kein Abschälen der Schaltungsmuster zeigt, so daß Verdrahtungsmuster hoher Dichte und hoher Feinheit erhältlich sind, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Vielschicht-Schaltungsplatte anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einer Vielschicht-Schaltungsplatte und einem Herstellungsverfahren der eingangs vorausgesetzten Art durch die Kombination der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 3 gelöst.
Zugehörige Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bzw. 4 gekennzeichnet.
bu Die angestrebten Eigenschaften der Vielschicht-Schaltungsplatte werden dank der bestimmten Beziehungen /wischen der Sinterteniperatur der isolierenden Schichten und den physikalischen Eigenschaften des Glases, das Bestandteil der Widerstands- bzw. Kondensatormaterialicn ist, erreicht.
Das Sintern der Vielschicht-Schaltungsplatte wird zweckmäßig 10—30 min bei einer Temperatur von bOO—lOOO'C durchgeführt, bei der sieh das erwähnte
anorganische isolierende Material sintern läßt und das Glas in der erwähnten leitenden Paste, der Widerslandspaste und der dielektrischen Paste erweichen und schmelzen kann.
Wenn nichtkristallisierte Gläser von unterschiedlichem Erweichungspunkt im anorganischen isolierenden Material und in der Widerstandspaste verwendet werden, sind die Erhitzungsgeschwindigkeit und die Abkühlungsgeschwindigkeit vorzugsweise 50—100"C/min im Temperaturbereich höher als der niedrigere Erweichungspunkt. Wenn die Erhitzungs- oder Abkühlungsgcschwindigkeit geringer als oben ist, verursacht das übermäßige Schmelzen von Glas die Verformung eines Schaltungsmusters, und eine ungleichmäßige Schrumpfung eines gesinterten Substrats verursacht eine Verwerfung. Andererseits tritt, wenn die Erhitzungs- oder Abkühlungsgeschwindigkeit größer, als oben erwähnt ist, die Verwerfung oder Wellenbildung des Substrats aufgrund der Ungleichmäßigkeit des Erhitzens bzw. Abkühlensauf.
Im folgenden werden die in der keramischen Vielschicht-Schaltungsplatte verwendbaren, an sich bekannten Materialien näher erläutert.
Als Beispiele von bei 600—10000C sinterbarem kristallisierbarem Glas seien kristallisierbare Gläser erwähnt, aus denen sich Krislällchen von Anorthit (CaAbSi3O8), Celsian (BaAl2Si2OH). Nephelin (NaAISiO4) oder Sphen (CaTiSiOs) zur Zeil des Sinterns abscheiden. Eines davon wird für ein kristallisierbares Glas verwendet.
Als Beispiele des bei 600-10000C sinterbaren isolierenden kristallinen Oxids sind Metalloxide, wie z. B. Aluminiumoxid (AI2Os), Siliziumoxid (SiO2), Magnesiumoxid (MgO), Kalziumoxid (CaO). Bariumoxid (BaO), Zirkoniumoxid (ZrO2), Kalziumzirkonat (CaZrOi) u.dgl., Magnesiumspinell (MgAI2O4), Aliminosilikate, wie z. B. Anorthit (CaAI2Si2Os). Celsian (BuAI2Si2O1,) u.dgl., und Silikate, wie z. B. Zirkon (ZrSiO-i) u. dgl., zu erwähnen. Sie können entweder allein oder in Mischungsform von zwei oder mehr dieser Verbindungen verwendet werden.
Als das nichtkristallisierte Glas mit einer Sintertemperatur von 600— 100O0C, das mit dem isolierenden kristallinen Oxid zu vermischen ist. sind solche mit einem Erweichungspunkt von 7500C oder darunter und mit einer Sintertemperatur von 600—1000"C vorzuziehen, worunter man Bleialuniinoborosilikatgläser. die BaO, CaO, ZnO, SrO. TiO2, Bi2O3 u. dgl. enthalten, besonders bevorzugt.
Es ist auch zulässig, daß dieses Glas eine geringe Menge eines Alkalimetalloxids, wie z. B. Na2O, Li2O. K2Ou. dgl. enthält.
Als Beispiele des isolierenden polykristallinen Oxids, das sich bei 600— 100O0C sintern läßt, sind Germaniumoxid (GeO2) sowie Mischungen zu erwähnen, die durch Zusetzen einer Verbindung der Gruppe SiO2, AI2O3, CaO, PbO, Bi2O3, B2Oj u. dgl. zu GeO2 erhalten werden.
Als die zur Bildung eines Verdrahtungsleiters verwendete leitende Paste werden Pasten verwendet, die aus einem Bindemittel und wenigstens einem Metall der Gruppe Gold. Silber. Platin und Palladium oder einem Legierungsmetallpulver, wie z. B. Ag-Pd od. dgl., zusammengesetzt sind.
Zur weiteren Verbesserung der Haftung zwischen dem Verdrahtungsleiter und der isolierenden Schicht wird ein nichtkristallisiertes Glas in die erwähnte, aus einem Metallpulver und einem Bindemittel zusammengesetzte leitende Paste eingemischt, wobei das nichtkristallisierte Glas eine Sintertemperatur von 600—10O0°C haben muß, sein Erweichungspunkt 150—2500C niedriger als die Sintertemperatur des in der isolierenden Schicht verwendeten anorganischen isolierenden Materials sein muß und sein Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich von 10 χ 10~7/°C höher als dem des anorganischen isolierenden Materials bis 30 χ 10-V0C niedriger als dem des anorganischen isolierenden Materials sein muß.
ίο Als zur Bildung eines Widerstandes verwendete Widerstandspastc werden Pasten, die aus einem leitenden Pulver, einem nichtkristallisierten Glas oder kristallisierbarem Glas und einem Bindemittel zusammengesetzt sind, verwendet, wobei das leitende Pulver wenigstens eines aus der Gruppe der Metallpulver, wie z. B. pulverförmiges Gold, Silber, Platin, Palladium u.dgl., Rutheniumoxide, wie z. B. RuO2, Bi2Ru2O?, Pb2Ru2Oe u.dgl.. Iridiumoxide, wie z.B. IrO2, Bi2Ir2O?, Pb2Ir2Oe, u. dgl., und Suizide, wie z. B. MoSi2, CoSi2 u. dgl., ist, wobei außerdem das nichtkristallisierte Glas eine Sinlertemperatur von 600— 10000C haben muß, sein Erweichungspunkt 150—2500C niedriger als die Brenntemperatur des in der isolierenden Schicht verwendeten anorganischen isolierenden Materials sein muß und sein Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich von IO χ 10-7/°C größer als der des anorganischen isolierenden Materials bis 30 χ 10-7/°C kleiner als der des anorganischen isolierenden Materials sein muß, und wobei ferner das kristallisierbare Glas eine Sintertempera-
JO tür von 600— 10000C haben muß, seine Kristallisationsnemperatur im Bereich von 5O0C unter der Sintertemperatur des in der Isolierschicht verwendeten anorganischen isolierenden Materials bis 500C über der Sintertemperatur des anorganischen isolierenden Materials
J5 sein muß und sein Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich von 10 χ 10-7/°C größer als der des anorganischen isolierenden Materials bis 30 χ 10~7/°C kleiner als der des anorganischen isolierenden Materials sein muß.
Wenn der Erweichungspunkt oder die Kristallisationstcmpcratur der Gläser niedriger als der erwähnte Temperaturbereich ist, fließt nichtkristallisiertes Glas bei der Sintertemperatur des in der Isolierschicht verwendeten anorganischen isolierenden Materials, so daß das Widcrstandsmusier unregelmäßig wird oder das Glas in die Isolierschicht einwandert und die ungleichmäßige Schrumpfung oder Verwerfung der Isolierschicht zur Zeit des Sinterns verursacht. Im Fall des kristallisierbaren Glases kristallisiert unter solchen Bedingungen das Glas und wird hoch viskos, bis es ungeeignet wird, der Schrumpfung der isolierenden Schicht zur Zeit des Sinterns zu folgen, wodurch die Verwerfung der Schaltungsplatte verursacht wird.
Wenn andererseits der Erweichungspunkt oder die Kristallisationstemperatur des Glases höher als der oben erwähnte Bereich ist, kann das nichtkristallisierte Glas nicht ausreichend geschmolzen werden, so daß sich kein dichter Widerstand erhalten läßt, während das kristallisierbare Glas so fließt, daß das Widerstandsmuster
bo unregelmäßig wird und das Glas in die Isolierschicht unter Verursachung einer ungleichmäßigen Schrumpfung zur Zeit des Sinterns einwandert, wodurch die Verwerfung der Schaltungsplatte verursacht wird.
Als die zur Bildung des Dielektrikums verwendete dielektrische Paste können Pasten verwendet werden, die aus einem Dielektrikumspulver mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, einem nichtkristallisierten Glas oder kristallisierbarem Glas und einem Bindemittel un-
ler der Bedingung zusammcngescl/.l sind, chil.1 das Dielektrikum mit einer hohen Dielektrizitätskonstante eine Mischung von Bariumtitanat mit einem Stoff der Gruppe Magnesiumtitanat, Kalziumtitanat, Sirontiumtitanat, Kalziumzirkonat, Bariumzirkonat, Nickclstannat, Kalziumstannat. Bariumoxid, Lathanoxid u. dgl. ist und eine Sintertemperatur von 1000"C oder höher hat, daß weiter das nichtkristallisierte Glas eine Sintertemperatur von 600—10000C hat, sein Erweichungspunkt 150—250°C niedriger als die Sintertemperatur des in der Isolierschicht verwendeten anorganischen isolierenden Materials ist und sein Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich von 10 χ 10-7/°C über dem des anorganischen isolierenden Materials bis 30 χ 10-7/°C unter dem des anorganischen isolierenden Materials ist, und daß ferner das kristallisierbare Glas eine Sintertemperatur von 600—10000C hat, seine Kristallisationsteinperatur im Bereich von 500C unter der Sintertemperatur des in der Isolierschicht verwendeten anorganischen isolierenden Materials bis 5O0C über dieser Sintertemperatur ist und sein Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich von 10 χ 10~7/°C über dem des anorganischen isolierenden Materials bis 30 χ 10-7/°C unter dem des anorganischen isolierenden Materials ist.
Wenn der Erweichungspunkt oder die Kristallisationstemperatur des Glases niedriger als der oben erwähnte Temperaturbereich ist, fließt das nichtkristallisierte Glas bei der Sintertemperatur des anorganischen isolierenden Materials, so daß das Dielektrikumsmuster unregelmäßig wird und das Glas in die isolierende Schicht einwandert, wodurch das ungleichmäßige Schrumpfen oder Verwerfen der Isolierschicht zur Zeit des Sinterns verursacht wird, während das kristallisierbare Glas kristallisiert und hoch viskos wird, bis das Glas ungeeignet wird, dem Schrumpfen der Isolierschicht zur Zeit des Sinterns zu folgen, so daß sich die Schaltungsplatte verzieht.
Wenn andererseits der Erweichungspunkt oder die Kristallisationstemperatur des Glases höher als der oben erwähnte Temperaturbereich ist, kann das nichtkristallisierte Glas nicht ausreichend geschmolzen werden, so daß man kein dichtes Dielektrikum erhalten kann, während das kristallisierbare Glas fließt und das Dielektrikumsmuster unregelmäßig macht oder in die Isolierschicht einwandert und so ein ungleichmäßiges Schrumpfen der Isolierschicht zur Zeit des Sinterns hervorruft, was die Verwerfung der Schaltungsplatte verursacht.
Die Erfindung wird anhand der in der einzigen Figur der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbcispiele näher erläutert: sie zeigt einen Querschnitt zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels der Vielschicht-Schaltungsplatte gemäß der Erfindung.
Beispie! 1
Man verwendete ein kristallisierbares Glas als das anorganische isolierende Material, ein nichtkristallisiertes Glas als Bindemittelglas für einen Widerstand und ein dielektrisches Material mit einem niedrigen Schmelzpunkt
Die Pasten für ein Rohband und eine Isolierzwischenschicht wurden in der folgenden Weise hergestellt Man wog Oxyde, Karbonate und Hydroxide so aus, daß die Anteile (Gew.-%) der Bestandteile folgende wurden: 30% SiO2, 13% CaO, 12% Al2Oj, 11% ZrO2, 28% PbO, 4% B2O3 und 2% MgO. Sie wurden miteinander in einer Kugelmühle vermischt, und die Mischung wurde in einem Plalinbccher bei 1500"C" geschmolzen und dann zwecks rascher Abkühlung in Wasser gegossen, wodurch ein roh zerkleinertes Glas erhalten wurde. Es wurde mittels eines Achatmörsers und einer Kugelmüh-
r. Ic pulverisiert, um ein Glaspulver mit einer Durchschnittstcilchi.'ngioßc von 2.0 μιτι zu erhalten. Es zeigte einen exothermen Spitzenwert bei 8200C, der der Abscheidung von kristallinem Anorthit (CaAbSiA) entsprach. Wenn es bei 8500C wärmebehandelt wurde,
in zeigte es einen Wärmeausdehnungskoeffizient von 52 χ 10-'/0C.
Nach den üblichen Verfahren zur Herstellung von Rohbänder- und Isolierzwischenschichtpasten wurde das Glaspulver in der folgenden Weise zu einem Rohband und einer Isolierpaste verarbeitet. Man vermischte 100 g des Giaspuivers mit 6 g Polyvinylbutyral, wozu 3 cm' Butylphihalylbutylglycolat und 60 cmJ einer Lösungsmittelmischung zugesetzt wurden, die aus 60Vol.% Trichloräthylen, 17 Vol.% Perchloräthylen und 23 Vol.% Butylalkohol bestand. Die Mischung wurde in einer Aluminiumoxidkugelmühle zum Erhalten einer Trübe geknetet. Sie wurde durch ein Abstreifmesser geführt, getrocknet, zu einem Band mit einer Dicke von 0,8 mm geformt und dann geeignet in Rohbänder geschnitten. Eine Isolierzwischenschichtpaste wurde hergestellt, indem man 50 g Äthylzellulose in 450 g Tridecanol zum Erhalten eines organischen Bindemittels auflöste, 40 cm' des organischen Bindemittels zu 100 g des Glaspulvers zusetzte und dann die Mischung in einem
jo Aluminiumoxidkneter verknetete.
Das Bindemittelglas für das Leiter- und Widerstandsmaterial war ein nichtkristallisiertes Glas mit der folgenden Zusammensetzung (Gewicht): 60% SiO2, 14% PbO, 9%AI2Oi, 7% CaO, 5% B2O3,1% MgO, 2% Na2O und 2% K2O. Es hatte einen Erweichungspunkt von 68O0C und einen Wärmeausdehnungskoeffizient von 60 χ 10-'/0C. Es wurde pulverisiert, bis die Durchscnittsteilchengröße 2,5 μηι erreichte. Eine Leiterpaste wurde hergestellt, indem man ein Ag-Pd-Mischpulverin das Glaspulver in einem Anteil von 9,7 g des Mischpulvers je 0,3 g Glaspulver einmischte, dann ein organisches Bindemittel in einem Anteil von 3 cm-1 Bindemittel je 0,3 g Glaspulver zusetzte und die erhaltene Mischung knetete. In ähnlicher Weise wurde eine Widerstandspaste hergestellt, indem man RuO2 mit einer Durchschnittsteilchengröße von 0,8 μηι mit dem Glaspulver in einem Anteil von 2,0 g RuO2 je 8,0 g Glaspulver vermischte, dann ein organisches Bindemittel in einem Anteil von 3 cm' Bindemittel je 8,0 g Glaspulver zusetzte und dann die erhaltene Mischung verknetete.
Ein Dielektrikum mit einem niedrigen Schmelzpunkt wurde hergestellt, indem man PbO, Fe2Ö3, WÖ3 und TiO2 vermischte, die Mischung 2 h bei 8000C zur Synthese von 0,75 Pb(Fe2,3Wi/3)O3-0,25 PbTiO3 wärmebehandelte und das letztere pulverisierte, bis seine Durchschniltsteilchengröße 2,3 μΐη erreichte. Eine dielektrische Paste wurde hergestellt, indem man dem Pulver ein organisches Bindemittel in einem Anteil von 3 cmJ Bindemittel je 10 g Pulver zusetzte. Dieses Dielektrikum
bo wurde unter Schrumpfung bei 850°C gesintert. Sein Schmelzpunkt war 1100" C.
Nun wird, das Verfahren zur Herstellung einer Vielschicht-Schaltungsplatte anhand der Figur erläutert. Auf ein in der oben erwähnten Weise hergestelltes Glasrohband 1 wurde die erwähnte leitende Paste zur Bildung einer ersten Verdrahtungsschicht 2, einer Widerstandselektrode 3 und einer Kondensatorelektrode gedruckt. Nach deren Trocknen wurde die oben er-
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wähnte Widerstandspasie zur Bildung eines Erstschichtwiderstands 5 gedruckt. Dann wurde die oben erwähnte dielektrische Paste zur Bildung eines Erstschichtkondensators 6 gedruckt, und die oben erwähnte leitende Paste wurde zur Bildung einer Kondcnsatorgegenelcktrode 7 gedruckt.
Dann wurde die oben erwähnte Zwischenschichtisolierpaste zur Bildung einer Isolierzwischenschicht 8 gedruckt. Zu dieser Zeit wurde ein durchgehendes Loch 9 zur elektrischen Verbindung der Ober- und Unterseiten der Schicht gebildet. Dann wurde die oben erwähnte leitende Paste gedruckt, um eine Schichtenverbindung durch das durchgehende Loch herzustellen und gleichzeitig eine Zweitschichtverdrahtung 10, eine Widerstandselektrode 3', eine Kondensatorelektrodc 4', eine Kondensatorgegenelektrode 7', einen äußeren Vcrbindungsanschluß 11 und einen Teilemontageanschluß 12 in der gleichen Weise wie bei der ersten Schicht zu bilden. Dann wurden ein Zweitschichtwiderstand 13 und ein Zweitschichtkondensator 14 gebildet, indem man die oben erwähnte Widerstandspaste und die oben erwähnte dielektrische Paste druckte und außerdem die oben erwähnte leitende Paste auf die dielektrische Schicht druckte.
Das ungesinterte Substrat, das in der vorstehend erwähnten Weise gedruckt und vielschichtig ausgebildet war, wurde in einem Dickschicht-Bandofen eines Luftfeuerungstyps unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 850°C 10 min wärmebehandelt. Obwohl das Rohband hierbei eine Schrumpfung von 15% zeigte, beobachtete man weder irgendeine Verwerfung des Substrats noch irgendein Abschälen und Reißen einer Widerstandsschicht und einer Dielektrikumschicht.
Beispiel 2
Als das anorganische isolierende Material wurde eine Mischung eines isolierenden kristallisierbaren Oxids und eines nichtkristallisierten Glases verwendet. Als das Bindemittelglas für den Widerstand wurde ein kristallisierbares Glas verwendet. Als das Bindemittelglas des Dielektrikums wurde nichtkristallisiertes Glas verwendet.
Eine Rohband- und Isolierzwischenschichtpaste wurden in der folgenden Weise hergestellt. Man wog Oxide, Karbonate und Hydroxide so aus. daß die Anteile (Gewicht) der Bestandteile folgende wurden: 55% SiO:, 17% PbO, 9% Al2O3,8% CaO, 5% B3O). 1% MgO. 3% Na2O und 2% K2O. Sie wurden miteinander in einer Kugelmühle vermischt und dann in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 behandelt, um ein Pulver aus nichtkrisiaiiisiertem Glas mit einer Durchschnitisieiichcngrößc von 2,5 μηι und einem Erweichungspunkt von 690° C zu erhalten. 70 g dieses Glaspulvers wurden 15 g eines Aluminiumoxidpulvers mit einer Durchschnittsteilchengröße von 0,6 μιη, 10 g eines Magnesiumoxidspinellpulvers (MgAl2Ot) mit einer Durchschnittsteilchengröße von 2,0 um und 5 g eines Kalziumzirkonatpulvers (CaZrO3) mit einer Durchschnittsteilchengröße von 2,5 μιη anteilig zugesetzt, und die erhaltene Mischung wurde homogenisiert und in der gleichen Weise wie im Beispiel I zu einer Rohband- und einer Isolierzwischenschiehlpaste verarbeitet. Obwohl dieses Rohband das Schrumpfungsausmaß mit Steigerung der Wärmebehandlungstemperatur etwas erhöhte, zeigte es eine starke b5 Schrumpfung bei 800°C. und das Schrumpfen bei bis zu 900" C war fast konstant etwa 16%. Aufgrund dieser Feststellung wurde eine Temperatur von 850° C als die Brenntemperatur des Rohbandes angenommen.
Das Bindemittelglas des Widerstandes wurde in der folgenden Weise hergestellt. Man wog Oxide, Karbonate und Hydroxide so aus, daß die Anteile der Bestandtei-Ie (Gewicht) folgende wurden: 31% SiO2,4% B2O3,10% AI201, 11 % TiO2, 25% BaO, 12% ZnO, 4% CaO und 3% MgO. Sie wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel I behandelt, um ein Glaspulver mit einer Durchschniltsteilchengröße von 2,0 μίτι zu erhalten. Dieses Glaspulver war ein kristallisierbares Glas mit einem exothermen Spitzenwert von 840°C, der der Abscheidung des Cclisankristalls (BaAl2Si2Os) entsprach. 8,0 g dieses Glaspulvers wurden 2,0 g eines Bi2Ru2O?-Pulvers mit einer Durchschnittsteilchengröße von 1,5 μίτι anteilsmäßig zugemischt. Dann wurden je 10 g dieser pulvcrförrnägcn Mischung 3 cm' eines organischen Bindemittels zugesetzt, und die erhaltene Mischung wurde zum Erhalten einer Widerstandspaste verknetet.
Als das nichtkristallisierte Bindemittelglas für das Dielektrikum wurde ein feinpulverisiertes Glas mit der folgenden Zusammensetzung (Gewicht): 60% Bi2O3, 15% PbO, 11% SiO2. 5% AI2O3.4% CaO. 3% ZnO und 2% B2O3 und mit einer Durchschnittsteilchengröße von 2,7 μιη verwendet. Dieses Glaspulver hatte einen Erweichungspunkt von 5300C.
Die dielektrische Paste wurde hergestellt, indem man anteilsmäßig 0.3 g des in der oben erwähnten Weise hergestellten feinpulverisierten Glases mit 9,7 g eines pulverisierten Bariumtitanatpulvers (BaTiO3) mit einer Durchschnittsteilchengröße von 2,5 μιη vermischte und 100 g der erhaltenen pulverförmigen Mischung zusammen mit 3 cm1 eines organischen Bindemittels verknetete.
Eine aus einer Ag-Pd-Pulvcrmischung und einem organischen Bindemittel zusammengesetzte leitende Paste, die Widerstandspaste, die dielektrische Paste und die Isolierzwischenschichtpaste, die frisch hergestellt waren, wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 auf das Rohband gedruckt und zu einem vielschichtigen Band geformt. Das vielschichtige Band wurde in einem Dickschicht-Bandofen eines Luftfeuerungstyps der Eignung zur Beibehaltung einer Temperatur von 8500C 10 min wärmebehandelt, um eine in der Figur gezeigte Schallungsplatte zu erhalten. Dabei zeigte die Schaltungsplatte eine Schrumpfung von 16%, doch fand man weder irgendeine Verwerfung des Substrats noch irgendeine Abschälung und Rißbildung des Widerstands und des Dielektrikums.
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Beispiel 3
Als das anorganische isolierende Maieri;
Oxidkeramik mit einem niedrigen Schmelzpunkt verwendet. Als das Bindemittelsglas für den Widerstand und das Dielektrikum wurde ein kristallisierbares Glas verwendet.
Eine Rohband- und Isolierzwischenschichtpaste wurden in der folgenden Weise hergestellt Man wog Oxide, Karbonate und Hydroxide so aus, daß die Anteile (Gewi wicht) der Bestandteile folgende wurden: 35% GcO2, 35% BaO, 14% Al2Oi. 7% CaO. 5% PbO. 3% Bi2O3 und 1% B2O). Sie wurden zusammen in einer Kugelmühle gemischt, mit einer wäßrigen Polyvinylalkohollösung vermischt und dann unter Druck zu einer Scheibe geformt. Diese wurde unter ausreichenden Bedingungen zur Aufrechterhaltung einer Temperatur von 900°C 2 h wärmebehandelt. Der gesinterte Körper wurde in einem Achatmörser und einer Kugelmühle pulverisiert.
Π
um ein Pulver mit einer DurchschniltMeilchengrößc von 2,2 μΐη zu erhalten.
In der gleichen Weise wie im Beispiel 1 wurde dieses Pulver zu einer Rohband- und einer Isolicr/.wischcnschichlpastc verarbeitet. r>
Als das kristallisicrbare Cilas für den Widerstand und das. Dielektrikum wurde ein Glaspulver mit der gleichen anorganischen Zusammensetzung des Rohbandes wie im Beispiel I verwendet. Eine Widerstandspaste wurde hergestellt, indem man je 3,0 g eines Rutheniumoxidpul- in vers (RUO2) mit einer Durchschnittsteilchengröße von 0,8 μηι mit je 2,0 g des Bindemittelglaspulvers vermischte und dann die Mischung zusammen mit einem organischen Bindemittel verknetete. Eine dielektrische Paste wurde hergestellt, indem man je 9,5 g eines Bariumtitanatpuivers (BaTiO3) mit einer Durchschnittsteilchcngrö-Be von 2,7 μίτι mit je 0,5 g des Bindemittelglaspulvers vermischte und die Mischung dann zusammen mit einem organischen Bindemittel verknetete.
Auf das so hergestellte Rohband wurden die im Beispiel 1 hergestellte leitende Paste, die Widerstandspaste, die dielektrische Paste und die Isolierzwischenschichtpaste, die frisch hergestellt waren, wie im Beispiel 1 gedruckt und zu einem Vielschichtband geformt. Das Vielschichtband wurde in einem Dickschicht-Bandofen eines Luftfeuerungstyps mit der Eignung zur Aufrechterhaltung einer Temperatur von 8500C 20 min wärmcbehandelt, um die in der Figur dargestellte Schaltungsplatte zu erhalten. Man fand weder irgendeine Verwerfung des Substrats noch irgendeine Abschälung und Rißbildung des Widerstandes und des Dielektrikums.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (3)

Patentansprüche:
1. Keramische Vielschicht-Schaltungsplatte mit einer ersten isolierenden Schicht, einer auf der ersten isolierenden Schicht vorgesehenen ersten Schaltung, einer auf der mit der ersten Schaltung versehenen Oberfläche der ersten isolierenden Schicht vorgesehenen zweiten isolierenden Schicht, einer auf der zweiten isolierenden Schicht vorgesehenen zweiten Schaltung, wobei wenigstens ein Paar einer isolierenden Schicht und einer Schaltung bei Bedarf auf der zweiten Schaltung vorgesehen ist, und einem mit einem leitenden Material zur Verbindung zwischen den auf den zugehörigen isolierenden Schichten vor- 1■> gesehenen Schaltungen gefüllten durchgehenden Loch,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
Die isolierenden Schichten bestehen aus
h)
bis c) und einem von 10 χ 10-'/° C größeren bis 30 χ 10-7/°C kleineren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem von a) bis c) oder aus einem dielektrischen Material mit einer Sintertemperatur von 800 bis 10000C.
a) einem kristallisierbaren Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 1000° C,
b) einer Mischung mit einer Sintertemperatur von 600 bis 100O0C eines isolierenden kristallinen Oxids und nichtkristallisierten Glases mit einem Erweichungspunkt von 7500C oder darunter oder
c) einem isolierenden polykristallinen Oxid mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C, wobei wenigstens einer der Leiter der zwischen den isolierenden Schichten vorgesehenen Schaltungen mil einem Widerstand, einem Kon- η densator oder einem Widerstand und einem Kondensator versehen ist, die Widerstände der Schaltungen bestehen aus
d) einem Metall oder leitenden Material und aus einem nichtkristallisierten Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C, einem Erweichungspunkt von 150 bis 2500C unter der Sin- a) tertemperatur von a) bis c) und einem von
10 χ 10-V°C größeren bis 30 χ 10~V"C klei- b)
neren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem von a) bis c) oder aus
e) einem Metall oder leitenden Material und aus kristallisiertem Glas mit einer Sintertemperatur
von 600 bis 1000°C, einer Kristallisationstempc- c)
ratur von 500C über bis 500C unter der Sintertemperatur von a) bis c) und einem von 10 χ 10-7/°C größeren bis 30 χ 10-V0C kleineren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem d) von a) bis c), und die Kondensatoren der Schaltungen bestehen aus κ
f) einem dielektrischen Material mit einer Sintertemperatur von 10000C oder höher und einem nichtkristallisierten Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C, einem Erweichungspunkt von wenigstens 150°C unter der Sinter- wi temperatur von a) bis c) und einem c) 10 χ 10"?/°C größeren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem von a) bis c), aus
g) einem dielektrischen Material mit einer Sintertemperatur von 1000"C oder höher und einem hr, kristallisierten Glas mit einer Sintertcmperatur von 600 bis 1000"C. einer KristalliMilionstemperatur von 500C über bis 50°C unter der von a)
2. Keramische Vielschicht-Schaltungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der Schaltungen und die leitenden Materialien, womit die durchgehenden Löcher gefüllt sind, aus
i) einem Metall, das bei einer Temperatur von 600 bis 10000C stabil ist, oder aus
j) einem Metall, das bei einer Temperatur von 600 bis 1000° C stabil ist, und einem nichtkristallisierten Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C, einem Erweichungspunkt von 150 bis 250° C unter der Sintertemperatur von a) bis c) und einem von 10 χ 10-7/°C größeren bis 30 χ 10-V0C kleineren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem von a) bis c) bestehen.
3. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Vielschicht-Schaltungsplatte nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine erste Rohschaltung durch Drucken auf einer ersten Rohschicht gebildet wird, eine rohe Isolierschicht durch Drucken auf der ersten Rohschicht mit Ausnahme von durchgehenden Löchern als Verbindungsteilen der ersten Rohschaltung gebildet wird, die durchgehenden Löcher mit einer leitenden Paste gefüllt werden, wenigstens ein Paar einer rohen Isolierschicht mit mit einer Leiterpaste gefüllten durchgehenden Löchern und einer rohen Schallung nach Bedarf weiter gebildet wird und die so erhaltene rohe Schaltungsplatte gesintert wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: Die Rohschicht und die rohen Isolierschichten erzeugt man aus einer isolierenden Aufschwemmung aus einem organischen Lösungsmittel und
kristallisiertem Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 1000° C.
einer Mischung mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C eines isolierenden kristallinen Oxids mit nichtkristallisiertem Glas eines Erweichungspunktes von 75O0C oder darüber oder
einem isolierenden polykristallinen Oxid mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C, die Widerstände der Rohschaltungen erzeugt man aus einem organischen Träger und
einem Metall oder leitenden Material und aus einem nichtkristallisierten Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C, einem Erweichungspunkt von 150 bis 2500C unter der Sintertemperatur von a) bis c) und einem von 10 χ 10-V°C größeren bis 30 χ 10-7/°C kleineren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem von a) bis c) oder
einem Metall oder leitenden Material und einem kristallisierten Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C. einer Kristallisaiionstempcratur von 5O0C über bis 500C unter der .Sintertemperatur von a) bis c) und einem von 10 χ 10-V0C größeren bis 30 χ 10-7/°C kleineren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem von (;i) bis (c), und die Kondensatoren der Rohschal·
tungen erzeugt man aus einem organischen Träger und
Π einem dielektrischen Material mit einer Sintertemperatur von 1000°C oder höhtr und einem nichtkristallisierten Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C, einem Erweichungspunkt von wenigstens 150°C unter der Sintertemperatur von a) bis c) und einem 10 χ 10-7/°C größeren Wärmeausdehnungskoe'fizient als dem von a) bis c),
g) einem dielektrischen Material mit einer Sintertemperatur von 10000C oder höher und einem kristallisierter; Glas mit einer Sintertemperatur von 600 bis 10000C, einer Kristallisationstemperatur von 500C über bis 500C unter der Sintertemperatur von a) bis c) und einem 10 χ 10-TC größeren bis 30 χ 10-7/°C kleineren Wärmeausdehnungskoeffizient als dem von a) bis c) oder
h) einem dielektrischen Material mil einer Sintertemperatur von 800 bis 1000° C.
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