DE3738343A1

DE3738343A1 - Schaltkreissubstrat

Info

Publication number: DE3738343A1
Application number: DE19873738343
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Takagi; Yoshiaki Mori; Yukio Sakabe
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-11-12
Filing date: 1987-11-11
Publication date: 1988-05-26
Also published as: GB2197540B; GB2197540A; DE3738343C2; GB8725867D0; US4800459A

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltkreissubstrat, das elektrische Elemente, wie Kondensator-, Widerstands- und Induktionselemente enthält. Sie betrifft insbeson dere ein Schaltkreissubstrat, das eine Keramikviel schichtstruktur mit den vorgenannten elektrischen Elementen, die durch diskrete chipartige elektronische Bauteile ausgebildet sind, aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem insbesondere ein verbessertes leiten des Material, mit dem man elektrische Verbindungen zwischen chipartigen elektronischen Bauteilen schaffen kann.

Zur Herstellung eines elektronischen Schaltkreises mit hoher Dichte und/oder verschiedenartigen Funktionen ist es vorteilhaft, ein Schaltkreissubstrat anzugeben, auf dem die verschiedenen elektronischen Bauteile auf gebracht sind, die als elektrische Elemente, wie als Kondensatoren, Widerstände und Induktoren, bestimmte Funktionen erfüllen, wobei als weitere Funktion das bloße Zusammenhalten und Verbinden der elektronischen Bauteile hinzukommt. So ist beispielsweise ein Substrat, das aus einer Keramikvielschichtstruktur besteht, z. B. ein Keramikvielschichtsubstrat, geeignet, die vorgenannten Erfordernisse zu erfüllen.

In einem Bericht mit dem Titel "Multilayer Ceramic Substrate" werden von Susumu Nishigaki in Electronic Ceramics, Gakken-sha, Band 16, (75), May 1985, auf den Seiten 61 bis 71, verschiedene Arten von Keramikmehr schichtstrukturen vorgestellt. In diesem Bericht werden die Keramikmehrschichtsubstrate nach dem Verfahren ihrer Herstellung grob in solche unterteilt, die nach dem "Naßverfahren" unter Verwendung von Rohkeramik schichten, d. h. grünen bzw. ungebrannten Keramikschich ten, und solche, die nach dem "Trockenverfahren" unter Verwendung von gebrannten Keramikplatten hergestellt werden. Man hat dann weiterhin die nach dem "Naßverfahren" erhaltenen Mehrschichtsubstrate genauer in die "Grün schicht-Mehrschichtsubstrate" und "Druckmehrschichtsub strate" eingeteilt.

Man erhält das "Grünschicht-Mehrschichtsubstrat" in der Weise, daß man eine beliebige Vielzahl von Keramikgrün schichten, auf die man dicke Filme aus einer dielektri schen oder isolierenden Paste, einer Widerstandspaste und/oder einer Leiterpaste gedruckt hat, herstellt, laminiert, auf die Grünschichten einen Druck ausübt und diese gemeinsam brennt. Eine solche Mehrschichtstruktur kann mit Schaltkreiselementen, wie Kondensatoren, Widerständen und Induktoren, gebildet werden.

Das "Druckmehrschichtsubstrat" erhält man in der Weise, daß man das Verfahren zur Herstellung einer Grünschicht, auf die ein dicker Film aus einer Widerstandspaste und/oder Leiterpaste gedruckt worden ist, beliebig wiederholt, eine dielektrische oder isolierende Paste darauf druckt, dieses trocknet und wieder nach Belieben eine dielektrische oder isolierende Paste, eine Widerstandspaste und/oder Leiterpaste aufdruckt.

Bei dem "Trockenverfahren" verwendet man eine gebrannte Keramikplatte, bei der man das Auftragen eines Wider standspastenfilms und/oder eines Leiterpastenfilms darauf beliebig wiederholt, diese trocknet und brennt und nach einem ähnlichen Verfahren eine Isolierschicht aufbringt.

Die vorgenannten herkömmlichen Verfahren oder die dabei erhaltenen Substrate bergen die folgenden Probleme, welche zu lösen sind.

In einen nach dem "Trockenverfahren" erhaltenen Keramik mehrschichtsubstrat aus dem "Grünschicht-Mehrschichtsub strat" und dem "Druckmehrschichtsubstrat" liegen die Grünschichten, der dielektrische oder isolierende Pastenfilm, der Widerstandspastenfilm und/oder der Leiterpastenfilm geschrumpft bzw. zusammengezogen und deformiert vor, so daß es schwierig ist, die charakte ristischen Muster, wie den elektrostatischen Kapazitäts wert, den Widerstandswert und den Induktionswert, des in dem Substrat ausgebildeten Kondensatorelements, Widerstandselements bzw. Induktionselements zu erhalten. Das Verfahren zur Herstellung des "Grünschicht-Mehrschicht substrats" erfordert vor dem Brennen ein Druckaufschla gen, so daß Deformation ebenfalls während des Druckaufschlagens stattfindet. Das "Naßverfahren" zur Herstellung des Mehrschichtsubstrats erfordert ein gleichzeitiges Brennen der Keramikgrünschichten mit dem dielektrischen oder isolierenden Pastenfilm, dem Wider standspastenfilm und/oder dem Leiterpastenfilm. Das heißt also, daß der verwendete Widerstandspastenfilm und/oder Leiterpastenfilm ebenfalls hohe Temperaturen in einer Atmopshäre unter Brennbedingungen ausgesetzt werden. Daraus folgt, daß das Keramikmaterial zur Bildung der Keramikgrünschichten oder der dielektrische Pastenfilm aus einem Material beschaffen sein muß, das bei einer derartigen Temperatur in einer derartigen Atmosphäre gebrannt werden kann, ohne daß sich die Eigenschaften der Widerstandspaste und/oder Leiterpaste verschlechtern, wodurch sich die Auswahl verwendbarer Keramikmaterialien beträchtlich verringert. Ein Keramik material, das bei relativ niedrigen Temperaturen gebrannt werden kann, besitzt im allgemeinen eine geringe dielek trische Konstante, so daß es schwierig ist, ein Konden satorelement mit hoher elektrostatischer Kapazität herzustellen. Der Widerstandspastenfilm dagegen muß dem Brennen des Keramikmaterials widerstehen können, so daß es mit Schwierigkeiten verbunden ist, einen spezifischen Widerstand des das Widerstandselement bildenden Widerstandes zu erreichen.

Ein besonderes Problem des "Druckmehrschichtsubstrats" ist darin zu sehen, daß sich die Ebenheit bzw. Flach heit der Oberfläche, die bedruckt werden soll, nach und nach verschlechtert, wenn das Bedrucken mit der dielektri schen oder isolierenden Paste, der Widerstandspaste und/oder der Leiterpaste wiederholt wird. Es ist daher schwierig, die Anzahl der Schichten des Mehrschichtsub strats zu erhöhen. Infolgedessen hat es sich als sehr schwierig erwiesen, die Elektroden zur Ausbildung der Kapazität in einem Kondensatorelement vielschichtig zu gestalten, so daß es also schwierig ist, ein Kondensator element mit großer Kapazität in dem Vielschichtsubstrat zu bilden. Da sich weiterhin die zu bedruckende Oberfläche nach und nach hinsichtlich ihrer Flachheit bzw. Ebenheit verschlechtert, kann man die Lage und das Druckmuster der Widerstandspaste und/oder Leiterpaste nicht entspre chend dem Entwurf aufbringen. Es ist also auch in diesem Punkt schwierig, einen Widerstandswert, einen elektrostatischen Kapazitätswert und einen Induktionswert entsprechend der Entwurf zu erhalten.

Bei dem "Naßverfahren" andererseits wird ein Druck schritt durchgeführt, der sich ähnlich zu dem vorge nannten Verfahren zur Herstellung des "Druckmehrschicht substrats" verhält, so daß man wieder einem Problem, das ähnlich dem bereits angesprochenen Problem hin sichtlich des "Druckmehrschichtsubstrats" ist, gegen übersteht.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Keramikmehr schichtsubstrat anzugeben, welches die beschriebenen Nachteile überwindet.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch das Schaltkreissub strat gemäß dem Hauptanspruch. Die Unteransprüche be treffen besonders bevorzugte Ausführungsformen des An meldungsgegenstandes.

Die Erfindung betrifft daher ein Schaltkreissubstrat aus
einer Keramikmehrschichtstruktur 10 mit einer Vielzahl von Keramikschichten 2-7, die eine erste Keramikschicht 3-6 mit einem Hohlraum 44-49 aufweisen, und einer ersten und zweiten Hauptoberfläche 8, 9, die einander gegenüberliegend angeordnet sind;
einem chipartigen elektronischen Bauteil 26-28, das sich in dem Hohlraum 44-49 befindet, mit äußeren An schlußelektroden 29-34 aus einem Metall, das hauptsäch lich aus mindestens einem der Elemente Nickel, Kupfer und Palladium besteht, und
elektrischen Verbindungseinrichtungen (15-20), die aus einem hauptsächlich aus Kupfer bestehenden Metall ge bildet sind, welche mit den äußeren Anschlußelektroden verbunden sind und von denen sich ein Teil in das Innere der Keramikschichtstruktur erstreckt.

Die erfindungsgemäße Keramikmehrschichtstruktur enthält daher ein zuvor hergestelltes diskretes chipartiges elektronisches Bauteil und ermöglicht daher die folgenden Vorteile: das chipartige elektronische Bauteil selbst wird während des Brennens und des vorgeschalteten Druckauflegens zur Herstellung der Keramikschichtstruktur nicht wesentlich defomiert, so daß beispielsweise der mit dem chipartigen elektronischen Bauteil erreichte elektrostatische Kapazitätswert, der Widerstandswert oder der Induktionswert im wesentlichen im Einklang mit dem Entwurf gehalten werden kann. Die Keramikschichtstruk tur besitzt weiterhin einen Hohlraum, worin sich das chipartige elektronische Bauteil befindet, so daß sich die Hauptoberfläche der Keramikschichtstruktur dadurch, daß das chipartige elektronische Bauteil (in der Struktur) enthalten ist, im Hinblick auf ihre Flachheit bzw. Ebenheit nicht verschlechtert. Die Anzahl der Schichten der Schichtstruktur kann daher problemlos erhöht werden. Eine Vielzahl von chipartigen elektronischen Bauteilen kann weiterhin beliebig dreidimensional in die Schicht struktur integriert werden, währenddem die bereits schon angesprochene Flachheit bzw. Ebenheit der Haupt oberfläche erhalten bleibt. Das chipartige elektronische Bauteil kann, falls notwendig, so angeordnet werden, daß es vollständig im Inneren der Keramikschichtstruktur eingebettet ist, wodurch eine Verbesserung des Umgebungs widerstandes, wie des Feuchtigkeitswiderstands, des chipartigen elektronischen Bauteils erreicht werden kann. Weiterhin kann man durch eine Keramikschichtka pazität eine große elektrostatische Kapazität erhalten, um somit aus einem chipartigen elektronischen Bauteil einen Kondensator zu bilden.

Die äußeren Anschlußelektroden des chipartigen elektro nischen Bauteils bestehen erfindungsgemäß aus einem Metall, das hauptsächlich mindestens eines der Elemente Nickel, Kupfer und Palladium umfaßt, währenddem die elektrischen Verbindungseinrichtungen aus einem Metall hergestellt sind, das hauptsächlich aus Kupfer besteht. Diese Materialien hat man aus folgenden Gründen ge wählt: Äußere Anschlußelektroden von chipartigen elek tronischen Bauteilen sind bisher im allgemeinen aus Silber hergestellt worden. Wenn jedoch die äußere Anschlußelektrode aus Silber und die elektrische Ver bindungseinrichtung aus Kupfer, die mit der äußeren Anschlußelektrode verbunden werden soll, einer hohen Temperatur ausgesetzt werden, so kommt es in der Kon taktstelle zwischen dem Silber und Kupfer zu einer eutektischen Reaktion, wobei sich eine eutektische Legierung bildet, die einen extrem niedrigen Schmelzpunkt besitzt. Das hat zur Folge, daß die in der Kontaktstelle gebildete eutektische Legierung zwischen der äußeren Anschlußeleketrode und der elektrischen Verbindungsein richtung herausfließt, was zu einem ungenügenden elek trischen Kontakt zwischen der äußeren Anschlußelektrode und der elektrischen Verbindungseinrichtung führt. Wenn jedoch die äußere Anschlußelektrode und die elektrische Verbindungseinrichtung aus einem im wesentlichen iden tischen Metall, was in der Hauptsache Kupfer ist, her gestellt ist, kommt es zu keinem durch das Herausfließen des Metalls in der Kontaktstelle zwischen der äußeren Anschlußelektrode und der elektrischen Verbindungsein richtung hervorgerufenen ungenügenden Kontakt, selbst wenn diese hohen Temperaturen unterworfen werden. Die äußere Anschlußelektrode und die elektrische Verbindungs einrichtung werden während des Brennens zur Herstellung der Keramikschichtstruktur hohen Temperaturen ausgesetzt.

Wenn die äußere Anschlußelektrode andererseits aus einem Metall, das aus anstatt des Kupfers hauptsächlich aus Nickel oder Palladium besteht, hergestellt ist, so wird die Schmelztemperatur in der Kontaktstelle zwischen der äußeren Anschlußelektrode und der elektrischen Verbindungseinrichtung nicht erniedrigt, da Nickel oder Palladium und Kupfer eine vollständige Legierung des Fest-Flüssig-Systems ausbilden. Demzufolge fließt kein Metall aus der Kontaktstelle zwischen der äußeren Anschlußelektrode und der elektrischen Verbindungsein richtung, ähnlich wie im bereits beschriebenen Fall der aus Kupfer bestehenden Anschlußelektrode heraus, so daß ein genügender Kontakt in der Kontaktstelle gewährleistet ist.

Das erfindungsgemäße chipartige elektronische Bauteil kann zuvor hergestellt werden, wobei das Material dazu und die Methode zu seiner Herstellung aus einer relativ großen Auswahl gewählt werden können. In einer bevorzugten Ausbildungsform bildet man eine Vielzahl von Keramikschich ten, die in der Keramikschichtstruktur eingeschlossen ist, aus einem Keramikmaterial, das man bei niedrigen Temperaturen in einer reduzierenden Atmosphäre brennen kann, um somit die Oxidation des Kupfers zu verhindern, das sowohl in den äußeren Anschlußelektroden als auch in den elektrischen Verbindungseinrichtungen oder in den elektrischen Verbindungseinrichtungen unter Hochtem peraturbedingungen enthalten sein kann. Wenn das chip artige elektronische Bauteil ein Kondensator sein soll, so ist es bevorzugt, ein Dielektrikum aus einer nichtre duzierenden Keramik zu verwenden, währenddem ein Film aus einem nichtreduzierenden Widerstandsbauteil vorzugs weise auf einem Keramiksubstrat ausgebildet ist, wenn das chipartige elektronische Bauteil ein Widerstand sein soll.

Falls das chipartige elektronische Bauteil weiterhin einen Keramikschichtkondensator mit einer inneren Elek trode darstellen soll, so ist z. B. eine solche innere Elektrode vorzugsweise aus einem Metall gebildet, das hauptsächlich aus zumindest einem der Elemente Nickel, Kupfer und Palladium besteht. Der Grund ist darin zu sehen, daß Nickel oder Palladium mit Kupfer eine voll ständige Legierung des Fest-Flüssig-Systems bildet, so daß sich der Schmelzpunkt an der Kontaktstelle zwischen der inneren Elektrode und der äußeren Anschlußelektrode nicht erniedrigt. Das hat zur Folge, daß das Metall in der Kontaktstelle zwischen der Nickel oder Palladium enthaltenden inneren Elektrode oder äußeren Anschlußelek trode oder inneren Elektrode nicht schmilzt, so daß ein guter Kontakt zwischen beiden gewährleistet ist. Wenn die äußere Anschlußelektrode und die innere Elektrode aus Nickel, Kupfer oder Palladium bestehen, so findet keine eutektische Reaktion, durch die der Schmelzpunkt unter Bildung des vorgenannten schlechten Kontakts erniedrigt wird, statt, da die äußere Anschlußelektrode und die innere Elektrode im wesentlichen aus dem gleichen Metall bestehen. Wenn die äußere Anschlußelektrode aus Palladium und die innere Elektrode aus Nickel bestehen oder auch umgekehrt, so wird es zu keiner Erniedrigung des Schmelzpunktes in der Kontaktstelle, wie dies schon ähnlich der Fall bei der Kombination von Kupfer und Nickel oder Palladium war, kommen.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine vergrößerte Schnittansicht eines Schalt kreissubstrats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein entsprechendes Schaltkreisdiagramm gemäß des in Fig. 1 gezeigten Schaltkreissubstrat und

Fig. 3 eine Explosionsteildarstellung des Zusammen baus des in Fig. 1 gezeigten Schaltkreissub strats.

Betrachtet man Fig. 1, so muß bemerkt werden, daß die Größe des Schaltkreissubstrats 1 in senkrechter Rich tung beträchtlich vergrößert ist im Vergleich zu der dazu senkrecht verlaufenden Längsrichtung. Das Schaltkreis substrat 1 umfaßt eine Keramikschichtstruktur 10 mit einer Vielzahl von Keramikschichten 2, 3, 4, 5, 6 und 7 und einer ersten und zweiten Hauptoberfläche 8 und 9, die gegenüberliegend angeordnet sind.

Die Keramikschichtstruktur 10 weist eine Vielzahl von elektrischen Verbindungsdurchgängen 11, 12, 13 und 14 auf, die durch Durchgangslöcher definiert werden, die in den Keramikschichten 2 bis 6 gebildet sind, so daß sich Leiter 15, 16, 17 und 18 in den elektrischen Verbindungsdurchgängen 11, 12, 13 bzw. 14 ausbilden. Ein Leiter 19 befindet sich entlang der Grenzfläche zwischen den Keramikschichten 6 und 7 und ist elektrisch mit dem Leiter 15 verbunden. Ein anderer Leiter 20 befindet sich entlang der Grenzfläche zwischen den Keramikschichten 3 und 4 und ist mit dem Leiter 16 elektrisch verbunden. Die Schaltkreismuster 21 und 22 sind auf der ersten Hauptoberschicht 8 der Keramikschicht struktur 10 ausgebildet. Das Schaltkreismuster 21 ist mit dem Leiter 15 elektrisch verbunden, während das Schaltkreismuster 22 in der Regel mit den Leitern 17 und 18 verbunden ist.

Die Keramikschichtstruktur 10 beinhaltet weiterhin die Zwischenräume 23, 24 und 25, die durch die Hohlräume definiert werden, die in den Keramikschichten 3 bis 6 zur Aufnahme von beispielsweise chipartiger passiver elektronischer Bauteile ausgebildet sind. Gemäß einer Ausführungsform nehmen die Zwischenräume 23 und 24 die Keramikschichtkondensatoren 26 bzw. 27 auf, währenddem der Zwischenraum 25 einen chipartigen Widerstand 28 aufnimmt. Der Keramikschichtkondensator 26 weist eine äußere Anschlußelektrode 29, die mit dem Leiter 19 elektrisch verbunden ist, und eine andere äußere Anschluß elektrode 30, die mit dem Leiter 16 elektrisch verbunden ist, auf. Der Keramikschichtkondensator 27 besitzt eine äußere Anschlußelektrode 31, die mit dem Leiter 20 elektrisch verbunden ist, sowie eine andere äußere Anschlußelektrode 32, die mit dem Leiter 17 elektrisch verbunden ist. Der Widerstand 28 weist eine äußere Anschlußelektrode 33, die mit dem Leiter 18 elektrisch verbunden ist, sowie eine äußere Anschlußelektrode 34, die mit dem Leiter 19, elektrisch verbunden ist, auf.

Das in Fig. 1 gezeigte Schaltkreissubstrat bildet daher den in Fig. 2 gezeigten Schaltkreis zwischen den Schaltkreismustern 21 und 22.

Es soll nun hauptsächlich unter Bezugnahme von Fig. 3 ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Schaltkreissubstrats beschrieben wer den. Als Keramikschichten 2 bis 7 verwendet man die Keramik-Grünschichten, d. h. die ungebrannten Keramik schichten oder -blätter 102, 103, 104, 105, 106 und 107, die man bei niedrigen Temperaturen in einer reduzie renden Atmosphäre sintern kann. Die Grünschichten 102 bis 106 werden in der Weise hergestellt, daß sie an den entsprechenden Stellen die Durchgangslöcher 35 bis 39 aufweisen, die zusammen so ausgerichtet sind, daß sie den schon vorher beschriebenen elektrischen Verbindungs durchgang 11 bilden. Das Grünblatt 104 stellt man mit einem Durchgangsloch 40 her, um somit den schon beschrie benen elektrischen Verbindungsdurchgang 12 zu bilden. Man versieht die Grünschicht 102 unter Bildung des elektrischen Verbindungsdurchgangs 13 mit einem Durchgangs loch 41. Man stellt die Grünblätter 102 und 103 in der Weise her, daß sich an den entsprechenden Stellen die Durchgangslöcher 42 und 43 befinden, die zusammen so ausgerichtet sind, daß sie den elektrischen Verbindungs durchgang 14 bilden.

Man stellt die Grünblätter 105 und 106 mit dadurch senkrecht verlaufenden Löchern her, so daß sich die Hohlräume 44 und 45 bilden, die zusammen so ausgerichtet sind, daß sie den schon erwähnten Zwischenraum 23 bilden. Man stellt das Grünblatt 103 mit einem dadurch senkrecht verlaufenden Loch her, um somit den Hohlraum 46 zu bilden, der wiederum den bereits schon erwähnten Zwischenraum 24 bildet. Man stellt die Grünschichten 104, 105 und 106 mit dadurch senkrecht verlaufenden Löchern her, um somit die Hohlräume 47, 48 und 49 zu bilden, die miteinander in der Weise angeordnet sind, daß sie den schon angesprochenen Zwischenraum 25 bilden.

Die Leiterpastenteile 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 und 58 , die ein Metall enthalten, das hauptsächlich aus Kupfer besteht, werden in die betreffenden Durchgangs löcher 35 bis 43, die in den Grünschichten 102 bis 106 ausgebildet sind, eingebettet. Das Leiterpastenteil 50 wird in der Weise ausgebildet, daß man die Leiterpaste unter Ausdehnung zur Hauptoberfläche der Grünschicht 102 aufdruckt, um somit gleichzeitig das schon erwähnte Schaltkreismuster 21 herzustellen. Das Leiterpastenteil 55 trägt man in der Weise auf, daß man die Leiterpaste unter Ausdehnung zu einer Hauptoberfläche der Grünschicht 104 aufdruckt, um somit gleichzeitig den bereits ge nannten Leiter 20 zu bilden. Die Leiterpastenteile 56 und 57 werden in der Weise aufgebracht, daß man die Leiterpaste unter Ausdehnung zu einer Hauptoberfläche der Grünschicht 102 aufdrückt, um somit gleichzeitig das bereits schon erwähnte Schaltkreismuster 22 zu bil den. Das Leiterpastenteil 59 druckt man auf eine Haupt oberfläche der Grünschicht 107 unter Bildung des schon genannten Leiters 19 auf.

Die Keramikschichtkondensatoren 26 und 27 und den Widerstand 28 stellt man andererseits aus vorgefertig ten Teilen her. Diese Elemente setzt man beispielsweise in die vorbestimmten Hohlräume 44 bis 49 , zumindest bevor man die Hohlräume 44 bis 49 zur regelmäßigen Schichtbildung der Grünschichten 102 und 107 verschließt, ein. Die Schichtanordnung der Grünschichten 102 bis 107 ist in Fig. 3 gezeigt. Man setzt sie dann unter Druck und brennt in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer relativ niedrigen Temperatur. Man erhält dann das in Fig. 1 gezeigte Schaltkreissubstrat.

In der vorgenannten Ausführungsform sind die Leiter 15 bis 20, die als elektrische Verbindungseinrichtungen dienen, aus einem Metall gebildet, das hauptsächlich aus Kupfer besteht. Die äußeren Anschlußelektroden 29 bis 34 sind aus einem Metall gebildet, das hauptsäch lich aus mindestens einem der Elemente Nickel, Kupfer und Palladium besteht. Wie man teilweise aus Fig. 3 entnehmen kann, ist die innere Elektrode 60 des Keramik schichtkondensators 26 aus einem Metall gebildet, das hauptsächlich aus mindestens einem der Elemente Nickel, Kupfer und Palladium besteht. Der Widerstand 28 wird hergestellt, indem man einen Widerstandsfilm 62 aus einem Widerstandsbestandteil auf einem Keramiksubstrat 61 aufbringt und die äußeren Anschlußelektroden 33 und 34 mit beiden Enden des Widerstandsfilms 62 verbindet.

Man stellt die Grünschichten 102 bis 107 aus einem Ke ramikmaterial her, das man bei niedrigen Temperaturen in einer reduzierenden Atmosphäre sintern kann, welches von Gakken-sha in Electronic Ceramics, Band 16, (74), März 1985, auf den Seiten 18 bis 19 beschrieben ist. Als Ausgangssubstanzen verwendet man Al₂O₃-, CaO, SiO₂-, MgO-, B₂O₃-Keramikpulver und kleinere Mengen an Additiven. Diese Keramikpulver vermischt man mit einem Bindemittel und formt beispielsweise mit einem Abstreich messer Lagen mit einer Dicke von 200 µm und erhält somit die Grünschichten 102 bis 107. Dielektrische Eigenschaften bleiben in den auf diese Weise hergestellten Grünschichten 102 bis 107 erhalten, auch wenn man sie in einer reduzierenden Atmosphäre, wie in einer Stickstoff atmosphäre, brennt. Man sintert dann die Grünschichten 102 bis 107 bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 900 bis 1000°C.

Die in den Keramikschichtkondensatoren 26 und 27 ent haltenden Dielektrika werden aus einem nichtreduzie renden Keramikmaterial gebildet. Bei den nachfolgend beschriebenen Zusammensetzungen handelt es sich um solche nichtreduzierenden dielektrischen Keramikzuammen setzungen.

1. Nichtreduzierende dielektrische Keramikzusammen setzungen in dielektrischen Bariumtitanat-Keramik zusammensetzungen der folgenden Summenformel: {(Ba_{1 -} _xCa_z)O}_m · (Ti_{1 -} _yZr_y)O₂,worin m, x und y auf folgende Bereiche begrenzt sind:1,005 ≦ m ≦ 1,03
0,02 ≦ x ≦ 0,22 und
0 < y ≦ 0,20.
2. Nichtreduzierende dielektrische Keramikzusammen setzung in dielektrischen Bariumtitanat-Keramikzu sammensetzungen der folgenden Summenformel: {(Ba_{1 -} _x _- _yCa_xSr_y)O}_m · TiO₂,worin m, x bzw. y in folgenden Bereichen liegen:1,005 ≦ m ≦ 1,03,
0,02 ≦ x ≦ 0,22 und
0,05 ≦ y ≦ 0,35.
3. Nichtreduzierende dielektrische Keramikzusammen setzungen in dielektrischen Bariumtitanat-Keramik zusammensetzungen der folgenden Summenformel: {(Ba_{1 -} _x _- _yCa_xSr_y)O}_m · (Ti_{1 -} _zZr_z)O₂,worin m, x, y bzw. z in folgenden Bereichen liegen:1,005 ≦ m ≦ 1,03, 0,02 ≦ x ≦ 0,22, 0,05 ≦ y ≦ 0,35 und 0,00 < z ≦ 0,20.
4. Nichtreduzierende dielektrische Keramikzusammen setzungen aus CaZrO₃ und MnO₂ der folgenden allge meinen Formel: Ca_xZrO₃ + MnO₂,worin x von Ca_x ZrO₃ in den nachfolgend beschriebenen Bereichen liegt und MnO₂ (=y) den folgenden Gewichts bereich einnimmt, wenn das Gewicht von Ca_x ZrO₃ 1,00 beträgt:0,85 ≦ x ≦ 1,30 0,05 ≦ y ≦ 0,08 (Gewichtsanteil)
5. Nichtreduzierende dielektrische Keramikzusammen setzungen aus (BaCa)ZrO₃ und MnO₂ der folgenden allgemeinen Formel: (Ba_xCa_{1 -} _x)_yZrO₃ + zMnO₂,worin x und y von (Ba_xCa_{1 -} _x)_yZrO₃ in den folgenden Bereichen liegt und MnO₂ (= z) das folgende Gewichts verhältnis einnimmt, wenn das Gewicht von (Ba_xCa_1- _x)_yZrO₃ 1,00 beträgt:0 < x ≦ 0,20 0,85 ≦ y ≦ 1,30 0,005 ≦ z ≦ 0,08 (Gewichtsverhältnis).

In der US-Patentschrift 44 51 869 wird das obige nicht reduzierende Keramikmaterial und auch eine Methode zur Herstellung eines Keramikschichtkondensators unter Verwendung eines solchen nicht reduzierenden Keramik materials beschrieben. Die Keramikschichtkondensatoren 26 und 27 sind mit den Dielektrika aus nichtreduzie rendem Keramikmaterial in der Weise hergestellt worden, daß die Kondensatoren 26 und27 ihre charakteristischen Eigenschaften nicht verlieren, wenn sie sogar während des Brennens der Grünblätter 102 bis 107 in eine redu zierende Atmosphäre gebracht werden.

Man bildet den Widerstandsfilm 62 des Widerstands 28 mit einem nichtreduzierenden Widerstandsbestandteil. Ein solches nichtreduzierendes Widerstandsbestandteil kann man vorteilhafterweise z. B. nach der Methode, wie sie in der deutschen Patentschrift 21 58 781 beschrieben ist, herstellen. Gemäß dieser Patentschrift besteht der nichtreduzierende Widerstandsbestandteil des Widerstands materials beispielsweise aus Bor-Lanthan oder Bor-Yttrium und nichtreduzierendem Glas. Diese nichtreduzierenden Widerstandsbestandteile bringt man auf das Keramiksub strat 61 auf und brennt dann in einer reduzierenden Atmosphäre und erhält dann schließlich den gewünschten Widerstand 28. Eine Veränderung der Eigenschaften tritt nicht ein, wenn man diesen Widerstand 28 verwendet, und selbst auch dann nicht, wenn man ihn während des Bren nens der Grünschichten 102 bis 107 einer reduzierenden Atmosphäre aussetzt.

Obwohl die äußeren Anschlußelektroden 29 bis 34 aus einem Metall gebildet sind, das hauptsächlich aus min destens einem der Elemente Nickel, Kupfer und Palladium besteht, und die Leiter 15 bis 20, die als elektrische Verbindungsvorrichtungen dienen, aus einem Metall ge bildet sind, das hauptsächlich gemäß der obigen Ausfüh rungsform aus Kupfer besteht, können andere Metalle, wie Platin, Silber, Nickel, Palladium und dergleichen in einer Menge hinzugefügt werden, daß die Eigenschaf ten des Nickels, Kupfers oder Palladiums nicht beein trächtigt werden. Dieses trifft ebenfalls auf die innere Elektrode 60 zu.

Man bildet die äußeren Anschlußelektroden 29 bis 34 in der Weise, daß man eine das oben beschriebene Metall enthaltende Paste auf die Körper der chipartigen elek tronischen Bauteile 26 bis 28 aufbringt und diese brennt. Der Brennvorgang zur Herstellung der äußeren Anschlußelektroden 29 bis 34 kann gleichzeitig mit dem Brennen der Grünschichten 102 bis 107 durchgeführt werden. Das heißt also, daß die äußeren Anschlußelek troden 29 bis 34 auf den Keramikschichtkondensatoren 26 und 27 und dem Widerstand 28 bereits vorgesintert sein können, wenn diese Elemente in die Hohlräume 44 bis 49 während des Schichtaufbaus der Grünschichten 102 bis 107 eingesetzt werden.

Es sei festgestellt, daß das in Fig. 1 gezeigte Schalt kreissubstrat nur ein Beispiel darstellt, um auf ein fache Weise die Erfindung zu erläutern. Die Art, die Anzahl und auch der Verbindungsaufbau der in dem erfin dungsgemäßen Schaltkreissubstrat verwendeten chiparti gen elektronischen Bauteile ändern sich daher jeweils entsprechend dem gewünschten Schaltkreis. Obwohl die Hohlräume zur Aufnahme der chipartigen elektronischen Bauteile gemäß der vorgenannten Ausführungsform durch die Durchgangslöcher in den die Keramikschichtstruktur bildenden Keramikschichten definiert sind, können sich diese Hohlräume auch in Aushöhlungen, die nicht durch die Keramikschichten führen, befinden.

Claims

1. Schaltkreissubstrat, gekennzeichnet durch

- eine Keramikschichtstruktur (10) mit einer Vielzahl von Keramikschichten (2-7), die eine erste Keramikschicht (3-6) mit einem Hohlraum (44-49) aufweisen, und einer ersten und zweiten Hauptoberfläche (8, 9), die einander gegenüber liegend angeordnet sind;
- ein chipartiges elektronisches Bauteil (26-28) mit äußeren Anschlußelektroden (29-34), das sich in dem Hohlraum (44-49) befindet und
- elektrische Verbindungseinrichtungen (15-20), die mit den äußeren Anschlußelektroden verbunden sind, und von denen sich ein Teil in das Innere der Keramikschichtstruktur erstreckt,

wobei die äußeren Anschlußelektroden aus einem Metall gebildet sind, das hauptsächlich aus mindestens einem der Elemente Nickel, Kupfer und Palladium besteht,
und die elektrischen Verbindungseinrichtungen aus einem hauptsächlich aus Kupfer bestehenden Metall gebildet sind.

2. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das chipartige elektronische Bauteil (26) eine innere Elektrode (60) aufweist, die aus einem Metall gebildet ist, das hauptsächlich aus minde stens einem der Elemente Nickel, Kupfer und Palla dium besteht.

3. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschichtstruktur eine zweite Keramik schicht (2) mit einem ersten Durchgangsloch (35, 41, 42) aufweist.

4. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschichtstruktur eine dritte Keramik schicht (7) ohne Hohlraum aufweist.

5. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Keramikschicht in dem Schichtaufbau der aus einer Vielzahl von Keramikschichten beste henden Keramikschichtstruktur zwischengelagert ist.

6. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum ein Loch aufweist, das senkrecht durch die erste Keramikschicht führt.

7. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungseinrichtungen ein leitendes Materialteil (19, 20) aufweisen, das sich entlang der Grenzfläche zwischen einem benachbarten Keramikschichtpaar aus der Vielzahl von Keramikschichten erstreckt.

8. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungseinrichtungen ein in dem ersten Durchgangsloch ausgebildetes leitendes Materialteil (50, 56, 57) aufweisen.

9. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Keramikschicht ein zweites Durch gangsloch (36-40, 43) und die elektrischen Verbin dungseinrichtungen ein in dem zweiten Durchgangs loch ausgebildetes leitendes Materialteil (51-55, 58) aufweisen.

10. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungseinrichtungen einen leitenden Film (21, 22) aufweisen, der sich über die erste Hauptoberfläche (8) der Keramikschichtstruktur erstreckt.

11. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Keramikschichtstruktur enthaltene Vielzahl von Keramikschichten aus einem Keramikma terial, das bei niedrigen Temperaturen in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert werden kann, hergestellt worden ist.

12. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das chipartige Bauteil aus einem Kondensator (26, 27) mit einem Dielektrikum aus nichtreduzieren der Keramik besteht.

13. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das chipartige elektronische Bauteil aus einem Widerstand (28) mit einem auf einem Keramiksub strat (61) ausgebildeten Film (62) aus einem nichtreduzierenden Bestandteil besteht.

14. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das chipartige elektronische Bauteil aus einem Keramikschichtkondensator (26, 27) besteht.

15. Schaltkreissubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Keramikschicht (3-6) ein erstes Durchgangsloch (36-40, 43), und die Keramikschicht struktur eine zweite Keramikschicht (2) mit einem zweiten Durchgangsloch (35, 41, 42) und eine dritte Keramikschicht (7) ohne Hohlraum aufweisen, wobei die elektrischen Verbindungseinrichtungen ein erstes leitendes Materialteil (19, 20), das sich entlang der Grenzfläche zwischen einem benach barten Paar aus Keramikschichten aus der Vielzahl von Keramikschichten (2-7), erstreckt, und ein zweites, in den ersten und zweiten Durchgangslöchern ausgebildetes leitendes Materialteil (15-18) aufweisen.