DE3787366T2 - Keramische/organische mehrschichtenanschlussplatte. - Google Patents

Keramische/organische mehrschichtenanschlussplatte.

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DE3787366T2 DE88900711T DE3787366T DE3787366T2 DE 3787366 T2 DE3787366 T2 DE 3787366T2 DE 88900711 T DE88900711 T DE 88900711T DE 3787366 T DE3787366 T DE 3787366T DE 3787366 T2 DE3787366 T2 DE 3787366T2
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Description

    Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf keramisch/organische Mehrschichtverbindungsplatten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf gedruckte Schaltungsplatten, die eine neuartige Konstruktion von keramischen und organischen Schichten oder Lagen verwenden, um Schwierigkeiten zu vermindern, die üblicherweise bei Plattenmaterialien und daran befestigten Komponenten angetroffen werden, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen.
    • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Mehrschichtplatten sind als praktisches und kostengünstiges Mittel verwendet worden zum Befestigen und miteinander Verbinden diskreter elektrischer Bauteile. Insbesondere werden Mehrschichtplatten aus einem dielektrischen Substrat mit leitenden metallischen Bahnen versehen, die elektrische Verbindungen zwischen, darauf angebrachten Bauteilen definieren. Die metallischen Anschlußdrähte oder Leitungen der Bauteile können an die leitenden Bahnen gelötet werden, um die erwünschten elektrischen Verbindungen zu vervollständigen.
  • Das dielektrische Substrat, das verwendet wird zum Bilden der gedruckten Leiter- oder Schaltungsplatte, ist üblicherweise ein Glasfasergewebe, das mit einer Harzzusammensetzung, wie beispielsweise Epoxid- oder Polyimid, imprägniert wurde. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des dielektrischen Substrats ist deutlich größer als der der diskreten Bauteile. Diese Verschiedenheit zwischen den Wärmeausdehnungskoffizienten hat bisher kein unüberwindliches Problem dargestellt, da die Flexibilität der Metallanschlüsse der diskreten Bauteile das thermische Mißverhältnis ausgleichen würde. Selbst in Situationen, wo Schaltungsanordnungen häufigen und großen Temperaturveränderungen oder -wanderungen ausgesetzt sind, kann ein Hersteller die thermische Fehlabstimmung ausgleichen durch Vorsehen einer Schaltungslayoutgestaltung oder -anordnung, die Ausdehnungsschleifen aufweist, und wobei die Bauteilleiter oder -anschlüsse die verschiedenen Ausdehnungen oder Zusammenziehungen der Elemente absorbieren, wodurch Belastung der Lötverbindungen verhindert wird, was ein Hauptgrund für Schaltungsversagen ist.
  • In letzter Zeit haben Hersteller Bauteile entwickelt, die in Chipträgern ohne Anschlußdrähte bzw. anschlußlosen Chipträgern aufgenommen sind. Die Gehäuse der anschlußlosen Bauteilträger werden üblicherweise aus Aluminiumoxid gebildet und werden direkt auf einer Leiterplatte oder auf eine leitende Schicht einer Mehrschichtplatte befestigt. Es wurde festgestellt, daß der Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem dielektrischen Substrat und dem anschluß- oder leitungsdrahtlosen Chipträger aus Aluminiumoxid ein hohes Maß an Lötverbindungsversagen ergeben hat (wobei die Lötverbindungen zur Befestigung an Mehrschichtplatten verwendet wurden). Genauer ist der Wärmeausdehnungskoeffizient einer herkömmlichen Epoxid-Glas-Mehrschichtplatte im Bereich von 15-20·10&supmin;&sup6; m/m pro Grad-Celsius. Im Gegensatz dazu besitzen Aluminiumoxid-Chipbauteile einen viel niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten, im allgemeinen ungefähr 6,7·10&supmin;&sup6; m/m pro Grad-Celsius. Wenn ein Leiterplattenlaminat mit anschlußlosen Bauteilen hohen Temperaturschwankungen (beispielsweise in Bereichen von mehr als -55ºC bis +125ºC) ausgesetzt wird, haben somit die Lötverbindungen zwischen den Bauteilen und dem Laminat häufig versagt, da keine Flexibilität zwischen den Bauteilen und dem Laminat vorhanden war, um die unterschiedlichen Ausdehnungsgrößen aufzunehmen oder zu kompensieren. Die aufgetretenen Fehler bestanden typischerweise in der Form von Rissen oder Brüchen in den Lötverbindungen.
  • Es ist daher deutlich, daß es wünschenswert wäre, eine Mehrschichtplatte vorzusehen mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der besser zu dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Aluminiumoxid-Chipbauteile paßt, um ein Versagen der gewünschten elektrischen Verbindungen zu verhindern. Ferner wäre es wünschenswert, eine Mehrschichtleiterplatte vorzusehen, die weiterhin organische Glas-Epoxid-Substrate für den Leiterplattenaufbau verwendet, da letztere beträchtliche Kostenvorteile bieten und relativ leicht herzustellen sind. US-A-377 220 und 4 522 667 sprechen das oben genannte Problem an und liefern gewisse Lösungen.
  • Zusätzlich zu den Problemen nicht angepaßter Ausdehnungskoeffizienten gibt es auch Probleme mit der thermischen Dissipation oder dem Wärmeübergang, die mit der Verwendung von anschluß- oder anschlußdrahtlosen Bauteilen assoziiert werden. Integrierte Schaltungen, die in anschlußlosen Bauteilen ausgeführt sind, werden nicht lange überdauern oder ordnungsgemäß arbeiten, wenn sie überhitzt werden. Die Wärmeschienen, die bisher auf Standardmehrschichtplatten verwendet wurden, um Überhitzungsprobleme zu beseitigen, können nicht mit anschlußlosen Bauteilen verwendet werden, da die Anschlüsse dabei aus allen vier Seiten des Chipträgers herauskommen und keinen Weg auf den Standardmehrschichtplatten lassen für herkömmliche Wärmeschienen.
  • Aus dem Vorgenannten sollte der Bedarf deutlich werden für eine neue und verbesserte Mehrschichtleiterplatte mit sowohl einem Wärmeausdehnungskoeffizienten als auch einer Wärmedissipationsfähigkeit, die besonders zweckmäßig sind in Verbindung mit anschlußlosen Bauteilen. Entsprechend kann ein besseres Verständnis der Erfindung erhalten werden durch Bezugnahme auf die Zusammenfassung der Erfindung und die genaue Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, zusätzlich zu dem in den Ansprüchen definierten Bereich der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert, wobei ein spezielles Ausführungsbeispiel in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Um die Erfindung zusammen zu fassen, weist die Erfindung eine verbesserte Mehrschichtplatte auf mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, die besonders geeignet ist zur Verwendung in Verbindung mit anschlußlosen Bauteilen. Genauer ist eine Mehrschichtplatte gezeigt mit einer Vielzahl von planaren oder ebenen Lagen oder Schichten, die in aneinander haftender Weise zu einer Laminatstruktur verbunden sind, und zwar über Verbindungs- oder Haftschichten, die aus organischem, epoxidimprägniertem Glasgewebe gebildet sind.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das Schaltungs- oder Leiterplattenlaminat der vorliegenden Erfindung eine oberste ebene Keramik-Aluminiumoxid- Schicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der geringer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient, den die Verbundlaminatstruktur allein haben würde. Eine oberste nachgiebige Haft- oder Klebemittelschicht ist direkt unterhalb der keramischen, obersten Schicht und zwischen einer Schicht aus einer herkömmlichen gedruckten Leiterplatte angeordnet. Eine unterste, nachgiebige Haft- oder Klebemittelschicht, ähnlich zu der obersten, nachgiebigen Haft- oder Klebemittelschicht, ist direkt unterhalb der Schicht aus der herkömmlichen gedruckten Leiterplattenschicht und zwischen einer untersten, keramischen Aluminiumoxidschicht ähnlich zu der obersten, keramischen Aluminiumoxidschicht angeordnet. Sowohl die oberste als auch die unterste keramische Aluminiumoxidschicht ist geeignet, anschlußlose Aluminiumoxidbauteile aufzunehmen. Das sich ergebende Leiterplattenlaminat besitzt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der genau zu dem der anschlußlosen Bauteilträger paßt, die daran befestigt werden sollen. Herkömmliche Wärmeschienen werden zur Wärmedissipation nicht benötigt, da die äußersten Aluminiumoxidschichten 100% der keramisch/organischen Mehrschichtverbindungsplattenoberfläche einnehmen und als relativ guter Wärmedissipator oder -verbraucher wirken, wodurch das Erfordernis für platzverbrauchende Materialien vermindert wird.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Mehrschichtleiterplattenlaminat mit einem Wärmeausdehnungskoffizienten vorzusehen, das in Verbindung mit anschlußlosen Bauteilen besonders zweckmäßig ist.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mehrschichtleiterplattenlaminat vorzusehen, das wesentliche Temperaturzyklen oder -schwankungen aufnehmen kann.
  • Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mehrschichtleiterplattenlaminat vorzusehen, das relativ kostengünstig und leicht herzustellen ist.
  • Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mehrschichtleiterplattenlaminat vorzusehen, das verbesserte Wärmedissipationseigenschaften besitzt.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, zu gestatten, daß verschiedene Bauteile, Module und ähnliches direkt auf der Oberfläche des Mehrschichtleiterplattenlaminats befestigt werden.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mehrschichleiterplattenlaminat vorzusehen mit Wärmedissipationseigenschaften und mit einer strukturell starken oder festen Packung, die bei der Dissipation von Wärmeenergie von direkt angebrachten Halbleitern und anderen Bauteilen hilft.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mehrschichtleiterplattenlaminat vorzusehen, das leicht und wirtschaftlich zur Verwendung mit herkömmlichen Mehrschichtplatten angepaßt werden kann, ohne die Schaltungsdichte auf den herkömmlichen Mehrschichtplatten zu beeinflussen.
  • Die genannte Zusammenfassung der Erfindung umreißt einige der naheliegenderen Ziele der Erfindung. Die Ziele sollen nur als Veranschaulichung von einigen der mehr vorstechenen Merkmale und Anwendungen der beabsichtigten Erfindung angesehen werden. Viele andere vorteilhafte Ergebnisse können durch die Anwendung der gezeigten Erfindung erhalten werden. Die Zusammenfassung umreißt die naheliegenderen und wichtigen Merkmale der vorliegenden Erfindung ziemlich breit, so daß die folgende genaue Beschreibung der Erfindung besser verstanden werden kann, so daß der vorliegende Fortschritt der Technik besser eingeschätzt werden kann. Zusätzliche Merkmale der Erfindung, die den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung bilden, werden im weiteren beschrieben.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
  • Fig. 1 eine Draufsicht einer keramisch/organischen Mehrschichtplatte ist;
  • Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß, gesehen entlang der Linien 2-2 von Fig. 1.
  • Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen ähnliche Teile in der gesamten Zeichnung.
    • Bezugzeichen der Zeichnung:
  • 10 keramisch/organische Mehrschichtverbindungsplatte
  • 12 oberste, keramische Aluminiumoxidschicht
  • 14 herkömmliche Mehrschichtleiterplatte
  • 16 Verbinderkante von 10
  • 18 Verbinderkontakte von 34
  • 20 elektrisch leitende Fußabdrücke oder Kontaktflächen
  • 22 elektrisch leitender Ausrichtungsfußabdruck oder -kontaktfläche
  • 24 Trennungspunkt zwischen 12 und 34
  • 26 oberste nachgiebige Haftmittelschicht
  • 28 unterste nachgiebige Haftmittelschicht
  • 30 herkömmliche, plattierte Mehrschichtplattenpfosten
  • 32 unterste, keramische Aluminiumoxidschicht
  • 34 Kantenkartenverbinderoberfläche
  • 36 Fußabdruck- oder Kontaktflächenmuster
  • 38 Kissen oder Flächen von 14
    • Genaue Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Mit Bezug nunmehr auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Fig. 1 und 2 davon ist eine keramisch/organische Mehrschichtverbindungsplatte gezeigt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Genauer zeigt Fig. 2 eine perspektivische Ansicht teilweise im Schnitt und teilweise als Aufriß gesehen entlang der Linien 2-2 von Fig. 1. Die in Fig. 2 gezeigte keramisch/organische Mehrschichtverbindungsplatte 10 weist eine oberste, keramische Aluminiumoxidschicht 12 auf. Eine oberste nachgiebige Haftmittelschicht 26 ist direkt unterhalb der obersten keramischen Aluminiumoxidschicht 12 und zwischen einer herkömmlichen gedruckten Leiterplatte 14 angeordnet. Eine unterste nachgiebige Haftmittelschicht 28, ähnlich zu der obersten nachgiebigen Haftmittelschicht 26, ist direkt unterhalb der herkömmlichen gedruckten Leiterplatte 14 und zwischen einer untersten keramischen Aluminiumoxidschicht 32, ähnlich zu der obersten keramischen Aluminiumoxidschicht 26, angeordnet.
  • Fig. 2 zeigt auch eine Vielzahl herkömmlicher, plattierter Mehrschichtplattenpfosten 30, die durch die jeweiligen obersten und untersten keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32, durch die obersten und untersten nachgiebigen Haftmittelschichten 26 bzw. 28 und zu der herkömmlichen Mehrschichtplatte 14 ragen. Die herkömmliche Mehrschichtplatte 14 ist mit einer Vielzahl elektrisch leitender Bahnen (nicht gezeigt) versehen, die Schaltungs- oder Leiterbahnen definieren zu Bauteilen, die auf den elektrisch leitenden Fußabdrücken oder Kontaktflächen 20 angebracht sind.
  • Die herkömmliche Mehrschichtplatte 14, die hier in Betracht gezogen wird, kann entweder eine Mehrschichtplatte sein, die durchgehende plattierte Löcher besitzt oder eine Mehrschichtplatte, die aufplattierte Pfosten besitzt. Die Materialien, die beim Aufbau dieser herkömmlichen Mehrschichtplatten verwendet werden, welche besonders geeignet sind für die Anwendung, die von der vorliegenden Vorrichtung 10 beabsichtigt ist, sind Polyimid-Quarz-Teflon-Glas, Epoxidglas und Polyimidglas. Diese Materialien werden typischerweise bevorzugt wegen ihrer wünschenswerten Wärmeausdehnungskoeffizienten hinsichtlich Aluminiumoxid und wegen ihrer Wärmedissipationseigenschaften.
  • Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die keramisch/organische Mehrschichtverbindungsplatte 10 und zeigt eine Vielzahl dieser elektrisch leitenden Fußabdrücke oder Kontakt flächen 20, die in einer Kontaktflächenkonfiguration 36 angeordnet wurden, um die direkt gelötete Verbindung typischer anschlußloser Komponenten darauf aufzunehmen. Eine dieser Kontaktflächen 22 ist länger als die anderen leitenden Kontaktflächen 20 und dient zur ordnungsgemäßen Ausrichtung der anschlußlosen Bauteile auf der Mehrschichtverbindungsplatte 10. Da die anschlußlosen Chipbauteile aus Aluminiumoxid bestehen und da die oberste Schicht 12 der keramisch/organischen Mehrschichtverbindungsplatte auch aus Aluminiumoxid besteht, passen die Wärmeausdehnungskoeffizienten gut zusammen. Dieses Zusammenpassen gestattet, daß sich die obersten und untersten keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 mit ungefähr der gleichen Rate ausdehnen wie die extern angebrachten, anschlußlosen Bauteilträger. Diese nahezu gleiche Ausdehnungsrate hält die Unversehrtheit oder Integrität der elektrischen Verbindungen zwischen den anschlußlosen Chipbauteilträgern und der keramisch/organischen Mehrschichtplatte 10 aufrecht.
  • Mit Bezug wiederum auf Fig. 2 ist ersichtlich, daß die obersten und unteren keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 über nachgiebige Haftmittelschichten 26 bzw. 28 mit der herkömmlichen Mehrschichtleiterplatte 14 verbunden wurden. Dieses nachgiebige Haftmittel ist vorzugsweise im Bereich zwischen 0,0051 und 0,015 cm dick und sieht daher einen Dämpfungseffekt vor, um die Fehlabstimmung der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den darüberliegenden Aluminiumoxidschichten 12 und 32 und dem die herkömmliche Mehrschichtleiterplatte 14 aufweisenden organischen Material zu vermindern. Genauer wird während Temperaturschwankungen bzw. Wärmezyklen jegliche Positionsbewegung, die unterschiedlich ist, zwischen den keramischen Aluminiumoxidschichten 12 und 32 und der organischen herkömmlichen Mehrschichtleiterplatte 14, durch die nachgiebigen Haftmittelschichten 26 und 28 aufgenommen oder absorbiert werden, die die Aluminiumoxidschichten 12 und 32 von der Polyimidglas-Leiterplatte 14 trennen. Zusätzlich fließt das nachgiebige Haftmittel, das die nachgiebigen Haftmittelschichten 26 bzw. 28 aufweist, hoch und um die aufplattierten Pfosten 30 herum und funktioniert zum Abfedern oder Dämpfen der Pfosten 30 bezüglich der Wirkungen oder Effekte jeglicher Bewegung der keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 gegen die Pfosten 30.
  • Die Zusammensetzung der obersten und untersten nachgiebigen Haftmittelschichten 26 bzw. 28 ist wichtig. Ein Haft- oder Klebematerial mit einem niedrigen Elastizitätsmodul, das ein Epoxidnitril- oder ein acrylisches Haftmittel aufweist, welches für Flexibilität modifiziert wurde, ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Es sei auch bemerkt, daß eine große Anzahl anderer Materialien als keramisches Aluminiumoxid für den Aufbau der obersten und untersten keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 verwendet werden kann. Beispielsweise kann Material, z. B. Mullit, Beryllium, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Aluminiumnitrid oder jegliche Kombination davon verwendet werden und wäre immer noch in dem in Erwägung gezogenen Bereich der vorliegenden Erfindung, wobei die tatsächliche Auswahl der Materialien abhängig ist von der erforderlichen Wärmedissipation, den Kosten der Materialien, der Leichtigkeit der Herstellung und der Geeignetheit für einen bestimmten Zweck.
  • Die herkömmlichen, aufplattierten Mehrschichtplattenpfosten 30 werden typischerweise aus Kupfer hergestellt und können daher Scherbelastungen im Bereich zwischen 1540 und 1960 kg/cm² aushalten. Die große Belastbarkeit hinsichtlich Scherbelastungen der Pfosten 30 dient ferner zum Ausgleichen der Belastungen, die auf die Lötverbindungen angelegt werden, welche typischerweise nur Scherbelastungen im Bereich von 280 kg/cm² aushalten können.
  • Eine genauere Betrachtung von Fig. 1 zeigt eine Kantenkartenverbinderoberfläche 34, die eine herkömmliche Mehrschichtleiterplattenschicht 14 aufweist und mit Verbinderkontakten 18 besitzt. Die Kantenkartenverbinderoberfläche 34 ist eine Verlängerung der herkömmlichen Mehrschichtleiterplattenschicht 14, jedoch ohne die jeweiligen Haftmittelschichten 26 und 28 (wie in Fig. 2 gezeigt) und ohne die obersten und untersten keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 (wobei 32 in Fig. 2 gezeigt ist). Der Punkt der Trennung zwischen der obersten keramischen Aluminiumoxidschicht 12 und der Kantenkartenverbinderoberfläche 34 ist durch das Bezugszeichen 24 angezeigt. Der Punkt der Trennung zwischen der untersten keramischen Aluminiumoxidschicht 32 und der Kantenkartenverbinderoberfläche 34 ist in den Figuren nicht gezeigt, aber aus Gründen der Vollständigkeit sei bemerkt, daß der Punkt der Trennung dort zwischen identisch ist mit dem abgebildeten Punkt der Trennung 24 zwischen der obersten keramischen Aluminiumoxidschicht 12 und der Kantenkartenverbinderoberfläche 34. Dadurch, daß die keramischen Aluminiumoxidschichten 12 und 32 kürzer geschnitten oder zurückgesetzt sind, d. h. bis zum Punkt der Trennung 24, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, kann eine Wärmeausdehnungskoeffizientenabstimmung mit den Verbindern erhalten werden, die auf externen Mehrschichtplatten positioniert sind. Genauer sind die nachgiebigen Haftmittelschichten 26 und 28, die zum Trennen der Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 von der herkömmlichen Mehrschichtleiterplatte 14 dienen, nicht verfügbar, um irgendeine Bewegung der keramischen Aluminiumoxidschicht 12 bzw. 32 gegen externe Verbinder, die auf fremden Mehrschichtplatten positioniert sind, auszugleichen. Entsprechend besitzt das durch das Kurzschneiden oder Absetzen der keramischen Aluminiumoxidschicht 12 freigelegte Material auf der Verbinderkante 34, wie es in Fig. 1 gezeigt ist typischerweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der mehr dem der Verbinder auf einer fremden Mehrschichtplatte ähnelt. Die Abstimmung der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen benachbarten Mehrschichtplatten verbessert die Verbindbarkeit dieser Platten, während Wärmeschwankungen, da sie sich mit ähnlichen oder fast gleichen Raten ausdehnen und zusammenziehen.
  • Es ist durch die vorhergehende Beschreibung der Verbinderkante 34 nicht beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung auf dieses bestimmte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Beispielsweise kann es in bestimmten Fällen wünschenswert sein, die keramisch/organische Mehrschichtverbindungsplatte 10 über gelötete Verbindungen direkt mit Einrichtungen und Platten zu verbinden, die extern zu der Vorrichtung 10 sind. In diesen Situationen ist eine Abstimmung von verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen benachbarten Platten oder Einrichtungen nicht erforderlich, daher sind die keramischen Aluminiumoxidschichten 12 und 32 nicht kurzgabgeschnitten und erstrecken sich über die gesamten Oberflächen der herkömmlichen Mehrschichtplatte 14.
  • Eine Anzahl von Verfahren, die in der Technik bekannt sind, kann verwendet werden, um die tatsächliche Herstellung der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Eine kurze Umschreibung eines bevorzugten Herstellungsverfahrens beginnt mit einer vollständigen oder fertigen, herkömmlichen Mehrschichtleiterplatte 14, auf die plattierte Pfostenverbindungen auf Flächen oder Kissen 38 von der Oberfläche der Platte 14 abgelagert oder abgeschieden werden, und zwar auf ein anderes Niveau, das die Oberfläche der obersten, keramischen Aluminiumoxidschicht 12 und/oder der untersten keramischen Aluminiumoxidschicht 32 ist. Die herkömmliche Mehrschichtplatte 10 wird gereinigt. Als nächstes wird chemischer Kupferniederschlag oder elektroplattierte Zwischenkupferung (dünnes Kupfer) auf den obersten und untersten keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 abgelagert oder abgeschieden, um eine Kontinuität zwischen den Kupferspuren oder -bahnen (nicht gezeigt) vorzusehen, die auf den Oberflächen der Platte 14 vorhanden sind. Eine Filmplattiermaske wird dann gebohrt, die verwendet wird, um nachfolgend die Pfosten 30 zu plattieren. Die gebohrte Filmplattiermaske wird dann auf die kurzgeschlossenen Kupferspuren auf den Oberflächen der Mehrschichtleiterplatte 14 aufgebracht. Sobald diese Maske aufgebracht wurde, werden die elektrisch leitenden Pfosten 30 durch die Maske elektroplattiert. Die plattierten Pfosten 30 ragen über die Oberfläche der Maske in einer pilzartigen Weise und werden abgeschliffen, um mit der Maske glatt abzuschließen. Die Maske wird dann entfernt durch einfaches Abziehen. Die Oberfläche der herkömmlichen Mehrschichtleiterplatte 14 wird gereinigt durch herkömmliche Waschverfahren und dann wird die kurzschließende Zwischenkupferung weggeätzt.
  • Die obersten und untersten keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 werden dann lasergebohrt, wobei Löcher mit dem Pfosten 30 zusammenfallen, die auf den Oberflächen der Mehrschichtplatte 10 plattiert wurden. Als nächstes wird die gebohrte keramische Aluminiumoxidschicht haftend mit der Oberfläche der herkömmlichen Mehrschichtplatte 14 verbunden unter Verwendung eines nachgiebigen Haftmittels, wie es oben beschrieben wurde. Dieses Verbinden ergibt, daß die Pfosten 30 über die Oberflächen der obersten und untersten keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 hinausragen. Die Pfosten 30 werden abgeschliffen, so daß sie mit den Oberflächen der obersten und untersten keramischen Schichten 12 bzw. 32 glatt abschließen. Eine Metallisierung des Aluminiumoxids erfolgt während des darauffolgenden chemischen Kupferniederschlags, der im weiteren beschrieben wird. (Alternativ dazu können die keramischen Aluminiumoxidschichten 12 und 32 metallisiert werden, bevor sie mit der Mehrschichtplatte 10 verbunden werden. Wenn dies getan wird, stoppt das Abschleifen der Pfosten an der metallisierten Oberfläche der keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32.) Zusätzlich wird irgendwelches überschüssige Haftmittel, das auf die obersten oder untersten Oberflächen 12 und 32 gelaufen sein könnte, während dieses Schrittes entfernt. Als nächstes wird die Verbindung des leitenden Materials, das auf den keramischen Aluminiumoxidoberflächen 12 bzw. 32 ist, mit dem Pfosten 30, die durch die Löcher der Keramik ragen, erreicht durch die Verwendung bekannter chemischer Kupferniederschlagsprozesse. Die leitenden Kontaktflächen 20 werden dann in einem Photomuster erstellt, um das Kontaktflächenmuster 36 zu Erzeugen, das den Kontaktflächen oder Fußabdrücken der anschlußlosen Bauteilträger entspricht, die nachfolgend auf den obersten und untersten keramischen Aluminiumoxidschichten 12 bzw. 32 angebracht werden. Nachdem dieses Photomuster erreicht wurde, werden die Kontaktflächenmuster 36 auf die erforderliche Dicke normalerweise 0,0038 cm) aufplattiert. Das sich ergebende Kontaktflächenmuster 36 ist in Fig. 1 gezeigt. Dieses Kontaktflächenmuster 36 wird dann mit Lot überzogen und das Resistmaterial wird entfernt. Der Endschritt ist das Wegätzen des verbindenden Kupfers zwischen den einzelnen Kontaktflächen 20.
  • Die vorliegende Offenbarung umfaßt diejenige in den beigefügten Ansprüchen sowie diejenige der vorhergegangenen Beschreibung. Obwohl diese Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem gewissen Grad der Besonderheit beschrieben wurde, sei bemerkt, daß die vorliegende Offenbarung in ihrer bevorzugten Form nur als Beispiel gegeben wurde.

Claims (11)

1. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) die zum Reduzieren von Fehlabstimmungen der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Bauteilträgern dient, die auf der Mehrschichtplatte angebracht sind, wobei in Kombination folgendes vorgesehen ist:
eine organische Innenschicht (14), die eine gedruckte Schaltungs- oder Leiterplatte bildet und eine obere und eine untere Oberfläche besitzt; ein Paar von nachgiebigen Haftmittelschichten (26, 28), die jeweils auf der oberen bzw. der unteren Oberfläche positioniert sind;
ein Paar von keramischen Schichten (12, 32), wobei jede entsprechend an den nachgiebigen Haftmittelschichten (26, 28) anhaftet und wobei die nachgiebigen Haftmittelschichten (26, 28) allgemein aus einer Gruppe mit einer guten Wärmeleitfähigkeit und einem geringen Elastizitätsmodul aufgebaut sind, die Epoxynitril- oder modifiziertes akrylisches Haftmittel aufweist.
2. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach Anspruch 1, wobei die keramischen Schichten (12, 32) allgemein aus einer Gruppe von Materialien aufgebaut sind, die folgendes aufweist: Mullit, Beryllium, Siliziumnitrit, Aluminiumnitrit und irgendeine Kombination dieser Materialien.
3. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die keramischen Schichten (12, 32) ferner elektrisch leitende Fußabdrücke oder Kontaktflächen (20) aufweisen, die darauf positioniert sind und die durch die Haftmittelschichten (26, 28) hindurch mit der Vielzahl von elektrisch leitenden Pfaden oder Bahnen verbunden sind.
4. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach Anspruch 1, wobei die keramischen Schichten (12, 32) kurz abgeschnitten bzw. zurückgesetzt sind, um die organische innere Schicht (14) zur direkten elektrischen Verbindung mit äußeren Einrichtungen frei zulegen.
5. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die oberen und unteren Oberflächen der inneren Schicht leitende Kissen oder Flächen (38) darauf besitzen, die mit der Vielzahl elektrisch leitenden Pfaden oder Bahnen verbunden sind.
6. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte (10) eine Kompositstruktur besitzt.
7. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die organische Innenschicht (14) eine Mehrschichtplatte ist.
8. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die keramische/organische Mehrschichtplatte (10) elektrische Verbindungen besitzt, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: plattierte durchgehende Löcher, plattierte aufrechtstehende Pfosten, und eine Kombination beider.
9. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die keramischen Schichten (12, 32) im allgemeinen aus einer Gruppe von Materialien mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich dem von Aluminiumoxid aufgebaut ist.
10. Keramisch/organische Mehrschichtplatte (10) nach Anspruch 3, wobei die elektrisch leitenden Fußabdrücke oder Kontaktflächen (20) durch die Haftmittelschichten (26, 28) hindurch mit der Mehrschichtplatte (14) elektrisch verbunden sind.
11. Mehrschichtplatte (10), die in Kombination folgendes aufweist:
eine organische Schicht (14), die eine gedruckte Leiterplatte bildet;
eine nachgiebige Haftmittelschicht (26, 28), die auf der organischen Schicht (14) positioniert ist; eine keramische Schicht (12, 32), die auf der nachgiebigen Haftmittelschicht (26, 28) positioniert ist; und
wobei die nachgiebige Haftmittelschicht (26, 28) im allgemeinen aus einer Gruppe mit einer guten Wärmeleitfähigkeit und einem geringen Elastizitätsmodul aufgebaut ist, die Epoxynitril oder modifiziertes akrylisches Haftmittel aufweist.
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