DE3881751T2 - Herstellung von Komponenten in gedruckter Schaltungstechnik. - Google Patents

Herstellung von Komponenten in gedruckter Schaltungstechnik.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Komponenten einer gedruckten Schaltung und befaßt sich insbesondere mit der Verwendung von Schichtungen von "rohen" Blättern, die Metallisierungsmuster tragen.
  • In jüngster Zeit ist auf vielen Gebieten eine größere Verdichtung der Packung einer elektrischen Schaltung erforderlich, und ein Verkürzen der Länge von Zwischenverbindungen und eine Verfeinerung von Mustern eines Schaltungssubstrats sind jetzt auf dem Computerfachgebiet etc. unerläßlich. Da die Dichte von Zwischenverbindungen eines Dickfilmschaltungssubstrats auf Grund des Einsatzes des Siebdruckverfahrens begrenzt ist, wird ein Mehrschichtsubstrat, das aus Blättern aus "rohem" Material besteht, in Erwägung gezogen. Um solch ein Mehrschichtsubstrat herzustellen, kann eine Vielzahl von rohen Blättern, auf denen Metallisierungsmuster aufgedruckt sind, als Schichtungen zusammengesetzt, unter Wärme gepreßt und gebrannt werden.
  • Bei einem solchen Verfahren werden, wenn eine Vielzahl von rohen Blättern wärmegepreßt werden, die gedruckten Muster auf die rohen Blätter gedrückt und zum transversalen Ausbreiten gebracht. Als Resultat haben die Metallisierungsmusterlinien nach dem Brennen einen Querschnitt einer dünnen Ellipse, so ist es schwierig, feinlinige Muster unter Aufrechterhaltung eines wünschenswert niedrigen elektrischen Widerstandes herzustellen.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, durch die solche Probleme reduziert werden können, umfaßt ein Verfahren zum Schichten eines rohen Blattes auf ein metallisiertes rohes Blatt mit den Schritten: Vorbereiten eines ersten rohen Blattes; Drucken eines Metallisierungsmusters auf das erste rohe Blatt; Vergraben des genannten Metallisierungsmusters in dem ersten rohen Blatt, wobei das genannte Metallisierungsmuster gefroren wird, so daß eine obere Oberfläche des ersten rohen Blattes flach wird und eine Querschnittsform des genannten Metallisierungsmusters nach dem Vergraben im wesentlichen bewahrt ist; und Anordnen eines zweiten rohen Blattes über dem ersten rohen Blatt auf einer Seite, in der das genannte Metallisierungsmuster vergraben ist.
  • Bei solch einer Ausführungsform wird ein Metallisierungsmuster, das auf einem rohen Blatt durch Bedrucken gebildet ist, in das rohe Blatt gedrückt, während das Metallisierungsmuster gefroren und das rohe Blatt vorzugsweise erwärmt ist, bis das Metallisierungsmuster in dem rohen Blatt vergraben ist und eine obere Oberfläche des rohen Blattes, die das Metallisierungsmuster enthält, flach gemacht worden ist. Bei diesem Vergraben wird die Querschnittsform des Metallisierungsmusters auf Grund des Gefrierens des Musters im wesentlichen nicht verändert. Als Resultat ist das Muster noch fein. In dieser Hinsicht betreffen Verweise auf die Querschnittsform eines Metallisierungsmusters insbesondere (aber nicht ausschließlich) die Leitungsbreite des Musters. Ferner wird, wenn solche rohen Blätter mit einem darin vergrabenen Metallisierungsmuster geschichtet und gepreßt werden, das Metallisierungsmuster nicht deformiert, da die rohen Blätter eine flache obere Oberfläche haben und das etallisierungsmuster in dem rohen Blatt vergraben worden ist. So kann ein mehrschichtiger Stapel von rohen Blättern, die ein feines Muster haben, erhalten werden.
  • Zu den beiliegenden Zeichnungen:
  • Figuren 1A bis 1D und 2 sind Querschnittsdiagramme, die ein rohes Blatt oder geschichtetes rohes Blatt während den Hauptschritten von einem Beispiel eines Verfahrens zeigen, das die vorliegende Erfindung verkörpert; und
  • Fig. 3 zeigt entsprechende photographische Querschnittsansichten eines rohen Blattes und eines gebrannten Blattes, das durch ein Verfahren nach Stand der Technik und durch ein Verfahren, das die vorliegende Erfindung verkörpert, vorbereitet wurde.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1A erfolgt die Vorbereitung eines rohen Blattes 1 aus Aluminiumoxid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße im Bereich von 4 bis 5 um durch Gießen, um ein Blatt mit einer Dicke von 0,2 bis 1 mm durch ein "Abstreichmesser-" Verfahren zu bilden, Schneiden des Blattes, Perforieren, um Durchgangslöcher zu bilden, Trocknen des Blattes bei Raumtemperatur und Füllen der Durchgangslöcher mit einer Metallpaste wie Wolframpaste. Dann wird ein Muster 2 aus Wolfram mit siebdruck auf das rohe Blatt 1 aufgebracht. Das Wolframmuster 2 hat eine Linienbreite von 100 um und eine Dicke von 50 um (ein D/B- Verhältnis, d. h. Dicken-/Breitenverhältnis von 0,5).
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1B wird das bedruckte rohe Blatt 1 in eine Presse gebracht. Die Presse umfaßt eine heiße Platte 4 aus einem stahl, der auf eine Temperatur von 40ºC bis 90ºC thermostatisch geregelt ist, und eine kalte Platte 3 aus einem Stahl, der auf eine Temperatur von minus 100ºC durch Eintauchen in flüssigen stickstoff gekühlt ist. Das bedruckte rohe Blatt 1 wird auf die heiße Platte 4 gelegt, die sich auf einer unteren Preßplatte 6 befindet, um das rohe Blatt weich zu machen. Die kalte Platte 3 wird zuerst in den flüssigen Stickstoff getaucht, dann herausgenommen und auf eine obere Preßplatte 5 montiert. Nachdem die kalte Platte 3 auf die obere Presse 5 montiert ist, wird die obere Presse 5 schnell nach unten gesteuert, um mit der oberen Oberfläche des Wolframmusters 2 in Kontakt zu kommen. Das Wolframmuster 2 wird durch diesen Kontakt mit der kalten Platte 5 sofort gefroren. Die obere Presse 5 wird weiter nach unten gesteuert, um das Muster 2 in das erweichte rohe Blatt 1 zu drücken, bis die obere Oberfläche des Musters 2 mit der oberen Oberfläche des rohen Blattes 1 ein Niveau hat. Bei diesem Pressen kann eine dünne obere Oberflächenschicht des rohen Blattes 1 gefrieren, wenn die kalte Platte 3 mit dem wolframmuster 2 in Kontakt ist, aber der Hauptteil des rohen Blattes 1 bleibt ungefroren.
  • Das resultierende gepreßte rohe Blatt 1 ist in Fig. 1C dargestellt. Es ist ersichtlich, daß das Wolframmuster 2 bei dem Vergraben nicht wesentlich beschädigt wird, verglichen mit dem gedruckten Muster. Das Muster hat eine Dicke von 50 um und eine Breite von 100 um, d. h., ein D/B-Verhältnis von 0,5.
  • Obwohl die kalte Platte 3 im obigen Fall auf 100ºc gekühlt ist, kann die kalte Platte 3 eine höhere Temperatur haben, solange das Muster 2 dadurch gefriert. Die kalte Platte 3 kann durch einen Kühlmechanismus ständig gekühlt werden.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1D werden eine Vielzahl von rohen Blättern 11, in denen Wolframmuster 12 auf die oben beschriebene Art vergraben sind, gestapelt und zusammengepreßt. Bei diesem Schichtungs- oder Preßverfahren erleidet das wolframmuster 2 überhaupt keinen Schaden, und die Querschnittsform des Musters wird so wie vergraben, d. h. im wesentlichen wie gedruckt, beibehalten.
  • Figur 2 stellt ein anderes Schichtungsverfahren der rohen Blätter 21 dar, bei dem entsprechende eingebettete Wolframmuster 22 zueinanderzeigen und miteinander in Kontakt sind.
  • Bei dem obigen Beispiel kann die überschallvibration vorteilhaft eingesetzt werden, während die Presse 5 die kalte Platte 3 drückt, um das Muster 2 in das rohe Blatt 1 zu pressen, von einer Zeit an, gleich nachdem die kalte Platte 3 mit dem Muster 2 in Kontakt kommt. Die überschallvibration und das Erwärmen eines rohen Blattes kann das Vergraben eines Musters in dem rohen Blatt beschleunigen.
  • Das rohe Blatt kann irgendein bekannteS rohes Blatt sein, zum Beispiel ein rohes Blatt aus Keramik wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder einer Glaskeramik. Das Metallisierungsmuster kann aus irgendeinem bekannten Metallisierungsmaterial bestehen, zum Beispiel einer Metallpaste wie eine Kupferpaste, eine Molybdänpaste oder eine Silber-Palladium-Legierungspaste.
  • Das so erhaltene Laminat aus rohen Blättern kann durch ein bekanntes Verfahren und Bedingungen wärmebehandelt werden, um die Blätter zu sintern, um aus einem Mehrschichtsubstrat einen Körper zu bilden. Die Einzelheiten von solchen Wärmebehandlungen sind für einen Fachmann klar und brauchen hier nicht erwähnt zu werden.
  • Figur 3 zeigt die Vorteile eines die Erfindung verkörpernden Verfahrens. Das obere Photo ist eine Schnittansicht eines Wolframmusters, das auf ein rohes Blatt durch Siebdruck gedruckt ist, und das gedruckte Muster hat eine maximale Dicke von 50 um und eine Breite von 100 um. Das mittlere Photo ist eine Schnittansicht des Musters, wenn es in dem rohen Blatt im Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens, vergraben wird. Das rechte untere Photo ist eine Schnittansicht des Musters nach dem Brennen, bei der das Muster eine Dicke von 40 um und eine Breite von 80 um hat, d. h., ein D/B-Verhältnis von 0,5. Das linke untere Photo ist eine Schnittansicht eines Musters nach dem Brennen, das von demselben Muster wie in dem oberen Photo gemäß einem Verfahren nach Stand der Technik vorbereitet wurde, d. h. durch direktes Schichten und Pressen von rohen Blättern mit dem darauf gedruckten Muster. Dieses Muster hat eine Dicke von 20 um und eine Breite von 100 um, d. h., ein D/B- Verhältnis von 0,2.
  • Die vorher erwähnte Wärmebehandlung kann eine erste Wärmebehandlung zum Entfernen eines organischen Bindemittels aus den rohen Blättern und eine zweite Wärmebehandlung zu deren Zusammensintern enthalten.

Claims (10)

1. Ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente einer gedruckten Schaltung, bei dem ein Leitermuster (2) aus Metallisierungsmaterial auf eine Oberfläche eines ersten "rohen" Blattes (1) gedruckt und dann gegen jene Oberfläche gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Überlagern mit irgendeinem weiteren solchen Blatt das gedruckte Leitermuster in das erste rohe Blatt gepreßt wird, wobei es gefroren bleibt, um das Dicken-Breiten-Verhältnis der Musterlinien im wesentlichen zu beizubehalten, um in das erste rohe Blatt in solch einem Maße eingebettet zu werden, daß die äußere Oberfläche des Musters mit den benachbarten Teilen der genannten einen Oberfläche im wesentlichen ein Niveau hat.
2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das genannte erste rohe Blatt erwärmt wird, während das genannte Metallisierungsmuster gefroren und in dem genannten ersten rohen Blatt vergraben wird.
3. Ein Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das genannte erste rohe Blatt auf eine Temperatur von 40 bis 90ºC erwärmt wird, während das genannte Metallisierungsmuster gefroren und in dem genannten ersten rohen Blatt vergraben wird.
4. Ein Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das genannte Metallisierungsmuster durch Kontaktieren des genannten Metallisierungsmusters mit einer kalten Platte (3) gefroren wird.
5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die genannte kalte Platte eine Temperatur von -100ºC oder niedriger hat.
6. Ein Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem Überschallvibration auf die genannten kalten Platte angewendet wird, während die genannte kalte Platte das genannte Metallisierungsmuster in das genannte erste rohe Blatt drückt.
7. Ein Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem das genannte erste rohe Blatt ein rohes Blatt aus einer Keramik ist.
8. Ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrschichtsub strats mit den Schritten:
Herstellen einer Vielzahl von gedruckten Schaltungskomponenten, jeweils durch ein Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7;
Stapeln der genannten Vielzahl von Komponenten als Schichtungssatz; und
Wärmebehandlung der gestapelten Komponenten, um sie Zusammenzuschmelzen, um das geforderte Mehrschichtsubstrat zu bilden.
9 Ein Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt der Wärmebehandlung eine erste Wärmebehandlung zum Entfernen eines organischen Bindemittels aus den rohen Blättern und eine zweite Wärmebehandlung zum Sintern jener Blätter enthält.
10. Ein Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem das genannte gedruckte Metallisierungsmaterial aus einer Metallpaste besteht.
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