DE4243040C2 - Multilayer metal-ceramic circuit board and method for its production - Google Patents

Multilayer metal-ceramic circuit board and method for its production

Info

Publication number
DE4243040C2
DE4243040C2 DE4243040A DE4243040A DE4243040C2 DE 4243040 C2 DE4243040 C2 DE 4243040C2 DE 4243040 A DE4243040 A DE 4243040A DE 4243040 A DE4243040 A DE 4243040A DE 4243040 C2 DE4243040 C2 DE 4243040C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ceramic
glass
layer
circuit board
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4243040A
Other languages
German (de)
Other versions
DE4243040A1 (en
Inventor
Satyam Choudary Cherukuri
Lubomyr Stephen Onyshkevych
Ashok Narayan Prabu
Barry Jay Thaler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/809,372 external-priority patent/US5277724A/en
Priority claimed from US07/809,371 external-priority patent/US5256469A/en
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE4243040A1 publication Critical patent/DE4243040A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4243040C2 publication Critical patent/DE4243040C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/142—Metallic substrates having insulating layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0054—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing PbO, SnO2, B2O3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01087—Francium [Fr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1515—Shape
    • H01L2924/15153—Shape the die mounting substrate comprising a recess for hosting the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1517—Multilayer substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1532—Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine als Ganzes gebrannte mehrschichtige Keramik-Metall-Leiterplatte mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen, sowie ein Verfahren zur Her­ stellung einer solchen Platte.The invention relates to a multilayer fired as a whole Ceramic-metal circuit board with the in the preamble of An Claim 1 features specified, and a method for Her position of such a plate.

Es ist bekannt, mehrschichtige, gemeinsam gebrannte Keramik- Schaltungsplatten aus einem Stapel von Schichten aus im Handel erhältlichem keramischem dielektrischen Bandmaterial herzustel­ len, wie es unter dem Handelsnamen GREEN TAPE von der Firma E.I. Du Pont Company, Wilmington, Delaware (USA) erhältlich ist. Die Schichten aus dem keramischen Bandmaterial haben je­ weils eine Dicke von etwa 0,13 mm. Die Oberfläche jeder Schicht kann mit metallischen Leitern bedruckt sein, die miteinander durch kleine Löcher (vias) in einer oder mehreren dieser Schichten elektrisch verbunden werden können. Die Löcher werden mit einem leitfähigen Material ausgefüllt. Eine solche durch einen gemeinsamen Brennvorgang hergestellte keramische Schal­ tungsplatte ist beispielsweise in der US-PS 5 041 695 (J.A. Olenick) beschrieben.It is known to use multilayer, co-fired ceramic Circuit boards made from a stack of layers from commercially available ceramic dielectric strip material to produce len, as it is under the trade name GREEN TAPE by the company EGG. DuPont Company, Wilmington, Delaware (USA) is. The layers of the ceramic strip material have ever because a thickness of about 0.13 mm. The surface of each layer can be printed with metallic conductors that are together through small holes (vias) in one or more of these Layers can be electrically connected. The holes will be filled with a conductive material. Such a through a ceramic firing produced ceramic scarf is disclosed, for example, in US Pat. No. 5,041,695 (J.A. Olenick).

Es stehen zwei Typen von miteinander gemeinsam gebrannten keramischen Schaltungsplatten zur Verfügung, nämlich:
There are two types of co-fired ceramic circuit boards available, namely:

  • (1) bei hoher Temperatur (typischerweise unter 1300°C) gebrannte und(1) at high temperature (typically below 1300 ° C) burned and
  • (2) bei niedriger Temperatur (typischerweise unter 1000°C) gebrannte.(2) at low temperature (typically below 1000 ° C) burned.

Die Hochtemperatur-Sintertechnologie wird für Aluminiumoxid- und Aluminiumnitrid-Keramik verwendet, während die Niedertempe­ ratur-Sintertechnologie für Glaskeramik (mit keramischem Füll­ stoff versetzte Gläser im Glaszustand oder entglasten Zustand) verwendet wird. Aus der DE 25 33 687 C2 und der US 4 185 139 ist es bekannt, Füllstoffe mit niedrigerer Wärmeausdehnung zu ver­ wenden, um die thermische Ausdehnung des Lötglases herabzuset­ zen, so daß es sich mit Keramiken, die eine geringere Wärmeaus­ dehnung haben als Lötglas, verträgt. Ferner ist es aus der US 5 047 371 bekannt, ein Füllmaterial wie Calciumfluorid (Fluß­ spat) zur Erhöhung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten ei­ nes Versiegelungsglases zu verwenden, um diesen Koeffizienten demjenigen eines Metalls wie etwa Kupfer anzugleichen. Jedoch wird dort von der Verwendung solcher Füllstoffe abgeraten, weil diese dazu neigen, die Fließeigenschaften des Versiegelungsgla­ ses zu verschlechtern und damit die Güte der Versiegelung zu beeinträchtigen. Schließlich ist aus der DE 33 24 933 C2 eine keramische Mehrschicht-Leiterplatte bekannt, in der eine Viel­ zahl von keramischen Schichten mit jeweils einem Leiterbahn­ muster auf der oberen Oberfläche übereinandergeschichtet sind, wobei jede keramische Schicht ein Sinterprodukt ist, das Sili­ ziumoxid und ein Glas enthält, dessen Erweichungspunkt unter dem Schmelzpunkt des die Leiterbahnmuster bildenden elektrisch leitenden Materials liegt, wobei jede keramische Schicht minde­ stens zwei Arten von sich in ihrer Kristallform unterscheiden­ den Siliziumoxid enthält, die unterschiedliche thermische Aus­ dehnungskoeffizienten aufweisen. Außer dem Vorteil einer nied­ rigen Dielektrizitätskonstanten von Siliziumdioxid, welche im Interesse einer möglichst geringen Übertragungsverzögerung elektrischer Signale erwünscht ist, läßt sich über das Mi­ schungsverhältnis der beiden Siliziumoxidarten der thermische Ausdehnungskoeffizient steuern. Die Leitermetallurgie für bei hoher Temperatur gleichzeitig gebrannte Schaltungsplatten ar­ beitet mit W oder Mo-Mn, während bei Schaltungsplatten, die als Ganzes bei niedriger Temperatur gebrannt werden, Leiter aus Ag, Au, AgPd oder Cu verwendet werden.The high temperature sintering technology is used for alumina and Aluminum nitride ceramics used while the low temp Thermal sintering technology for glass ceramics (with ceramic filling  glassy or glassy state) is used. From DE 25 33 687 C2 and US 4,185,139 it is known to ver fillers with lower thermal expansion ver to reduce the thermal expansion of the solder glass zen, so that it with ceramics, the lower heat stretching as solder glass, tolerates. It is also known from US 5 047 371 known, a filler such as calcium fluoride (flow late) to increase the thermal expansion coefficient ei use this sealing glass to this coefficient to match that of a metal such as copper. however There is discouraged by the use of such fillers, because these tend to affect the flow properties of the sealing glass This deteriorate and thus the quality of the seal affect. Finally, from DE 33 24 933 C2 a ceramic multilayer printed circuit board known in the a lot number of ceramic layers, each with a conductor track pattern are stacked on the top surface, wherein each ceramic layer is a sintered product, the silicene ziumoxid and a glass containing its softening point under the melting point of the conductor pattern forming electrically conductive material, with each ceramic layer minde at least two types differ in their crystal form contains the silica, the different thermal out have expansion coefficients. Except the advantage of a low Rectified dielectric constant of silicon dioxide, which in Interest in the lowest possible transmission delay electrical signals is desired, can be on the Mi ratio of the two types of silicon oxide thermal Control the expansion coefficient. The ladder metallurgy for at high temperature simultaneously fired circuit boards ar works with W or Mo-Mn, while with circuit boards that as Whole be fired at low temperature, conductor made of Ag, Au, AgPd or Cu are used.

Ein Problem, das bei der Herstellung von mehrschichtigen, als Ganzes gebrannten keramischen Schaltungsplatten auftritt, ist der Volumenschwund beim Brennen. Dieser Schwund, der sowohl in den Flächenrichtungen x und y als auch in der Dickenrichtung z der jeweiligen Schichten auftritt, hat seine Ursache darin, daß während des Brennens Luft entweicht, welche zwischen den Teil­ chen sowie im organischen Binder des GREEN TAPE-Bandmaterials eingeschlossen ist. Der Schwund ist verhältnismäßig groß, typi­ scherweise 10 bis 15% für bei niedriger Temperatur als Ganzes gebrannte Mehrschicht-Schaltungsplatten. Man kann zwar versu­ chen, den Schwund in den Flächenrichtungen x und y durch Über­ dimensionierung der Fläche der Schichten aus dem GREEN TAPE- Bandmaterial zu kompensieren, es ist jedoch recht schwierig, den Schwund konsistent zu kontrollieren. Um beispielsweise die Schwankungen der x- und y-Abmessungen einer gebrannten mehr­ schichtigen Schaltungsplatte innerhalb eines Toleranzbereiches von 0,1% zu halten, ist ein Grad von Kontrolle erforderlich, der bis zu ein oder zwei Teile pro Hundert im Ausmaß des Schwundes betragen kann. Aus diesem Grund ist der Ausschuß bei als Ganzes gebrannten Schaltungsplatten hoch. Die bei niedriger Temperatur als Ganzes gebrannten mehrschichtigen Schaltungs­ platten haben außerdem wegen der Glaskeramik eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige Biegefestigkeit.A problem in the production of multi-layered, as Whole fired ceramic circuit boards occurs is  the volume shrinkage during firing. This wastage, both in the surface directions x and y and in the thickness direction z the particular layers occurs, has its cause in that during firing air escapes, which between the part and in the organic binder of the GREEN TAPE tape material is included. The shrinkage is relatively large, typi typically 10 to 15% for low temperature as a whole fired multilayer circuit boards. You can try it chen, the shrinkage in the surface directions x and y by over dimensioning of the surface of the layers from the GREEN TAPE Compensating for band material, however, is quite difficult to consistently control the shrinkage. For example, the Fluctuations in the x and y dimensions of a fired more layered circuit board within a tolerance range of 0.1%, one degree of control is required up to one or two parts per hundred to the extent of Can be fading. For this reason, the committee is at as a whole fired circuit boards high. The at lower Temperature as a whole fired multilayer circuit plates also have a bad because of the glass ceramic Thermal conductivity and low bending strength.

Es sind auch Einfachschichten aus Keramik bekannt, die auf ein Metallsubstrat aufgebrannt sind, wie Porzellanemail auf Stahl. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des das Substrat bildenden Stahls relativ groß ist, muß auch das Material der auf das Stahlsubstrat aufgeschmolzenen Keramikschicht einen relativ großen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, um dem des Sub­ strats möglichst nahezukommen. Man hat Glaskeramiken mit hohem Bariumgehalt und hohem Ausdehnungskoeffizienten entwickelt, die für die Herstellung solcher Porzellanemail-auf-Stahl-Platten verwendet werden können. Es sind auch andere Keramiksysteme be­ kannt, die einen relativ großen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der typischerweise durch den Zusatz von Oxiden von Schwermetallen, wie Blei, Barium oder Alkalien, z. B. Natrium und Kalium, erreicht wird. In der US 4 256 796 ist die Zusam­ mensetzung eines solchen Systems unter Verwendung von Barium­ oxid zur Erreichung des gewünschten hohen thermischen Ausdeh­ nungskoeffizienten bekannt. Dies hat jedoch höhere Dielektrizi­ tätskonstanten und höhere dielektrische Verluste zur Folge und kann zu einer schlechteren chemischen Beständigkeit führen, was solche Systeme hoher Wärmedehnung zu schlechten Kandidaten für die Verwendung zur Herstellung von mehrschichtigen, als Ganzes gebrannten Keramik-Schaltungsplatten macht, die in mikroelek­ tronischen Baugruppen oder Moduleinheiten und zur Halterung und zum Anschluß von IC-Chips verwendet werden können.There are also known simple layers of ceramics on a Metal substrate burned on, such as porcelain enamel on steel. Since the thermal expansion coefficient of the substrate forming Steel is relatively large, must also be the material of the Steel substrate molten ceramic layer a relative have large coefficients of thermal expansion to that of the sub strats as close as possible. One has glass ceramics with high Barium content and high expansion coefficient developed, the for the production of such porcelain enamel-on-steel plates can be used. There are also other ceramic systems be knows that a relatively large coefficient of thermal expansion typically characterized by the addition of oxides of Heavy metals, such as lead, barium or alkalis, eg. For example sodium and potassium is achieved. In US 4,256,796 Zusam  composition of such a system using barium oxide to achieve the desired high thermal expansion tion coefficients. However, this has higher dielectrics Constant constants and higher dielectric losses result and can lead to poorer chemical resistance, which such systems of high thermal expansion become poor candidates for the use for the production of multi-layered, as a whole burned ceramic circuit boards that makes in mikroelek tronic assemblies or modular units and for mounting and can be used for connecting IC chips.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrschichtige, als Ganzes gebrannte Keramik-Metall-Leiterplatte, vorzugsweise für mikroelektronische Baugruppen zu schaffen, bei denen die Zusammensetzung des Glas-Keramik/Füllstoff-Materials derart ge­ wählt ist, daß sein Wärmeausdehnungskoeffizient in einem Tempe­ raturbereich von Raumtemperatur bis etwa 600°C weitgehend mit dem des metallischen Trägers übereinstimmt. Insbesondere soll der Wärmeausdehnungskoeffizient der Leiterplatte im Bereich von 90 bis 130 × 10-7/°C und ihre Dielektrizitätskonstante bei 1 MHz unter 6,9 liegen und bei 1 MHz soll ihr Verlustfaktor maximal 0,5 betragen. Ferner soll durch die Erfindung ein Ver­ fahren zur Herstellung einer derartigen Leiterplatte angegeben werden, bei der eine sichere Verbindung der Keramik mit dem Me­ tallträger gewährleistet wird.The invention has for its object to provide a multilayer, fired as a whole ceramic-metal circuit board, preferably for microelectronic assemblies, in which the composition of the glass ceramic / filler material is selected such ge that its coefficient of thermal expansion in a Tempe raturbereich from room temperature to about 600 ° C largely coincides with that of the metallic carrier. In particular, the thermal expansion coefficient of the printed circuit board in the range of 90 to 130 × 10 -7 / ° C and its dielectric constant at 1 MHz should be below 6.9 and at 1 MHz, their loss factor should be at most 0.5. Furthermore, to drive through the invention, a United drive for the preparation of such a circuit board are specified, in which a secure connection of the ceramic with the Me tallträger is ensured.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 5 an­ gegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by the in claim 1 or claim 5 given characteristics solved. Further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described below with reference to FIGS Drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer mikroelektronischen Baugruppe, die gemäß der Erfindung hergestellt wurde, und Fig. 1 is a schematic representation of a microelectronic assembly, which was prepared according to the invention, and

Fig. 2 ein Flußdiagramm der Verfahrensschritte einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 is a flow chart of the process steps of a preferred embodiment of the present invention.

Zur Herstellung der in Fig. 1 im Schnitt und stark vergrößert dargestellten Struktur stellt man als erstes einen metallischen Träger oder ein Metallsubstrat 12 mit zwei einander entgegengesetzten Hauptflächen oder Seiten 14 und 16 her, beispielsweise durch Stanzen eines nicht dargestellten Metallkernes und anschließendes Anlassen des Kernes bei einer Temperatur von etwa 500 bis 900°C) um eine gute Dimensionsstabilität zu gewährleisten. Die Oberflächen des Kerns werden gereinigt, um Schmutz und Oxide zu entfernen. Vorzugsweise wird mindestens eine der Seiten 14 und 16 mit einem geeigneten Material, wie Kupfer, mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 25 um galvanisiert. Geeignete Materialien für das Substrat 12 sind u. a. Cu, Al, Ni, nichtrostender Stahl, kohlenstoffarmer Stahl, Cu/Invarstahl/Cu, Cu/Mo/Cu oder Cu/nichtrostender Stahl/Cu, wobei letzteres bevorzugt wird.To produce the structure shown in Fig. 1 in cross-section and greatly enlarged to set first a metallic support or a metallic substrate fro 12 having two opposite major faces or sides 14 and 16, for example by punching a metal core, not shown, subsequent annealing of the core with a temperature of about 500 to 900 ° C) to ensure good dimensional stability. The surfaces of the core are cleaned to remove dirt and oxides. Preferably, at least one of the sides 14 and 16 is galvanized with a suitable material, such as copper, having a thickness of about 0.5 to 25 μm. Suitable materials for the substrate 12 include Cu, Al, Ni, stainless steel, low carbon steel, Cu / Invar steel / Cu, Cu / Mo / Cu or Cu / stainless steel / Cu, the latter being preferred.

Eine Bindeschicht 18 aus Glas, insbesondere ein Glas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der kleiner ist als der des Substrats 12, wird als Suspension auf eine der Seiten, z. B. die Seite 14 des Substrats 12 aufgebracht.A bonding layer 18 of glass, in particular a glass with a coefficient of thermal expansion which is smaller than that of the substrate 12 , is used as a suspension on one of the sides, for. B. the side 14 of the substrate 12 applied.

Die Suspension kann durch Siebdruck, Sprühen, Schleuder­ beschichtung, Streichen, Fluidbettbeschichtung, elektro­ phoretisches Niederschlagen oder andere äquivalente Methoden erfolgen. In der Praxis wurden bei der Herstellung von Schaltungsplatten gemäß der Erfindung Siebdruck- und Sprüh­ verfahren verwendet. Auf der Glas-Bindeschicht 18 wird eine mehrschichtige Keramikstruktur 20 vorgesehen.The suspension can be by screen printing, spraying, spin coating, brushing, fluid bed coating, electrophoretic deposition or other equivalent methods. In practice, in the manufacture of circuit boards according to the invention screen printing and spraying were used. On the glass bonding layer 18 , a multilayer ceramic structure 20 is provided.

Die mehrschichtige Keramikstruktur 20 kann durch Aufbringen von mehreren Schichten grünen Bandes auf die Glas-Binde­ schicht hergestellt werden oder die laminierte Keramik­ struktur kann biskuitgebrannt oder getrocknet werden, bevor sie auf die Glas-Bindeschicht 18 aufgebracht wird. Für eine Cu/nichtrostender Stahl/Cu-Basis wird die resultierende Struktur in Stickstoff (etwa 10.000 ppm O2) mit einer Spitzentemperatur von etwa 900 bis 930°C für etwa 2 bis 20 Minuten als Ganzes gebrannt, um die Keramik mit der Ober­ fläche 14 der Basis oder des Substrats 12 zu verbinden. Die Binde-Zwischenschicht 18 aus Glas hat zwei Funktionen: Sie dient zur Anbringung der mehrschichtigen Keramik 20 an der Basis 12 und sie hält den Schwund der Keramik 20 in der x- und der y-Dimension während des Brennens minimal. Die Bindeschicht 18 aus Glas muß außer, daß sie einen Ausdehnungs­ koeffizienten, der kleiner als der des Metallsubstrats 12 ist, hat, genügend mit der Kupferbeschichtung und den Kupferoxiden auf der Oberfläche 14 des Substrats 12 reagieren, um die Verbindung zwischen der Keramik 20 und Substrat während des gemeinsamen Brennvorganges zu fordern und aufrechtzuerhalten. Das Glas der Bindeschicht 18 muß einen relativ niedrigen Erweichungspunkt (kleiner als 600°C) haben, so daß es fließen und sich mit der Oberfläche 14 des Metallsubstrats 12 verbinden kann, und es muß geeignete Oberflächenspannungs­ eigenschaften bei Temperaturen unterhalb des Erweichungs­ punktes des Glases in der Keramikschicht 20 aufweisen, um den lateralen (x und y) Schwund der Keramik so klein wie möglich zu halten. Außerdem muß das Glas der Bindeschicht 18 eine gute chemische Beständigkeit und gute dielektrische Eigenschaften aufweisen. The multilayer ceramic structure 20 may be made by applying several layers of green tape to the glass bonding layer, or the laminated ceramic structure may be biscuit-fired or dried before being applied to the glass bonding layer 18 . For a Cu / stainless steel / Cu base, the resulting structure is fired in nitrogen (about 10,000 ppm O 2 ) with a peak temperature of about 900 to 930 ° C for about 2 to 20 minutes as a whole to cover the ceramic with the surface 14 of the base or substrate 12 to connect. The glass bonding intermediate layer 18 has two functions: it serves to attach the multilayer ceramic 20 to the base 12, and minimizes shrinkage of the ceramic 20 in the x and y dimensions during firing. The bonding layer 18 made of glass must except that it a coefficient of expansion which is smaller than that of the metal substrate 12, has to react sufficiently with the copper coating and the copper oxides on the surface 14 of the substrate 12, the connection between the ceramic 20 and substrate to demand and maintain during the common firing process. The glass of the bonding layer 18 must have a relatively low softening point (less than 600 ° C) so that it can flow and bond with the surface 14 of the metal substrate 12 , and must have suitable surface tension properties at temperatures below the softening point of the glass in FIG have the ceramic layer 20 to keep the lateral (x and y) shrinkage of the ceramic as small as possible. In addition, the glass of the bonding layer 18 must have good chemical resistance and good dielectric properties.

Die Zusammensetzung der Glas-Bindeschicht 18 wird durch die Zusammensetzung des Metallkernes und seiner thermischen Eigenschaften sowie durch die Zusammensetzung des Keramik­ laminats, die Sintereigenschaften und das bei der Her­ stellung der zusammengebrannten Keramik-auf-Metall- Schaltungsplatte verwendete Verfahren beeinflußt. Jede Schicht der mehrschichtigen Keramikstruktur enthält eine Glaskeramik/Füllstoff-Zusammensetzung mit einem Wärmeaus­ dehnungskoeffizient, der mit dem der Basis und der Glas- Bindeschicht im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis etwa 600°C weitgehend übereinstimmt. Eine Anzahl von Gläsern des Mehrstoffsystems PbO-ZnO-BaO-B₂O₃ -SiO2 sind für die Bindeschicht 18 geeignet. Diese Gläser können auch kleine Mengen von ZrO2 und Al₂O₃ enthalten. Einige verallgemeinerte Zusammensetzungen und ihre typischen Eigenschaften sind in der folgenden TABELLE I aufgeführt.The composition of the glass bonding layer 18 is influenced by the composition of the metal core and its thermal properties as well as by the composition of the ceramic laminate, the sintering properties and the method used in the manufacture of the coalesced ceramic-to-metal circuit board. Each layer of the multilayer ceramic structure contains a glass-ceramic / filler composition having a coefficient of thermal expansion which substantially matches that of the base and the glass bonding layer in the temperature range from room temperature to about 600 ° C. A number of glasses of the multi-component system PbO-ZnO-BaO-B₂O₃ -SiO 2 are suitable for the bonding layer 18 . These glasses may also contain small amounts of ZrO 2 and Al₂O₃. Some generalized compositions and their typical properties are listed in the following TABLE I.

TABELLE I TABLE I

Keramik-Metall-Leiterplatten gemäß der Erfindung wurden unter Verwendung von Gläsern der Pb-Zn-Borosilicat- und Pb-Zn-Ba-Borosilicat-Glassysteme, die in TABELLE I aufgeführt sind, hergestellt. Das bevorzugte Glas des Pb-Zn-Ba-Borosilicat-Systems ist ein handelsübliches Glas mit der Bezeichnung SCC-11, das von der Firma SEM-CON Co. Toledeo, OH, USA erhältlich ist. Ein anderes geeignetes Glas aus demselben System wird von der Firma Owens Illinois, Toledo, OH, USA, unter der Bezeichnung CV-808 vertrieben. Dieses letzterwähnte Glas enthält einen kleinen Anteil an ZrO2. Ein geeignetes Glas aus dem Pb-Zn-Borosilicat-System ist das Glas des Typs CV-101 der Firma Owens Illinois.Ceramics-metal circuit boards according to the invention were prepared using glasses of the Pb-Zn borosilicate and Pb-Zn-Ba borosilicate glass systems listed in TABLE I. The preferred glass of the Pb-Zn-Ba borosilicate system is a commercial glass, designated SCC-11, available from SEM-CON Co. Toledeo, OH, USA. Another suitable glass from the same system is sold by Owens Illinois, Toledo, OH, under the designation CV-808. This last-mentioned glass contains a small amount of ZrO 2 . A suitable glass of the Pb-Zn borosilicate system is the glass of the type CV-101 Owens Illinois.

Diese Bindegläser wurden mit Erfolg eingesetzt, um eine gute Haftung der laminierten Keramik an eine Cu/nichtrostender/­ Stahl/Cu-Substrat 12 zu gewährleisten. Außerdem wird der x-y-Schwund der laminierten Keramikschicht 20 durch Verwendung dieser Gläser um mehr als eine Größenordnung auf etwa 0,8% verringert. Der x-y-Schwund des Keramiklaminats beträgt ohne die Glas-Bindeschicht 18 typischerweise 12-15%. Das Metallsubstrat 12 weist außerdem eine gute thermische Leitfähigkeit und eine hohe Biegefestigkeit auf, so daß auch die Probleme der schlechten Wärmeleitfähigkeit und niedrigen Biegefestigkeit der bekannten Schaltungsplatten, die nur eine mehrschichtige, bei niedriger Temperatur als Ganzes gebrannte Glaskeramik enthalten, überwunden werden.These tie glasses have been used successfully to ensure good adhesion of the laminated ceramic to a Cu / stainless / steel / Cu substrate 12 . In addition, by using these glasses, the xy shrinkage of the laminated ceramic layer 20 is reduced by more than an order of magnitude to about 0.8%. The xy shrinkage of the ceramic laminate without the glass bonding layer 18 is typically 12-15%. The metal substrate 12 also has a good thermal conductivity and a high bending strength, so that the problems of poor thermal conductivity and low bending strength of the known circuit boards, which contain only a multi-layered, low temperature as a whole fired glass ceramic overcome.

Für die Leitermaterialien eignen sich Ag, Au, AuPt, AgPd, Ni und Cu. Wenn Schaltungsplatten mit Edelmetalleitern als Ganzes gebrannt werden, können Stickstoff oder irgendeine andere inerte Atmosphäre erforderlich sein, um eine Oxidation des Metallsubstrats zu verhindern. In dem laminierten Band können geeignete Schlitze für integrierte-Schaltungs- Chips vorgesehen sein, um diese direkt auf dem Metallsubstrat anzuordnen, wobei ein Kleber, ein Lot oder irgendein anderes direktes Verbindungsverfahren verwendet werden kann, um eine sehr wirksame Hitzeverteilung zu gewährleisten. Eine Schaltung hoher Dichte kann auf der als Ganzes gebrannten Keramik unter Verwendung der Photolithographie für die Deckschichtleiter hergestellt werden. Es ist außerdem möglich, zusätzliche Polymerschichten auf die als Ganzes gebrannte Keramik, z. B. durch Schleuderbeschichtung, aufzubringen und dann Dünnschicht-Galvanisierungs- oder Schichtbildungstechniken zur Bildung von Schaltungen sehr hoher Dichte zu verwenden.For the conductor materials are Ag, Au, AuPt, AgPd, Ni and Cu. If circuit boards with precious metal conductors as Whole can be burnt, nitrogen or any other inert atmosphere may be required to one To prevent oxidation of the metal substrate. In the laminated Tape may provide suitable slots for integrated circuit Chips should be provided to these directly on the metal substrate to arrange with an adhesive, a solder or any other direct connection method can be used to one to ensure very effective heat distribution. A High density circuit can burn on the as a whole Ceramics using photolithography for the Cover layer conductor can be produced. It is also possible to add extra polymer layers on the whole fired ceramics, z. B. by spin coating, and then thin-layer galvanizing or  Layering techniques for forming circuits very to use high density.

Die hier beschriebene Technologie für die als Ganzes gebrannten Schaltungsplatten auf Metallsubstrat ermöglicht es außer der Herstellung von Schaltungsplatten hoher Dichte mit ausgezeichneten Wärmeableitungs- bzw. Wärmeverteilungs- und Schwundsteuereigenschaften auch eine mechanisch robuste Basis zu erhalten. Ferner können IC-Schaltungsplättchen und andere Komponenten direkt am Metall angebracht werden, indem man Schlitze entweder im GREEN-TAPE-Material vorsieht, wie es in Fig. 1 dargestellt und unten beschrieben ist oder auf der der mehrschichten Keramik entgegengesetzten Seite des Metallsubstrats. Die Komponenten können durch Löten, Draht­ verbindung, TAB (Filmbonden) Flip-Chip-oder Klebstoff- Befestigung angebracht werden. Die Kapselung kann hermetisch- (Glas-Metall-Verschmelzung) oder nichthermetisch mit geeignetem Einhüllen oder Vergießen zum Komponentenschutz erfolgen.The technology described herein for the as-fired circuit boards on a metal substrate also makes it possible to obtain a mechanically robust base in addition to the production of high density circuit boards having excellent heat dissipation and shrinkage control properties. Further, IC circuit dies and other components may be attached directly to the metal by providing slots in either the GREEN-TAPE material as illustrated in FIG. 1 and described below or on the multilayer ceramic opposite side of the metal substrate. The components can be attached by soldering, wire connection, TAB (film bonding) flip-chip or adhesive attachment. The encapsulation can be hermetic (glass-metal fusion) or non-hermetic with suitable wrapping or potting for component protection.

Es ist nicht beabsichtigt, die erfindungsgemäße mit Brennen als Ganzes arbeitende Mehrschicht-Keramik-auf-Metall- Technologie der vorliegenden Erfindung auf irgendeine spezielle Anwendung zu beschränken, sie eignet sich jedoch besonders für mikroelektronische Packungen und Einheiten, da die gebrannte mehrschichtige Keramik hierfür geeignete elektrische Eigenschaften und andere günstige Eigenschaften aufweist. Diesbezüglich wird auf die folgende TABELLE II verwiesen, die ein Beispiel für eine Pflichtenliste der elektrischen und anderen Eigenschaften enthält, bei einem praktischen Fall einer mikroelektronischen Packung von der gebrannten mehrschichtigen Keramik gefordert werden. It is not intended to burn with the invention as a whole working multi-layer ceramic-on-metal Technology of the present invention to any special application, but it is suitable especially for microelectronic packages and units, there the fired multilayer ceramic suitable for this purpose electrical properties and other favorable features having. In this regard, reference is made to the following TABLE II referenced, which is an example of a list of duties of contains electrical and other properties, at one Practical case of a microelectronic package of the fired multilayer ceramics are required.  

TABELLE IITABLE II

Eigenschaftenproperties Gewünschter WertDesired value Wärmeausdehnungskoeffizient (25-250°C)Thermal expansion coefficient (25-250 ° C) 90-130 × 10-7/°C90-130 × 10 -7 / ° C Dielektrizitätskonstante (1 MHz)Dielectric constant (1 MHz) < 6,6<6,6 Verlustfaktor (1 MHz)Loss factor (1 MHz) < 0,0035<0.0035 SpannungsfestigkeitDielectric strength < 2 kV/mm<2 kV / mm Spezifischer (Volumen-) WiderstandSpecific (volume) resistance < 1012 Ohm cm<10 12 ohm cm Flächenwiderstand der vergrabenen LeiterSheet resistance of the buried conductors < 10 mOhm/Quadrat<10mOhm / square Spezifischer Widerstand von Via-LeiterSpecific resistance of via conductor < 50 mOhm/Quadrat<50 mOhm / square Spezifischer Widerstand der OberflächenleiterSpecific resistance of surface conductors < 50 mOhm/Quadrat<50 mOhm / square Krümmungcurvature < 0,005''/Zoll<0.005 "/ inch Langzeit-Zuverlässigkeit (HHBT-Bedingungen)Long-term reliability (HHBT conditions) (keine Kurzschlüsse).(no shorts).

In der TABELLE II beziehen sich die HHBT-Bedingungen bezüglich der Langzeit-Zuverlässigkeit auf einen beschleunig­ ten Alterungstest, bei welchem eine Mikroelektronikpackungs­ probe bei hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur eine vorgegebenen Spannungsbeanspruchung für eine bestimmte Zeit ohne elektrischen Durchbruch standhalten muß.TABLE II refers to the HHBT conditions in terms of long-term reliability on one accelerate aging test, in which a microelectronic package sample at high humidity and high temperature one predetermined voltage stress for a certain time without having to withstand electrical breakdown.

Die Verwendung der mit Brennen als Ganzes arbeitenden Mehr- Schicht-Keramik-auf-Metall-Technologie der vorliegenden Erfindung auf mikroelektronische Packungen und Einheiten erforderte die Entwicklung von Glaskeramik-(GC)-Materialien, die in Glaskeramik+Füllstoff (GC/F)-Zusammensetzungen verwendet werden können, die den in TABELLE II aufgeführten Anforderungen genügen.The use of the multiple burners operating as a whole Layer ceramic-on-metal technology of the present Invention on microelectronic packages and units required the development of glass-ceramic (GC) materials, in glass-ceramic + filler (GC / F) compositions can be used, those listed in TABLE II Requirements met.

In der Vergangenheit wurden Glas-, Glaskeramik- und Glas+Füll­ stoff-Systeme entwickelt und mit Erfolg in mikroelek­ tronischen Packungen für Anwendungen mit hoher Packungs­ dichte verwendet. Der hauptsächliche Vorteil dieser Materialien gegenüber den konventionellen Keramiken, wie Aluminiumoxid, ist die niedrigere Brenntemperatur, die die Verwendung von Materialien mit hoher elektrischer Leitfähig­ keit, wie Ag, Cu, Au und Ag-Pd als verträgliche Metalli­ sierungen ermöglicht. Während dieser Entwicklungen entstand eine Vielzahl von Glas-Keramik- und Glas+Füllstoff-Systemen, man hat jedoch in erster Linie auf die Anpassung der Wärme­ dehnung an Silizium und in manchen Fällen an Ga-As Wert gelegt. Die Wärmeexpansionskoeffizienten reichen typischer­ weise von 30-70 × 10-7/°C. Die Fragen der Beherrschung der Dielektrizitätskonstante, der dielektrischen Verluste, der Festigkeit, der spezifischen Masse- und Oberflächen­ widerstände, der elektrischen Durchbruchsfestigkeit, der chemischen Beständigkeit, des Schwundes während des Brennens und der Verträglichkeit mit der Metallisierung wurden in einem großen Bereich von Borat-, Borosilicat- und Silicat- Glas- sowie Glas-Keramik-Systemen, die Füllstoffe mit niedriger oder mittlerer Wärmeausdehnung enthielten, wie Aluminiumoxid, Cordierit, Forsterit, Eucryptit usw. an­ gesprochen. Keines dieser Glas-, Glas-Keramik- und Glas+Füll­ stoff-Systeme erfüllt jedoch einigermaßen die Anforderungen hinsichtlich der in der TABELLE II aufgeführten Werte. Insbesondere ist der Ausdehnungskoeffizient dieser bekannten Systeme zu niedrig, um sie mit Erfolg bei der Herstellung als Ganzes gebrannten hochdichten Mehrschicht-Keramik-auf- Metall-Schaltungsplatten verwenden zu können.In the past, glass, glass ceramic and glass + filler systems have been developed and successfully used in microelectronic packages for high packing density applications. The major advantage of these materials over conventional ceramics, such as alumina, is the lower firing temperature, which allows the use of high electrical conductivity materials such as Ag, Cu, Au and Ag-Pd as compatible metallizations. During these developments, a variety of glass-ceramic and glass + filler systems have emerged, but the emphasis has been primarily placed on the adaptation of the thermal expansion of silicon and in some cases of Ga-As value. The thermal expansion coefficients typically range from 30-70 × 10 -7 / ° C. The issues of control of dielectric constant, dielectric loss, strength, bulk resistivity, electrical breakdown, chemical resistance, fading during firing, and compatibility with metallization have been reported in a wide range of borate, Borosilicate and silicate glass and glass-ceramic systems containing low or medium thermal expansion fillers such as alumina, cordierite, forsterite, eucryptite, etc. spoken. However, none of these glass, glass-ceramic and glass-fill systems satisfies the requirements for the values listed in TABLE II. In particular, the coefficient of expansion of these known systems is too low to be successfully used in the production of as-fired high density multilayer ceramic to metal circuit boards.

Es ist eines der Ziele der vorliegenden Erfindung
It is one of the objects of the present invention

  • 1) ein Glas-Keramik-System und spezielle Glas-Keramik- Materialien innerhalb dieses Systems mit geeigneten thermischen, elektrischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften anzugeben, die ihre Verwendung zur Herstellung von als Ganzes ge­ brannten hochdichten Mehrschicht-Keramik-Metall-Leiterplatten erlauben und1) a glass-ceramic system and special glass-ceramic Materials within this system with appropriate thermal, electrical, chemical and mechanical Specify properties that their use for the production of as a whole ge burned high density multi-layer ceramic metal circuit boards allow and
  • 2) dann geeignete Füllstoffe in solche ins Auge gefaßten GC- Materialien zu inkorporieren, um die GC/F-Materialien so fein abzustimmen, daß ihre Eigenschaften den in TABELLE II geforderten Werten im wesentlichen genügen.2) then suitable fillers in such contemplated GC- To incorporate materials to the GC / F materials so  to fine tune that their properties are in Essentially satisfy the requirements of TABLE II.

In der folgenden TABELLE III ist ein MgO-B2O3-SiO2-System angegeben, welches CaO, ZnO und SnO als Zusätze enthält und für die Entwicklung von vorgesehenen Glas-Keramik-(GC)- Materialien für die Verwendung bei der Herstellung einer als Ganzes gebrannten hochdichten Mehrschicht-Keramik-auf- Metall-Schaltungsplatte gewählt wurde. Den Gläsern wurden keine Alkalioxide absichtlich zugesetzt, sie können jedoch als Verunreinigungen in den Rohmaterialien vorhanden sein. ZrO2 wurde in allen Materialien als Keimbildungsmittel zur Steuerung der Kristallisation zugesetzt. Die Zusammensetzung der verschiedenen Gläser, die hergestellt und untersucht wurden, sind in der TABELLE III aufgeführt. Glas-Keramik wurde durch Wärmebehandlung der Gläser bei 850-950°C für 10-30 Minuten erzeugt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der resultierenden Glas-Keramiken reichte von 85 bis 105 × 10-7/°C über einen Temperaturbereich von Raumtemperatur (RmT) bis etwa 600°C (wie die unten in Tabelle III aufgeführten thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Glas-Keramiken GC-1 bis GC-7 im speziellen zeigen), was für ein weiteres Maß­ schneidern durch Einbringung von Füllstoffen geeignet ist. Die Empfindlichkeit gegen Feuchtigkeit wurde dadurch bestimmt, daß die Glas-Keramiken Dampf von 1,05 × 105Pa (15 psi) für zwölf Stunden ausgesetzt wurden. Keines der Materialien zeigte eine sichtbare Verschlechterung durch die Feuchtigkeit. The following TABLE III gives an MgO-B 2 O 3 -SiO 2 system containing CaO, ZnO and SnO as additives and for the development of proposed glass-ceramic (GC) materials for use in manufacturing a fired as a whole high-density multi-layer ceramic on metal circuit board was selected. No alkali oxides were intentionally added to the glasses, but they may be present as impurities in the raw materials. ZrO 2 was added as nucleating agent in all materials to control crystallization. The composition of the various glasses that were prepared and tested are listed in TABLE III. Glass-ceramic was produced by heat-treating the glasses at 850-950 ° C for 10-30 minutes. The thermal expansion coefficient of the resulting glass-ceramics ranged from 85 to 105 × 10 -7 / ° C over a temperature range from room temperature (RMT) to about 600 ° C (such as the coefficient of thermal expansion shown below in Table III the glass ceramics GC-1 to GC-7 in particular show), which is tailor made for further customization by incorporation of fillers. Moisture sensitivity was determined by exposing the glass ceramics to 1.05 x 10 5 Pa (15 psi) steam for twelve hours. None of the materials showed any visible deterioration due to moisture.

Basierend auf den Zusammensetzungen der Glas-Keramiken GC-1 bis GC-14 wurden die folgenden Zusammensetzungsbereiche (in Gewichts-%) als geeignet für ausdehnungsangepaßte Glas- Keramiken, die gemeinsam auf Cu/rostfreier Stahl/Cu-Metall­ kerne oder -Substrate gebrannt werden, festgestellt:
Based on the compositions of glass ceramics GC-1 to GC-14, the following compositional ranges (in% by weight) have been found to be suitable for expansion-matched glass ceramics fired together on Cu / stainless steel / Cu metal cores or substrates , detected:

SiO2 SiO 2 10-20%10-20% B2O3 B 2 O 3 20-35%20-35% MgOMgO 25-50%25-50% ZnOZnO 0-10%0-10% CaOCaO 0-22%0-22% SnO2 SnO 2 0-18%0-18% BaOBaO 0-10%0-10%

Es kann möglich und zweckmäßig sein, andere Oxide einschließlich Alkali- und Schwermetalloxide in kleinen Mengen mit kleinerem Einfluß auf die Dielektrizitätskonstante und die dielektrischen Verluste hinzuzufügen. Anstelle von ZrO2 können auch andere Keimbildungsmittel, wie TiO2 und P2O5 verwendet werden. Beispielsweise können bis zu 5 Gew.-% (einzeln oder in Kombination) dieser Keimbildungsmittel eingesetzt werden. Um eine gewünschte Farbe zu erhalten, können bis zu 3 Gew.-% (einzeln oder in Kombination) von Cr2O3, CoO, Fe2O3, CuO, CeO2, und/oder Pr2O3 e ingesetzt werden. Die Glas-Keramik kann ferner als weitere Zusatze bis zu 10 Gew.-% (einzeln oder in Kombination) Li2O, Na2O, K2O, Al2O3, PbO, Bi2O3 und/oder SrO enthalten.It may be possible and convenient to add other oxides including alkali and heavy metal oxides in small amounts with less influence on the dielectric constant and dielectric losses. Instead of ZrO 2 , other nucleating agents such as TiO 2 and P 2 O 5 can be used. For example, up to 5% by weight (alone or in combination) of these nucleating agents can be used. To obtain a desired color, up to 3% by weight (individually or in combination) of Cr 2 O 3 , CoO, Fe 2 O 3 , CuO, CeO 2 , and / or Pr 2 O 3 e may be employed. The glass ceramic may further contain, as further additives, up to 10% by weight (individually or in combination) of Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Al 2 O 3 , PbO, Bi 2 O 3 and / or SrO ,

Drei Füllstoffe wurden als Materialien zur Feinabstimmung der Eigenschaften der Glaskeramik ausgewählt, nämlich Flußspat (CaF ), Quarz (SiO2) und Cristobalit (SiO2) . Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Flußspat, Quarz und Cristobalit im Bereich von 20 bis 600°C sind 225, 237 bzw. 271 × 10-7/°C. Es wurden verschiedene Glas-Keramik/Füllstoff-(GC/F)-Kom­ binationen mit üblichen Bandgießverfahren verarbeitet. Einer oder mehrere dieser Füllstoffe, bis zu 50 Vol.-%, wurden für die Änderung der Ausdehnungs- und der Dielektrizitätskonstante der Substrat-Glas-Keramik (GC) in Betracht gezogen. Durch Änderung des Füllstoffanteils im Glas-Keramik/Füllstoff- System kann der Ausdehnungskoeffizient der Glas-Keramik/Füll­ stoff-Systeme bis auf 130 × 10-7/°C erhöht werden.Three fillers were selected as materials to fine tune the properties of the glass-ceramic, namely fluorspar (CaF), quartz (SiO 2 ) and cristobalite (SiO 2 ). The coefficients of thermal expansion of fluorspar, quartz and cristobalite in the range of 20 to 600 ° C are 225, 237 and 271 x 10 -7 / ° C, respectively. Various glass-ceramic / filler (GC / F) combinations have been processed using conventional tape casting techniques. One or more of these fillers, up to 50% by volume, have been considered for changing the expansion and dielectric constants of the substrate-glass-ceramic (GC). By changing the filler content in the glass-ceramic / filler system, the expansion coefficient of the glass-ceramic / filler systems can be increased up to 130 × 10 -7 / ° C.

Fünf neue Glas-Keramik/Füllstoffmaterialien GC/F-1 bis GC/F-5 mit Eigenschaften, die sie für die Verwendung bei der Herstellung als Ganzes zum Verbinden der Struktur und zum Sintern der Keramik fertiggebrannten mehrschichtigen Keramik- Schaltungsplatten geeignet machen, sind unten in TABELLE IV aufgeführt. Es wurde gefunden, daß von diesen fünf Glas-Keramik/Füllstoffmaterialien die Typen GC/F-4 und GC/F-5 insgesamt die besten Eigenschaften für den vorliegenden Zweck haben.Five new glass ceramic / filler materials GC / F-1 to GC / F-5 with properties that they are suitable for use in the Manufacturing as a whole to join the structure and to Sintering the ceramic prefabricated multilayer To make ceramic circuit boards suitable, are below in TABLE IV listed. It was found that of these five glass ceramic / filler materials types GC / F-4 and GC / F-5 overall the best features for the present purpose.

TABELLE IV TABLE IV

Zur weiteren Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten und zur Verbesserung des Schwundverhaltens können insgesamt bis zu 50 Gew.-% der Füllstoffe Quarz, Flußspat und Cristobalit einzeln oder in Kombination verwendet werden.To further increase the thermal expansion coefficient and to improve the shrinkage behavior can be up to to 50% by weight of the fillers quartz, fluorspar and cristobalite used singly or in combination.

Ein Beispiel einer mikroelektronischen Packung oder Einheit eines Mehrchip-Moduls ist in Fig. 1 dargestellt. Die als Ganzes gebrannte Keramik-auf-Metall-Struktur 10 enthält das Metallsubstrat 12, welches eine erste und eine zweite Seite 14 bzw. 16 aufweist, und die gemeinsam gebrannte mehrschichtige Keramik 20, die mit der ersten Seite 14 durch die Glas-Bindeschicht 18 verbunden ist. Jede Lage des laminierten Glas-Keramik/Füllstoff-Bandes kann vor dem Brennen mit geeigneten Löchern oder Vias versehen werden, welche nach dem Brennen Schlitze 22 in der gemeinsam gebrannten mehrschichtigen Keramik 20 bilden, so daß integrierte-Schaltungschips 24 (oder andere Komponenten) unmittelbar an dem Metallsubstrat 12 angebracht werden können. Ein Gehäuse 26, das die jeweiligen Chips 24 abdeckt, kann hermetisch mit dem Metallsubstrat 12 verbunden werden. Die Chips 24 werden elektrisch, z. B. durch Drahtverbinden oder andere bekannte Mittel elektrisch angeschlossen. Alternativ können die Chips 24 jeweils durch eine nicht-hermetische Vergußmasse oder Verkapselung 26 geschützt werden.An example of a microelectronic package or unit of a multi-chip module is shown in FIG . The as-fired ceramic-on-metal structure 10 includes the metal substrate 12 having first and second sides 14 and 16 , respectively, and the co-fired multilayer ceramic 20 having the first side 14 through the glass bonding layer 18 connected is. Each layer of the laminated glass-ceramic / filler tape may be provided with suitable holes or vias prior to firing which form, after firing, slots 22 in the co-fired multilayer ceramic 20 such that integrated circuit chips 24 (or other components) immediately can be attached to the metal substrate 12 . A housing 26 covering the respective chips 24 may be hermetically connected to the metal substrate 12 . The chips 24 are electrically, z. B. electrically connected by wire bonding or other known means. Alternatively, the chips 24 may each be protected by a non-hermetic potting compound or encapsulant 26 .

An der entgegengesetzten Seite 16 des Substrats 12 ist durch einen Kleber 32 ein Kühlkörper 30 angebracht. Die mikroelektronische Einheit enthält ferner eine Halterungs­ struktur 34, mit der das Multichip-Modul in einem nicht dargestellten Gerät montiert werden kann.On the opposite side 16 of the substrate 12 , a heat sink 30 is attached by an adhesive 32 . The microelectronic unit further includes a support structure 34 , with which the multi-chip module can be mounted in a device, not shown.

Obwohl in Fig. 1 nicht dargestellt, enthält die gemeinsam gebrannte mehrschichtige Keramik 20 metallische Leiter, die derzeit Ag und Ag/Pd enthalten. Metallische Leiter, die Cu oder Au enthalten, sollten jedoch ebenfalls mit den gemeinsam gebrannten mehrschichtigen Keramik-auf-Metall- Platten des hier beschriebenen Typs verträglich sein.Although not shown in FIG. 1, the co-fired multilayer ceramic 20 includes metallic conductors currently containing Ag and Ag / Pd. However, metallic conductors containing Cu or Au should also be compatible with the co-fired multilayer ceramic-on-metal plates of the type described herein.

Die neuen Glas-Keramik-(GC)-Materialien, die in TABELLE III aufgeführt sind und insbesondere auch die Glas-Keramik/Füll­ stoff-Materialien, die in TABELLE IV aufgeführt sind, wurden zwar für die Verwendung in einer mikroelektronischen Packung oder Halterungsstruktur eines Keramik-auf-Metall-Multichip- Moduls des in Fig. 1 dargestellten Typs entwickelt, diese neuen Materialien sind jedoch sicher auch für andere übliche Mehrschicht-Keramik-Packungen oder Halterungsstrukturen mit oder ohne Metallbasis oder Metallsubstrat brauchbar.The new glass-ceramic (GC) materials listed in TABLE III, and especially the glass-ceramic / filler materials listed in TABLE IV, have been proposed for use in a microelectronic package or fixture structure ceramic-to-metal multichip developed of the type shown in Fig. 1 module, however, these new materials are certainly useful to other conventional multi-layer ceramic packages or support structures, with or without metal or base metal substrate.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten neuen Verfahren wird eine Glas-Bindeschicht 18 beispielsweise durch Sprühbeschichtung auf die eine Seite, z. B. die Seite 14, des Substrats 12 aufgebracht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wurde eine Schicht aus einem Glas des Typs SCC-11 verwendet, von dem eine Suspension hergestellt worden war, indem man es in Pulverform mit etwa 60 bis 90 Volumen- Prozent eines geeigneten Lösungsmittels, wie 2-Propanol, Aceton, Ethanol oder Terpinol mischte, wobei 2-Propanol bevorzugt wird. Die laminierte Keramik-Schicht 20 kann getrennt hergestellt werden, indem man eine Anzahl von Lagen aus selektiv metallisiertem Glas-Keramik/Füllstoff-Band, in dem Durchbrüche oder Vias gebildet wurden, aufeinander­ stapelt und die laminierte Struktur einer Vorerhitzung oder einem Biskuit-Brennen unterwirft, um die organischen Bestand­ teile aus ihr zu entfernen und einen monolithischen Keramik- Körper zu erzeugen. Die Keramik- Schicht 20 kann alternativ dadurch gebildet werden, daß man mehrere Lagen aus metallisiertem und mitgestanzten Durchbrüchen versehenen Glas-Keramik/Füllstoffband auf die Glas-Bindeschicht 18 aufbringt.In the new process shown in Fig. 2, a glass bonding layer 18, for example by spray coating on one side, z. As the side 14 , the substrate 12 applied. In a preferred embodiment of the process, a layer of SCC-11 type glass, of which a suspension has been prepared, is prepared by powdering it with about 60 to 90 volume percent of a suitable solvent, such as 2-propanol, acetone , Ethanol or terpinol, with 2-propanol being preferred. The laminated ceramic layer 20 may be formed separately by stacking a number of layers of selectively metallized glass-ceramic / filler tape in which apertures or vias have been formed, and subjecting the laminated structure to preheating or biscuit-firing to remove the organic constituents from it and to produce a monolithic ceramic body. The ceramic layer 20 can alternatively be formed by applying a plurality of layers of metallized and punched apertures provided glass ceramic / filler tape on the glass bonding layer 18 .

Bei dem bevorzugten Verfahren wird die Glas- Bindeschicht 18 auf eine Temperatur von etwa 450°C erhitzt, um das Glas der Bindeschicht vorher fließen zu lassen und einen dünnen Glasüberzug mit einer Dicke von etwa 0,025 mm auf der Oberfläche 14 zu bilden. Dann wird die vorher gebildete Keramikschicht auf die Glas-Bindeschicht 18 gelegt und die ganze Struktur wird zusammen, als Ganzes in Stick­ stoff (ungefähr 10.000 ppm O2) für etwa 2-20 Minuten bei bei einer Temperatur von 900-930°C fertiggebrannt oder gesintert. Die maximalen Brenntemperaturen beim gemeinsamen Endbrand hängen vom Metall des Substrats 12 und der Zusammensetzung der Keramik-Schicht 20 ab. Die Haftung der mehrlagigen Keramik­ schicht 20 am Substrat 12, die aus der Verwendung der Glas-Bindeschicht 18 resultiert, verringert den x-y-Schwund der Keramikschicht während des gemeinsamen Brennens ganz erheblich und der Volumenschwund der Keramik wird in erster Linie auf die z- oder Dickenrichtung beschränkt.In the preferred method, the glass bonding layer 18 is heated to a temperature of about 450 ° C to previously flow the glass of the bonding layer and to form a thin glass coating having a thickness of about 0.025 mm on the surface 14 . Then, the previously formed ceramic layer is placed on the glass bonding layer 18 and the whole structure is burned together, as a whole in nitrogen (about 10,000 ppm O 2 ) for about 2-20 minutes at a temperature of 900-930 ° C or sintered. The maximum firing temperatures in the final joint firing depend on the metal of the substrate 12 and the composition of the ceramic layer 20 . The adhesion of the multilayer ceramic layer 20 to the substrate 12 resulting from the use of the glass bonding layer 18 significantly reduces the xy shrinkage of the ceramic layer during co-firing and the volume shrinkage of the ceramic becomes primarily in the z or thickness direction limited.

Claims (8)

1. Gesinterte mehrschichtige Keramik-Metall-Leiterplatte mit einem metallischen Träger, einer auf diesem befindlichen Bindeschicht und einer darauf angeordneten Keramikschicht, welche übliche Leitstrukturen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Bindeschicht eine Glasschicht auf Basis von Pb-Zn- oder Pb-Zn-Ba-Borosilikaten ist,
  • - die Keramikschicht aus mindestens 50 Gew.-% einer Glas­ keramik aus:
    10-20 Gew.-% SiO2
    20-35 Gew.-% B2O3
    25-50 Gew.-% MgO
    0-10 Gew.-% ZnO
    0-22 Gew.-% CaO
    0-18 Gew.-% SnO2
    0-10 Gew.-% BaO und Füllstoffen aus Quarz und/oder Flußspat und/oder Cristo­ balit (Si02-Modifikation) mit höchstens 50 Gew.-% besteht.
1. sintered multilayer ceramic-metal circuit board with a metallic support, a bonding layer located thereon and a ceramic layer thereon, which carries conventional conductive structures, characterized in that
  • the bonding layer is a glass layer based on Pb-Zn or Pb-Zn-Ba-borosilicates,
  • - The ceramic layer of at least 50 wt .-% of a glass ceramic of:
    10-20% by weight of SiO 2
    20-35% by weight B 2 O 3
    25-50 wt.% MgO
    0-10 wt% ZnO
    0-22 wt .-% CaO
    0-18% by weight SnO 2
    0-10 wt .-% BaO and fillers of quartz and / or Flußspat and / or Cristo balit (Si0 2 modification) with at most 50 wt .-% consists.
2. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramik-Material zusätzlich bis 3 Gew.-% Cr2O3, CoO, Fe2O3, CuO, CeO2 und/oder Pr2O3 und bis zu 10 Gew.-% Li2O, Na2O, K2O, Al2O3, PbO, Bi2O3 und/oder SrO enthält.2. Printed circuit board according to claim 1, characterized in that the ceramic material in addition to 3 wt .-% Cr 2 O 3 , CoO, Fe 2 O 3 , CuO, CeO 2 and / or Pr 2 O 3 and up to 10 wt % Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Al 2 O 3 , PbO, Bi 2 O 3 and / or SrO. 3. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Träger aus Cu, Al, nichtrostendem Stahl, Ni, kohlenstoffarmem Stahl, Cu/Invar/Cu, Cu/Mo/Cu oder Cu/rostfreiem Stahl/Cu besteht. 3. Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic support of Cu, Al, stainless steel, Ni, low carbon steel, Cu / Invar / Cu, Cu / Mo / Cu or Cu / stainless steel / Cu.   4. Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstrukturen als mindestens eines der Leitermaterialien Ag, Au, AuPt, Ag/Pd, Ni und Cu enthalten.4. Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that the lead structures as at least one of the conductor materials Ag, Au, AuPt, Ag / Pd, Ni and Cu contain. 5. Verfahren zum Herstellen einer Keramik-Metall-Leiter­ platte nach Anspruch 1, bei welchem auf einer Seite eines dop­ pelseitigen metallischen Trägers eine Bindeschicht und auf dieser eine Keramikschicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf dieser Seite (14) eine Binde­ schicht (18) aus dem Glas mit einem Wärmeexpansionskoeffizien­ ten, der nicht größer als derjenige des Trägers ist, aufge­ bracht wird und daß auf dieser Glasschicht (18) die Keramik­ schicht in Form einer aus mehreren Schichten eines Keramikban­ des bestehenden Keramikstruktur (20) angeordnet wird und daß der Träger, die Glasschicht und die mehrschichtige Kera­ mikstruktur auf einer ausreichenden Temperatur zur sicheren Befestigung der Keramikstruktur auf dem Träger gebrannt wer­ den.5. A process for producing a ceramic-metal conductor plate according to claim 1, wherein on one side of a dop pelseitigen metallic support a binding layer and on this a ceramic layer is applied, characterized in that on this side ( 14 ) a bandage layer ( 18 ) from the glass with a Wärmeexpansionskoeffizien th, which is not greater than that of the carrier is brought up and that on this glass layer ( 18 ) the ceramic layer in the form of a plurality of layers of Keramikban existing ceramic structure ( 20 ) is arranged and that the carrier, the glass layer and the multilayer Kera mikstruktur fired at a sufficient temperature for secure attachment of the ceramic structure on the carrier who the. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht (18) vor dem Aufbringen der mehrschichti­ gen Keramikstruktur (20) auf eine Temperatur von etwa 450°C erhitzt wird, bei welcher das Glas fließt.6. The method according to claim 5, characterized in that the glass layer ( 18 ) is heated to a temperature of about 450 ° C, at which the glass flows before applying the multilayered ceramic structure ( 20 ). 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennen bei einer Temperatur von etwa 900°C bis 930°C durchgeführt wird.7. The method according to claim 5, characterized that the firing at a temperature of about 900 ° C to 930 ° C. is carried out. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennen in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt wird.8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized characterized in that the firing in a nitrogen atmosphere is carried out.
DE4243040A 1991-12-18 1992-12-18 Multilayer metal-ceramic circuit board and method for its production Expired - Fee Related DE4243040C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/809,372 US5277724A (en) 1991-12-18 1991-12-18 Method of minimizing lateral shrinkage in a co-fired, ceramic-on-metal circuit board
US07/809,371 US5256469A (en) 1991-12-18 1991-12-18 Multi-layered, co-fired, ceramic-on-metal circuit board for microelectronic packaging

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4243040A1 DE4243040A1 (en) 1993-06-24
DE4243040C2 true DE4243040C2 (en) 1999-06-17

Family

ID=27123219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4243040A Expired - Fee Related DE4243040C2 (en) 1991-12-18 1992-12-18 Multilayer metal-ceramic circuit board and method for its production

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2922375B2 (en)
KR (1) KR970008145B1 (en)
DE (1) DE4243040C2 (en)
GB (1) GB2263253B (en)
SG (1) SG50478A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10148751A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-17 Siemens Ag Production of an electronic unit comprises applying a conductor strip system as low melting system on a thin low sinterable flexible ceramic foil, sintering, applying a thin connecting material layer, and further processing

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233817B1 (en) * 1999-01-17 2001-05-22 Delphi Technologies, Inc. Method of forming thick-film hybrid circuit on a metal circuit board
KR100382416B1 (en) * 1999-09-28 2003-05-01 가부시끼가이샤 도시바 Ceramics circuit board
KR100696861B1 (en) * 1999-12-10 2007-03-19 고등기술연구원연구조합 Process for fabricating low temperature cofired ceramic on metal
KR100696859B1 (en) * 1999-12-10 2007-03-19 고등기술연구원연구조합 Process for manufacturing low temperature cofired ceramic on metal
JP2010511297A (en) * 2006-11-30 2010-04-08 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Electronic member module and manufacturing method thereof
JP5585649B2 (en) 2010-03-30 2014-09-10 株式会社村田製作所 Metal base substrate and manufacturing method thereof
JP6285271B2 (en) * 2014-04-24 2018-02-28 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Bonding material and its use
JP6577763B2 (en) * 2015-06-23 2019-09-18 イビデン株式会社 Engine valve and manufacturing method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4185139A (en) * 1977-12-30 1980-01-22 International Standard Electric Corporation Filler for a glass-ceramic material comprising CaF2 granules overcoated with a silicon dioxide film
US4256796A (en) * 1979-11-05 1981-03-17 Rca Corporation Partially devitrified porcelain composition and articles prepared with same
DE2533687C2 (en) * 1974-07-30 1982-11-04 Owens-Illinois, Inc., 43666 Toledo, Ohio Mixture of lead borate solder glass particles and a high-melting filler with lower thermal expansion and its use
DE3324933C2 (en) * 1982-07-12 1985-01-03 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo Ceramic multilayer circuit board
US5041695A (en) * 1989-06-01 1991-08-20 Westinghouse Electric Corp. Co-fired ceramic package for a power circuit
US5047371A (en) * 1988-09-02 1991-09-10 Olin Corporation Glass/ceramic sealing system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4291107A (en) * 1979-04-19 1981-09-22 Chloride Silent Power Limited Glass seals for sealing beta-alumina in electro-chemical cells or other energy conversion devices, glasses for use in such seals and cells or other energy conversion devices with such seals

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2533687C2 (en) * 1974-07-30 1982-11-04 Owens-Illinois, Inc., 43666 Toledo, Ohio Mixture of lead borate solder glass particles and a high-melting filler with lower thermal expansion and its use
US4185139A (en) * 1977-12-30 1980-01-22 International Standard Electric Corporation Filler for a glass-ceramic material comprising CaF2 granules overcoated with a silicon dioxide film
US4256796A (en) * 1979-11-05 1981-03-17 Rca Corporation Partially devitrified porcelain composition and articles prepared with same
DE3324933C2 (en) * 1982-07-12 1985-01-03 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo Ceramic multilayer circuit board
US5047371A (en) * 1988-09-02 1991-09-10 Olin Corporation Glass/ceramic sealing system
US5041695A (en) * 1989-06-01 1991-08-20 Westinghouse Electric Corp. Co-fired ceramic package for a power circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10148751A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-17 Siemens Ag Production of an electronic unit comprises applying a conductor strip system as low melting system on a thin low sinterable flexible ceramic foil, sintering, applying a thin connecting material layer, and further processing

Also Published As

Publication number Publication date
SG50478A1 (en) 1998-07-20
KR970008145B1 (en) 1997-05-21
GB2263253A (en) 1993-07-21
KR930015993A (en) 1993-07-24
JPH05270934A (en) 1993-10-19
GB9226220D0 (en) 1993-02-10
DE4243040A1 (en) 1993-06-24
JP2922375B2 (en) 1999-07-19
GB2263253B (en) 1996-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69632722T2 (en) Gas bonding system for a stiffening substrate of a ceramic circuit board
DE69628548T2 (en) ELECTRICAL BUSHING FOR CERAMIC PCB BOARD SUBSTRATES
DE60004924T2 (en) Composition for ceramic substrate and ceramic circuit element
DE10157443B4 (en) A glass ceramic composition for an electronic ceramic component, use of the glass ceramic composition for an electronic ceramic component, and methods for producing a multilayer electronic ceramic component
DE69434049T2 (en) Ceramic substrate and method for its production
DE69835659T2 (en) Multilayer ceramic substrate with a passive component, and manufacturing method
DE3227657C2 (en) Multilayer ceramic circuit board and process for its manufacture
DE3621667C2 (en)
DE102005042554B4 (en) Metal-ceramic substrate and method for producing a metal-ceramic substrate
KR100798263B1 (en) Thick film conductor paste compositions for ltcc tape in microwave applications
DE19608484B4 (en) Ceramic circuit substrate fired at low temperature
EP0276004B1 (en) Multilayer ceramic substrate and method for making the same
DE3317963A1 (en) CERAMIC CAPACITOR WITH LAYER STRUCTURE
DE4401616A1 (en) Ceramic multilayer wiring board
DE19961537B4 (en) Process for producing a glass ceramic panel
DE3701973C2 (en)
DE112007001868T5 (en) Glass ceramic composition, sintered glass ceramic body and monolithic ceramic electronic component
DE69629571T2 (en) CONDUCTIVE INK FOR FILLING HOLES FOR CERAMIC MULTILAYERED CIRCUIT BOARD ON A CARRIER SUBSTRATE
DE4243040C2 (en) Multilayer metal-ceramic circuit board and method for its production
DE69919806T2 (en) Conductive paste and ceramic circuit board
DE1539769A1 (en) Electric capacitor
DE10108666A1 (en) Insulating thick film composition calcined with a ceramic blank used in mobile communication devices consists of a first ceramic powder having the same setting system as the second ceramic powder contained in the blank
DE69726056T2 (en) Dielectric thick film composition for capacitors
DE10110151B4 (en) A wiring substrate, a method of manufacturing the same, and an electronic device using the same
DE69627000T2 (en) CERAMIC COMPOSITION FOR MULTI-LAYER COMPONENTS AND CIRCUIT BOARD WITH METALIZATION ON CERAMIC SUBSTRATE

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee