DE4336235A1 - Verfahren zur Herstellung von Keramik-Multilayern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Keramik-Multilayern

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Description

Stand der Technik
Aus der US 4 234 367 ist ein Verfahren zur Herstellung von Keramik-Multilayern bekannt. Dazu werden grüne Keramikfolien durch Stanzen mit Öffnungen versehen, die dann mit einer Metallpaste ge­ füllt werden, um so elektrische Durchkontaktierungen zwischen den verschiedenen Ebenen zu bilden. Derartige Öffnungen werden auch als Vias bezeichnet. Weiterhin werden durch Siebdruckprozesse Metall­ pasten für Leiterbahnen auf die grünen Keramikfolien aufgebracht. Eine Vielzahl der grünen Keramikfolien wird justiert übereinander angeordnet und dann in einem Brennprozeß miteinander versintert. Es entsteht so eine Keramik-Multilayerplatte, in deren Inneren eine Vielzahl von Leiterbahnen und Vias angeordnet sind.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Kapazitäten mit hohen Kapazitätswerten im Keramik-Multilayer ausgebildet werden können. Da dazu im wesentlichen die gleichen Prozeßschritte wie zur Herstellung des Keramik-Multilayer genutzt werden, ist der dazu be­ nötigte Mehraufwand gering. Weiterhin kann durch Variation der Zu­ sammensetzung der Keramikpaste die Kapazität ohne eine Design­ änderung beeinflußt werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich. Durch Aufbringen von Elektroden werden besonders einfach Kondensatoren ausgebildet. Durch die Nebeneinander-Anordnung einer Vielzahl von Vias können auch große Kondensatoren ausgebildet werden. Das Aufbringen der Elek­ troden kann wahlweise unmittelbar auf den Vias wie auch auf den anderen grünen Keramikplatten erfolgen. Durch Anpassung der Zu­ sammensetzung der Kondensatorpaste, insbesondere des Füllstoff­ gehalts, kann die Verarbeitbarkeit verbessert werden.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 einen Stapel von grünen Keramikfolien in aus­ einandergezogener Darstellung und die Fig. 2 einen Keramik-Multi­ layer, der durch Brennen aus dem Stapel nach Fig. 1 hervorgegangen ist.
Beschreibung der Erfindung
In der Fig. 1 ist in auseinandergezogener Darstellung ein Stapel bestehend aus 4 grünen Keramikfolien 1 gezeigt. In die grünen Keramikfolien sind Vias 7 eingebracht, d. h. Öffnungen, die sich durch die gesamte Dicke der grünen Keramikfolie 1 hindurch er­ strecken. Diese Vias 7 sind entweder mit einer Metallpaste 2 oder einer Kondensatorpaste 3 gefüllt. Weiterhin sind auf den grünen Keramikfolien 1 Strukturen 4 aus Metallpaste für Leiterbahnen vorge­ sehen. Ebenso sind Strukturen 5 für Kondensatorelektroden vorge­ sehen. Diese können entweder auf der Keramikfolie 1 über den Vias 7 mit Kondensatorpaste 3 oder aber auch auf anderen Keramik­ folien 1 angeordnet sein. Durch Brennen des Stapels aus der Fig. 1 geht der Keramik-Multilayer nach der Fig. 2 hervor. Aus den Strukturen 4 für Leiterbahnen sind nach dem Brennen Leiterbahnen 8 hervorgegangen. Die Vias 7, die mit Metallpaste 2 gefüllte waren, bilden nun Durchkontaktierungen 10, mit denen die verschiedenen Ebenen des Keramik-Multilayer kontaktiert werden. Durch die Elek­ troden 9 wird nun ein Kondensator gebildet, dessen Kapazität durch Durchkontaktierungen 10 und Leiterbahnen 8 als Teil einer Schaltung verwendet werden kann. Da die Kondensatorpaste 3 nach dem Brennen eine besonders hohe Dielektrizitätskonstante aufweist, ist der Kapazitätswert der durch die beiden Elektroden 9 gebildeten Kapazi­ tät besonders groß.
Die Kondensatorpaste 3 besteht in der Regel aus einem organischen Binder, einem anorganischen Binder und zermahlenen Feststoffen mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, wie beispielsweise Barium­ titanat. Das sich durch Brennen der Kondensatorpaste 3 ausbildende Material ist besonders porös. Dies ergibt sich daraus, daß der An­ teil an anorganischem Binder, in der Regel einem Glas, gering ge­ halten werden muß, um eine hohe Dielektrizitätskonstante zu er­ reichen. Derartige poröse Materialien weisen das Problem auf, daß Gase, insbesondere Wasserdampf, eingelagert werden können, und so die Kapazität zwischen den Kondensatorplatten 9 eine Funktion der umgebenden Luftfeuchtigkeit wird. Bei der hier gezeigten Ausbildung sind diese porösen Bereiche jedoch vollständig vom restlichen Keramik-Multilayer selbst umgeben, so daß ein Eindringen von Wasser­ dampf ausgeschlossen ist. Der Wert der Kapazität zwischen den beiden Elektroden 9 ist daher besonders stabil.
Die hier gezeigte Anordnung mit einer Vielzahl von Vias 7, die je­ weils mit einer Kondensatorpaste 3 gefüllt sind, können auch in Multilayerschaltungen große Kapazitäten ausgebildet werden. Ein Auf­ bringen von Kondensatorpaste 3 auf der Oberfläche einer grünen Keramikfolie 1 ist hingegen mit großen Schwierigkeiten verbunden. Die Kondensatorpaste 3 muß relativ dick aufgebracht werden, da die Durchschlagsfestigkeit durch das sich bildende poröse Material ge­ ring ist. Um eine Durchschlagsicherheit gegenüber den im Zusammen­ hang mit Multilayerschaltungen gebräuchlichen Spannungen zu gewähr­ leisten, muß die poröse Schicht näherungsweise so dick wie eine grüne Keramikfolie ausgebildet werden. Die dadurch entstehenden Oberflächenunebenheiten würden die Brauchbarkeit eines so gebildeten Keramik-Multilayers beeinträchtigen. Der hier gezeigte Prozeß läßt sich jedoch problemlos in das übliche Herstellungsverfahren für Keramik-Multilayer integrieren. Als einziger zusätzlicher Prozeß­ schritt wurde dabei das Füllen eines Teils der Vias 7 mit Konden­ satorpaste 3 anfallen. Alle weiteren Prozeßschritte, wie Aufbringen von Strukturen 5 für Leiterbahnen oder Füllen der anderen Vias 7 mit Metallpaste 2 oder Brennen des Stapels, können unverändert bleiben. Das hier vorgestellte Verfahren erlaubt so die Herstellung von Kondensatoren in Keramik-Multilayern mit vergleichsweise geringem Aufwand.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Keramik-Multilayern (6), bei der mehrere grüne Keramikfolien (1) mit Strukturen (4) für Leiterbahnen und Vias (7) übereinander angeordnet und miteinander gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Keramikfolie (1) Vias (7) vorgesehen sind, die mit einer Kondensatorpaste (3) gefüllt sind.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Vielzahl von Vias (7) mit Kondensatorpaste (3) nebeneinander angeordnet werden, und daß Elektroden (9) über und unter der Vielzahl von Vias (7) angeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen der Vias (7) mit Kondensatorpaste (3) durch Siebdruck eine Struktur (5) für eine Elektrode (9) über die Vias (7) mit der Kondensatorpaste (3) aufgedruckt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Struktur (5) für eine Elektrode durch Siebdruck auf eine grüne Keramikfolie (1) aufgebracht wird, die dann mit der grünen Keramik­ folie (1), die die Vias (7) mit Kondensatorpaste (3) enthält, ver­ bunden wird.
DE19934336235 1993-10-23 1993-10-23 Verfahren zur Herstellung von Keramik-Multilayern Withdrawn DE4336235A1 (de)

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