DE60201696T2

DE60201696T2 - Elektronische Bauteile und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE60201696T2
Application number: DE2002601696
Authority: DE
Inventors: Minoru Takaya; Toshikazu Endo
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: US20020122934A1; KR100631232B1; CN1375840A; EP1235235A1; KR20020069146A; JP2002324729A; US20040202848A1; ATE280996T1; CN1208792C; CA2372757A1; EP1235235B1; US6749928B2; DE60201696D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Bauteile, welche in einer Mehrfachschichtenstruktur mit Hilfe eines Harzes oder eines Verbundmaterials, welches durch Mischen eines pulverförmigen, funktionalen Materials mit diesem Harz gemacht worden ist, und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Als ein Verfahren zum Herstellen von vielschichtigen elektronischen Bauteilen mit Hilfe von Dünnfilm-Konduktoren offenbart die JP-A-5-267063 ein Verfahren gemäß der beigefügten 5. Wie dieser Figur zu entnehmen, werden, beispielsweise des Herstellens eines Induktors, Rohmaterialpulver vermischt, um die erwünschten Funktionen als Ferrit (Schritt S1) zu gewinnen, worauf Granulieren und Pulverisieren erfolgt (Schritt S2). Sodann werden die vermischten und auf vorbestimmte Korngrößen eingestellten Substanzen weiterbehandelt, um mit Hilfe von Bindemittel und Lösungsmittel (Schritt S3) weiterverarbeitet zu werden.
Laminierungs- und Härtungsschritte umfassen Siebdrucken (Schritt S4) der Ferritpaste, ein Vorhärten (Schritt S5) bei zunehmenden Temperaturen in einem Trocknungsofen, das Installieren von Induktorelektroden (Schritt S6) durch Ausbildung eines Films mit Hilfe des Evaporierens oder des Sputterns und des Ionenplattierens und ein Siebdrucken (Schritt S7) der Ferritpaste. Diese Schritte werden einige Male wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Strukturen erreicht ist. Das Ausbilden der Elektrodenstrukturen wird gleichzeitig für viele Induktoren durchgeführt.
Danach werden die Produkte zu Chips zerteilt (Schritt S8), und die Chips werden an ihren Seiten mit externen Elektroden versehen durch Beschichten, Verdampfen oder Sputtern (Schritt S9). Nachfolgend werden von den externen Elektroden verschiedene Bereiche mit Silicon imprägniert, so dass die in der Chipoberfläche enthaltenen Poren mit einem synthetischen Harz (Silicon) imprägniert werden (Schritt S10). Falls erforderlich, werden die externen Elektroden einem Elektroplattieren unterzogen (Schritt S11).
Zum Herstellen von mehrschichtigen, elektronischen Bauteilen unter Verwendung eines Harzes oder eines Verbundmaterials, hergestellt durch Mischen funktionaler Materialien (dielektrische Pulver oder magnetische Pulver) mit diesem Harz und Dünnfilm-Konduktoren, gebildet durch Verdampfen oder dergleichen, werden mehrschichtige, elektronische Bauteile produziert durch wiederholte Druckaufträge der Verbundmaterialpaste, wiederholtes Warmhärten und wiederholtes Ausbilden des Dünnfilm-Konduktors.
Bei der Herstellung von elektronischen Bauteilen mit Hilfe des wiederholten Druckauftrags und Härtens, wie in den herkömmlichen Beispielen gezeigt, bestehen Probleme derart, dass die Produktionskosten hoch sind und dass die Produktionsdauer sehr lang ist.
Aus der US-A-5,652,561 (nächstkommender Stand der Technik) ist ein elektronisches Bauteil bekannt mit einem herkömmlichen Kernsubstrat, umfassend ein Harzmaterial oder einen isolierenden Film. An den Vorder- und Rückoberflächen der Kernsubstrate ausgebildete Coils sind mit Hilfe von Print Wiring-Techniken ausgebildet. Insbesondere offenbart die US-A-5,652,561 ein elektronisches Bauteil mit einem Kernsubstrat, welches hergestellt ist durch Ausformen eines Harzes zu einer dünnen Platte und Härten derselben. Dünnfilm-Konduktoren sind an der Vorder- und/oder Rückoberfläche des Kernsubstrates ausgebildet mit Hilfe einer Dünnfilm-Ausbildungstechnik, wie dem Verdampfen und Plattieren. Mittels eines Harzes ausgebildete Klebeschichten sind zwischen Kernsubstraten eingefügt, welche mit den Dünnfilm-Konduktoren versehen sind, so dass laminierte Schichten, bestehend aus den Kernsubstraten und Prepregs, welche zwischen den Kernsubstraten als die Klebeschichten vorgesehen sind, durch Warmpressen vereinigt sind.
Aus der EP-A-918 340 ist ein Kompositmaterial bekannt in welchem Ferritpulver mit Harz vermischt ist. Nach der vorstehenden Vorveröffentlichung werden Konduktoren hergestellt durch Druckauftrag und Erwärmen einer leitenden Paste.
Die GB-A-781,470 offenbart einen Wickelkapazitor mit laminierten flexiblen Flachbahnen und Al-Folien. Titanat, insbesondere Ba-Titanat ist in die flexiblen Flachbahnen eingemischt.
Ferner treten im Falle von Keramiken beim Druckauftrag oder beim Ausformen der Dünnfilm-Konduktoren nach dem Härten Fragilitätseinflüsse eines Primärkörpers leicht auf. Oder, falls Beanspruchung auftreten, kann es leicht zu Rissen oder zu Verspannungen kommen. Laminierte Schichten werden stundenlang an Luft gehärtet und wenn die Anzahl der Schichten steigt, entstehen hohe Kosten und lange Produktionsdauern.
Weil das Warmaushärten und die Druckauftragsschritte wiederholt werden, werden auf das Harz bzw. auf das Verbundmaterial hohe Stressbeanspruchungen aufgebracht, so dass die Druckoberflächen rau werden. Steigt die Anzahl der Schichten, so wird die Produktion erschwert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die oben genannten Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, elektronische Bauteile und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, wobei die Produktionsdauer verkürzt werden soll, Risse oder Verspannungen erschwert auftreten, eine Verminderung der Kosten erreicht werden und produziert werden kann, selbst wenn die Schichtenanzahl hoch ist.
Ein Verfahren zum Herstellen elektronischer Bauteile nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist, wie folgt, gekennzeichnet:

– Verarbeiten eines Verbundmaterials, hergestellt durch Mischen von pulverförmigen, funktionalen Materialien, ausgewählt aus magnetischem Materialpulver und dielektrischem Materialpulver, mit einem Harz zu dünnen Platten und Aushärten derselben zu Kernsubstraten;
– Ausbilden von Dünnfilm-Konduktoren mit einer Dicke von mehr als 0,3 μm, aber weniger als 5 μm, auf den Vorder- und/oder den Rückseiten der Kernsubstrate mit Hilfe eines Verdampfungsverfahrens oder eines Oonenplattierungsvertahrens oder eines Ionenbeamverfahrens oder eines Niederschlagvertahrens aus der Dampfphase oder eines rfahrens, welchem sich ein Rastervorgang anschließt;
– Verarbeiten des durch Mischen des pulverförmigen, funktionellen Materials mit dem Harz hergestellten Verbundmaterials zu prepregartigen, dünnen Platten;
– alternierendes Laminieren von halberhärteten Prepregs mit Kernsubstraten und nachfolgendes Warmpressen und Vereinigen zu laminierten Bauteilen.

Es versteht sich, dass dann, wenn die Kernsubstrate und die Prepregs getrennt voneinander produziert werden und das Laminieren und Härten gleichzeitig erfolgt, die Produktionsdauer verkürzt und die Kosten gesenkt werden können. Da das Ganze in einem Schritt durch Warmpressen gehärtet wird, können Risse oder Verwertungen schwerlich auftreten und kann selbst eine Vielzahl von Schichten gut verarbeitet werden.
Außerdem kann der Dünnfilm-Konduktor dünn gemacht werden, weshalb es möglich ist, erstens dünne Teile zu machen (insbesondere dieser Effekt ist von Bedeutung in einem Capacitor), zweitens die Rastergenauigkeit und die Exaktheit von Schicht zu Schicht zu erhöhen und drittens Migrationseffekte zu vermeiden, weil der Dünnfilm-Konduktor so dünn ist, dass das Harz rings um dessen Peripherie eingebettet ist. Im Rahmen dieser Erfindung umfasst der Begriff „ pulverförmig" Körner, Flocken, Nadeln, Spitzen oder dergleichen.
Ein elektronisches Bauteil nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst: ein Kernsubstrat, welches hergestellt ist durch Ausformen eines Verbundmaterials zu einer dünnen, erhärtbaren Platte, wobei das Verbundmaterial hergestellt ist durch Mischen von pulverförmigem, funktionellen Material, ausgewählt aus magnetischem Pulvermaterial und dielektrischem Pulvermaterial, mit einem Harz; einen Dünnfilm-Konduktor, der mittels einer Dünnfilmbildungstechnik auf der Vorder- und/oder der Rückseite der Kernsubstrates ausgebildet ist und eine Rasterung aufweist; aus dem Verbundmaterial durch Mischen des pulverförmigen, funktionellen Materials mit einem Harz hergestellte Kleberschicht, welche eingefügt ist zwischen mit den Dünnfilm-Konduktoren versehenen Kernsubstraten, wobei laminierte Schichten, bestehend aus Kernsubstraten und als Kleberschicht zwischen den Kernsubstraten angeordneten Prepregs, durch Warmpressen miteinander verbunden sind und die Dünnfilm-Konduktoren eine Dicke von mehr 0,3 μm, aber weniger als 5 μm aufweisen.
Wenn die elektronischen Bauteile aus solchen laminierten Strukturen zusammengesetzt werden, wie im ersten Aspekt erwähnt, kann die Produktionsdauer verkürzt werden, können die Kosten gesenkt werden und Risse oder Verwertungen verhindert werden.
Beträgt die Dicke mehr als 5 μm, so wird zuviel Zeit verbraucht, um den Dünnfilm auszubilden, und es ist schwierig, die Produktionszeit herabzusetzen. Weil die Dicke auf weniger als 5 μm beschränkt ist, ist es möglich zu verhindern, dass die Herstellungsdauer zu lang wird. Beträgt indes die Dicke weniger als 1 μm, so wird der Konduktorwiderstand zu groß. Deshalb, um den Q-Wert auf einem vorbestimmten Niveau zu halten, beträgt die Dicke des Dünnfilm-Konduktors mehr als 1 μm. Im Falle eines Capacitor- oder Geräusch-Beseitigungs-Schaltkreises, welcher große Verluste gestattet, kann die Dicke des Dünnfilm-Konduktors jedoch weniger als 1 μm betragen, aber mehr als 0,3 μm.
Als Harz für das elektronische Bauteil nach der Erfindung wird wenigstens ein wärmehärtendes Harz benutzt, ausgewählt aus einer Epoxidharz, Phenolharz, ungesättigtes Polyesterharz, Vinylesterharz, Polyimidharz, Bismaleimidotriazin-(Cyanatester)-Harz, olyphenylether-(Oxid)-Harz, Fumaratharz, Polybutadienharz und Vinylbenzylharz umfassenden Gruppe. Alternativ kann als Harz wenigstens ein thermoplastisches Harz aus der folgenden Gruppe vorgesehen sein: aromatisches Polyesterharz, Polyphenylensulfidharz, Polyethylenterephthalatharz, Polybutylentherephthalatharz, Polyethylensulfidharz, Polyethyletherketonharz, Polytetrafluoroethylenharz, Polyarylatharz und Pfropfharz. Alternativ kann als Harz ein Compositharz vorgesehen sein, zusammengesetzt aus wenigstens einem der wärmehärtenden Harze und wenigstens einem der thermoplastischen Harze.
Ferner kann für das elektronische Bauteil nach der Erfindung als pulverförmiges, funktionelles Material vorgesehen sein ein ferritisches, magnetisches Material, ausgewählt aus einer Gruppe, welche besteht aus auf Mn-Mg-Zn-basierendem magnetischen Material, auf Ni-Zn-basierendem magnetischen Material und auf Mn-Zn basierendem magnetischen Material. Alternativ kann das pulverförmige, funktionelle Material wenigstens ein ferromagnetisches, metallisches, magnetisches Material sein, ausgewählt aus einer aus Carbonyleisen, auf Eisen-Silicium-basierenden Legierungen, auf Eisen-Aluminium-Silicium-basierenden Legierungen, auf Eisen-Nickel-basierenden Legierungen und amorphen (auf Basis Eisen oder Kobalt)-Legierungen bestehenden Gruppe. Ferner kann das pulverförmige, funktionelle Material wenigstens ein dielektrischen Material umfassen, ausgewählt aus einer aus auf BaO-TiO₂-Nd₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-TiO₂-SnO₂-basierendem dielektrischen Material, auf PbO-CaO-basierendem dielektrischen Material, auf TiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf BaTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf PbTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf SrTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf CaTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf Al₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BiTiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf MgTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf (Ba, Sr)TiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Ti, Zr)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BaTiO₃-SiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-SiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf CaWO₄-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Mg,Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Mg,Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Co,Mg,Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Co,Mg,Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Mg₂SiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf ZnTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf SrZrO₃-basierendem dielektrischen Material, auf ZrTiO₄-basierendem dielektrischen Material, (Zr, Sn)TiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-TiO₂-Sm₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf (Bi₂O₃,PbO)-BaO-TiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf La₂Ti₂O₇-basierendem dielektrischen Material, auf Nd₂Ti₂O₇-basierendem dielektrischen Material, auf (Li, Sm)TiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba (Zn, Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Zn, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material und auf Sr(Zn, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material bestehenden Gruppe. Alternativ kann ein funktionelles Composit-Material vorgesehen sein, welches zusammengesetzt ist aus wenigstens zwei der vorstehend genannten ferritischen, magnetischen Materialien, ferromagnetischen, metallischen, magnetischen Materialien und dielektrischen Materialen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Verfahrensfließbild, welches eine Ausführungsform des Herstellungsverfahren der elektronischen Bauteile nach der Erfindung zeigt;
2A bis 2E sind erläuternde Darstellungen von Verfahrensmaßnahmen bei der Herstellung eines elektronischen Bauteils nach der Erfindung;
3A bis 3E sind erläuternde Darstellungen von weiteren Verfahrensschritten beim Ausführen des Herstellungsverfahrens für die elektronischen Bauteile nach der Erfindung;
4A ist ein Querschnitt durch ein Beispiel des elektronischen Bauteils nach der Erfindung und
4B zeigt eine Schichtenstruktur und
5 ist ein Verfahrensfließbild, welches die herkömmliche Produktionsweise eines elektronischen Bauteils zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFOR-MEN
1 ist ein Verfahrensflussdiagramm, welche eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der elektronischen Bauteile nach der Erfindung zeigt, während 2 und 3 erläuternde Darstellungen von Verfahrensschritten sind.
Im Schritt S1 in 1 wird zum Herstellen von Verbundmaterial zu einem Harz ein pulverförmiges, funktionelles Material hinzugefügt, welches ausgewählt ist aus magnetischem Pulvermaterial oder dielektrischem Pulvermaterial. Femer wird ein Lösemittel, wie Toluen, hinzugefügt und durch Kneten eine Paste erzeugt. Dabei kann als wenigstens ein wärmehärtendes Harz benutzt werden, welches ausgewählt ist aus einer Epoxidharz, Phenolharz, ungesättigtes Polyesterharz, Vinylesterharz, Polyimidharz, Bismaleimidotriazin-(Cyanatester)-Harz, Polyphenylether-(Oxid)-Harz, Fumaratharz, Polybutadienharz und Vinylbenzylharz umfassenden Gruppe. Alternativ kann als Harz wenigstens ein thermoplastisches Harz dienen, ausgewählt aus einer aromatisches Polyesterharz, Polyphenylensulfidharz, Polyethylenterephthalatharz, Polybutylentherephthalatharz, Polyethylensulfidharz, Polyethyletherketonharz, Polytetrafluoroethylenharz, Polyarylatharz und Pfropfharz umfassenden Gruppe. Alternativ kann ein Compositharz benutzt werden, welches zusammengesetzt ist aus wenigstens einem der wärmehärtenden Harze und wenigstens einem der thermoplastischen Harze.
Das pulverförmige, funktionelle Material, welches mit diesem Harz vermischt wird, ist wenigstens ein ferritisches, magnetisches Material, ausgewählt aus einer Gruppe, welche besteht aus auf Mn-Mg-Zn-basierendem magnetischen Material, auf Ni-Znbasierendem magnetischen Material und auf Mn-Zn basierendem magnetischen Material. Alternativ besteht das pulverförmige, funktionelle Material aus wenigstens einem ferromagnetischen, metallischen, magnetischen Material sein, welches ausgewählt ist aus einer aus Carbonyleisen, auf Eisen-Silicium-basierenden Legierungen, auf Eisen-Aluminium-Silicium-basierenden Legierungen, auf Eisen-Nickel-basierenden Legierungen und amorphen (auf Basis Eisen oder Kobalt)-Legierungen bestehenden Gruppe. Alternativ besteht das pulverförmige, funktionelle Material aus wenigstens einem dielektri schen Material, welches ausgewählt ist aus einer aus auf BaO-TiO₂-Nd₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-TiO₂-SnO₂-basierendem dielektrischen Material, auf PbO-CaO-basierendem dielektrischen Material, auf TiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf BaTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf PbTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf SrTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf CaTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf Al₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BiTiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf MgTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf (Ba, Sr)TiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Ti, Zr)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BaTiO₃-SiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-SiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf CaWO₄-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Mg, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Mg,Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Co,Mg,Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Co, Mg, Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Mg₂SiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf ZnTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf SrZrO₃-basierendem dielektrischen Material, auf ZrTiO₄-basierendem dielektrischen Material, (Zr, Sn)TiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-TiO₂-Sm₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf (Bi₂P₃,PbP)-BaP-TiP₂-basierendem dielektrischen Material, auf La₂Ti₂O₇-basierendem dielektrischen Material, auf Nd₂Ti₂O₇-basierendem dielektrischen Material, auf (Li, Sm)TiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba (Zn, Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Zn, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material und auf Sr(Zn, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material bestehenden Gruppe. Alternativ kann ein funktionelles Composit-Material benutzt werden, welches zusammengesetzt ist aus wenigstens zwei der vorstehend genannten ferritischen, magnetischen Materialien, ferromagnetischen, metallischen, magnetischen Materialien und dielektrischen Materialen.
Zur praktischen Ausführung der Erfindung können andere Harze, magnetische Pulver und dielektrische Pulver Verwendung finden.
Im Schritt S2 von 1 wird ein Prepreg gemacht, wie in 2A dargestellt. Das heißt, ein auf einer Spule 3 gewickeltes Glas-Flachmaterial wird in einen Container 1 abgewickelt, welcher eine Paste 2 des Verbundmaterials enthält, und wird in die Paste 2 eingetaucht. Nachfolgend wird die auf der Glasbahn 4 entstandene Pastenschicht getrocknet, indem die Glasbahn 4 durch einen Trockner 5 geführt wird. Ein Rohling 7 wird auf eine Spule 6 aufgewickelt. Dieser Rohling 7 wird mit Hilfe einer Schneideinrichtung 8 auf die gewünschten Größen zugeschnitten, wie in 2B dargestellt. Auf diese Weise entstehen Glas-Flachmaterial enthaltende Prepregs 9.
Die auf diese Weise erzeugten Prepregs werden auf in 1 linksseitige Schritte S3 bis S6 und einen rechtsseitigen Schritt S7 aufgeteilt und als Kernsubstrate 9a (vgl. 2C) oder als Prepreg 9b in Form einer halberhärteten, klebenden Schicht (vgl. 2F) verwendet. Um ein Kernsubstrat (Schritt S3) im Falle von Vinylbenzylharz als Verbundmaterialpaste auszubilden, erfolgt eine Wärmebehandlung bei 200°C über einen Zeitraum von 2 Stunden.
Für das Halbhärten des Prepregs 9b gemäß Schritt S7 wird im Falle der Verwendung von Vinylbenzylharz in dem Verbundmaterial 2 eine Wärmebehandlung bei 110°C für einen Zeitraum von einer Stunde vorgenommen.
In dem Dünnfilm-Konduktor-Formungsverfahren gemäß Schritt S4, in 2D werden Dünnfilm-Konduktoren 10 auf der vorder- und rückseitigen Oberfläche des Kernsubstrates 9a hergestellt durch eine Dünnfilm-Ausbildungstechnik, wie das Aufdampfungsverfahren, das Ionenplattierungsverfahren, das Ionenstrahlverfahren, das Sputteringverfahren und das Verfahren des Abscheidens aus der Dampfphase. In diesem Fall kann für den Dünnfilm-Konduktor 10 Kupfer, Silber, Nickel, Zinn, Zink oder Aluminium verwendet werden.
In dem Rasterungsverfahren des Schrittes S5 wird ein Widerstandsfilm auf dem Kernsubstrat 9a aufgebracht und durch nachfolgendes Hindurchführen durch eine Bestrahlung zum Ausbilden von Conduktorschichten-Rastern, teilweises Entfernen des Widerstandsfilms, Dünnfilm-Konduktor-Ätzen in den entfernten Bereichen und Entfernen des Widerstandsfilmes werden gerasterte Dünnfilm-Konduktoren 11 erzeugt, wie in 2E dargestellt. Die Dünnfilm-Konduktoren 11 sind in einer Vielzahl auf einer Kernsubstratbahn 9a angeordnet und eine Vielzahl identischer Raster ist in Längsrichtung und lateral angeordnet. Es existiert auch ein Verfahren zum Ausbilden von Dünnfilm-Konduktor-Rastern mit Hilfe eines Maskierungsverfahrens, abweichend von den vorstehenden Rasterungsverfahren.
In einem Durchgangsbohrungsverfahren gemäß Schritt S6, wie in 3A dargestellt, werden Durchgangsbohrungen 12 durch Bohren, Stanzen oder mittels Laser ausgebildet, wobei die innere Wand der Bohrung mit dem Konduktor 13 ausgekleidet wird und die Raster 11, 11 auf den beiden Oberflächen des Kernsubstrates 9a miteinander verbunden werden. So wird, wenn Konduktor 13 in die innere Wandung der Durchgangsbohrung 12 plattiert wird, ein gutes Maskieren, wie eine Widerstandsfilmbeschichtung, an den Dünnfilm-Konduktor 11 ausgeführt, ohne die Dicke des Konduktor zu erhöhen.
In einer Vereinigungspresse im Schritt S8, wie in 3B dargestellt, werden das Kernsubstrat 9a und das Prepreg 9b als Klebeschicht alternierend laminiert und bei im wesentlichen Härtungstemperaturen von geeigneter Dauer einem Warmpressen unterzogen, wodurch die Schicht aus Prepreg 9b gleichfalls im wesentlichen härtet. Auf diese Weise werden einheitliche und laminierte Schichten 14, wie in 3C dargestellt, hergestellt.
Beim Ausbilden von Durchgangsöffnungen im Schritt S9, wie in 3D dargestellt, werden Durchgangsöffnungen 15 ausgebildet durch Bohren, Stanzen oder durch Anwendung von Laserstrahlung und werden die inneren Wandungen mit dem Konduktor 16 ausgekleidet. Dabei werden die Pattern 11 mit den Pattern 11 auf den beiden Oberflächen des Kernsubstrates 9a verbunden oder werden diese inneren Pattern mit den Pattern 11, andernfalls die inneren Pattern 11 mit den inneren Pattern 11 verbunden.
Beim Plattieren und Zuschneiden im Schritt S10 wird das erforderliche Plattieren als Lötplattieren ausgeführt, gefolgt von Zuschneiden in Chips und Stücke. Wie in 3E dargestellt, werden Teile 17 vor oder nach dem Zuschneiden angelötet, wenn Teile 17 befestigt werden.
Das Kernsubstrat 9a und das Prepreg 9b werden getrennt voneinander hergestellt und laminiert, und das Härten wird gleichzeitig ausgeführt, wodurch die Produktionszeit verkürzt und eine Kostenreduktion erreicht werden kann. Zusätzlich, weil das Ganze auf einmal durch Warmpressen gehärtet wird, können Risse oder Verwerfungen nur erschwert auftreten. Falls die Raster 11 auf herkömmliche Weise mit Hilfe einer Kupferfolie ausgebildet werden, so werden solche Folien allgemein mit einer Dicke von etwa 18 μm verwendet. Werden andererseits die Raster mit Hilfe der Dünnfilm-Konduktoren 11 nach der Erfindung erzeugt, so kann ein Dünnfilm mit weniger als 9 μm Dicke mühe los erzeugt werden. Demzufolge sind die laminierten Schichten weniger durch die Dicke des Konduktors 11 robust und werden die Eigenschaften bei der Herstellung von Capacitoren oder Induktoren nur geringfügig zerstreut.
Die Dicke des Dünnfilm-Konduktors 10 beträgt vorzugsweise weniger als 5 μm. Wenn die Dicke des Dünnfilm-Konduktors 10 mehr als 5 μm beträgt, so wird zuviel Zeit zum Ausbilden des Dünnfilms verbraucht und ist es schwierig, die Herstellungsdauer zu verkürzen. Weil die Dicke auf weniger als 5 μm beschränkt ist, ist es möglich, zu lange Herstellungsdauern zu vermeiden. Falls die Dicke weniger als 1 μm beträgt, wird der Konduktorwiderstand groß. Deshalb, um einen Q-Wert auf einem vorbestimmten Niveau zu halten, sollte die Dicke des Dünnfim-Konduktors vorzugsweise mehr als 1 μm betragen. Jedoch, im Falle von Carpacitor oder Geräusch-Verhinderungs-Schaltkreis, welcher großen Verlust gestattet, kann die Dicke des Dünnfilm-Konduktor weniger als 1 μm betragen, aber mehr als 0,3 μm.
4A zeigt einen Querschnitt durch ein Beispiel des elektronischen Bauteils nach der Erfindung, wohingegen 4B eine Schichtenstruktur darstellt. Dieses Beispiel betrifft einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), wobei 9a das Kernsubstrat bezeichnet, 9b das Prepreg oder ein gehärtetes und am Kernsubstrat 9a anhaftendes Prepreg bezeichnet. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet ein oberflächliches Erhebungsraster, das Bezugszeichen 20 bezeichnet Capacitor-Elektroden, das Bezugszeichen 21 bezeichnet Masseelektroden, welche Bandlinien 22 halten, die zwischen sich einen Resonator bilden. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet Halbleiterteile, wie Transistoren, oder eine Diode mit variabler Kapazitanz, oder montierte Teile, enthaltend einen Kapazitor von großer Kapazitanz, einen Induktorchip oder einen Chipresistor.
Die Erfindung kann, abweichend von den vorstehend erwähnten Beispielen, als Kapazitor, Induktor, LC-Filter, LCR-Filter oder in Form verschiedener Arten von Modulen realisiert werden, in welchen Halbleitereinrichtungen und passive Teile (Schaltkreis) miteinander kombiniert sind, d.h. hybrid-integriert sind. Zur praktischen Ausführung der Erfindung ist es möglich, eine Struktur mit einem Dünnfilm-Konduktor 11 lediglich auf einer der Vorder- oder der Rückseiten des Kernsubstrates 9a an einem Teil oder über die Gesamtheit des elektronischen Bauteils zu realisieren.
Im Vergleich zum herkömmlichen Stand der Technik, in welchem eine Kupferfolie verwendet wird, ermöglicht es der Dünnfilm-Konduktor nach der Erfindung ein elektronisches Bauteil dünn auszugestalten. So beläuft sich die Dicke eines herkömmlichen acht 18 μm dicke Schichten aus Cu-Folie enthaltenden elektronischen Bauteils mit sieben isolierenden Harzschichten von jeweils 60 μm Dicke, auf 564 μm (60 μm × 7 + 18 μm × 8 = 564 μm).
Erfindungsgemäß-hingegen, wenn der Dünnfilm-Konduktor 11 eine Dicke von 3 μm aufweist, aber die übrigen Konditionen (Dicke der Harzschicht und Anzahl der Harzschichten und Leiterschichten) dieselben sind, beträgt die Dicke des elektronischen erfindungsgemäßen Bauteils 444 μm (60 μm × 7 + 3 μm × 8 = 444 μm). Mithin ist dank der Erfindung das elektronische Bauteil um 120 μm dünner als das herkömmliche Bauteil.
Im Stand der Technik beträgt die minimale Konduktor-Rasterbreite etwa 50 μm, und beträgt der Minimumabstand zwischen den Rastern gleichfalls etwa 50 μm. Demgegenüber beläuft sich gemäß der vorliegenden Erfindung die minimale Konduktorrasterbreite auf etwa 10 μm und der minimale Zwischenrasterabstand gleichfalls auf etwa 10 μm. Folglich kann das Konduktorraster fein und die Rastergenauigkeit verbessert sein.
Weil erfindungsgemäß das Kernsubstrat und das Prepreg separat voneinander ausgebildet werden, alternierend aufeinanderlaminiert und gleichzeitig gehärtet werden, um das elektronische Bauteil zu produzieren, ist die Produktionszeit verkürzt und kann eine Kostenverminderung erreicht werden. Weil das Ganze auf einmal mit Hilfe des Warmpressens gehärtet wird, treten Risse oder Verwertungen erschwert auf. Dadurch, dass der Konduktor dünn gestaltet wird, ist es möglich, die Raster fein und die Bauteil dünn zu dimensionieren, die Rasterpräzision zu erhöhen und die Genauigkeit von Schicht zu Schicht zu steigern, wodurch Migrationserscheinungen vermieden werden.
Der Dünnfilm-Konduktor nach der Erfindung ist weniger als 5 μm dick, so dass die Konduktordicke nicht groß ist. Auf diese Weise ist es möglich, verlängerte Produktionszeiten zu vermeiden.

Claims

Elektronisches Bauteil, umfassend – Kernsubstrate, welche hergestellt sind durch Ausformen eines Verbundmaterials zu einer dünnen, erhärtbaren Platte, wobei das Verbundmaterial hergestellt ist durch Mischen von pulverförmigem funktionellen Material, ausgewählt aus magnetischem Pulvermaterial und dielektrischem Pulvermaterial, mit einem Harz, – Dünnfilm-Konduktoren, die mittels einer Dünnfilmbildungstechnik auf der Vorder- und/oder der Rückseite der Kernsubstrate ausgebildet sind und eine Rasterung aufweisen, – aus dem Verbundmaterial durch Mischen des pulverförmgen funktionellen Materials mit einem Harz hergestellte Kleberschichten, welche eingefügt sind zwischen mit den Dünnfilm-Konduktoren versehenen Kernsubstraten, wobei laminierte Schichten, bestehend aus Kernsubstraten und als Kleberschicht zwischen den Kernsubstraten angeordneten Prepregs, durch Warmpressen miteinander verbunden sind und die Dünnfilm-Konduktoren eine Dicke von mehr als 0,3 μm, aber weniger als 0,5 μm, aufweisen.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Harz wenigstens ein wärmehärtendes Harz umfasst, ausgewählt aus einer Epoxidharz, Phenolharz, ungesättigtes Polyesterharz, Vinylesterharz, Polyimidharz, Bismaleimidotriazin-(Cyanatester)-Harz, Polyphenylether-(Oxid)-Harz, Fumaratharz, Polybutadienharz und Vinylbenzylharz umfassenden Gruppe.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Harz wenigstens ein thermoplastisches Harz aus der folgenden Gruppe aufweist: aromatisches Polyesterharz, Polyphenylensulfidharz, Polyethylenterephthalatharz, Polybutylentherephthhalatharz, Polyethylensulfidharz, Polyethyletherketonharz, Polytetrafluoroethylenharz, Polyarylatharz und Pfropfharz.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Harz Kormpositharz, zusammengesetzt aus wenigstens einem wärmehärtenden Harz und wenigstens einem thermoplastischen Harz, enthält, wobei das wärmehärtende Harz ausgewählt ist aus einer aus Epoxidharz, Phenolharz, ungesättigtem Polyesterharz, Vinylesterharz, Polyimidharz, Bismaleimidotriazin-(Cyanatester)-Harz, Polyphenylether-(Oxid)-Harz, Fumaratharz, Polybutadienharz und Vinylbenzylharz bestehenden Gruppe, und das thermoplastische Harz ausgewählt ist aus einer aus Polyesterharz, Polyphenylensulfidharz, Polyethylenterephthalatharz, Polybutylenterephthalatharz, Polyethylensulfidharz, Polyethyletherketonharz, Polytetrafluoroethylenharz, Polyarylatharz und Pfropfharz bestehenden Gruppe.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das pulverförmige, funktionelle Material wenigstens ein ferritisches, magnetisches Material umfasst, ausgewählt aus einer Gruppe, welche besteht aus auf Mn-Mg-Zn-basierendem magnetischen Material auf Ni-Zn-basierendem magnetischen Material und auf Mn-Zn basierendem magnetischen Material.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das pulverförmige, funktionelle Material wenigstens ein ferromagnetisches, metallisches, magnetisches Material umfasst, ausgewählt aus einer aus Carbonyleisen, auf Eisen-Siliciumbasierenden Legierungen, auf Eisen-Aluminium-Silicium-basiernden Legierungen, auf Eisen-Nickel-basierenden Legierungen und amorphen (auf Basis Eisen oder Kobalt) Legierungen bestehenden Gruppe.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das pulverförmige funktionelle Material wenigstens ein dielektrisches Material umfasst, ausgewählt aus einer auf BaO-TiO₂-Nd₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-TiO₂-Sn₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf PbO-CaO-basierendem dielektrischen Material, auf TiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf BaTiO₃-basierendem dielektrischen Mateial, auf PbTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf SrTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf CaTiOs-basierendem dielektrischen Material, auf Al₂O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BiTiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf MgTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf (Ba, Sr)TiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Ti, Zr)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf BaTiO₃-SiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-SiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf CaWO₄-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Mg, Nb)Os-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Mg,Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Co,Mg,Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Co, Mg, Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Mg₂SiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf ZnTiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf SrZrO₃-basierendem dielektrischen Material, auf ZrTiO₄-basierendem dielektrischen Material, (Zr, Sn)TiO₄-basierendem dielektrischen Material, auf BaO-TiO-Sm₂O3-basierendem dielektrischen Material, auf PbO-BaO-Nd₂O₃-TiO₂-basierendem dielektrischen Material, auf (Bi₂O₃,PbO)-BaO-TiOz-basierendem dielektrischen Material, auf La₂Ti₂O₇-basierendem dielektrischen Material, auf Nd₂Ti₂O₇-basierendem dielektrischen Material, auf (Li, Sm)TiO₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Zn, Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, auf Ba(Zn, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material und auf Sr(Zn, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material bestehenden Gruppe.
Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das pulverförmige funktionelle Material funktionales Kompositmaterial umfasst, welches zusammengesetzt ist aus wenigstens zwei der folgenden Materialien: ferritische, magnetische Materialien; ferromagnetische, metallische, magnetische Materialien und dielektrischen Materialen, wobei das ferritische, magnetische Material ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus auf Mn-Mg-Zn-basierendem magnetischen Material, auf Ni-Zn-basierendem magnetischen Material und auf Mn-Zn-basierendem magnetischen Material; das ferromagnetische, metallische, magnetische Material ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus Carbonyleisen, auf Eisen-Silicium-basierenden Legierungen, auf Eisen-Aluminium-Silicium-basierenden Legierungen, auf Eisen-Nickel-basierenden Legierungen und auf amorphen (auf Basis Eisen oder Kobalt basierenden) Legierungen, und wobei das dielektrische Material ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus auf BaO-TiO₂-Nd₂O₃-basierendem dielektrischen Materital, BaO-TiO₂-SnO₂-basierendem dielektrischen Material, PbO-CaO-basierendem dielektrischen Material, TiO₂-basierendem dielektrischen Material, BaTiO₃-basierendem dielektri schen Material, PbTiO₃-basierendem dielektrischen Material, SrTiO₃-basierendem dielektrischen Material, CaTiO₃-basierendem dielektrischen Material, Al₂O₃-basierendem dielektrischen Material, BiTiO₄-basierendem dielektrischen Material, MgTiO₃- basierendem dielektrischen Material, (Ba, Sr)TiO₃-basierendem dielektrischen Material, Ba(Ti, Zr)O₃-basierendem dielektrischen Material, BaTiO₃-SiO₂-basierendem dielektrischen Material, BaO-SiO₂-basierenden dielektrischen Material, CaWO₄-basierendem dielektrischen Material, Ba(Mg, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material, Ba(Mg, Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, Ba(Co, Mg, Nb)Os-basierendem dielektrischen Material, Ba(Co, Mg, Ta)Os-basierendem dielektrischen Material, Mg₂SiO₄-basierendem dielektrischen Material, ZnTiO₃-basierendem dielektrischen Material, SrZrO₃-basierendem dielektrischen Material, ZrTiO₄-basierendem dielektrischen Material, (Zr, Sn)TiOa-basierendem dielektrischen Material, BaO-TiO₂-Sm₂O₃-basierendem dielektrischen Material, PbO-BaO-Nd₂Os-TiO₂-basierendem dielektrischen Material, (BizO₃, PbO)-BaO-TiO₂-basierendem dielektrischen Material, La₂Ti₂O₇-basierendem dielektrischen Material, Nd₂Ti₂O₇-basierendem dielektrischen Material, (Li, Sm)TiO₃-basierendem dielektrischen Material, Ba (Zn, Ta)O₃-basierendem dielektrischen Material, Ba (Zn, Nb)O₃-basierendem dielektrischen Material und Sr (Zn, Nb)Os-basierendem dielektrischen Material.
Verfahren zum Herstellen von elektronischen Bauteilen, umfassend die folgenden Schritte: – Verarbeiten eines Verbundmaterials, hergestellt durch Mischen von pulverförmigen, funktionellen Materialien, ausgewählt aus magnetischem Materialpulver und dielektrischem Materialpulver, mit einem Harz zu dünnen Platten und Aushärten derselben zu Kernsubstraten, – Ausbilden von Dünnfilmkonduktoren mit einer Dicke von mehr als 0,3 μm, aber weniger als 5 μm, auf den Vorder- und/oder den Rückseiten der Kernsubstrate mit Hilfe eines Verdampfungsvertahrens oder eines Ionenplattierungsverfahrens oder eines Ionenbeamverfahrens oder eines Niederschlagsverfahrens aus der Dampfphase oder eines Sputteringverfahrens, welchem sich ein Rastervorgang anschließt, – Verarbeiten des durch Mischen des pulverförmigen, funktionellen Materials mit dem Harz hergestellten Verbundmaterials zu prepregartigen, dünnen Platten, – alternierendes Laminieren von halberhärteten Prepregs mit Kernsubstraten und – nachfolgendes Warmpressen und Vereinigen zu laminierten Bauteilen.