DE69005961T2 - Verfahren zur Herstellung einer defektfreien Oberfläche auf einem porösen keramischen Substrat. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Platinen und insbesondere ein Herstellungsverfahren, das durch Bildung einer hermetischen Versiegelung einer Platine eine defektfreie Oberfläche bietet.
• Die Patentschrift US-A-3 346 950 vom 17. Oktober 1967, Erfinder Schick, mit dem Titel METHOD OF MAKING THROUGH-CONNECTIONS BY CONTROLLED PUNCTURES beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von kleinflächigen Durchverbindungen zwischen Leitern, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Isolators liegen. An den gewünschten Kontaktstellen wird auf einer Oberfläche eines Isolatorkörpers eine kleine Fläche einer elektrisch leitenden Bahn in und durch das benachbarte Isolatormaterial gepreßt, so daß ein Kontakt mit einer Leiterstelle auf der gegenüberliegende Oberfläche des Isolatorkörpers entsteht. Der gegenüberliegende Leiter ist mit einer Trägerplatte oder Entsprechendem hinterlegt, damit die Bewegung des Preßwerkzeugs an der Oberfläche ihrer Innenseite angehalten wird. Das Preßwerkzeug ist so geformt, daß es auf den Leiter mit einer Kraft gedrückt wird, die die Elastizitätsgrenze des Materials, aus dem er besteht, überschreitet, so daß der Werkstoff dieses Leiters der Tendenz des verdrängten Isolatormaterials widerstehen kann, nach der Entfernung des Preßwerkzeugs in seine frühere Stellung zurückzukehren. Die so gebildete Verbindung kann elektrisch und mechanisch verstärkt werden, indem in die Vertiefungen zusätzliches leitendes Metall abgeschieden wird, wobei die unverformten Leiter als Empfangselektroden eines Galvanisiersystems dienen.
• Die Patentschrift US-A-3 557 446 vom 26. Januar 1971, Erfinder Charschan, mit dem Titel METHOD OF FORMING PRINTED CIRCUIT BOARD THROUCH-CONNECTIONS beschreibt einen Aufbau, in welchem eine diagonal verformbare, leitfähige Folie über ein oder mehrere in einem nichtleitenden Substrat befindliche Löcher gelegt wird und den größeren Teil der Oberfläche des nichtleitenden Substrats berührt. Mit einem hydraulischen Medium wie einem Gummikissen wird auf den freien, größeren Teil der Folienoberseite ein gleichmäßiger Druck ausgeübt. Dieser Druck drückt, dehnt oder reißt die nicht hinterlegten Teile der Folie über den Löchern in diese hinein, wodurch Durchverbindungen entstehen.
• Die Patentschrift US-A-3 766 308 vom 16. Oktober 1973, Erfinder Loro, mit dem Titel JOINING CONDUCTIVE ELEMENTS ON MICROELECTRONIC DEVICES betrifft ein Verfahren zur Verbindung benachbarter Leiter auf einem Trägerteil, insbesondere in einem Mikroelektronikbaustein. Die zu verbindenden Stellen der Leiter werden mit Tröpfchen oder Kissen aus einem formbaren Metall versehen, die verformt und ineinandergedrückt werden können, um so eine Kaltschweißstelle zu bilden, die zur Verbindung von Leiterbahnen in integrierten Schaltungen oder ähnlichen Bausteinen verwendet werden kann.
• Die Patentschrift US-A-4 183 137 vom 15. Januar 1980, Erfinder Lornerson, mit dem Titel METHOD FOR METALLIZING HOLES IN INSULATION MATERIAL offenbart ein Verfahren zur Oberflächenmetallisierung der Wände von Durchverbindungen auf Platinen, das einen elektrisch leitenden Pfad von einer metallischen Schicht der Platine durch die isolierende Platte zu einer anderen metallischen Schicht erzeugt. Ein Bohrer wird durch die Platine und in einen Block aus weichem Leitermaterial hineingetrieben. Während der Drehung des Bohrers werden die leitfähigen Schneidspäne aus dem Block zu dem Loch in der isolierenden Platte befördert und durch den Bohrer auf die Oberflächen der Wände verteilt. Das aufgetragene Leitermaterial erzeugt einen elektrisch leitenden Pfad zwischen zwei metallischen Schichten auf der Platine.
• Die Patentschrift US-A-4 663 840 vom 12. Mai 1987, Erfinder Ubbens et al., mit dem Titel METHOD OF INTERCONNECTING CONDUCTORS OF DIFFERENT LAYERS OF A MULTILAYER PRINTED CIRCUIT BOARD betrifft ein Verfahren zur Verbindung von Leitern unterschiedlicher Schichten einer Mehrschichtplatine, in welchem in den betreffenden Leiter der äußersten Schicht eine Vertiefung gedrückt wird, so daß sich die Isolierschicht(en) verformt(verformen) und zwischen der äußersten Schicht und dem(den) entsprechenden Leiter(n) der nächsten Schicht bzw. Schichten ein Kontakt hergestellt wird.
• Dieses Verfahren kann für gedruckte Mehrschichtschaltkreise auf einem Substrat und für gedruckte, biegsame Mehrschichtschaltkreise auf einer elektrisch nichtleitenden Folie verwendet werden. Im letztgenannten Fall wird für den Druckvorgang vorübergehend eine Fläche zur Hinterlegung benötigt. Das Substrat bzw. die vorübergehende Fläche zur Hinterlegung muß in einem ausreichenden Maß verformbar sein.
• Substrate aus poröser Keramik, auf die eine Kupferfilmschicht für integrierte Schaltungen gelegt ist, sind in der Technik gut bekannt. Ein Hauptproblem bei diesen Substraten besteht darin, daß sie Oberflächendefekte enthalten, d. h. topologische Unregelmäßigkeiten der Substratoberfläche. Es wurden zwar große Anstrengungen unternommen, um solche Defekte durch Aufdampfen oder Sputtern von Metall auf die Oberfläche zu versiegeln, allerdings reichte bei flachen aber breiten Defektstellen die Dicke der abgeschiedenen Schicht nicht aus, um die Defektstellen aufzufüllen, während sich bei engen aber tiefen Defekten der Defekt im Film wiederholte. Daher stellt die vorliegende Erfindung gemäß der Ansprüche ein Verfahren zur hermetischen Versiegelung von Defekten in einem porösen keramischen Substrat zur Verfügung, bestehend aus den Schritten Aufdampfen oder Sputtern einer Schicht aus einem formbaren Metall auf die fehlerhafte poröse keramische Oberfläche, Fließpressen bzw. Verteilen der Schicht aus formbarem Metall über den Defektstellen und Abscheidung eines zweiten Metallfilms über dem gepressten ersten Film, um so eine glatte, defektfreie Oberfläche zu erzeugen.
• Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Verweis auf Zeichnungen beschrieben, von denen
• FIG. 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein poröses keramisches Substrat ist, das eine Defektstelle aufweist und auf dem ein Film aufgedampft ist, wobei sich der Defekt im Film wiederholt.
• FIG. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus aus FIG. 1 ist, nachdem der Metallfilm durch einen erfindungsgemäßen Verfahrensschritt mechanisch verteilt oder gepresst wurde.
• FIG. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus aus FIG. 2 ist, nachdem darauf durch einen erfindungsgemäßen Verfahrensschritt eine zweite Metallschicht abgeschieden wurde.
• FIG. 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus aus FIG. 3 ist, nachdem darauf durch einen erfindungsgemäßen Verfahrensschritt eine weitere Metallschicht abgeschieden wurde.
• Bezugnehmend auf FIG. 1 ist darin ein poröses keramisches Material mit einer Defektstelle 12 abgebildet. Ein Metallfilm 14, der auf die Oberfläche des Substrats 10 abgeschieden wurde, zeigt ebenfalls den Defekt. Der Metallfilm 14, der durch Aufdampfen oder Sputtern aufgebracht wird, besitzt eine Dicke in der Größenordnung von 5 bis 8 Mikrometern.
• In der vorliegenden Erfindung wird gemäß FIG. 1 in einem ersten Schritt ein Metallfilm 14 auf das Substrat 10 aufgedampft oder gesputtert.
• Im nächsten Schritt wird der Metallfilm gepresst bzw. durch Druck verteilt, so daß die Defekte 12 gemäß FIG. 2 zugespachtelt werden. Aus dem Schritt des Pressens ergibt sich, daß durch das Verfahren ein Teil der Dicke des Metallfilms 14 verlorengeht und daß die Schicht 14 in FIG. 2 beispielsweise 2-5 Mikrometer stark wird.
• Nach dein zweiten, dem Schritt des Pressens wird auf die Schicht 14 eine zweite Metallschicht 16 aufgebracht, wodurch der Defekt 12 gemäß FIG. 3 vollständig bedeckt ist, wodurch der Defekt 12gegenüber Lösungsmitteleinschluß hermetisch abgeschlossen bzw. undurchlässig wird.
• Für die Metallschichten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein beliebiges formbares Metall wie Kupfer, Aluminium, Gold, Silber usw. verwendet werden.
• Der Verfahrensschritt zum Pressen bzw. Verteilen des Metalls kann eine herkömmliche Mikro-Materialbearbeitungs- oder Poliertechnik unter Verwendung einer Läpp- oder Schleifscheibe mit geeignetem Poliermittel sein.
• Um den endgültigen Aufbau gemäß FIG. 4 zu bilden, kann nach Abscheidung der Schicht 16 und der Vereinigung mit der Schicht 14 durch einen vierten Schritt mittels eines photolithografischen Verfahrens über dem Aufbau eine Absorptionsschicht 18 gebildet werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur hermetischen Versiegelung von Defekten (12) in einem porösen keramischen Substrat (10), das folgende Schritte umfaßt:

Schritt 1) Aufdampfen oder Sputtern einer ersten Metallschicht (14) auf die fehlerhafte Oberfläche des porösen keramischen Substrats,

Schritt 2) Fließpressen oder Verteilen der Metallschicht über den Defekten, um sämtliche Öffnungen in dem fehlerhaften porösen keramischen Substrat (10) zu bedecken, und

Schritt 3) Abscheidung eines zweiten Metallfilms (16) über der gepressten ersten Metallschicht (14), um eine glatte, defektfreie Oberfläche zu erzeugen.

2. Verfahren zur hermetischen Versiegelung von Defekten gemäß Anspruch 1, wobei die erste Metallschicht (14) aus einem formbaren Metall der Sorte besteht, die Kupfer, Aluminium, Gold und Silber einschließt.

3. Verfahren zur hermetischen Versiegelung von Defekten gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Metall (14) durch Mikro- Materialbearbeitungs- oder Poliertechniken gepresst wird.

4. Verfahren zur hermetischen Versiegelung von Defekten gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Schritt zur Abscheidung einer Absorptionsschicht (18) über der zweiten Metallschicht (16) durch photolithografische Verfahren umfaßt.

5. Keramisches Substrat (10) mit einer defektfreien Oberfläche durch eine erste planpolierte oder gepresste Metallschicht (14) aus einem formbaren Metall;

eine zweite, auf der ersten Metallschicht (14) abgeschiedene Metallschicht (16), wobei Öffnungen im Substrat durch die erste Metallschicht (14) hermetisch verschlossen sind.