DE69123692T2

DE69123692T2 - Verfahren zur Herstellung einer keramischen Leiterplatte

Info

Publication number: DE69123692T2
Application number: DE69123692T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Matsumura; Tadashi Tanaka; Shoji Tsurutani
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2011-10-05
Also published as: DE69123692D1; EP0481308B1; US5240551A; EP0481308A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Keramik-Leiterplatte, die insbesondere versehen ist mit einem Leitermuster, das eine in hohem Maße verbesserte Positionier-Genauigkeit aufweist und in der Lage ist, zu Leiterplatten mit hoher Qualität zu führen.
In dem in diesem Bereich bekannten Stand der Technik wurden in weitem Umfang Keramik-Leiterplatten verwendet, und zwar für Leistungstransistoren, Mikrowellentransistoren, Strukturen elektronischer Bauelemente bzw. Module, Platten mit Hybrid-Schaltkreisen (hybrid IC) und dergleichen. In jedem dieser Fälle ist eine mit einer Schaltung versehene Platte aus Metall, beispielsweise aus Kupfer, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, auf wenigstens eine der Oberflächen einer isolierenden Keramikplatte gebunden.
In dem bekannten Stand der Technik wurde eine derartige Keramik-Leiterplatte dadurch hergestellt, daß man mehrere Leitermuster-Elemente dadurch ausbildete, daß man eine leitfähige Platte aus einem Metall, beispielsweise eine Kupferplatte, unter Verwendung einer Stanzpresse ausstanzte, diese Leitermuster-Elemente an vorbestimmten Positionen auf der Keramikplatten-Basis anordnete und diese anschließend integral beispielsweise mittels Hitzebonden aufbondete. Bei diesem Herstellungsverfahren wurde als Schritt des Bondens eine Verfahrensweise übernommen, bei der ein Material aus Metall und die Keramikplatten-Basis direkt miteinander verbunden werden, indem man auf einer Bindungsfläche eine geschmolzene Schicht aus einem eutektischen Material ausbildete, das aus dem metallischen Material und Sauerstoff bestand, oder bei der aktives Metall durch Diffusion sowohl in die Keramikplatten-Basis als auch in die Leitermuster-Elemente eingebracht wurde, um diese dadurch miteinander zu vereinigen.
Es ist jedoch sehr beschwerlich, die Mehrzahl der Leitermuster-Elemente in den jeweiligen vorbestimmten Positionen auf der Keramikplatten-Basis zu befestigen, was zu einer steigenden Zahl von Arbeitsschritten führt und damit nachteilig ist.
Um den obigen Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden, wurde auch ein Verfahren zur Herstellung von Leitermustern geschaffen, in dem ein Leiter-Grundmuster, das eine Mehrzahl von Leitermuster-Elementen einschließt, die vorher miteinander über Brückenstücke gekoppelt wurden, durch Preßbearbeitung hergestellt wurde. Das so hergestellte Leiter-Grundmuster und eine Kupfer-Stützplatte wurden jeweils auf der Vorderfläche und der Rückfläche der Keramikplatten-Basis gebunden, und die jeweiligen Brückenstücke wurden dann mit einem Schneidwerkzeug wie beispielsweise einer Rotations-Schneidvorrichtung abgeschnitten. So wurde ein Schaltungsmuster mit einer vorbestimmten Forrn gebildet.
Bei einem derartigen herkömmlichen Verfahren ist es jedoch schwierig, die jeweiligen Brückenstücke im wesentlichen vollständig unter Verwendung der Rotations-Schneidvorrichtung zu entfernen. Es bilden sich zurückbleibende Schnittgrate an den entfernten Schnitten der Brückenstucke. Solche Schnittgrate können zu einer anormalen Entladung führen, wenn die Leiterplatte zur Anwendung kommt. Folglich verschlechtern sich in starkem Maße die charakteristischen Haltespannungs-Eigenschaften der Leiterplatte, wodurch die Zuverlässigkeit oder die Leistung der gesamten Leiterplatten-Struktur in nachteiliger Weise beeinträchtigt wird.
Das Dokument DE-A 3306120 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Strukturgruppen, die elektrische Schaltungen enthalten, bei dem die Leiterspuren um mehr als die Materialdicke erhöht werden. Im nächsten Schritt werden die erhöhten Bereiche der Leiterspuren entfernt und sind dann flach. Dieser Schritt wird mittels einer Fräsmaschine oder Schleifmaschine oder mittels einer Ätzbehandlung durchgeführt.
Da außerdem bei der herkömmlichen Verfahrensweise die Schaltungsmuster-Basis durch einen Arbeitsschritt des Preßstanzens hergestellt wird, wird eine starke mechanische Erschütterung oder ein starker Stoß auf das Leiter-Grundmuster ausgeübt, was zu einer erhöhten Deformation des Leiter-Grundmusters führt. Die Deformation des Leiter-Grundmusters führt außerdem zu einem unpassenden Berühren der Keramikplatten-Basis. Daher tritt mit relativer Häufigkeit ein Bindungsdefekt zwischen der Keramikplatten-Basis und dem Leiter-Grundmuster auf. Insbesondere steigt neuerdings deswegen, weil allgemein die Verfahrensweise übernommen wurde, bei der eine aus einem Metallmaterial und Sauerstoff gebildete Schmelzschicht aus einem eutektischen Material auf der Bindungsfläche gebildet wird und dadurch das Metallmaterial und die Keramikplatten-Basis direkt miteinander verbunden werden, die Zahl der mangelhaften Bindungen sehr schnell an, was zu einer merklichen Erniedrigung des Ausstoßes an Keramik-Leiterplatten-Produkten selbst bei schwacher Deformation des Leiter-Grundmusters führt.
Außerdem ist es bei dem Verfahren, bei dem das Leiter-Grundmuster mittels einer Preßvorrichtung hergestellt wird, aufgrund der Tatsache, daß die Gesenkpresse selbst teuer ist und die Stanzleistung der Preßvorrichtung allgemein auf etwa 1 mm minimale Dicke beschränkt ist, schwierig, ein kompliziertes Schaltungsmuster mit hoher Dichte und hohem Ausstoß auszubilden; dazu kommen die erhöhten Arbeitskosten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Defekte oder Nachteile, die mit dem oben beschriebenen Stand der Technik verbunden sind, im wesentlichen zu eliminieren und ein Verfahren zur Herstellung einer Keramik-Leiterplatte zu schaffen, mit dem die Keramik-Leiterplatte mit einer präzisen Schaltungsmuster-Anordnung hergestellt werden kann, ohne daß eine wesentliche Deformation oder eine Positionsverschiebung des Schaltungsmusters auftritt.
Um diese und andere Aufgaben zu lösen, konzipierten die Erfinder der vorliegenden Anmeldung die vorliegende Erfindung insbesondere unter Berücksichtigung der folgenden Fakten.
In wiederholten Tests und Untersuchungen des Verfahrens zur Verringerung der Deformation des Leiter-Grundmusters unter wirksamer Ausbildung des Leitungsmusters auf der Keramik-Leiterplatte mit hoher Präzision und Genauigkeit wurde gefunden, daß eine Leiterplatte mit merklich verringerter Deformation mit hoher Zuverlässigkeit dadurch erhalten werden kann, daß man die Brückenstücke, die die jeweiligen Schaltungsmuster-Elemente verbinden, dadurch entfernt, daß man eine Ätzbehandlung durchführt, die keine mechanische Erschütterung oder keinen Stoß hervorruft. Das Verfahren zur Herstellung einer Keramik-Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte, daß man eine Keramikplatten-Basis herstellt; ein Leiter-Grundmuster herstellt, das aus einer Mehrzahl von Leitermuster-Elementen besteht, die durch Brückenstücke miteinander verbunden sind, von denen jedes eine Dicke aufweist, die geringer ist, als die der Leitermuster-Elemente; das Leiter-Grundmuster auf eine Oberfläche der Keramikplatten-Basis aufbringt und bindet und die Brückenstücke durch eine Ätzbehandlung entfernt, wobei ein Leitermuster mit einer vorbestimmten Gestalt auf einer Oberfläche der Keramikplatten-Basis gebildet wird, wobei die Brückenstücke so angeordnet sind, daß eine Zwischenraum zwischen deren unterer Oberfläche und der einen Oberfläche der Keramikplatten-Basis 5 vorhanden ist, auf die das Leiter-Grundmuster 3 a aufgebracht wird.
In bevorzugten Ausführungsformen werden die Leiter-Grundmuster und die Brückenstücke aus einer Metallplatte hergestellt, indem man partiell eine Ätzbehandlung bewirkt. Nach der Ätzbehandlung kann auf der Oberfläche des Leitermusters eine Plattierung aufgebracht werden.
Es ist erwünscht, daß das Brückenstück eine Dicke aufweist, die geringer ist, als die Hälfte der Dicke des Leiter-Grundmusters und - noch mehr bevorzugt - eine Dicke von 0,05 bis 0,2 mm ohne Rücksicht auf die Dicke des Leiter-Grundmusters.
Das Verfahren kann außerdem die Schritte umfassen, daß man eine Kupferplatte herstellt und die Kupferplatte auf eine andere Oberfläche der Keramikplatten-Basis vor der Ätzbehandlung aufbringt.
Das Leiter-Grundmuster, das aus einer Mehrzahl von Leiter-Musterelementen besteht, die durch die Brückenstücke miteinander verbunden sind, kann gebildet werden durch Stanzen einer Platte aus Metall unter Verwendung einer Presse. Es ist jedoch bevorzugt, das Leiter-Grundmuster dadurch zu bilden, daß man eine Metallplatte teilweise ätzt. Es kann nämlich bei der Ätzbehandlung die Deformation des Leiter-Grundmusters auf ein Minimum reduziert werden, ohne daß ein starker Stoß ausgeübt wird, wie er beispielsweise ausgeübt wird bei Verwendung der Presse. Dadurch kann die Dichte der Anordnung und die Formgenauigkeit des Leitermusters in hohem Maße verbessert werden.
Nach der Herstellung des Leiter-Grundmusters unter Einschluß der Brückenstücke wird dieses in der vorbestimmten Position auf der Oberfläche der Keramikplatten-Basis angeordnet und mit dieser verbunden. Letztere ist gebildet aus Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), Siliciumnitrid (Si&sub3;N&sub4;), Aluminiumnitrid (AlN) und dergleichen.
Wie oben beschrieben, schließt das so hergestellte Leiter-Grundmuster in einer bevorzugten Ausführungsform die Brückenstücke ein, von denen jedes eine Dicke aufweist, die geringer ist, als die Hälfte der Dicke des Leiter-Grundmusters. Diese wird eingestellt mit einer sogenannten Halb-Ätzbehandlung. Es ist jedoch erwünscht, daß das Brückenstück eine Dicke von 0,05 bis 0,2 mm aufweist. Im Fall einer Dicke von weniger als 0,05 mm ist es schwierig, die Brückenstücke unverletzt zu halten, wenn die Leiter-Grundmuster transportiert oder bewegt werden; außerdem besteht auch die Schwierigkeit der Bildung der Brückenstücke selbst. Im Fall einer Dicke von mehr als 0,2 mm ist es nötig, eine tiefe Ätzbehandlung durchzuführen, was mehr Zeit und Arbeit erfordert und zu einer verschlechterten Bildung des Leitermusters führt.
Die Stützplatte aus Kupfer, die eine Dicke aufweist, die geringfügig kleiner ist, als die des Leiter-Grundmusters, wird anschließend auf die andere, d.h. die rückwärtige Fläche der Keramikplatten-Basis aufgebracht und mit dieser verbunden bzw. auf diese aufgebondet. Bei diesem Schritt des Aufbondens wird in dem Fall, in dem das Leiter-Grundmuster aus einem Kupfermaterial gebildet ist, eine Verfahrensweise angewendet, bei der die Keramikplatten-Basis, das Leiter-Grundmuster und die Stützplatte aus Kupfer auf eine Temperatur (1.063 bis 1.083 ºC) erhitzt werden, bei der ein eutektisches Material aus Kupfer und Sauerstoff geschmolzen wird und die Basis und das Grundmuster sowie die Platte miteinander integral in Form einer durch das so gebildete eutektische Material gebondeten Anordnung verbunden werden.
Die so gebildete gebondete Anordnung wird einer Ätzbehandlung unterzogen, die in der Weise durchgeführt wird, daß man die gebondete Anordnung in eine chemische Lösung zum Ätzen des metallischen Materials eintaucht und dieses dabei löst und zum Teil entfernt. Verwendet wird beispielsweise eine Mischlösung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid oder eine Eisen(III)-chlorid-Lösung. Die Dauer der Ätzung wird in Abstimmung mit der Temperatur und der Konzentration der verwendeten chemischen Lösung sowie der Eintauchzeit eingestellt.
Bei dieser Ätzbehandlung werden die Oberflächenschichten des Leiter-Grundmusters und der Stützplatte aus Kupfer geätzt und entfernt und gleichzeitig werden die Vorderfläche und die Rückfläche der Brückenstücke gleichzeitig von beiden Seiten geätzt und im wesentlichen durch die chemische Lösung für die Ätzbehandlung vollständig entfernt. Dadurch können die jeweiligen Leitermuster-Elemente unabhängig voneinander ohne Brückenstücke an den vorbestimmten Positionen der Oberfläche der Keramikplatten-Basis ausgebildet werden. So kann die Keramik-Leiterplatte hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden - wie oben beschrieben - die Brückenstücke, die die Leitermuster-Elemente verbinden, durch die Ätzbehandlung chemisch gelöst und entfernt, so daß die Brückenstücke im wesentlichen vollständig entfernt werden können. Im Vergleich mit dem Fall der mechanischen Entfernung der Brückenstücke werden im wesentlichen keine Schnittgrate gebildet. Darüberhinaus kann deswegen, weil während der Entfernung der Brückenstücke keine mechanische Erschütterung oder kein Stoß auf das Leiter-Grundmuster ausgeübt wird, die Deformation des Leitermusters im wesentlichen eliminiert werden, was nicht zur Bildung von Mängeln beim Bonden wie zum Abschälen oder Quellen des gebondeten Abschnitts zwischen dem Leiter-Grundmuster und der Keramikplatten-Basis führt. So wird die Ausbeute an Endprodukten der Keramik-Leiterplatten merklich verbessert.
Darüberhinaus ist es gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der anormale Entladungen, die hauptsächlich durch die Schnittgrate hervorgerufen werden, die beim mechanischen Entfernen der Brückenstücke gebildet werden, im wesentlichen vollständig eliminiert werden, möglich, die charakteristischen Haltespannungs-Eigenschaften merklich zu verbessern. So wird eine Leiterplatte mit hoher Zuverlässigkeit und Qualität geschaffen.
Außerdem wird bei der durch Bonden entstandenen Anordnung, die dadurch hergestellt wurde, daß man auf der für das Bonden bestimmten Oberfläche die Schmelzschicht aus einem eutektischen Material bildet, das aus der Metallkomponente und Sauerstoff besteht, und anschließend direkt das Leiter-Grundmuster auf der Keramikplatten-Basis aufbondet, eine Metalloxidschicht mit einer geringen Benetzbarkeit beim Löten auf der Oberfläche des Leiter-Grundmusters gebildet. Diese Oxidschlcht weist den Nachteil auf, daß sie die Benetzbarkeit beim Löten senkt. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch diese Oxidschicht bei der Ätzbehandlung geätzt, und die Benetzbarkeit mit einem Lötmittel wird dadurch verringert. Insbesondere werden beim Verfahren des Bondens bei einer Heiztemperatur bei mehr als 100 ºC dünne Oxidschichten auf den jeweiligen Leitermuster-Elementen durch diesen Schritt des Erhitzens gebildet. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können jedoch derartige Oxidschichten durch die Ätzbehandlung entfernt werden, wodurch in wirksamer Weise die Benetzbarkeit mit einem Lötmittel verbessert und eine verbesserte Verbindung mit der Verdrahtung erreicht wird. Selbst in dem Fall, in dem die Oxidschichten teilweise zurückbleiben, kann die Benetzbarkeit mit einem Lötmittel dadurch verbessert werden, daß man eine Plattierungsschicht, beispielsweise eine Schicht aus Ni, auf der Oberfläche des Leitungsmusters nach der Ätzbehandlung bildet. Außerdem kann die Verbindung mit der Verdrahtung auch merklich in einem Nachbehandlungsprozeß verbessert werden.
In den beigefügten Figuren zeigen
- Figur 1 eine entwickelte perspektivische Ansicht, die die Konstruktionselemente einer Keramik-Leiterplatte vor dem Zusammenbau nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- Figur 2 eine Schnittansicht der Anordnung, die durch Bonden der Konstruktionselemente gebildet wurde, wie sie in Figur 1 gezeigt sind;
- Figur 2A eine Ansicht, die ähniich der von Figur 2 ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
- Figur 3 eine Ansicht, die ähniich der von Figur 2 ist und den Zustand nach Bewirken der Ätzbehandlung zeigt;
- Figur 4 eine perspektifische Ansicht der Keramik-Leiterplatte, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde; und
- Figur 5 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung einer herkömmlichen Keramik-Leiterplatte.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird zuerst Bezug auf Figur 5 genommen, die ein typisches Beispiel des konventionellen Verfahrens zeigt.
Es wird nun auf Figur 5 Bezug genommen. Ein Leiter-Grundmuster 3, das eine Mehrzahl von Leitermuster-Elementen 1a, 1b und 1c umfaßt, die vorab miteinander über Brückenstücke 2 verbunden werden, wird mittels Preßbearbeitung hergestellt. Das so hergestellte Leiter-Grundmuster 3 und eine stützende Kupferplatte 4 werden auf der Vorderfläche und der Rückfläche der Keramikplatten-Basis 5 durch Bonden befestigt. Die jeweiligen Brückenstücke 2 werden anschließend mittels eines Schneidwerkzeuges wie beispielsweise eines Rotations-Schneidwerkzeuges 6 abgeschnitten. So wird das Leitermuster mit einer vorbestimmten Form gebildet.
Bei einem derartigen herkömmlichen Verfahren ist es jedoch, wie vorstehend beschrieben, schwierig, die jeweiligen Brückenstücke im wesentlichen vollständig unter Verwendung der Rotations-Schneidvorrichtung zu entfernen und Schnittgrate 7 oder dergleichen, die unentfernt zurückbleiben, werden an den entfernten Abschnitten des Brückenstückes gebildet. Derartige Schnittgrate 7 können eine anormale Entladung bewirken, wenn die Leiterplatte verwendet wird, und die charakteristischen Haltespannungs-Eigenschaften der Leiterplatte werden dadurch in starkem Maße verschlechtert. So wird die Zuverlässigkeit der gesamten Leiterplatten-Struktur oder deren Leistung in nachteiliger Weise beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung, die zur Lösung der Probleme des Standes der Technik konzipiert ist, wird nachfolgend weiter im einzelnen mittels bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 beschrieben.
In einer Ausführungsform wurde in einer vorgelagerten Stufe - wie in Figur 1 gezeigt - eine Mehrzahl von Leiter-Grundmustern 3 a, die jeweils eine Mehrzahl von Leitermuster- Elementen 1a, 1b, 1c und 1d (in der Abbildung 4) einschlossen, die durch Brückenstücke 2a verbunden waren, durch Bewirken einer Ätzbehandlung an Elektrolyse-Kupferplatten mit starrem Abstand hergestellt. Letztere waren rechtwinklige Platten, die Sauerstoff in einer Menge von 300 ppm enthielten und eine Endbreite von 26 mm, eine Seitenlänge von 60 mm und eine Dicke von 0,4 mm aufwiesen. Es wurde auch eine Mehrzahl von Stützplatten 4a aus Kupfer hergestellt, die jeweils nicht der Ätzbehandlung unterworfen worden waren und im wesentlichen dieselbe Größe aufwiesen wie diejenige des Leiter-Grundmusters 3a.
Bei diesem Herstellungsschritt wurde jedes der Brückenstücke 2a dadurch ausgebildet, daß man eine Halbätzbehandlung an einem Basismaterial durchführte, so daß dieses eine Dicke von der Hälfte (0,2 mm) der Dicke des Leiter-Grundmusters 3a aufwies, das in Figur 2 gezeigt ist. Es trat also ein Zwischenraum zwischen der (in Sichtrichtung in Figur 2) unteren Fläche des Materials und der oberen Fläche der Keramikplatten-Basis 5a auf, die nachfolgend erwähnt wird. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die oberen Flächen der Brückenstücke 2a bündig mit der oberen Fläche der Leitermuster-Elemente 1a bis 1d, und demzufolge weist der Zwischenraum eine Größe von 0,2 mm auf.
Außerdem wurde - wie in Figur 1 gezeigt - eine Mehrzahl von Keramikplatten-Basen 5a als Keramikplatten-Basen hergestellt, die jeweils im wesentlichen aus Aluminium bestanden, einschließlich eines Aluminiumoxid-(Al&sub2;O&sub3;-)Reinheitsgrades von 96 %. Diese Basen hatten eine Endbreite von 29 mm, eine Seitenlänge von 63 mm und eine Dicke von 0,635 mm.
Das so hergestellte Leiter-Grundmuster 3a wurde auf der (aus Sicht von Figur 1) vorderen oberen Fläche der Keramikplatten-Basis 5a mit einer kleinen Menge eines Bindemittels angeordnet und befestigt, und die Stützplatte 4a aus Kupfer wurde auch auf der Rückseite der Keramikplatten-Basis 5a angeordnet. Danach wurde die so hergestellte Leiterplatten- Anordnung auf eine Temperatur vom 1.070 ºC in einem Heizofen in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt und so 5 min gehalten. Durch diese Verfahrensschritte wurde eine Schmelzschicht aus einem eutektischen Material gebildet, und die Keramikplatten-Basis 5a und die Stützplatte 4a aus Kupfer wurden direkt integral aufgebondet, wodurch eine durch Aufbonden hergestellte Anordnung 8 ausgebildet wurde, wie sie in Figur 2 gezeigt ist.
Die so hergestellten jeweiligen gebondeten Anordnungen 8 wurden in der Weise der Ätzbehandlung unterworfen, daß man sie in einem Eisen(III)-chlorid-Lösung (FeCl&sub3;-Lösung), die eine Konzentration von 20 Gew.-% aufwies, für die Zeit von 20 min bei einer Temperatur von 26 ºC eintauchte. Bei dieser Ätzbehandlung wurden die Oberflächenschichten sowohl des Leiter-Grundmusters 3a als auch der Stützplatte 4a aus Kupfer geätzt und dabei partiell entfernt. In der veranschaulichten Ausführungsform wird - wie oben beschrieben - die Dicke durch diese Ätzbehandlung zum Entfernen der Brückenstücke 2a um 0,1 mm reduziert. Gleichzeitig wurden die vorderen und rückwärtigen (d.h. in Sichtweise der Figur oberen und unteren) Oberflächen der jeweiligen Brückenstücke 2a durch die FeCl&sub3;-Lösung gleichzeitig auf jeder Oberflächenseite, um die Menge von jeweils 0,1 mm geätzt, so daß die Brückenstücke vollständig entfernt wurden. Dabei wurde - wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt - eine Keramik-Leiterplatte 9 hergestellt, auf der die jeweiligen Leitermuster-Elemente 1a bis 1d unabhängig in vorbestimmten Positionen auf der Keramikplatten-Basis 5a ohne Brückenstücke 2a angeordnet waren.
Es kann möglich sein, eine Plattierungsbehandlung auf den Außenflächen der so hergestellten Keramik-Leiterplatte zu bewirken.
Im Gegensatz dazu wurde als Vergleichsbeispiel auch unter Verwendung der Gesenkpreß- Vorrichtung eine Mehrzahl von Leiter-Grundmustem hergestellt, die alle die selbe Zusammensetzung, Form und Größe hatten wie diejenige des Leiter-Grundmusters, das in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Ausführungsform hergestellt worden war.
Die Keramikplatten-Basis und die Stütztschicht aus Kupfer, die beide unter denselben Bedingungen hergestellt worden waren wie diejenigen, die in der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben worden waren, wurden direkt auf die Vorderseite und die Rückseite der so hergestellten Keramikplatten-Basis aufgebondet, und so wurde eine gebondete Anordnung hergestellt. Im nächsten Schritt wurden die jeweiligen Brückenstücke mit der Rotations-Schneidvorrichtung abgeschnitten und dadurch eine herkömmliche Keramik-Leiterplatte als Vergleichsbeispiel hergestellt. Es wurde eine Mehrzahl derartiger Vergleichs-Keramik-Leiterplatten hergestellt.
Die so hergestellten Keramik-Leiterplatten gemäß der vorliegenden Erfindung und gemäß dem herkömmlichen Stand der Technik wurden zur Bewertung ihrer charakteristischen Eigenschaften getestet. Die Tests wurden an allen Spezies der Keramik-Leiterplatten als Haltespannungs-Tests durchgeführt, wobei eine Spannung von 1 kV/mm zwischen benachbarten Leitermuster-Elementen angelegt wurde, und es wurde das Vorhandensein oder Fehlen der Bildung anormaler Entladungen untersucht. Bei diesen Tests wurde das Vehältnis der Zahl der Spezies, bei der anormale Entladungen hervorgerufen wurden, bezogen auf alle Spezies als mangelhafter Teil der gebondeten Gegenstände berechnet.
Außerdem wurde die Dauer aller Arbeitsschritte zur Herstellung von zweitausend (2.000) Keramik-Leiterplatten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform bzw. in Übereinstimmung mit dem herkömmlichen Stand der Technik berechnet, und die Arbeitsschritte wurden als exponentieller Wert angezeigt, wobei der Fall des herkömmlichen Standes der Technik als Anteil von 100 gesetzt wurde. Alle Arbeitsschritte schließen die Herstellungsschritte zur Herstellung der Leiter-Grundmuster durch die Schritte der Ätzbehandlung bzw. des Gesenk-Pressens, die Schritte des Bondens, die Schritte des Ätzens, die Schritte der Entfernung der Brückenstücke, die Schritte des Inspizierens der Produkte auf Größe der Produkte und dergleichen und die Schritte des Untersuchens der Produkte im Zusammenhang mit den Tests zur Haltespannung ein. Die Bewertungen auf der Basis der obigen Tests sind in der vorgenannten Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Wie aus der obigen Tabelle 1 ersichtlich ist, können deswegen, weil die Keramik- Leiterplatten gemäß der vorliegenden Ausführungsform Brückenstücke einschließen, die durch die Ätzbehandlung chemisch gelöst und entfernt werden, die Brückenstücke im wesentlichen vollständig entfernt werden, und es werden im Vergleich mit der mechanischen Entfernung der Brückenstücke wie im Vergleichsbeispiel gemäß dem herkömmlichen Stand der Technik keine Schnittgrate gebildet. Dies führt zu überlegenen charakteristischen Haltespannungs-Eigenschaften. Da außerdem während der Entfernung der Brückenstücke eine mechanische Erschütterung oder ein Stoß nicht auf das Leiter-Grundmuster ausgeübt wird, kann die Deformation des Leiter-Grundmusters im wesentlichen eliminiert werden. Dies führt dazu, daß Mängel beim Bonden wie beispielsweise das Abschälen oder Aufquellen des gebondeten Abschnitts zwischen dem Leiter-Grundmuster und der Keramikplatten-Basis nicht auftreten. Dadurch wird die Ausbeute an Endprodukten, also an Keramik-Leiterplatten, merklich verbessert.
Außerdem kann es gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem anormale Entladungen, die hauptsächlich durch die Schnittgrate hervorgerufen werden, die bei der mechanischen Entfernung der Brückenstücke gebildet werden, im wesentlichen vollständig eliminiert werden, möglich sein, die Tests zur Überprüfüng der Haltespannung zu eliminieren. Dadurch wird die Gesamtzahl der Arbeitsschritte um eine Menge von etwa 30% - im Vergleich zur herkömmlichen Produktionsweise - reduziert. Da das Leiter- Grundmuster und die Brückenstücke durch die Ätzbehandlung gebildet werden, kann die Deformation des Leiter-Grundmusters signifikant reduziert werden. Dies führt zu einer Verbesserung der Bindefestigkeit. Außerdem kann auch ein kompliziertes Leiter- Grundmuster mit einer geringen Muster-Breite oder einem schmalen Zwischenraum mit verbesserter Effizienz im Verhältnis zu einem herkömmlichen Herstellungsverfahren hergestellt werden, bei dem die Gesenkpreß-Vorrichtung eingesetzt wird.
Außerdem wird bei der durch Bonden erhaltenen Anordnung, die dadurch hergestellt wurde, daß man auf der für das Bonden vorgesehenen Oberfläche eine Schmelzschicht aus einem eutektischen Material ausbildete, das aus der Metallkomponente und Sauerstoff gebildet war, und anschließend direkt das Leiter-Grundmuster auf die Keramikplatten-Basis aufbondete, eine Metalloxid-Schicht mit geringer Benetzbarkeit beim Löten auf der Oberfläche des Leiter-Grundmusters gebildet. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine derartige Metalloxid-Schicht durch die Ätzbehandlung geätzt, und die Benetzbarkeit für ein Lötmittel wird in geringerem Umfang gesenkt. Folglich kann eine Keramik-Leiterplatte mit überlegenen Eigenschaften beim Aufbonden von Drähten erhalten werden.
Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform die Stützplatte aus Kupfer auf die Rückseite der Keramikplatten-Basis aufgebondet wird, kann die Stützplatte aus Kupfer in dem Fall eliminiert werden, in dem ein Bimetall-Effekt für die Keramik-Leiterplatte nicht in Betracht kommt.
In einer weiteren Ausführungsform wurde eine Keramik-Leiterplatte 9 hergestellt, die im wesentlichen dasselbe Leiter-Grundmuster wie dasjenige der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aufweist, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Brückenstücke jeweils eine Dicke von 0,7 mm aufweisen, wie dies in Figur 2A gezeigt ist. In dieser Ausführungsform wurde die Zeit, die für die Ätzbehandlung aufzuwenden war, in starkem Umfang auf etwa 1,5 min reduziert, während die Zeit bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform etwa 4,0 min betrug. Außerdem hatte das Leitermuster, das gemäß dieser Ausführungsform gebildet wurde, eine gute Form.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Keramik-Leiterplatte, das die Schritte umfaßt:

- Herstellung einer Keramikplatten-Basis (5);

- Herstellung eines Leiter-Grundmusters (3 a), das aus einer Mehrzahl von Leiter- Musterelementen (1 a, 1 b, 1 c, 1 d) besteht, die durch Brückenstücke (2 a) miteinander verbunden sind, von denen jedes eine Dicke aufweist, die geringer ist als die der Leiter-Musterelemente (1 a, 1 b, 1 c, 1 d);

- Aufbringen und Binden des Leiter-Grundmusters (3 a) auf eine Oberfläche der Keramikplatten-Basis (5); und

- Entfernen der Brückenstücke (2 a) durch eine Ätzbehandlung, wobei ein Leitermuster mit einer vorbestimmten Gestalt auf der einen Oberfläche der Keramikplatten- Basis (5) gebildet wird;

wobei die Brückenstücke so angeordnet sind, daß ein Zwischenraum zwischen deren unterer Oberfläche und der einen Oberfläche der Keramikplatten-Basis (5) vorhanden ist, auf die das Leiter-Grundmuster (3 a) aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Dicke jedes der Brückenstücke (2 a) geringer ist als die Hälfte der Dicke des Leiter-Grundmusters (3 a).

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Dicke jedes der Brückenstücke (2 a) zwischen 0,05 und 0,2 mm liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Leiter-Grundmuster (3 a) und die Brückenstükke (2 a) aus einer Metallplatte gebildet werden, indem man teilweise eine Ätzbehandlung bewirkt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Bindens durchgeführt wird durch Bilden eines eutektischen Materials auf einer zu bindenden Oberfläche, das aus demselben Metallmaterial besteht, aus dem das Leiter-Grundmuster (3 a) besteht, und Sauerstoff.

6. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter den Schritt umfaßt, daß man eine Oberfläche des Leitermusters nach der Ätzbehandlung plattiert.

7. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter den Schritt umfaßt, daß man eine Kupferplatte (4 a) herstellt, und die Kupferplatte (4 a) auf die andere Oberfläche der Keramikplatten- Basis (5) vor der Ätzbehandlung aufbringt.

8. Verfahren nach Anspruchs, worin das Metallmaterial, aus dem das Leiter-Grundmuster (3 a) zusammengesetzt ist, ein Kupferelement ist.