FR2847385A1 - Substrat multicouche en ceramique et procede de fabrication de celui-ci - Google Patents
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Abstract
Sont décrits, un substrat multicouche en céramique (100) dans lequel des pièces de connexion internes (140) formées dans les motifs internes sont suffisamment grandes pour entourer le terminal externe (120), et un procédé de fabrication du substrat, obtenant ainsi de manière stable une connexion entre les motifs internes et le terminal externe (120) et conservant la connexion même dans le cas d'une erreur survenant au cours d'une étape de formation d'un trou débouchant sur le substrat. Le substrat multicouche en céramique (100) comprend une pluralité de substrats en céramique (110) étant empilés verticalement, chaque substrat ayant une épaisseur désignée ; des couches à motifs (130) formées sur les surfaces des substrats en céramique (110) de manière à former des éléments de circuit ; et des terminaux externes (120) formés sur les surfaces latérales des substrats en céramique (110) empilés.
Description
Substrat multicouche en céramique et procédé de fabrication de celui-ci La
présente invention concerne un substrat multicouche en céramique dans lequel une connexion entre des motifs internes et un terminal externe est obtenue de manière stable, et un procédé de fabrication du substrat, et plus particulièrement un substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température dans lequel les pièces de connexion internes formées dans les motifs internes sont suffisamment plus grandes pour entourer le terminal externe, et un procédé de fabrication du substrat, obtenant ainsi de manière stable une connexion entre les motifs internes et le terminal externe et maintenant la connexion même dans le cas o une erreur surviendrait dans une étape de
formation d'un trou débouchant dans le substrat.
En outre, la présente invention concerne un substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température dans lequel la pièce de connexion interne n'étant pas connectée au terminal externe n'est pas exposée à la surface extérieure du substrat, et un procédé de fabrication du substrat, ne rompant ainsi pas un état de vide généré à l'intérieur d'un espace destiné au montage d'une puce de filtre à ondes acoustiques de surface à l'intérieur du substrat et empêchant la formation de fissures sur la surface
extérieure du substrat.
Une technique de fabrication d'un substrat en céramique co-cuite à basse température (auquel il est ci-après fait référence comme à "LTCC") est un processus dans lequel une électrode interne et des éléments passifs (R, L et C) pour des circuits donnés sont formés par une feuille verte formée par une vitrocéramique par un procédé de sérigraphie en utilisant un métal avec une haute conductivité électrique, tel que l'Ag, le Cu ou etc., et une pluralité de feuilles vertes sont empilées verticalement puis cuites (généralement à moins de 1000'C) de manière à fabriquer des MCM (modules
multi-puces) et des boîtiers multi-puces.
Etant donné que le substrat en céramique et les éléments métalliques sont cuits simultanément, la technique LTCC peut former les éléments passifs (R, L et C) à l'intérieur d'un module, obtenant ainsi une configuration complexe incluant beaucoup de composants
et étant avantageuse en termes de miniaturisation.
Etant donné que le substrat LTCC comprend les éléments passifs intégrés, le substrat LTCC peut être formé comme un SOP (système sur boîtier), minimisant ainsi un effet parasite généré dans les composants de type SMD (dispositif monté en surface). En outre, le substrat LTCC réduit le bruit électrique généré lors du soudage des pièces dans le montage en surface, améliorant ainsi les caractéristiques électriques du dispositif fabriqué, et réduit le nombre de soudures,
améliorant ainsi la fiabilité du dispositif fabriqué.
En outre, le substrat LTCC minimise un coefficient de température de la fréquence de résonance (Tf) en ajustant un coefficient d'expansion thermique, contrôlant ainsi les caractéristiques d'un résonateur
diélectrique.
Le substrat multicouche LTCC est formé en formant des circuits dans un substrat en céramique unique et en empilant verticalement une pluralité de substrats en céramique. Par conséquent, les terminaux externes destinés à être connecté à l'extérieur doivent être formés sur une surface externe du substrat LTCC et connectés électriquement aux motifs du circuit à
l'intérieur du substrat.
Tel que ceci est illustré sur la figure 1, un procédé de fabrication d'un composant électronique en céramique est décrit par la publication de brevet japonais mise à l'inspection N0 Hei6-215982. De manière conventionnelle, lorsque des composants formés par un matériau diélectrique ou magnétique sont formés sur un substrat en céramique adjacent aux trous d'interconnexion formés dans le substrat en céramique, le matériau s'écoule dans les trous d'interconnexion et scelle finalement les trous d'interconnexion. En outre, dans le cas o le matériau à l'intérieur des trous d'interconnexion serait aspiré par une extrémité des trous d'interconnexion de manière à former des électrodes externes aux surfaces internes des trous débouchants, le flux d'air dans les trous d'interconnexion est dispersé par une différence de sections transversales des trous d'interconnexion de chaque couche et l'électrode interne n'est pas uniformément déposée sur la paroi intérieure du trou débouchant. Par conséquent, ces problèmes sont résolus par le procédé de fabrication d'un composant électronique en céramique décrit par la publication
japonaise ci-dessus.
Dans la publication japonaise ci-dessus, un substrat de base 7 muni d'une pluralité de trous
d'interconnexion formés à travers celui-ci est préparé.
Une structure de pile en céramique 8 ayant des électrodes internes intégrées à l'intérieur de celle-ci est formée sur le substrat de base 7 de manière à bloquer les trous d'interconnexion du substrat de base 7. Une pluralité de trous débouchants sont formés sur la structure de pile en céramique 8 de manière à correspondre aux trous d'interconnexion du substrat de base 7, et une électrode externe 10 est formée dans le
trou débouchant.
Dans la structure sus-mentionnée décrite par la publication de brevet japonais mise à l'inspection N0 Hei6-215982, une connexion entre l'électrode externe 10 et l'électrode interne 9 est obtenue par un contact
linéaire, produisant ainsi une petite zone de contact.
Etant donné que le contact entre l'électrode interne 9 et le terminal externe 10 est instable, la stabilité de l'entrée/la sortie audio est réduite et une proportion défectueuse de produits finis est augmentée à cause d'une erreur au cours du processus. Etant donné que les électrodes internes 9 sont d'abord formées à l'intérieur de la structure de pile en céramique 8, et que le trou débouchant est formé sur la structure 8 et l'électrode externe 10 est formée dans le trou débouchant, tel que ceci est illustré sur les figures 2A et 2B, dans le cas o une pièce de connexion entre l'électrode interne 9 et l'électrode externe 10 est petite, l'électrode interne 9 peut être électriquement bloquée au cours d'une étape de formation du trou débouchant, ou de plaquage du trou débouchant ou la connexion électrique entre l'électrode
interne 9 et l'électrode externe 10 peut être instable.
La figure 2a illustre le substrat en céramique avec le trou débouchant, et la figure 2b illustre le substrat
en céramique sans le trou débouchant.
En outre, lorsque la position du trou débouchant est décalée par une erreur générée au cours du processus, la zone de contact entre l'électrode interne 9 et l'électrode externe 10 est modifiée, et plus sévèrement l'électrode interne 9 n'est pas connectée à l'électrode externe 10. Par conséquent, une proportion défectueuse des produits finis augmente et il n'est pas facile de contrôler la qualité des
produits.
Par conséquent, la présente invention a été faite en considérant les problèmes sus-mentionnés, et un objet de la présente invention est de proposer un substrat multicouche en céramique dans lequel une extrémité de la couche à motifs interne est suffisamment plus grande pour entourer un terminal externe, et un procédé de fabrication du substrat, connectant ainsi de manière stable la couche à motifs
interne au terminal externe.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un substrat multicouche en céramique dans lequel une pièce de connexion interne est connectée de manière stable à un terminal externe même lorsqu'une erreur est générée au cours d'une étape de formation d'un trou débouchant, et un procédé de fabrication du substrat, contrôlant ainsi de manière uniforme la
qualité du substrat fini.
Encore un autre objet de la présente invention est de proposer un substrat multicouche en céramique dans lequel une pièce de connexion interne étant plus grande qu'une couche à motifs interne est séparée par une distance désignée d'un bord du substrat adjacent à une zone destinée à former un terminal externe, et un procédé de fabrication du substrat, empêchant ainsi le terminal externe de se former sur la surface latérale du substrat en raison de la pièce de connexion interne connectée à la surface latérale du substrat, et empêchant la fuite de vide d'un espace de montage d'une
puce de filtre SAW et la génération de fissures.
Conformément à un aspect de la présente invention, les objets ci-dessus et d'autres peuvent être réalisés par la fourniture d'un substrat multicouche en céramique comprenant: une pluralité de substrats en céramique étant empilés verticalement, chaque substrat ayant une épaisseur désignée; des couches à motifs formées sur les surfaces des substrats en céramique de manière à former des éléments de circuit; des terminaux externes formés sur les surfaces latérales de la structure de pile; et des pièces de connexion internes, chacune d'entre elle est formée sur une partie de la couche à motifs, étant connectées au terminal externe de manière à échanger des signaux avec l'extérieur et étant suffisamment grandes pour entourer
le terminal externe.
Conformément à un autre aspect de la présente invention, on propose un substrat multicouche en céramique comprenant: une pluralité de substrats en céramique étant empilés verticalement, chaque substrat ayant une épaisseur désignée et comprenant au moins un trou débouchant formé sur sa surface latérale; des couches à motifs formées sur les surfaces des substrats en céramique de manière à former des éléments de circuit; des terminaux internes, chaque terminal étant formé dans les trous débouchants de la structure de pile; des pièces de connexion internes, chacune d'entre elles est formée sur une partie de la couche à motifs, étant connectées au terminal externe de manière à échanger des signaux avec l'extérieur et étant
suffisamment grandes pour entourer le terminal externe.
Conformément à un autre aspect de la présente invention, on propose un substrat multicouche en céramique comprenant: une pluralité de substrats en céramique empilés verticalement, chaque substrat ayant une épaisseur désignée et comprenant au moins un trou débouchant formé sur sa surface latérale; des couches à motifs formées sur les surfaces des substrats en céramique de manière à former des éléments de circuit; des terminaux externes, chaque terminal formé dans les trous débouchants de la structure de pile; des pièces de connexion internes, chacune d'entre elle est formée sur une partie de la couche à motifs, étant connectées au terminal externe de manière à échanger des signaux avec l'extérieur, étant suffisamment grandes pour entourer le terminal externe, et étant séparées par une distance désignée des surfaces latérales des substrats en céramique adjacents aux trous débouchants; une cavité formée dans une surface supérieure de la structure de pile; des composants électroniques montés à l'intérieur de la cavité; et un capot installé audessus de la cavité de manière à maintenir un état de
vide à l'intérieur de la cavité.
Conformément à encore un autre aspect de la présente invention, on propose un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique, comprenant les étapes consistant à préparer les substrats en céramique, chaque substrat ayant une épaisseur désignée; former des couches à motifs sur les surfaces des substrats en céramique de manière à former des éléments de circuit; former des pièces de connexion internes, chacune d'entre elles est formée sur une partie de la couche à motifs, étant connectées à un bord des substrats en céramique de manière à échanger des signaux avec l'extérieur et ayant une largeur supérieure à la largeur des couches à motifs connectées; former des trous débouchants sur les bords des substrats en céramique à l'intérieur de zones des pièces de connexion internes, les trous débouchants étant de forme semi-circulaire de manière à être ouverts sur l'extérieur; empiler une pluralité des substrats en céramique; et former un terminal externe sur les trous débouchants des substrats en céramique empilés de manière à être connecté électriquement aux
pièces de connexion internes.
Conformément à un encore autre aspect de la présente invention, on propose un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique, comprenant les étapes consistant à préparer des substrats en céramique, chaque substrat ayant une épaisseur désignée; former des couches à motifs sur une surface de chaque substrat de manière à former des éléments de circuit; former des pièces de connexion internes, chacune d'entre elle est formée sur une partie de la couche à motifs, étant séparées par une distance désignée des bords des substrats en céramique de manière à échanger des signaux avec l'extérieur et ayant une largeur supérieure à la largeur des couches à motifs connectées; former des trous débouchants sur les bords des substrats en céramique à l'intérieur de zones des pièces de connexion internes, les trous débouchants étant de forme semi- circulaire de manière à ce qu'ils soient ouverts sur l'extérieur; empiler une pluralité des substrats en céramique de manière à ce qu'une cavité soit formée dans une surface supérieure des substrats en céramique empilés; former un terminal externe sur les trous débouchants des substrats en céramique empilés de manière à être électriquement connecté aux pièces de connexion internes; et monter des composants électriques à l'intérieur de la cavité et installer un capot sur la cavité de manière à
conserver l'état de vide à l'intérieur de la cavité.
Une structure de pile conformément à la présente invention est formée en empilant une pluralité de couches, produisant ainsi un boîtier. Les couches sont correctement choisies parmi des matériaux ayant des caractéristiques électriques, diélectriques, et magnétiques. Particulièrement, la couche utilise une
feuille verte en céramique avec une épaisseur désignée.
Une couche à motifs est formée dans une forme désignée sur les feuilles vertes par dépôt d'un métal sur celles-ci, et sert d'éléments de circuit lorsque les feuilles vertes sont empilées. Les couches à motifs sont formées par un métal tel que l'Ag, le Cu, ou etc. Les multiples feuilles en céramique sont empilées et cuites à basse température, étant ainsi formées comme une structure de pile à laquelle il est fait référence comme à un "substrat multicouche en céramique co-cuite
à basse température".
Les objets ci-dessus et d'autres, les caractéristiques ainsi que d'autres avantages de la présente invention seront plus clairement compris à
partir de la présente description détaillée prise
conjointement avec les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une structure de pile en céramique conventionnelle comprenant une électrode externe; les figures 2A et 2B sont des vues en plan illustrant respectivement une couche de la structure de pile en céramique de la figure 1; la figure 3 est une vue en plan d'un substrat en céramique d'un substrat multicouche en céramique cocuite à basse température conformément à un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 4 est une vue en perspective du substrat multicouche en céramique de la figure 3; la figure 5 est une vue en plan d'un substrat en céramique d'un substrat multicouche en céramique cocuite à basse température conformément à un second mode de réalisation de la présente invention; la figure 6 est une vue en perspective du substrat multicouche en céramique de la figure 5; les figures 7A et 7B sont des vues schématiques destinées à comparer un trou débouchant de la présente invention à un trou débouchant conventionnel dans le cas d'une erreur générée au cours d'une étape de formation du trou débouchant; la figure 8 est une vue en plan illustrant un exemple modifié d'une pièce de connexion interne conformément au second mode de réalisation de la présente invention illustré sur la figure 5; la figure 9 est une vue en coupe d'un substrat multicouche en céramique utilisant la pièce de connexion interne de la figure 8; les figures 10A et lOB sont des vues en plan et une vue en coupe d'un boîtier de filtre à ondes acoustiques de surface (SAW); la figure 11 est une vue en perspective d'un boîtier de filtre à ondes acoustiques de surface conformément à un troisième mode de réalisation de la présente invention; les figures 12A à 12F illustrent un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique conformément à la présente invention; la figure 13 est une vue en plan illustrant l'exemple modifié de la pièce de connexion interne du substrat multicouche en céramique conformément à la présente invention; et les figures 14A à 14G illustrent un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique muni d'une puce SAW montée sur celui-ci conformément à la
présente invention.
Maintenant, les modes de réalisation préférés de la présente invention vont être décrits en détail en se référant aux dessins annexés. La figure 3 est une vue en plan d'un substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température conformément à un premier mode de réalisation de la présente invention, et la figure 4 est une vue en perspective du substrat multicouche en
céramique de la figure 3.
Conformément au premier mode de réalisation, un terminal externe 120 est formé longitudinalement sur une surface extérieure du substrat multicouche en céramique 100. Le substrat multicouche 100 comprend une pluralité de substrats en céramique 110 étant empilés verticalement, et chaque substrat 110 a une épaisseur désignée. Une couche à motifs 130 destinée à former des éléments de circuit est formée sur les surfaces supérieures de parties ou de la totalité des multiples substrats en céramiques 110. Ci-dedans, les couches à motifs 130 forment différents éléments de circuit à l'intérieur du substrat multicouche en céramique 100, et sont connectées les unes aux autres via des trous (non illustrés) formés dans le substrat multicouche en
céramique 100.
Le substrat en céramique 110 est de forme rectangulaire. Les multiples substrats en céramique 110 sont empilés verticalement, et le terminal externe 120 est formé longitudinalement sur la surface extérieure de la structure de pile. Le terminal externe 120 est formé par un film de dépôt de métal, et est utilisé pour l'entrée/la sortie audio avec les éléments de
circuit intégrés à l'intérieur de la structure de pile.
Tel que ceci est illustré sur la figure 3, une pièce de connexion interne 140 connectée à la couche à
motifs 130 est formée sur le substrat en céramique 110.
En outre, la pièce de connexion interne 140 est connectée au terminal externe 120. La pièce de connexion 140 n'est pas formée sur tous les substrats en céramique 110, mais formée seulement sur des parties du substrat en céramique 110 ayant la couche à motifs 130 destinée à échanger des signaux avec l'extérieur. La pièce de connexion interne 140 est connectée au terminal externe 120 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur, et est suffisamment grande pour entourer le terminal externe 120. En d'autres termes, la pièce de connexion interne 140 est formée sur le substrat en céramique 110 en étendant la couche à motifs 130 à un bord du substrat en céramique 110 muni du terminal externe 120. De préférence, la connexion interne 140 est formée par un
film de dépôt de métal comme la couche à motifs 130.
La figure 4 est une vue en perspective du substrat multicouche en céramique 100 conformément au premier mode de réalisation de la présente invention. Tel que ceci est illustré sur la figure 4, le substrat multicouche en céramique 100 est formé en empilant une pluralité des substrats en céramique 110, et le terminal externe 120 est connecté aux pièces de connexion internes 140. Etant donné qu'une zone de contact entre la pièce de connexion interne 140 et le terminal externe 120 est grande, même si le terminal externe 120 est légèrement dévié d'une position correcte par une erreur survenant au cours d'une étape de formation du trou débouchant, il est toujours possible de former la connexion entre ceux-ci. Cet effet sera décrit ultérieurement en détail en se référant à un second mode de réalisation de la présente invention. La figure 5 est une vue en plan d'un substrat multicouche en céramique co- cuite à basse température conformément à un second mode de réalisation de la présente invention, et la figure 6 est une vue en perspective du substrat multicouche en céramique de la figure 5. Conformément au second mode de réalisation, au moins un trou découchant 250 est formé sur une surface extérieure d'un substrat en céramique 210 avec une épaisseur désignée. Une pièce de connexion interne 240 est formée à l'intérieur du trou débouchant 250, et le terminal externe 220 est formé à
l'extérieur du trou débouchant 250.
Le trou débouchant 250 empêche le terminal externe 220 de faire saillie de la surface extérieure du substrat multicouche en céramique 210, et est utilisé pour former les terminaux externes 220 dans un processus de production de masse de formation de multiples substrats multicouches en coupant une feuille unique pourvue d'une pluralité de motifs identiques en plusieurs feuilles et en empilant verticalement les feuilles. Ci- dedans, le trou débouchant 250 d'un
substrat en céramique 210 est de forme semi-circulaire.
De manière identique au premier mode de réalisation, le substrat multicouche en céramique comprend une pluralité des substrats en céramique 210 étant empilés verticalement, et chaque substrat 210 a une épaisseur désignée. Une couche à motifs 230 destinée à former des éléments de circuit est formée sur les surfaces supérieures de parties ou de la totalité des multiples substrats en céramiques 210. Les couches à motifs 230 forment différents éléments de circuits à l'intérieur du substrat multicouche en céramique, et sont connectées verticalement les unes aux autres par des trous d'interconnexion (non illustrés) formés dans le substrat multicouche en
céramique.
Lorsque les substrats en céramique 210 sont empilés verticalement, les trous débouchants 250 des substrats en céramique 210 sont connectés les uns aux autres, formant ainsi un trou longitudinal. Alors, le terminal externe 220 formé d'un film de dépôt de métal est formé dans le trou longitudinal et utilisé dans l'entrée/la sortie audio avec les éléments de circuit
intégrés dans le substrat multicouche en céramique.
Tel que ceci est illustré sur la figure 5, la couche à motifs 230 est formée sur le substrat en céramique 210, puis la pièce de connexion interne 240 connectée à la couche à motifs 230 est formée de manière à atteindre un bord du substrat en céramique 210. La pièce de connexion interne 240 est de forme semi-circulaire avec une grande taille de manière
à entourer le trou débouchant semi-circulaire 250.
Après que la pièce de connexion interne 240 est formée sur le substrat en céramique 210, le trou débouchant 250 est formé à travers le substrat en
céramique 210.
Le nombre de trous débouchants 250 formés sur les bords du substrat en céramique 210 est le même que le nombre de terminaux externes 220. Des parties des trous débouchants 250 peuvent être formées à l'intérieur des zones de la pièce de connexion interne 240. Même si le trou débouchant 250 est dévié d'une position correcte par une erreur survenant au cours d'une étape de formation du trou débouchant, il est toujours possible de former une connexion entre le trou débouchant 250 et la pièce de connexion interne 240. Ceci signifie que la connexion entre le terminal externe 220 formé sur la surface extérieure du trou débouchant 250 et la pièce de connexion interne 240 est obtenue même dans le cas
d'une erreur survenant au cours du processus.
Ci-après en se référant à la figure 7, cette connexion sera décrite plus en détail. La figure 7A illustre comparativement des cas conventionnel et présent respectivement, dans lesquels le trou débouchant est formé à une position correcte. Dans ces cas présent et conventionnel, les connexions entre le motif interne 9 et le terminal externe 10 conventionnel et la connexion entre le motif interne 9 et le terminal externe 220 de la présente invention sont toutes réalisées. D'un autre côté, la figure 7B illustre comparativement des cas conventionnel et présent respectivement, dans lesquels le trou débouchant est légèrement dévié par rapport à une position correcte. A ce moment, dans le cas conventionnel, la connexion entre la couche à motifs 9 et le terminal externe 10 n'est pas réalisée. En d'autres termes, la couche à motifs 9 n'est pas connectée au trou débouchant dévié sur le substrat en céramique, n'étant ainsi pas connectée au terminal externe 10 formé dans le trou débouchant dévié. Cependant, dans le cas présent dans lequel la pièce de connexion interne 240 est grossièrement formée, même si le trou débouchant est légèrement dévié de la position correcte, la pièce de connexion interne 240 est toujours connectée au trou débouchant dévié, étant ainsi connectée au terminal externe 220. Par conséquent, le second mode de réalisation de la présente invention agrandit la plage d'une erreur admissible générée au cours de l'étape de formation du trou débouchant, réduisant ainsi une proportion défectueuse des produits, et contrôlant
uniformément la qualité des produits.
Cet effet est obtenu par le premier mode de réalisation ainsi que par le second mode de réalisation. En d'autres termes, dans le premier mode de réalisation, un trou débouchant n'est pas formé sur le substrat en céramique, mais le terminal externe est formé sur la surface extérieure du substrat multicouche en céramique par dépôt. Ci-dedans, même si le terminal externe est légèrement dévié d'une position correcte par une erreur générée au cours d'une étape de formation du terminal externe, le terminal externe se situe à l'intérieur de la zone de la pièce de connexion interne grossièrement formée. Ainsi, la connexion entre la pièce de connexion interne et le terminal externe est toujours réalisée. En résultat, la premier mode de réalisation agrandit aussi la plage d'une erreur admissible générée au cours de l'étape de formation du trou débouchant, réduisant ainsi la proportion défectueuse de produits, et contrôlant uniformément la
qualité des produits.
La figure 6 illustre le substrat multicouche en céramique formé en empilant une pluralité des substrats en céramique 210, chaque substrat 210 ayant la couche à motifs 230 munie de la pièce de connexion interne 240, conformément au second mode de réalisation de la présente invention. Tel que ceci est illustré sur la figure 6, le terminal externe 220 est formé dans les trous débouchants 250 du substrat multicouche en céramique. Une zone de contact entre le terminal externe 220 et la pièce de connexion interne 240 est plus grande que dans le cas conventionnel. De préférence, la pièce de connexion interne 240 est formée par un film de dépôt de métal comme la couche à
motifs 230.
Le substrat multicouche en céramique conformément au second mode deréalisation peut utiliser une pièce de connexion interne 240 modifiée tel que ceci est illustré sur la figure 8. Tel que ceci est illustré sur la figure 8, la pièce de connexion interne 240 modifiée est séparée par une distance désignée (G) d'un bord (E) du substrat en céramique 210 adjacent au trou débouchant 250. La distance (G) empêche la pièce de connexion interne 240 de s'étendre vers la paroi extérieure du substrat en céramique 210 et d'être exposée à la paroi extérieure du substrat multicouche en céramique formé en empilant le substrat en céramique multiple 210. La figure 9 est une vue en coupe du substrat multicouche en céramique de la figure 8, dans lequel les pièces de connexion internes 240 ne sont pas exposées à la paroi extérieure du substrat multicouche
en céramique.
Au cas o la pièce de connexion interne 240 est exposée à la paroi extérieure du substrat multicouche en céramique tel que ceci est illustré sur la figure 6, le terminal externe 220, qui ne doit être formé que dans le trou débouchant, peut être formé sur la paroi extérieure du substrat multicouche en céramique, entraînant ainsi une pauvre apparence. Ensuite, un espace est généré entre le substrat en céramique et la pièce de connexion interne exposée en raison d'une différence des rapports de contraction entre le substrat en céramique et la pièce de connexion métallique interne exposée à la paroi extérieure du substrat en céramique. Dans le cas o des composants électriques tels que des puces de filtre SAW sont montés dans le substrat multicouche en céramique, une cavité destinée à loger les puces de filtre SAW doit être maintenue dans un état proche du vide. Cependant, une différence de pression entre la cavité du substrat multicouche en céramique et de l'atmosphère externe provoque des fissures dans le substrat autour de l'espace entre la pièce de connexion métallique interne et le substrat en céramique, rompant ainsi l'état de
vide à l'intérieur de la cavité.
Par conséquent, le substrat multicouche de la présente invention peut utiliser la pièce de connexion interne 240 séparée du bord du substrat en céramique par la distance désignée (G), tel que ceci est illustré sur la figure 8, empêchant ainsi la génération de l'espace dans la paroi extérieure du substrat en
céramique et empêchant les problèmes décrits ci-dessus.
Le substrat multicouche utilisant les pièces de connexion internes de la présente invention peut être appliqué à différents dispositifs. Ci-après, conformément à un troisième mode de réalisation, un procédé de fabrication d'un substrat multicouche ayant
des puces de filtre SAW montées à l'intérieur de celuici va être décrit en détail.
Un boîtier multicouche en céramique destiné à stocker des puces de filtre SAW sous un état de vide avec un degré de vide désigné est fabriqué en utilisant une technique de traitement de la céramique co-cuite à basse température. De manière à intégrer les filtres SAW et les filtres périphériques dans un composant, des produits ayant une fonction de filtre à l'intérieur du boîtier décrit ci-dessus fabriqués par la technique de traitement de la céramique co-cuite à basse température
ont été appliqués à différents appareils électroniques.
Les figures 10A et lOB sont une vue en plan et une vue transversale d'un boîtier de filtre SAW, et la figure 11 est une vue en perspective du boîtier de filtre SAW. Tel que ceci est illustré sur les figures 10 et 11, le boîtier de filtre SAW comprend une pluralité de substrats en céramique 310 étant empilés verticalement, et chaque substrat 310 a une épaisseur désignée. Les couches à motifs 330 destinées à former des éléments de circuit sont formées sur le substrat en céramique 310. Une partie des couches à motifs 330 adjacente au bord du substrat en céramique 310 est plus grande que les autres zones de la couche à motifs 330 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur, formant ainsi une pièce de connexion interne 340. La pièce de connexion interne 340 est suffisamment grande pour entourer le terminal externe 320. En outre, un trou débouchant 350 ayant une forme semi-circulaire est formé sur un bord du substrat en céramique 310. Le trou débouchant 350 fournit un espace destiné à former un terminal externe 320, et la pièce de connexion interne 340 a une taille suffisante pour entourer le trou débouchant 350. Lorsque les substrats en céramique 310 sont empilés verticalement de manière à former une structure de pile, les trous débouchants 350 sont connectés les uns aux autres et forment un trou longitudinal, et le terminal externe 320 est formé par
dépôt dans le trou longitudinal.
La pièce de connexion interne 340 est formée par le même métal que celui de la couche à motifs 330. De manière identique au second mode de réalisation, la pièce de connexion interne 340 est séparée d'une zone de contact du terminal externe 320 avec le substrat en céramique 310, c'està-dire, un bord du substrat en
céramique 310, par une distance désignée.
Une cavité 380 est formée dans la structure de pile en empilant les substrats en céramique 310. En d'autres termes, un espace destiné à loger des puces SAW 360 est formé sur la surface supérieure de la structure de pile, et au moins une puce SAW est montée dans la cavité 380. Alors, la cavité 380 est couverte par un capot 370 de manière à maintenir le degré de
vide désigné.
Tel que ceci est décrit ci-dessus, la technique conformément à la présente invention est appliquée à un boîtier SAW 300. En d'autres termes, le filtre SAW est produit en formant des pièces de connexion internes 340 de manière à connecter le terminal externe 320 à la couche à motifs 330 du substrat en céramique 310. Etant donné que la structure de pile réalisée par la présente invention résout les problèmes générés en maintenant un degré de vide dans la cavité 380 du boîtier de filtre SAW 300, la présente invention est de manière utile
appliquée au boîtier de filtre SAW 300.
En d'autres termes, la structure de pile obtenue par la présente invention assure la stabilité de la connexion entre le terminal externe et les couches à motifs internes dans le substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température, et empêche simultanément la fuite de vide d'un espace généré par une différence des rapports de contraction dans le substrat empilé ou la pénétration d'humidité dans
l'espace.
Etant donné que le boîtier conventionnel utilisant le substrat multicouche en céramique co-cuite à base température présente des espaces permettant à l'air extérieur ou à l'humidité de pénétrer dans une cavité destinée à loger les puces de filtres SAW, l'état de
vide dans le boîtier ne peut pas être maintenu.
Lorsqu'au moins deux feuilles sont empilées verticalement, et les pièces de connexion ayant une largeur supérieure à celle d'un terminal externe et étant connectées à des couches à motifs internes sont exposées à la paroi extérieure du boîtier, des espaces sont générés à l'intérieur du boîtier par les moyens d'une différence des rapports de contraction entre la feuille et la pièce de connexion interne, provoquant ainsi la pénétration d'air ou d'humidité à travers ceux-ci. De manière identique aux premier et second modes de réalisation, le filtre SAW conformément à la présente invention comprend des pièces de connexion internes formées de manière à entourer une zone pour le terminal externe, assurant ainsi la stabilité de la connexion entre le terminal externe et la pièce de connexion interne. En outre, de manière identique au second mode de réalisation, le filtre SAW conformément à la présente invention agrandit la plage d'une erreur admissible générée au cours de l'étape de formation du
trou débouchant.
En outre, de manière identique au second mode de réalisation modifié, le filtre SAW conformément à la présente invention comprend les pièces de connexion internes séparées par une distance désignée du bord du substrat en céramique de manière à ne pas exposer les pièces de connexion internes à la paroi extérieure du substrat, empêchant ainsi la génération d'espaces à l'intérieur de la structure de pile et la pénétration d'air ou d'humidité à travers celle-ci, et empêchant le terminal externe d'être déposé sur la pièce de
connexion métallique interne exposée.
La présente invention propose en outre un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température. Les figures 12A à 12F illustrent les étapes respectives du procédé de fabrication du substrat multicouche en céramique cocuite à basse température conformément à la présente invention. Ci-après, le procédé de fabrication du substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température de la présente invention va être décrit en détail en se
référant aux figures 12A à 12F.
A) Un substrat en céramique 410 ayant une
épaisseur désignée est préparé.
B) Une couche à motifs 430 destinée à former des éléments de circuit est formée sur le substrat en céramique 410. Les multiples couches à motifs 430 des substrats en céramique 410 empilés verticalement forment différents éléments de circuits. D'une manière générale, la couche à motifs 430 a une largeur inférieure à celle d'un terminal externe formé ultérieurement. C) Une pièce de connexion interne 440 est formée sur une partie de la couche à motifs 430 et connectée à un bord du substrat en céramique 410 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur, et a une largeur supérieure à celle de la couche à motifs 430. La pièce de connexion interne 440 est de forme semi-circulaire, tel que ceci est illustré sur la figure 12. Le terminal externe sera formé ultérieurement, à l'intérieur d'une zone de la pièce de connexion interne semi-circulaire 440. La pièce de connexion interne 440 est formée par
le même métal que celui de la couche à motifs 430.
D) Un trou débouchant ouvert 450 ayant une forme semi-circulaire est formé sur un bord du substrat en céramique 410 à l'intérieur de la zone de la pièce de connexion interne 440. Etant donné que le trou débouchant 450 avec une forme circulaire est formé à travers deux substrats en céramique 410 voisins, le trou débouchant 450 formé sur un seul substrat en céramique 410 est de forme semi-circulaire. De préférence, le trou débouchant 450 est formé à l'intérieur de la zone de la pièce de connexion interne 440 de manière à être entouré par la pièce de connexion interne 440. Cependant, même si le trou débouchant 450 est légèrement dévié d'une position correcte par une erreur générée au cours d'une étape de formation du trou débouchant 450, le trou débouchant 450 se situe toujours à l'intérieur de la zone de la pièce de connexion interne 440, agrandissant ainsi la plage d'une erreur admissible dans le processus. E) Une pluralité de substrats en céramique 410 formés par les étapes sus- mentionnées sont empilés verticalement. Chacun des substrats en céramique empilés 410 a respectivement le trou débouchant 450 formé à la même position. Par conséquent, les trous débouchants 450 sont connectés les uns aux autres et
forment un trou longitudinal.
F) Un terminal externe 420 est formé dans le trou longitudinal de manière à être électriquement connecté
aux pièces de connexion internes 440.
Dans le procédé de fabrication décrit ci-dessus, la pièce de connexion interne 440 peut être en forme de U de manière à ce qu'un diamètre interne de la pièce de connexion interne 440 soit inférieur à un rayon du trou débouchant 450 et un diamètre externe de la pièce de connexion interne 440 soit supérieur au rayon du trou débouchant 450. En d'autres termes, tel que ceci est illustré sur la figure 13, un film de dépôt de métal destiné à former la pièce de connexion interne 440 n'est pas formé sur une zone pour le trou débouchant 450, empêchant ainsi que le film de dépôt de métal ne s'étende vers la surface extérieure du substrat en céramique et réduisant la quantité de
consommation du matériau de film.
Ensuite, de préférence, la pièce de connexion interne 440 est séparée du bord du substrat 410 adjacent au terminal externe 420 par une distance désignée. Par conséquent, une connexion stable entre la pièce de connexion interne 440 et le terminal externe 420 est obtenue, et la pièce de connexion métallique interne 440 est empêchée d'être exposée à la paroi extérieure de la structure de pile, empêchant ainsi la génération d'espaces entre les substrats en
céramique 410.
La présente invention propose en coutre un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique destiné au montage des puces SAW, dans lequel un état de vide à l'intérieur d'une cavité destinée à loger les puces SAW est effectivement maintenu. Les figures 14A à 14G illustrent les étapes respectives du procédé de fabrication des substrats multicouches en céramique destinés au montage des puces SAW conformément à la présente invention. Ci-après, le procédé de fabrication du substrat multicouche en céramique destiné au montage
les puces SAW de la présente invention va être décrit.
A) Un substrat en céramique 510 avec une épaisseur
désignée est préparé.
B) Une couche à motifs 530 destinée à former des éléments de circuit est formée sur le substrat en céramique 510. Les multiples couches à motifs 530 des substrats en céramique 510 empilés verticalement forment différents éléments de circuit. Généralement, la couche à motifs 530 a une largeur inférieure à celle
d'un terminal externe formé ultérieurement.
C) Une pièce de connexion interne 540 est formée sur une partie de la couche à motifs 530 et connectée à un bord du substrat en céramique 510 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur, et a une largeur supérieure à celle de la couche à motifs 530. La pièce de connexion interne 540 est de forme semi-circulaire tel que ceci est illustré sur la figure 14. Le terminal externe sera formé ultérieurement à l'intérieur d'une zone de la forme semi-circulaire de la pièce de connexion interne 540. La pièce de connexion interne 540 est formée par le même métal que celui de la couche à motifs 530. Tel que ceci est décrit dans le second mode de réalisation ci-dessus, la pièce de connexion interne 540 est séparée du bord du substrat en céramique 510 par la distance désignée (G), empêchant ainsi la pièce de connexion interne 540 d'être exposée à la surface extérieure du substrat en céramique 510 et maintenant un état de vide à
l'intérieur du substrat 510.
D) Un trou débouchant ouvert 550 ayant une forme semi-circulaire est formé sur un bord du substrat en céramique 510 à l'intérieur de la zone de la pièce de connexion interne 540. Etant donné que le trou débouchant 550 avec une forme circulaire est formé à travers deux substrats en céramique 510 voisins, le trou débouchant 550 formé sur un seul substrat en céramique 510 est de forme semi-circulaire. De préférence, le trou débouchant 550 est formé à l'intérieur de la zone de la pièce de connexion interne 540 de manière à être entouré par la pièce de connexion interne 540. Cependant, même si le trou débouchant 550 est légèrement dévié par rapport à une position correcte par une erreur générée au cours d'une étape de formation du trou débouchant 550, le trou débouchant 550 se situe toujours à l'intérieur de la zone de la pièce de connexion interne 540, agrandissant ainsi la plage d'une erreur admissible dans le processus. E) Une pluralité des substrats en céramique 510 formés par les étapes sus-mentionnées sont empilés verticalement. Une cavité 560 destinée à loger des composants électroniques à l'intérieur de celle-ci est formée dans la surface supérieure de la structure de pile. Chacun des substrats en céramique empilés 510 a respectivement le trou débouchant 550 formé à la même position. Par conséquent, les trous débouchants 550 sont connectés les uns aux autres et forment un trou longitudinal. F) Un terminal externe 520 est formé dans le trou longitudinal de manière à être électriquement connecté
aux pièces de connexion interne 540.
G) Les composants électroniques 570 sont montés à l'intérieur de la cavité 560, et la cavité 560 est couverte avec un capot 580 de manière à maintenir un état de vide à l'intérieur de celle-ci. Ci-dedans, les composants électroniques peuvent être des puces SAW qu'il est nécessaire de stocker sous un degré de vide désigné. Dans le procédé de fabrication décrit ci-dessus, tel que ceci est illustré sur la figure 13, la pièce de connexion interne 540 peut être en forme de U de manière à ce qu'un diamètre interne de la pièce de connexion interne 540 soit inférieur au rayon du trou débouchant 550 et à ce qu'un diamètre externe de la pièce de connexion interne 540 soit supérieur au rayon du trou débouchant 550. En d'autres termes, un film de dépôt de métal destiné à former la pièce de connexion interne 540 n'est pas formé sur une zone pour le trou débouchant 550, empêchant ainsi le film de dépôt de métal de s'étendre vers la surface extérieure du substrat en céramique et réduisant la quantité de
consommation du matériau de film.
Tel que ceci est évident à partir de la
description ci-dessus, étant donné que des pièces de
connexion internes étant plus grandes que les couches à motifs intérieures sont connectées aux couches à motifs internes et aux terminaux externes, une grande zone de connexion entre les pièces de connexion internes et les
terminaux externes est obtenue.
Lorsque les pièces de connexion internes sont grossièrement formées sur le substrat, même dans le cas o une erreur surviendrait au cours d'une étape de formation des trous débouchants, les trous débouchants se situent toujours à l'intérieur de la zone des pièces de connexion internes de manière à ce que les pièces de connexion internes puissent être connectées au terminal externe. Par conséquent, comparé au cas conventionnel, la présente invention agrandit la plage d'une erreur admissible générée au cours du processus, réduisant ainsi le pourcentage défectueux de produits et
contrôlant uniformément la qualité des produits.
En outre, les pièces de connexion internes peuvent être séparées du bord du substrat par une distance désignée. Cette séparation empêche la fuite de vide d'un espace généré par une différence des rapports de contraction entre des éléments des substrats en céramiques empilés et/ou la pénétration d'humidité dans l'espace, et empêche la génération de fissures dans le
substrat autour de l'espace.
En outre, la présente invention propose un substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température destiné au montage des puces SAW dans lequel un degré de vide à l'intérieur d'une cavité destinée à loger les puces SAW à l'intérieur de celleci est maintenu, formant ainsi un boîtier de filtre SAW. Bien que les modes de réalisation préférés de la présente invention aient été décrits à des fins d'illustration, l'homme du métier appréciera que différentes modifications, additions et substitutions sont possibles, sans s'éloigner de la portée et de l'esprit de l'invention telle qu'elle est décrite dans
les revendications annexées.
Claims (18)
1. Substrat multicouche en céramique (100) comprenant: une pluralité de substrats en céramique (110) étant empilés verticalement, chaque substrat (110) ayant une épaisseur désignée; des couches à motifs (130) formées sur les surfaces des substrats en céramique (110) de manière à former des éléments de circuit; des terminaux externes (120) formés sur les surfaces latérales des substrats en céramique (110) empilés; et des pièces de connexion internes (140), chacune d'entre elles est formée sur une partie de la couche à motifs (130), étant connectées au terminal externe (120) de manière à échanger des signaux avec l'extérieur et étant suffisamment grandes pour entourer
le terminal externe (120).
2. Substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 1, dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont formées par les mêmes matériaux
métalliques que les couches à motifs (130).
3. Substrat multicouche en céramique (100) comprenant: une pluralité de substrats en céramique (110) étant empilés verticalement, chaque substrat (110) ayant une épaisseur désignée et comprenant au moins un trou débouchant (250) formé sur sa surface latérale; des couches à motifs (130) formées sur les surfaces des substrats en céramique (110) de manière à former des éléments de circuit; des terminaux externes (120), chaque terminal étant formé dans les trous débouchants (250) des substrats en céramique (110) empilés; et des pièces de connexion internes (140), chacune d'entre elles est formée sur une partie de la couche à motifs (130), étant connectées au terminal externe (120) de manière à échanger des signaux avec l'extérieur et étant suffisamment grandes pour entourer
le terminal externe (120).
4. Substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 3, dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont séparées des surfaces latérales des substrats en céramique (110) adjacents aux trous
débouchants (250) par une distance désignée.
5. Substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 3, dans lequel les trous débouchants (250) sont de forme semi-circulaire de
manière à être ouverts sur l'extérieur.
6. Substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 3, dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont formées par le même matériau
métallique que les couches à motifs (130).
7. Substrat multicouche en céramique (100) comprenant: une pluralité de substrats en céramique (110) étant empilés verticalement, chaque substrat (110) ayant une épaisseur désignée et incluant au moins un trou débouchant (250) formé sur sa surface latérale; des couches à motifs (130) formées sur les surfaces des substrats en céramique (110) de manière à former des éléments de circuit; des terminaux externes (120), chaque terminal étant formé dans les trous débouchants (250) des substrats en céramique (110) empilés; des pièces de connexion internes (140), chacune d'entre elles est formée sur une partie de la couche à motifs (130), étant connectées au terminal externe (120) de manière à échanger des signaux avec l'extérieur, étant suffisamment grandes pour entourer le terminal externe (120) et séparées des surfaces latérales des substrats en céramique (110) adjacents aux trous débouchants (250) par une distance désignée; une cavité (380) formée dans une surface supérieure des substrats en céramique (110) empilés; des composants électroniques montés à l'intérieur de la cavité (380); et un capot (370) installé au-dessus de la cavité (380) de manière à maintenir un état de vide à
l'intérieur de la cavité (380).
8. Substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 7, dans lequel les composants électroniques sont des puces de filtres à ondes
acoustiques de surface (SAW) (360).
9. Substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 7, dans lequel les trous débouchants (250) sont de forme semi-circulaire de
manière à être ouverts sur l'extérieur.
10. Substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 7, dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont formées par les mêmes matériaux
métalliques que les couches à motifs (130).
11. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique (100), comprenant les étapes consistant à: préparer des substrats en céramique (110), chaque substrat ayant une épaisseur désignée; former des couches à motifs (130) sur les surfaces des substrats en céramique (110) de manière à former des éléments de circuit; former des pièces de connexion internes (140), chacune d'entre elles est formée sur une partie de la couche à motifs (130), étant connectées à un bord des substrats en céramique (110) de manière à échanger des signaux avec l'extérieur et ayant une largeur supérieure à la largeur des couches à motifs (130) connectées; former des trous débouchants (250) sur les bords des substrats en céramique (110) à l'intérieur de zones des pièces de connexion internes (140), les *trous débouchants (250) étant de forme semi-circulaire de manière à être ouverts sur l'extérieur; empiler une pluralité des substrats en céramique (110); et former un terminal externe (120) sur les trous débouchants (250) des substrats en céramique (110) empilés de manière à être électriquement connecté aux
pièces de connexion internes (140).
12. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 11, dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont en forme de U de manière à ce qu'elles aient un diamètre interne plus petit qu'un diamètre du trou débouchant (250) semicirculaire et un diamètre externe plus grand que le diamètre du trou débouchant (250) semi-circulaire.
13. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 11, dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont séparées des surfaces latérales des substrats en céramique (110) adjacents aux trous débouchants (250)
par une distance désignée.
14. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 11, dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont formées par les mêmes matériaux métalliques que
les couches à motifs (130).
15. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique (100) comprenant les étapes consistant à: préparer des substrats en céramique (110), chaque substrat ayant une épaisseur.désignée; former des couches à motifs (130) sur une surface de chaque substrat en céramique (110) de manière à former des éléments de circuit; former des pièces de connexion internes (140), chacune d'entre elles est formée sur une partie de la couche à motifs (130), étant séparées des bords des substrats en céramique (110) par une distance désignée de manière à échanger des signaux avec l'extérieur et ayant une largeur supérieure à la largeur des couches à motifs (130) connectées; former des trous débouchants (250) sur les bords des substrats en céramique (110) à l'intérieur des zones des pièces de connexion internes (140), les trous débouchants (250) étant de forme semi-circulaire de manière à être ouverts sur l'extérieur; empiler une pluralité des substrats en céramique (110) de manière à ce qu'une cavité (380) soit formée dans une surface supérieure des substrats en céramique (110) empilés; former un terminal externe (120) sur les trous débouchants (250) des substrats en céramique (110) empilés de manière à être électriquement connecté aux pièces de connexion internes (140); et monter des composants électroniques à l'intérieur de la cavité (380) et installer un capot (370) sur la cavité (380) de manière à maintenir un état de vide à
l'intérieur de la cavité (380).
16. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication 15, dans lequel les composants électriques sont des
puces de filtres à ondes acoustiques de surface (360).
17. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication , dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont en forme de U de manière à avoir un diamètre interne inférieur à un diamètre du trou débouchant (250) semi-circulaire et un diamètre externe
supérieur à un diamètre du trou débouchant (250) semicirculaire.
18. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique (100) selon la revendication , dans lequel les pièces de connexion internes (140) sont formées par les mêmes matériaux métalliques que
les couches à motifs (130).
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