WO2008119582A1 - Verfahren zur herstellung einer keramischen mehrlagen-schaltungsanordnung und entsprechende mehrlagen-schaltungsanordnung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer keramischen mehrlagen-schaltungsanordnung und entsprechende mehrlagen-schaltungsanordnung Download PDF

Info

Publication number
WO2008119582A1
WO2008119582A1 PCT/EP2008/051485 EP2008051485W WO2008119582A1 WO 2008119582 A1 WO2008119582 A1 WO 2008119582A1 EP 2008051485 W EP2008051485 W EP 2008051485W WO 2008119582 A1 WO2008119582 A1 WO 2008119582A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit layers
ceramic
circuit
powder material
powder
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/051485
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Egerter
Walter Roethlingshoefer
Markus Werner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP08716766.4A priority Critical patent/EP2132771B1/de
Priority to US12/594,183 priority patent/US9003653B2/en
Priority to JP2010501453A priority patent/JP5074577B2/ja
Publication of WO2008119582A1 publication Critical patent/WO2008119582A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • H01L21/4807—Ceramic parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4857—Multilayer substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • H05K3/4664—Adding a circuit layer by thick film methods, e.g. printing techniques or by other techniques for making conductive patterns by using pastes, inks or powders
    • H05K3/4667—Adding a circuit layer by thick film methods, e.g. printing techniques or by other techniques for making conductive patterns by using pastes, inks or powders characterized by using an inorganic intermediate insulating layer
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09818—Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/09881—Coating only between conductors, i.e. flush with the conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0147—Carriers and holders
    • H05K2203/0169—Using a temporary frame during processing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/13—Moulding and encapsulation; Deposition techniques; Protective layers
    • H05K2203/1333—Deposition techniques, e.g. coating
    • H05K2203/1344—Spraying small metal particles or droplets of molten metal
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/13—Moulding and encapsulation; Deposition techniques; Protective layers
    • H05K2203/1333—Deposition techniques, e.g. coating
    • H05K2203/1366—Spraying coating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • H05K3/465—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits by applying an insulating layer having channels for the next circuit layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49126—Assembling bases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49158—Manufacturing circuit on or in base with molding of insulated base
    • Y10T29/4916—Simultaneous circuit manufacturing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49163—Manufacturing circuit on or in base with sintering of base

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a multilayer ceramic circuit arrangement and corresponding multilayer circuit arrangement.
  • the so-called LTCC process (Low Temperature Co-Fired Ceramic) can be used to produce ceramic wiring substrates in multilayer construction.
  • the starting basis is a flexible tape or a flexible film, which consists of a mixture of glass, ceramic and organic solvents.
  • a first step in the manufacture of an LTCC wiring substrate the cutting of the films for a corresponding number of layers is begun.
  • the individual layers are mechanically processed, that is, adjustment and skillsierlöcher (vias) are punched into the Tapelagen.
  • a via-filling pressure and the application of metallizations by means of a screen-printing process are carried out using a suitable conductive paste.
  • pressing the individual layers and finally in a fifth step sintering at about 850 0 C to 900 0 C.
  • the LTCC material shrinks by about 15% in the z-direction. Since 1995, it has been possible to achieve almost zero shrinkage in the x / y direction.
  • resistors are applied on the back and provided the tracks of the front side with platinum layers.
  • LTCC wiring carriers By being able to process the film layers individually and in various ways before sintering, LTCC wiring carriers of various shapes and configurations can be realized. LTTC wiring substrates are particularly suitable for circuits with high or low ambient temperatures and high thermal cycling, since the LTCC can also be used as a design element in packaging. Particularly in the automotive sector, LTCC
  • Wiring carrier a cost-effective and reliable solution for large quantities ready.
  • DE 196 38 195 A1 discloses a dielectric paste for use in the manufacture of multi-layer ceramic circuits.
  • the inventive method for producing a ceramic multilayer circuit arrangement according to claim 1 or the corresponding multilayer circuit arrangement according to claim 11 have the advantage that they do without the elaborate intermediate stages in the material processing compared to the known LTCC process, since the powder (Metals, semimetals, metal oxides, dielectrics) can be processed directly with suitable processes.
  • the multi-layer circuit arrangement according to the invention is applied in layers by depositing powder materials by spraying over nozzles.
  • mutually conductive materials possibly different conductivities
  • insulating materials in powder form are applied.
  • the powders are brought into a free-flowing state, for example by conventional methods of powder coating.
  • the multilayer assembly is pressed in a tool and then fired in a kiln to arrive at the final multilayer circuit.
  • the number of layers is practically not limited by the structure in situ, the shape of the substrate is arbitrary.
  • the recording of three-dimensional structures is possible through the layer. Extensive removal of organic components as in LTCC technology is not necessary during the firing process, which is why short firing profiles (typically 0.5 to 3 hours) are applicable.
  • the coating of the powder can be preferably carried out at high ramps to the final firing temperature by inserting a short plateau phase in the temperature range 200 - 500 0 C reach.
  • the reduction of processes that do not add value, especially in the production of materials, leads to drastic cost advantages and to simplified process management. Examples For example, can be used as a ceramic powder Al 2 ⁇ 3 glass powder and as a conductive powder silver powder.
  • FIGS. 1A-F are schematic cross-sectional views illustrating a method of making a multi-layer ceramic circuit device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1A-F are schematic cross-sectional views illustrating a method of making a multi-layer ceramic circuit device according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 10 denotes a laminating frame, which has side walls 10a and one
  • the bottom 10b serves as a substrate in the subsequent layering process of the individual circuit layers, the side walls 10a serving for a lateral delimitation of the circuit layers.
  • a first circuit layer L1 is first used to produce a first circuit layer L1.
  • Circuit layer LIa applied in a powder spray on the floor 10b.
  • a first spray head S1 for spraying a coated free-flowing metal powder MP made of silver powder and a second spray head S2 for spraying a coated free-flowing ceramic powder Dp made of Al 2 O 3 glass are provided.
  • the spray heads Sl, S2 are movable in order to allow a sequential shutdown of the structures.
  • spraying of the metal powder and of the ceramic powder can take place either simultaneously or successively.
  • Typical particle sizes of the two powders are in the range 1 to 5 ⁇ m.
  • a typical layer thickness of the sub-circuit layer LIa is in the range 10 - 50 microns.
  • identical sub-circuit layers LIb, LIc, LId are subsequently applied by the said spraying method to complete the first circuit layer L1.
  • the first circuit layer as the respective sub-circuit layers LIa, LIb, LIc, LId have vias Vl, V2, V3 made of the conductive metal powder and an insulating region Dl of the ceramic powder.
  • a sub-circuit layer L2a of a second circuit layer L2 is applied by the above powder spraying method.
  • This sub-circuit layer has printed conductor areas LB1, LB2 made of the metal powder and an insulating area D2 made of the ceramic powder.
  • the finished layered multi-layer circuit arrangement has a total of four circuit layers L1, L2, L3, L4, wherein in the second circuit layer next to the conductor track areas LB1, LB2 there is a through-connection V4 the conductor track area LB2 is placed.
  • a conductor track region LB3 and a via V5 mounted thereon are provided, which are surrounded by an insulating region D3.
  • LB5 are provided on which vias V6, V7 are applied, wherein the insulating region of this fourth circuit layer L4 is denoted by reference numeral D4.
  • the layered circuit layers L1, L2, L3, L4 are pressed together with the aid of a cover 10c of the laminating frame 10 and a corresponding pressing device.
  • a pressure P of the order of 100 to several 100 N / mm is typically used.
  • a sintering process is carried out in an oven, first a short plateau in the range 200 - in which is traversed 500 0 C to burn out the coating of the powder, after which the final temperature in the range 800 - 1000 0 C, preferably 900 0 C, is started to complete the multi-layer circuit assembly 50.
  • the present invention has been explained above with reference to a preferred exemplary embodiment, it is not limited thereto, but can also be implemented in other ways.
  • the invention is not limited to the use of a laminating frame, but also suitable for other substrates and pressing methods.
  • ceramic powder and metal powder or conductive powder not only the specified materials can be used, but all powder suitable for spray processing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen-Schaltungsanordnung und eine entsprechende Mehrlagen-Schaltungsanordnung vorgeschlagen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:sequenzielles Abscheiden einer Mehrzahl von Schaltungslagen (L1- L4) der Mehrlagen-Schaltungsanordnung auf einem Substrat (10b) in einem Pulversprühverfahren, wobei die einzelnen Schaltungslagen (L1-L4) elektrisch leitende Bereiche (V1-V7; LB1- LB5) aus mindestens einem leitfähigen Material (MP) und elektrisch isolierende Bereiche (D1- D4) aus mindestens einem keramischen Material (DP) aufweisen; Verpressen der abgeschiedenen Mehrzahl von Schaltungslagen (L1-L4); und thermisches Sintern der verpressten Mehrzahl von Schaltungslagen (L1-L4).

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen- Schaltungsanordnung und entsprechende Mehrlagen-Schaltungsanordnung
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen- Schaltungsanordnung und entsprechende Mehrlagen-Schaltungsanordnung.
Durch das sogenannte LTCC-Verfahren (Low Temperature Co-Fired Ceramic) sind keramische Verdrahtungsträger im Mehrlagenaufbau herstellbar. Als Ausgangsbasis dient ein flexibles Tape bzw. eine flexible Folie, welche aus einem Gemisch aus Glas, Keramik und organischen Lösungsmitteln besteht.
In einem ersten Schritt zur Herstellung eines LTCC-Verdrahtungsträgers wird mit dem Zuschnitt der Folien für eine entsprechende Anzahl von Lagen begonnen. In einem zweiten Schritt werden die einzelnen Lagen mechanisch bearbeitet, d.h., es werden Justage- und Durchkontaktierlöcher (Vias) in die Tapelagen gestanzt. In einem dritten Schritt erfolgen ein Via-Füllungsdruck und die Aufbringung von Metallisierungen mittels eines Siebdruckprozesses unter Verwendung einer geeigneten leitfähigen Paste. In einem vierten Schritt erfolgt ein Verpressen der einzelnen Lagen und schliesslich in einem fünften Schritt ein Sintern bei ca. 8500C bis 9000C. Beim Sintern schrumpft das LTCC-Material um ca. 15% in z-Richtung. Seit 1995 ist es möglich, ein Schrumpfen in x/y-Richtung von nahezu Null zu erzielen. In weiteren Schritten werden auf der Rückseite Widerstände aufgebracht und die Leiterbahnen der Vorderseite mit Platinschichten versehen.
Durch die Möglichkeit, die Folienlagen vor dem Sintern einzeln und in verschiedener Weise zu bearbeiten, können LTCC-Verdrahtungsträger mit vielfältigen Formen und Aufbauten realisiert werden. LTTC-Verdrahtungsträger eignen sich insbesondere für Schaltungen mit hohen bzw. tiefen Umgebungstemperaturen und starker Temperaturwechselbeanspruchung, da die LTCC auch als Konstrukti- onselement im Packaging verwendet werden kann. Insbesondere im Automobilbereich stellen LTCC-
Verdrahtungsträger eine kostengünstige und zuverlässige Lösung für große Stückzahlen bereit. Ein gewisser Nachteil besteht darin, dass die organischen Stoffe, welche zunächst über aufwändige Zwischenstufen zur Materialaufbereitung in die flexiblen Folien bzw.in die Leiterbahnpasten eingearbeitet wurden, verbrannt werden und somit keine Wertschöpfung am Teil darstellen.
Derartige Verfahren zur Herstellung einer keramischen Mehrlagenschaltung sind aus der
DE 196 15 787 Al und der DE 198 17 359 Al bekannt. Die DE 196 38 195 Al offenbart eine dielektrische Paste zur Verwendung bei der Herstellung keramischer Mehrlagenschaltungen.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bzw. die entsprechende Mehrlagen-Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 weisen den Vorteil auf, dass sie im Vergleich zu den bekannten LTCC-Verfahren ohne die aufwändigen Zwischenstufen bei der Materialverarbeitung auskommen, da die Pulver (Metalle, Halbmetalle, Metalloxide, Dielektrika) direkt mit geeigneten Prozessen verarbeitbar sind.
Die erfindungsgemäße Mehrlagen-Schaltungsanordnung wird schichtweise durch Abscheiden von Pulvermaterialien durch Sprühen über Düsen aufgetragen. Dabei werden wechselweise leitfähige Ma- terialien (ggf. verschiedener Leitfähigkeiten) und isolierende Materialien in Pulverform aufgetragen.
Zweckmäßigerweise werden die Pulver in einen rieselfähigen Zustand gebracht, beispielsweise durch gängige Verfahren des Pulver-Coatings. Nach der Schichtung der verschiedenen Lagen wird die Mehrlagen- Anordnung in einem Werkzeug verpresst und anschließend in einem Brennofen gebrannt, um zur fertigen Mehrlagen- Schaltungsanordnung zu gelangen.
Da die Teileherstellung mit kurzen Durchlaufzeiten im Single-Flow erfolgt, ist eine sofortige Umsetzung der CAD-Daten in Hardware durch geeigneten Datentransfer und entsprechende Maschinenkonzeption möglich. Die Anzahl der Lagen ist durch den Aufbau in-situ praktisch nicht limitiert, die Form des Substrats ist frei wählbar. Die Aufnahme von dreidimensionalen Strukturen ist durch die Schich- tung möglich. Ein aufwändiges Austreiben von organischen Bestandteilen wie bei der LTCC-T echnik ist während des Brennprozesses nicht notwendig, weshalb kurze Brennprofile (typischerweise 0,5 - 3 Stunden) anwendbar sind. Das Coating der Pulver lässt sich vorzugsweise beim Hochrampen auf die endgültige Brenntemperatur durch Einschieben einer kurzen Plateauphase im Temperaturbereich 200 - 5000C erreichen. Die Reduzierung der nicht wertschöpfenden Prozesse, insbesondere in der Materi- alherstellung, führt zu drastischen Kostenvorteilen und zu einer vereinfachten Prozessführung. Bei- spielsweise kann als keramisches Pulver Al2θ3-Glaspulver eingesetzt werden und als leitfähiges Pulver Silberpulver.
Weiterhin denkbar ist auch der Einsatz von Stereolithographie mittels eines Lasers, um eine lokale Haftung des Pulvers beim Auftrag von sehr feinen Strukturen zu ermöglichen.
Die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
ZEICHNUNGEN
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. IA-F zeigen schematische Querschnitte zur Illustration eines Verfahrens zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen- Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Fig. IA-F zeigen schematische Querschnitte zur Illustration eines Verfahrens zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen- Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. IA bezeichnet Bezugszeichen 10 einen Laminierrahmen, welcher Seitenwände 10a und einen
Boden 10b aufweist. Der Boden 10b dient beim nachfolgenden Schichtungsprozess der einzelnen Schaltungslagen als Substrat, wobei die Seitenwände 10a für eine seitliche Begrenzung der Schaltungslagen dienen.
Weiter mit Bezug auf Fig. IB wird zur Herstellung einer ersten Schaltungslage Ll eine erste Unter-
Schaltungslage LIa in einem Pulversprühverfahren auf den Boden 10b aufgetragen. Bei dem Pulversprühverfahren werden ein erster Sprühkopf Sl zum Aufsprühen eines mit einem Coating versehenen rieselfähigen Metallpulvers MP aus Silberpulver und ein zweiter Sprühkopf S2 zum Aufsprühen eines mit einem Coating versehenen rieselfähigen Keramikpulvers Dp aus Al2θ3_-Glas vorgesehen. Die Sprühköpfe Sl, S2 sind beweglich, um ein sequentielles Abfahren der Strukturen zu ermöglichen. Das - A -
Aufsprühen des Metallpulvers und des Keramikpulvers kann -je nach Konsistenz und Beschaffenheit der Pulver - entweder gleichzeitig oder nacheinander erfolgen.
Typische Partikelgrößen der beiden Pulver liegen im Bereich 1 - 5 μm. Eine typische Schichtdicke der Unter-Schaltungslage LIa liegt im Bereich 10 - 50 μm.
Wie in Fig. IC dargestellt, werden anschließend identische Unter-Schaltungslagen LIb, LIc, LId durch das besagte Sprühverfahren aufgetragen, um die erste Schaltungslage Ll zu vervollständigen. Die erste Schaltungslage wie die jeweiligen Unter- Schaltungslagen LIa, LIb, LIc, LId weisen Durchkontaktierungen Vl, V2, V3 aus dem leitfähigen Metallpulver und einen isolierenden Bereich Dl aus dem Keramikpulver auf.
Weiter mit Bezug auf Fig. ID wird eine Unter- Schaltungslage L2a einer zweiten Schaltungslage L2 durch das besagte Pulversprühverfahren aufgetragen. Diese Unter-Schaltungslage weist Leiterbahnbe- reiche LBl, LB2 aus dem Metallpulver und einen isolierenden Bereich D2 aus dem Keramikpulver auf.
Weiter mit Bezug auf Fig. IE ist dargestellt, dass die fertig geschichtete Mehrlagen-Schaltungsanordnung gemäß der beschriebenen Ausführungsform insgesamt vier Schaltungslagen Ll, L2, L3, L4 aufweist, wobei in der zweiten Schaltungslage neben den Leiterbahnbereichen LBl, LB2 eine Durch- kontaktierung V4 auf den Leiterbahnbereich LB2 aufgesetzt ist. In der dritten Schaltungslage L3 sind ein Leiterbahnbereich LB3 und eine darauf aufgesetzte Durchkontaktierung V5 vorgesehen, welche von einem isolierenden Bereich D3 umgeben sind. In der vierten und obersten Schaltungslage L4 sind Leiterbahnbereiche LB4, LB5 vorgesehen, auf denen Durchkontaktierungen V6, V7 aufgebracht sind, wobei der isolierende Bereich dieser vierten Schaltungslage L4 mit Bezugszeichen D4 bezeichnet ist. Nach Fertigstellen der Schichtung der Schaltungslagen Ll - L4 durch das besagte Pulversprühverfahren erfolgt ein Verpressen der geschichteten Schaltungslagen Ll, L2, L3, L4 unter Zuhilfenahme eines Deckels 10c des Laminierrahmens 10 und einer entsprechenden Pressvorrichtung. Bei dem Verpressen wird typischerweise ein Druck P der Größenordnung 100 bis einige 100 N/mm angewendet.
In einem darauffolgenden Prozessschritt, der in Fig. IF dargestellt ist, erfolgt ein Sinterprozess in einem Ofen, bei dem zunächst ein kurzes Plateau im Bereich 200 - 5000C durchfahren wird, um das Coating der Pulver auszubrennen, wonach die Endtemperatur im Bereich 800 - 10000C, vorzugsweise 9000C, angefahren wird, um die Mehrlagen-Schaltungsanordnung 50 fertig zu stellen. Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels erläutert worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auch in anderen Weisen ausführbar.
Obwohl bei der obigen Ausfuhrungsform die einzelnen Schaltungslagen bzw. Unter-Schaltungslagen alle dieselbe Dicke aufwiesen, ist es selbstverständlich möglich, Schaltungslagen bzw. Unter- Schaltungslagen unterschiedlicher Dicke zu stapeln.
Auch sollte erwähnt werden, dass es möglich ist, nicht nur ein leitfähiges Material und ein isolierendes Material in Pulverform zur Erstellung der Schaltungslagen aufzuspritzen, sondern eine Mehrzahl von Pulvermaterialien unterschiedlicher Leitfähigkeiten, um beispielsweise Widerstände oder andere passive Komponenten in die Schaltungsanordnung einzugliedern.
Auch ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Laminierrahmens begrenzt, sondern auch für andere Substrate und Verpressverfahren geeignet.
Weiterhin können als Keramikpulver und Metallpulver bzw. leitendes Pulver nicht nur die angegebenen Materialien verwendet werden, sondern sämtliche zur Sprühverarbeitung geeigneten Pulver.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen-Schaltungsanordnung mit den Schritten:
sequenzielles Abscheiden einer Mehrzahl von Schaltungslagen (L1-L4) der Mehrlagen- Schaltungsanordnung auf einem Substrat (10b) in einem Pulversprühverfahren, wobei die einzelnen Schaltungslagen (L1-L4) elektrisch leitende Bereiche (V1-V7; LB1-LB5) aus mindestens einem leitfähigen Pulvermaterial (MP) und elektrisch isolierende Bereiche (D1-D4) aus mindestens einem keramischen Pulvermaterial (DP) aufweisen;
Verpressen der abgeschiedenen Mehrzahl von Schaltungslagen (L1-L4); und
thermisches Sintern der verpressten Mehrzahl von Schaltungs lagen (L1-L4).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Laminierrahmen (10; 10a-c) zum Verpressen verwendet wird und das Substrat (10b) zum Abscheiden ein Boden des Laminierrahmens (10; 10a-c) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Pulversprühverfahren zwei bewegliche Sprühköpfe (S 1 , S2) zum Aufsprühen der elektrisch leitenden Bereiche (Vl -V7; LB 1 -LB5) aus dem leitfähigen Pulvermaterial (MP) und der elektrisch isolierenden Bereiche (D1-D4) aus dem keramischen Pulvermaterial (DP) verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das leitfähige Material (MP) ein Metallpulver mit einem Coating zur Gewährleistung der Rieselfähigkeit ist, welches beim
Sintern in einem Temperaturbereich zwischen 200 und 500 0C ausgebrannt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das keramische Material (DP) ein Keramikpulver mit einem Coating zur Gewährleistung der Rieselfähigkeit ist, welche beim thermisches Sintern in einem Temperaturbereich zwischen 200 und 500 0C ausgebrannt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltungslagen (L1-L4) mindestens eine Schaltungslage (L1-L4) aufweisen, die durch Abscheiden einer Mehrzahl von Unter-Schaltungslagen (Lla-Lld) aufgebaut wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das leitfähige Pulvermaterial (MP) und das keramische Pulvermaterial (DP) Partikelgrössen im Bereich 0,1 - 5 Mikrometer aufweisen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verpressen bei einem Druck (P) von hundert bis einigen hundert N/mm durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das thermische Sintern bei einer Temperatur von 800 bis 1000 0C, vorzugsweise 900 0C, durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einzelnen Schaltungslagen (L1-L4) mit einer Dicke zwischen 10 und 200 Mikrometern hergestellt werden.
11. Keramischen Mehrlagen- Schaltungsanordnung mit einer Mehrzahl von Schaltungslagen (L1-L4), wobei die einzelnen Schaltungslagen (L1-L4) elektrisch leitende Bereiche (Vl -V7; LB1-LB5) aus einem verpressten und gesinterten leitfähigen Pulvermaterial (MP) und elektrisch isolierende Bereiche (D1-D4) aus einem verpressten und gesinterten keramischen Pulvermaterial (DP) aufweisen.
PCT/EP2008/051485 2007-03-30 2008-02-07 Verfahren zur herstellung einer keramischen mehrlagen-schaltungsanordnung und entsprechende mehrlagen-schaltungsanordnung WO2008119582A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08716766.4A EP2132771B1 (de) 2007-03-30 2008-02-07 Verfahren zur herstellung einer keramischen mehrlagen-schaltungsanordnung und entsprechende schaltungslage und mehrlagen-schaltungsanordnung
US12/594,183 US9003653B2 (en) 2007-03-30 2008-02-07 Method for the production of a ceramic multilayer circuit arrangement
JP2010501453A JP5074577B2 (ja) 2007-03-30 2008-02-07 セラミック多層回路アッセンブリを製造するための方法および相応の多層回路アッセンブリ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710015399 DE102007015399A1 (de) 2007-03-30 2007-03-30 Verfahren zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen-Schaltungsanordnung und entsprechende Mehrlagen-Schaltungsanordnung
DE102007015399.8 2007-03-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008119582A1 true WO2008119582A1 (de) 2008-10-09

Family

ID=39327266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/051485 WO2008119582A1 (de) 2007-03-30 2008-02-07 Verfahren zur herstellung einer keramischen mehrlagen-schaltungsanordnung und entsprechende mehrlagen-schaltungsanordnung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9003653B2 (de)
EP (1) EP2132771B1 (de)
JP (1) JP5074577B2 (de)
DE (1) DE102007015399A1 (de)
WO (1) WO2008119582A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015021583A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-19 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Via transition and method of fabricating the same
DE102015215759B4 (de) 2015-08-19 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierungsvorrichtung auf einem keramischen Substrat sowie eine nach dem Verfahren erzeugte Kontaktierungsvorrichtung
EP3468311B1 (de) 2017-10-06 2023-08-23 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Auf einem komponententräger durch generative fertigung geformter metallkörper
EP3468312B1 (de) 2017-10-06 2023-11-29 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung eines komponententrägers mit einer dreidimensional gedruckten verdrahtungsstruktur
DE102017123307A1 (de) * 2017-10-06 2019-04-11 At & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Komponententräger mit zumindest einem Teil ausgebildet als dreidimensional gedruckte Struktur
DE102019208093A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer dreidimensionalen Schaltung sowie dreidimensionale Schaltung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0329973A1 (de) * 1988-01-27 1989-08-30 W.R. Grace & Co.-Conn. Heisspressen dichter keramischer Flachkörper als Ein- und Mehrschichtsubstrate für elektronische Bauelemente
US6085413A (en) * 1998-02-02 2000-07-11 Ford Motor Company Multilayer electrical interconnection device and method of making same

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3084286B2 (ja) * 1990-11-22 2000-09-04 真空冶金株式会社 セラミツクス誘電体厚膜コンデンサ、その製造方法および製造装置
JPH09232174A (ja) * 1996-02-23 1997-09-05 Murata Mfg Co Ltd 積層型セラミック電子部品およびその製造方法
DE19615787A1 (de) 1996-04-20 1997-10-23 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung eines keramischen Multilayer-Substrats
DE19638195A1 (de) 1996-09-19 1998-04-02 Bosch Gmbh Robert Dielektrische Paste
DE19646369B4 (de) 1996-11-09 2008-07-31 Robert Bosch Gmbh Keramische Mehrlagenschaltung und Verfahren zu ihrer Herstellung
JP2001079819A (ja) 1999-09-20 2001-03-27 Fujitsu General Ltd キャビティ付き多層基板
SE520565C2 (sv) * 2000-06-16 2003-07-29 Ivf Industriforskning Och Utve Sätt och apparat vid framställning av föremål genom FFF
JP3805266B2 (ja) * 2002-02-27 2006-08-02 Ｕｈｔ株式会社 セラミック積層体の製造装置
JP4190358B2 (ja) 2003-06-16 2008-12-03 富士通株式会社 回路基板、受動部品、電子装置、及び回路基板の製造方法
JP4478401B2 (ja) 2003-05-15 2010-06-09 富士通株式会社 回路基板、電子装置、及び回路基板の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0329973A1 (de) * 1988-01-27 1989-08-30 W.R. Grace & Co.-Conn. Heisspressen dichter keramischer Flachkörper als Ein- und Mehrschichtsubstrate für elektronische Bauelemente
US6085413A (en) * 1998-02-02 2000-07-11 Ford Motor Company Multilayer electrical interconnection device and method of making same

Also Published As

Publication number Publication date
US20100187000A1 (en) 2010-07-29
EP2132771B1 (de) 2017-04-12
US9003653B2 (en) 2015-04-14
DE102007015399A1 (de) 2008-10-02
JP5074577B2 (ja) 2012-11-14
EP2132771A1 (de) 2009-12-16
JP2010524212A (ja) 2010-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68929012T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtschaltungen
EP2132771B1 (de) Verfahren zur herstellung einer keramischen mehrlagen-schaltungsanordnung und entsprechende schaltungslage und mehrlagen-schaltungsanordnung
DE3738343C2 (de)
DE2736055C3 (de) Mehrschichtige gedruckte Schaltung und Verfahren zum Herstellen der mehrschichtigen gedruckten Schaltung
EP1774841B1 (de) Verfahren zum herstellen eines metall-keramik-substrates
DE3900160A1 (de) Verfahren zum herstellen eines keramischen laminates
DE102010025313A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer strukturierten, elektrisch leitfähigen Schicht auf einem Keramikträger
EP0774765A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines vielschichtigen keramischen Elektronikbauteils
EP2526574B1 (de) Verfahren zur herstellung eines piezoelektrischen vielschichtbauelements
EP0835522A1 (de) Verfahren zur herstellung eines keramischen multilayer-substrats
EP2865027B1 (de) Verfahren zum herstellen eines elektronischen bauelements als stapel
EP1453091B1 (de) Keramische Mehrlagenplatte mit monolithischem Schichtaufbau und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69202733T2 (de) Zusammengesetzte grüne keramische Schicht.
DE4309005A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Mehrlagen-Hybriden
DE10066307B4 (de) Verfahren zur Herstellung keramischer Bauteile
EP2058650A1 (de) Sensorelement mit Festelektrolyt und isoliertem leitenden Element
DE102010016780A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Schaltungsanordnung, flexible Schaltungsanordnung und elektrische Schaltungsanordnung mit einer solchen flexiblen Schaltungsanordnung
DE4100865A1 (de) Schichtschaltung in dickschichttechnik auf keramischen materialien
DE4336234C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Multilayerplatten
DE10350829A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Multilayers aus ungebrannter Keramik
DE2011628A1 (de) Mehrschichtige keramische Schaltkreisplatte und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102004032533A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Keramikverbundes mit innenliegenden metallischen Strukturen
EP1525090B1 (de) Verfahren zur herstellung eines keramischen substrats
DE69902585T2 (de) Ferroelektrische dickschicht-strukturen auf basis von blei-perovskiten und verfahren zu deren herstellung
EP3708938A1 (de) Herstellen eines elektroblechs

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08716766

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2008716766

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008716766

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010501453

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12594183

Country of ref document: US