DE10117872A1

DE10117872A1 - Monolithisches Keramiksubstrat, Herstellungs- und Entwurfsverfahren für dasselbe und elektronische Vorrichtung

Info

Publication number: DE10117872A1
Application number: DE10117872A
Authority: DE
Inventors: Mitsuyoshi Nishide; Norio Sakai; Akira Baba
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2001-10-18
Also published as: US6582541B2; GB2367694A; JP3633435B2; US6468640B2; FR2807612B1; JP2001291955A; FR2807612A1; GB2367694B; US20020155264A1; KR20010090785A; GB0107625D0; KR100383378B1; US20020058131A1

Abstract

Bei einem Grünlaminatkörper, der eine Mehrzahl von Basisgrünschichten und eine Mehrzahl von Begrenzungsgrünschichten zum Bilden eines monolithischen Keramiksubstrats unter Verwendung eines Nicht-Schrumpfungs-Prozesses umfaßt, schrumpft, wenn sich die Dicken der Basisgrünschichten voneinander unterscheiden, eine dickere Basisgrünschicht während des Sinterns weitgehend ein, und daher kann sich das resultierende monolithische Keramiksubstrat in manchen Fällen wölben. Um dieses Problem zu lösen, weisen die Begrenzungsgrünschichten, die sich in Kontakt mit den Hauptoberflächen der einzelnen Basisgrünschichten befinden, unterschiedliche Dicken auf, so daß sich eine relativ dickere Begrenzungsgrünschicht in Kontakt mit einer relativ dickeren Basisgrünschicht und eine relativ dünnere Begrenzungsgrünschicht in Kontakt mit einer relativ dünneren Basisgrünschicht befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf mono lithische Keramiksubstrate, auf Herstellungs- und Entwurfs verfahren hierfür und auf elektronische Vorrichtungen, die solch ein monolithisches Keramiksubstrat aufweisen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung zur Verringerung der Wölbung des monolithischen Keramiksubstrats.

Monolithische Keramiksubstrate umfassen eine Mehrzahl von Keramikschichten, die zu einem Laminatkörper laminiert sind. Bei dem monolithischen Keramiksubstrat mit der oben beschriebenen Struktur sind diverse Verdrahtungsleiter vor gesehen. Als Verdrahtungsleiter sind bei einem monolithi schen Keramiksubstrat z. B. innere leitfähige Filme, die sich entlang vorbestimmter Grenzflächen zwischen Keramik schichten erstrecken, und Lochleiter vorgesehen, die sich so erstrecken, daß sie vorbestimmte Keramikschichten durch dringen, und äußere leitfähige Filme sind so angeordnet, daß sie sich auf den äußeren Oberflächen des monolithischen Keramiksubstrats erstrecken.

Monolithische Keramiksubstrate werden zum Anbringen von Halbleiter-Chip-Einheiten, anderen Chip-Einheiten und ande ren elektronischen Komponenten sowie zum Verbinden dieser elektronischen Einheiten verwendet. Die oben beschriebenen Verdrahtungsleiter definieren elektrische Bahnen für die oben beschriebene Verbindung.

In manchen Fällen können zusätzlich passive Einheiten wie z. B. Kondensatoren und Induktoren in monolithischen Kera miksubstraten eingebettet sein. In dem oben beschriebenen. Fall werden diese passiven Einheiten durch Teile der inne ren leitfähigen Filme und der als die oben beschriebenen Verdrahtungsleiter verwendeten Durchkontaktierungsleiter definiert.

Monolithische Keramiksubstrate werden z. B. für LCR-Hybrid- Hochfrequenzkomponenten auf dem Gebiet von Endgeräten für die Mobilkommunikation verwendet. Auf dem Gebiet der Compu ter werden monolithische Keramiksubstrate außerdem zur Bil dung von Hybridkomponenten einschließlich aktiver Einhei ten, wie z. B. integrierter Halbleiterschaltungs-(IC)- Chips, und passiver Einheiten, wie z. B. Kondensatoren, In duktoren und Widerständen verwendet oder werden lediglich verwendet, um Halbleiter-IC-Pakete zu bilden.

Insbesondere ist die Verwendung laminierter keramischer elektronischer Komponenten zur Bildung verschiedener elekt ronischer Vorrichtungen, wie z. B. von PA-Modul-Substraten, HF-Diodenschaltern, Filtern, Chip-Antennen, verschiedenen Paketvorrichtungen und Hybrid-Vorrichtungen weit verbrei tet.

Um die Multifunktionalität, die Anbringungsdichte und das Verhalten der monolithischen Keramiksubstrate zu verbes sern, ist es wirksam, Verdrahtungsleiter mit feineren Strukturdichten zu bilden.

Um jedoch ein monolithisches Keramiksubstrat zu bilden, muß ein Sinterschritt durchgeführt werden. Bei dem oben genann ten Sinterschritt führt das Sintern der Keramik zu einer Schrumpfung, und die Schrumpfung erfolgt nicht gleichmäßig über das gesamte monolithische Keramiksubstrat, wodurch ei ne unerwünschte Verformung und Wölbung der Verdrahtungslei ter entstehen kann. Die Verformung und Wölbung der Verdrah tungsleiter wirkt sich störend auf die Verbesserung der Verdrahtungsdichte des Verdrahtungsleiters aus.

Dementsprechend wird die Verwendung eines sogenannten Nicht-Schrumpfungs-Prozesses bei der Herstellung von mono lithischen Keramiksubstraten vorgeschlagen, bei dem die Schrumpfung des monolithischen Keramiksubstrats in der Richtung entlang der Hauptoberfläche während eines Sinter schritts beträchtlich begrenzt werden kann.

Bei einem Verfahren zur Herstellung monolithischer Keramik substrate gemäß dem Nicht-Schrumpfungs-Prozeß wird zusätz lich zu einem bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramik material, das bei z. B. 1000°C oder weniger gesintert wer den kann, ein anorganisches Partikel vorbereitet, das die Schrumpfung begrenzt und das bei einer Sintertemperatur des oben beschriebenen, bei niedriger Temperatur sinterbaren Materials nicht gesintert wird. Wird ein Grünlaminat vorbe reitet, das durch Sintern ein vorbestimmtes monolithisches Keramiksubstrat bildet, werden die das anorganische Parti kel enthaltenden Begrenzungsgrünschichten so angeordnet, daß sie sich in Kontakt mit den Hauptoberflächen von vorbe stimmten Schichten einer Mehrzahl von Basisgrünschichten befinden, die miteinander laminiert sind und das bei nied riger Temperatur sinterbare Keramikmaterial enthalten. Zu sätzlich werden für die Basisgrünschichten Körper aus leit fähiger Paste zur Bildung von Verdrahtungsleitern bereitge stellt.

Das so erhaltene Grünlaminat wird dann gebrannt. Während dieses Sinterschritts entstehen an den Schnittstellen zwi schen den Basisgrünschichten und den Begrenzungsgrünschich ten Reaktionsschichten mit einer Dicke von ca. 2 µm bis ca. 3 µm, und die Reaktionsschicht haftet die Basisgrünschicht an die benachbart zu derselben befindliche Begrenzungs schicht an. Da das in den Begrenzungsgrünschichten enthal tene anorganische Pulvermaterial nicht wesentlich gesintert wird, ist es außerdem unwahrscheinlich, daß es in den Be grenzungsgrünschichten zu einer beträchtlichen Schrumpfung kommt. Da die Begrenzungsgrünschichten die Schrumpfung der Basisgrünschichten begrenzen, schrumpfen die Basisgrün schichten im wesentlichen nur in deren Dickerichtung, und die Schrumpfung in den Richtungen entlang der Hauptoberflä chen ist begrenzt. Da es bei dem durch Sintern des Grünla minats gebildeten monolithischen Keramiksubstrat nur schwer zu einer unregelmäßigen Verformung kommen kann, treten un erwünschte Verformung und Wölbung kaum auf, wodurch höhere Strukturdichten der Verdrahtungsleiter erzielt werden kön nen.

Obwohl die Schrumpfung der Basisgrünschicht in der Richtung entlang deren Hauptoberfläche begrenzt werden kann, kann die Schrumpfung jedoch nicht auf 0% reduziert werden, und da Bindemittel, die in der Basisgrünschicht und der Begren zungsgrünschicht enthalten sind, verloren gehen, tritt un weigerlich eine Schrumpfung von mindestens 2 bis 3% auf.

Zudem schwankt die oben beschriebene Schrumpfung entspre chend den Charakteristika der Basisgrünschicht und der Be grenzungsgrünschicht. Wird z. B. die Dicke der Basisgrün schicht erhöht, wird es schwierig für die Begrenzungskraft der Begrenzungsgrünschicht, auf die Basisgrünschichten zu wirken, wodurch eine Schrumpfung der Basisgrünschicht wahr scheinlicher wird. Außerdem ist die Begrenzungskraft zum Begrenzen der Schrumpfung umso schwächer, je dünner die Be grenzungsgrünschicht ist. Folglich steigt die Wahrschein lichkeit, daß die Basisgrünschicht schrumpft.

Dementsprechend können bei einem Grünlaminat, das eine Mehrzahl von Typen von Basisgrünschichten mit unterschied lichen Dicken im Bereich von z. B. 25 µm bis 300 µm ent hält, in dem Falle, in dem Begrenzungsgrünschichten mit demselben Charakteristikum gebildet werden, damit sie sich in Kontakt mit den Hauptoberflächen der Basisgrünschichten befinden, deren Schrumpfungsraten in der Laminierungsrich tung des Laminatkörpers variieren, wenn ein monolithisches Keramiksubstrat durch Sintern des Grünlaminats gebildet wird, und folglich kann der Laminatkörper gewölbt sein. Au ßerdem kann es in einem schwerwiegenden Fall zu Sprüngen und Zwischenräumen in dem Laminatkörper kommen. Somit ist die Genauigkeit der Positionen, an denen die Verdrahtungs leiter für den Laminatkörper vorgesehen sind, verringert, wodurch die Bildung der Verdrahtungsleiter mit einer feine ren Verdrahtungsdichte verhindert wird und deshalb die Zu verlässigkeit des so erhaltenen monolithischen Keramiksub strats abnimmt.

Bei der Beschreibung der oben genannten verwandten Technik wird der Unterschied in der Dicke der Basisgrünschichten beispielhaft als Faktor beschrieben, der Unterschiede bei den Schrumpfungsraten der Grünschichten verursacht. Neben dem Unterschied in der Dicke können die Unterschiede bei den Schrumpfungsraten der Basisgrünschichten allerdings auch auf dem Unterschied bei der Zusammensetzung oder dem Typ des die Basisgrünschichten bildenden Materials, dem Un terschied bei der Verdrahtungsdichteverteilung oder bei der Verteilung der für die Basisgrünschichten vorgesehenen Ver drahtungsleiter oder auf andere Faktoren zurückzuführen sein.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein monolit hisches Keramiksubstrat sowie ein Verfahren zum Herstellen und zum Entwerfen eines monolithischen Keramiksubstrats zu schaffen, so daß das monolithische Keramiksubstrat verbes serte Charakteristika aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein monolithisches Keramiksubstrat gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 14 gelöst.

Zur Überwindung der oben beschriebenen Probleme liefern die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung ein stark verbessertes monolithisches Keramiksub strat, Herstellungs- und Entwurfsverfahren hierfür sowie eine elektronische Vorrichtung, die das oben beschriebene neuartige monolithische Keramiksubstrat enthält.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung umfaßt ein durch Sintern eines Grünlaminats gebildetes monolithisches Keramiksubstrat folgendes: eine Mehrzahl von Basiskeramikschichten, die ein bei niedriger Temperatur sinterbares Keramikmaterial enthalten und mit einander laminiert sind, eine Mehrzahl von Begrenzungs schichten, die anorganische Partikel enthalten, die bei ei ner Sintertemperatur des bei niedriger Temperatur sinterba ren Keramikmaterials nicht gesintert werden und die jeweils so angeordnet sind, daß sie sich in Kontakt mit der Haupt oberfläche einer vorbestimmten Schicht der Mehrzahl von Ba siskeramikschichten befinden, wobei die anorganischen Par tikel durch Diffusion eines Teils des bei niedriger Tempe ratur sinterbaren Keramikmaterials, das in der benachbart zu der Begrenzungsschicht befindlichen Basiskeramikschicht enthalten ist, gebunden sind, sowie Verdrahtungsleiter, die für die Basiskeramikschichten vorgesehen sind.

Bei dem oben beschriebenen monolithischen Keramiksubstrat haben, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, mindes tens zwei aus der Mehrzahl von Begrenzungsschichten ausge wählte Begrenzungsschichten unterschiedliche Begrenzungs kräfte, die auf Basisgrünschichten zum Definieren der Ba siskeramikschichten ausgeübt werden, um deren Schrumpfung während eines Sinterschritts zu begrenzen.

Bei dem oben beschriebenen monolithischen Keramiksubstrat umfassen die Basiskeramikschichten vorzugsweise eine rela tiv dicke erste Basiskeramikschicht und eine relativ dünne zweite Basiskeramikschicht, und die Begrenzungsschichten umfassen eine erste Begrenzungsschicht, die so angeordnet ist, daß sie sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der ersten Basiskeramikschicht befindet, und eine zweite Be grenzungsschicht, die so angeordnet ist, daß sie sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der zweiten Basisschicht befindet, wobei die Dicke der ersten Begrenzungsschicht hö her ist als die Dicke der zweiten Begrenzungsschicht.

Bei dem monolithischen Keramiksubstrat, das eine oben be schriebene erste und eine zweite Basiskeramikschicht und eine erste und eine zweite Begrenzungsschicht aufweist, ist der Partikeldurchmesser der in der ersten Begrenzungs schicht enthaltenen anorganischen Partikel vorzugsweise ge ringer als der der in der zweiten Begrenzungsschicht ent haltenen anorganischen Partikel.

Bei dem oben beschriebenen monolithischen Keramiksubstrat enthalten die Basiskeramikschichten vorzugsweise eine erste und eine zweite Basiskeramikschicht mit unterschiedlichen Dicken, und die Begrenzungsschichten enthalten eine erste und eine zweite Begrenzungsschicht, die so angeordnet sind, daß sie sich in Kontakt mit den Hauptoberflächen jeweils der ersten und der zweiten Basiskeramikschicht befinden, wobei sich die Typen der in der ersten und der zweiten Be grenzungsschicht enthaltenen anorganischen Partikel vonein ander unterscheiden.

Bei dem monolithischen Keramiksubstrat verschiedener bevor zugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind die Verdrahtungsleiter vorzugsweise aus einem leitfähigen Material gebildet, das in erster Linie aus mindestens einem der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Metall besteht: Ag, Au, Cu, Ni, Ag-Pd und Ag-Pt.

Außerdem können bei dem oben beschriebenen monolithischen Keramiksubstrat die Verdrahtungsleiter verschiedene Formen aufweisen, wobei die Verdrahtungsleiter vorzugsweise einen leitfähigen Film umfassen, der sich entlang der Hauptober fläche der Basiskeramikschicht erstreckt, und einen Durch kontaktierungsleiter, der sich so erstreckt, daß er die Ba siskeramikschicht durchdringt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramiksubstrats die folgenden Schrit te: Bilden eines Grünlaminats, das eine Mehrzahl von Basis grünschichten, die bei niedriger Temperatur sinterbare Ke ramikpartikel enthalten und miteinander laminiert sind, ei ne Mehrzahl von Begrenzungsgrünschichten, die anorganische Partikel enthalten, die bei einer Sintertemperatur der bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikpartikel nicht ge sintert werden, und die jeweils so angeordnet sind, daß sie sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche einer vorbestimmten Schicht der Mehrzahl von Basiskeramikschichten befinden, sowie Verdrahtungsleiter umfaßt, die für die Basisgrün schichten vorgesehen sind, sowie des Sinterns des Grünlami nats unter Bedingungen, die ein Sintern des bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikmaterials bewirken, wobei mindestens zwei Basisgrünschichten, die aus der Mehrzahl von das Grünlaminat bildenden Basisgrünschichten ausgewählt sind, unterschiedliche intrinsische Schrumpffähigkeiten während des Sinterschritts aufweisen.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramiksubstrats weisen, um die oben be schriebenen technischen Probleme zu lösen, d. h. um die durch die unterschiedlichen Schrumpffähigkeiten während des Sinterschritts verursachte Wölbung des Laminats zu begren zen, mindestens zwei Begrenzungsgrünschichten, die aus der Mehrzahl von das Grünlaminat bildenden Begrenzungsgrün schichten ausgewählt sind, unterschiedliche Begrenzungs kräfte auf, die auf die Basisgrünschichten ausgeübt werden, um deren Schrumpfung zu begrenzen.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramiksubstrats kann die Begrenzungskraft der Begrenzungsgrünschicht durch einen Faktor wie z. B. die Dicke der Begrenzungsgrünschicht, den Partikeldurchmesser, den Typ, die Form, die Partikelverteilung, den Gehalt der in der Begrenzungsgrünschicht enthaltenen anorganischen Partikel und die Oberflächenbeschaffenheit der Begrenzungs grünschicht oder durch eine Kombination aus diesen gesteu ert werden.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramiksubstrats kann der erste Bildungs schritt außerdem einen Schritt des Vorbereitens von Basis grünlagen zur Bildung der Basisgrünschichten sowie einen zweiten Bildungsschritt des Bildens der Begrenzungsgrün schichten auf den Basisgrünlagen umfassen.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramiksubstrats kann der zweite Bildungs schritt außerdem einen Schritt des Vorbereitens eines Schlamms bzw. Schlickers zur Verwendung bei dem Bilden der Begrenzungsgrünschichten sowie einen Schritt des Auftragens des Schlamms auf den Basisgrünlagen umfassen oder kann au ßerdem einen Schritt des Vorbereitens von Begrenzungsgrün lagen zum Bilden der Begrenzungsgrünschichten und einen Schritt des Überlagerns der Basisgrünlagen mit den Begren zungsgrünlagen umfassen.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramiksubstrats kann der erste Bildungs schritt statt den oben beschriebenen Schritten die Schritte des Vorbereitens eines Basisschlamms zur Verwendung zum Bilden der Basisgrünschichten, des Vorbereitens eines Be grenzungsschlamms zur Verwendung zum Bilden der Begren zungsgrünschichten, des Auftragens des Basisschlamms zum Bilden der Basisgrünschichten und des Auftragens des Be grenzungsschlamms auf den Basisgrünschichten zum Bilden der Begrenzungsgrünschichten aufweisen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können auch auf durch die oben beschriebenen Verfahren her gestellte monolithische Keramiksubstrate angewandt werden.

Zudem können bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegen den Erfindung auch auf ein Verfahren zum Entwerfen eines durch die oben beschriebenen Verfahren hergestellten mono lithischen Keramiksubstrats angewandt werden.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramiksubstrats einen ersten Schritt des Sinterns eines Verbundstoffs, der durch Laminieren ei ner ersten Testgrünschicht, die die bei niedriger Tempera tur sinterbaren Keramikpartikel enthält, und einer zweiten Testgrünschicht, die die anorganischen Partikel enthält, gebildet wird, unter Bedingungen, die ein Sintern der bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikpartikel bewirken, um die Schrumpfungsrate der ersten Testgrünschicht in Rich tung entlang deren Hauptoberfläche zu messen. Außerdem wird dieser erste Schritt für Kombinationen einer Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten, die während des Sinterns sich voneinander unterscheidende Schrumpffähigkeiten auf weisen, sowie einer Mehrzahl von Typen zweiter Testgrün schichten, die während des Sinterns sich voneinander unter scheidende Begrenzungskräfte aufweisen, durchgeführt, wo durch die Schrumpfungsraten der einzelnen Kombinationen vorläufig erhalten werden.

Außerdem umfaßt das oben beschriebene Verfahren zum Entwer fen eines monolithischen Keramiksubstrats vorzugsweise ei nen zweiten Schritt des Auswählens einer Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten, deren Charakteristika im wesent lichen denen einer Mehrzahl von Basisgrünschichten entspre chen, die zum Bilden eines monolithischen Keramiksubstrats erforderlich sind, einen dritten Schritt des Auswählens ei niger der Kombinationen der ersten Testgrünschichten und der zweiten Testgrünschichten, wobei die Schrumpfungsraten denen der Mehrzahl ausgewählter Typen erster Testgrün schichten ungefähr entsprechen, und einen vierten Schritt des Bestimmens der Charakteristika der Begrenzungsgrün schichten, die denen der zweiten Testgrünschichten der aus gewählten Kombinationen im wesentlichen entsprechen.

Der oben beschriebene zweite Schritt kann verschiedene Mo difikationen gemäß Faktoren bei der Bestimmung von Charak teristika zum Auswählen der ersten Testgrünschichten auf weisen.

Wenn also die Dicke der ersten Testgrünschicht den Faktor darstellt, können erste Testgrünschichten ausgewählt wer den, deren Dicken denen der Basisgrünschichten im wesentli chen entsprechen.

Wenn die Zusammensetzung der ersten Testgrünschicht den Faktor darstellt, können die Zusammensetzungen der ersten Testgrünschichten so gewählt werden, daß sie denen der Ba sisgrünschichten im wesentlichen entsprechen.

Wenn der auf der ersten Testgrünschicht vorgesehene Ver drahtungsleiter der Faktor ist, können für die ersten Test grünschichten Verdrahtungsleiter ausgewählt werden, die je nen, die auf den Basisgrünschichten vorgesehen sind, im we sentlichen entsprechen.

Bei dem Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Kera miksubstrats gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der oben beschriebene vierte Schritt verschiedene Modifikationen in bezug auf zu bestim mende Charakteristika der Begrenzungsgrünschichten aufwei sen.

Wenn also die Dicke der Begrenzungsgrünschicht das zu be stimmende Charakteristikum ist, können Begrenzungsgrün schichten Dicken aufweisen, die denen der zweiten Testgrün schichten im wesentlichen entsprechen.

Wenn der Partikeldurchmesser der in der Begrenzungsgrün schicht enthaltenen anorganischen Partikel das zu bestim mende Charakteristikum ist, enthalten Begrenzungsgrün schichten vorzugsweise anorganische Partikel mit Partikel durchmessern, die denen der in den zweiten Testgrünschich ten enthaltenen anorganischen Partikel im wesentlichen ent sprechen.

Wenn der Typ der in der Begrenzungsgrünschicht enthaltenen anorganischen Partikel das zu bestimmende Charakteristikum ist, enthalten Begrenzungsgrünschichten vorzugsweise anor ganische Partikel, die den Typen von in den zweiten Test grünschichten enthaltenen anorganischen Partikeln im we sentlichen entsprechen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können auch auf eine elektronische Vorrichtung angewandt werden, die das oben beschriebene monolithische Keramiksub strat aufweist, sowie auf eine Hauptplatine, auf der das monolithische Keramiksubstrat angebracht ist.

Andere Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillier ten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines mo nolithischen Keramiksubstrats 1 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Grünlaminats 2 zum Bilden des in Fig. 1 gezeigten monolithischen Keramiksubstrats 1;

Fig. 3 einen Graphen, der Schrumpfungsraten während des Sinterns erster Testgrünschichten in der Richtung entlang deren Hauptoberflächen zeigt, welche aus Kombinationen einer Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten unterschiedlicher Dicken und einer Mehrzahl von Typen zweiter Grünschichten mit unterschiedlichen Dicken erhalten werden, um ein Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramiksubstrats gemäß verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu erläutern;

Fig. 4 einen Graphen, der Schrumpfungsraten erster Test grünschichten in Richtung entlang deren Haupt oberflächen während des Sinterns zeigt, die aus Kombinationen einer Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten mit unterschiedlichen Dicken und einer Mehrzahl von Typen zweiter Grünschich ten, die anorganische Partikel mit unterschiedli chen Partikeldurchmessern enthalten, erhalten werden, um ein Verfahren zum Entwerfen eines mo nolithischen Keramiksubstrats gemäß verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu erläutern;

Fig. 5 einen Graphen, der Schrumpfungsraten erster Test grünschichten in Richtung entlang deren Haupt oberflächen während des Sinterns zeigt, die aus Kombinationen einer Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten mit unterschiedlichen Dicken und einer Mehrzahl von Typen zweiter Grünschich ten, die unterschiedliche Typen anorganischer Partikel enthalten, erhalten werden, um ein Ver fahren zum Entwerfen eines monolithischen Kera miksubstrats gemäß verschiedener bevorzugter Aus führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu erläutern; und

Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht einer la minierten Struktur eines Grünlaminats gemäß einem Beispiel, das durchgeführt wird, um die Vorteile verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines mo nolithischen Keramiksubstrats 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Grünlaminat körpers 2 zum Bilden des in Fig. 1 gezeigten monolithischen Keramiksubstrats 1. Das monolithische Keramiksubstrat 1 wird vorzugsweise durch Sintern des Grünlaminats 2 gebil det.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das monolithische Keramiksub strat 1 vorzugsweise eine Mehrzahl von Basiskeramikschich ten 3 auf, die ein bei niedriger Temperatur sinterbares Ke ramikmaterial enthalten und miteinander laminiert sind. Als die Basiskeramikschichten 3 sind mit "3(a)" bezeichnete Ke ramikschichten, mit "3(b)" bezeichnete Keramikschichten und eine mit "3(c)" bezeichnete Keramikschicht vorhanden. Diese Bezugszeichen "3(a)", "3(b)" und "3(c)" werden verwendet, wenn eine Unterscheidung voneinander nötig ist.

Außerdem weist das monolithische Keramiksubstrat 1 vorzugs weise eine Mehrzahl von Begrenzungsschichten 4 auf, die so angeordnet sind, daß sie sich in Kontakt mit den Hauptober flächen vorbestimmter Schichten der Basiskeramikschichten 3 befinden, und die ein anorganisches Partikel enthalten, das bei einer Sintertemperatur des oben beschriebenen, bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikmaterials nicht ge sintert wird. Zudem ist das in der Begrenzungsschicht 4 enthaltene anorganische Partikel durch Diffusion eines Teils eines in der zu der Begrenzungsschicht 4 benachbarten Basiskeramikschicht 3 enthaltenen Materials gebunden. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Begren zungsschichten 4 entlang den Schnittstellen der Mehrzahl von Basiskeramikschichten 3 bereitgestellt. Als die Begren zungsschichten 4 sind mit "4(a)" bezeichnete Begrenzungs schichten, mit "4(b)" bezeichnete Begrenzungsschichten und eine mit "4(c)" bezeichnete Begrenzungsschicht vorhanden.

Die Bezugszeichen "4(a)", "4(b)" und "4(c)" werden verwen det, wenn eine Unterscheidung voneinander nötig ist.

Weiter enthält das monolithische Keramiksubstrat 1 Verdrah tungsleiter 5. Als die Verdrahtungsleiter 5 erstrecken sich z. B. leitfähige Filme 6 und 7 entlang den Hauptoberflächen der Basiskeramikschichten 3, und Durchkontaktierungsleiter 8 und 9 erstrecken sich so, daß sie die Basiskeramikschich ten 3 durchdringen. Als die leitfähigen Filme 6 und 7 sind in dem monolithischen Keramiksubstrat 1 innere leitfähige Filme 6 und auf den äußeren Oberflächen des monolithischen Keramiksubstrat 1 äußere leitfähige Filme 7 bereitgestellt. Außerdem sind in dem monolithischen Keramiksubstrat 1 die Durchkontaktierungsleiter 8 bereitgestellt, wobei die Durchkontaktierungsleiter 9 Anschluß- Durchkontaktierungsleiter 9 sind, die an den Seitenoberflä chen des monolithischen Keramiksubstrats 1 freiliegend an geordnet sind.

Das monolithische Keramiksubstrat 1 ist auf einer durch ei nen fiktiven Umriß gezeigten Hauptplatine 10 zum Bilden ei ner gewünschten elektronischen Vorrichtung angebracht. Um das monolithische Keramiksubstrat 1 auf der Hauptplatine 10 anzubringen, sind die oben beschriebenen Anschluß- Durchkontaktierungsleiter 9 und die damit verbundenen äuße ren leitfähigen Filme 7 beispielsweise durch Löten auf der Hauptplatine 10 bereitgestellt. Außerdem können in manchen Fällen verschiedene elektronische Einheiten auf der oberen Oberfläche des in der Figur gezeigten monolithischen Kera miksubstrats 1 angebracht sein, obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist.

In bezug auf die Dicken der einzelnen Basiskeramikschichten 3 bei dem oben beschriebenen monolithischen Keramiksubstrat 1 ist die Basiskeramikschicht 3(a) vorzugsweise die dünns te, die Basiskeramikschicht 3(b) weist eine mittlere Dicke auf und die Basiskeramikschicht 3(c) ist die dickste.

Außerdem weisen die Begrenzungsschichten 4 unterschiedliche Dicken auf. Das heißt, die dünnste Begrenzungsschicht 4(a) befindet sich in Kontakt mit der dünnsten Basiskeramik schicht 3(a), die Begrenzungsschicht 4(b) mit einer mittle ren Dicke befindet sich in Kontakt mit der Basiskeramik schicht 3(b) mit einer mittleren Dicke, und die dickste Be grenzungsschicht 4(c) befindet sich in Kontakt mit der dicksten Basiskeramikschicht 3(c).

Um das oben beschriebene monolithische Keramiksubstrat 1 zu erhalten, wird der in Fig. 2 gezeigte Grünlaminatkörper 2 gebildet.

Der Grünlaminatkörper 2 umfaßt vorzugsweise eine Mehrzahl von Basisgrünschichten 11, die bei niedriger Temperatur sinterbare Keramikpartikel enthalten und miteinander lami niert sind. Die oben beschriebenen Basiskeramikschichten 3 sind vorzugsweise durch Sintern der Basisgrünschichten 11 gebildet.

Der Grünlaminatkörper 2 umfaßt außerdem vorzugsweise eine Mehrzahl von Begrenzungsgrünschichten 12, die so angeordnet sind, daß sie sich in Kontakt mit den Hauptoberflächen vor bestimmter Schichten der Basisgrünschichten 11 befinden, und die anorganische Partikel enthalten, die bei einer Sin tertemperatur des bei niedriger Temperatur sinterbaren Ke ramikmaterials nicht gesintert werden. Die oben beschriebe nen Begrenzungsschichten 4 werden vorzugsweise durch Sin tern der Begrenzungsgrünschichten 12 gebildet.

Das Grünlaminat 2 umfaßt außerdem Körper 13 aus leitfähiger Paste, die für die Basisgrünschichten 11 bereitgestellt sind und zum Bilden der Verdrahtungsleiter 5 verwendet wer den. Die Körper 13 aus leitfähiger Paste weisen Abschnitte auf, die den oben beschriebenen inneren leitfähigen Filmen 6, äußeren leitfähigen Filmen 7, Durchkontaktierungsleitern 8 und Anschluß-Durchkontaktierungsleitern 9 entsprechen. Der oben beschriebene Grünlaminatkörper 2 wird unter Bedin gungen gebrannt, die ein Sintern des bei niedriger Tempera tur sinterbaren Keramikmaterials auslösen, wodurch das mo nolithische Keramiksubstrat 1 entsteht.

Als die Mehrzahl von Basisgrünschichten 11, die den Grünla minatkörper 2 bilden, liegen entsprechend den einzelnen Di cken der oben beschriebenen Basiskeramikschichten 3 dünnste Basisgrünschichten 11(a), Basisgrünschichten 11(b) mit ei ner mittleren Dicke sowie dickste Basisgrünschichten 11(c) vor. Aufgrund der oben beschriebenen unterschiedlichen Di cken unterscheidet sich auch der Grad der schrumpfungsbe grenzenden Effekte, die jeweils durch schrumpfungsbegren zende Wirkungen der Begrenzungsgrünschichten 12 erhalten werden. In bezug auf die intrinsischen Schrumpffähigkeiten der Basisgrünschichten 11 während eines Sinterschritts weist dementsprechend die dickste Basisgrünschicht 11(a) die größte Fähigkeit und die dünnste Basisgrünschicht 11(c) die niedrigste Fähigkeit auf.

Bei der oben beschriebenen Struktur kann, wenn keine Mes sung vorgenommen wird, eine Wölbung des Laminats 2 während eines Sinterschritts aufgrund der oben beschriebenen unter schiedlichen Schrumpffähigkeiten auftreten. Um das Auftre ten der Wölbung zu verhindern, werden die Begrenzungsgrün schichten 12 verwendet, deren unterschiedliche Begrenzungs kräfte zur Begrenzung der Schrumpfung der Basisgrünflächen 11 auf diese ausgeübt werden.

Dies bedeutet, die Begrenzungsgrünschicht 12(a), die so an geordnet ist, daß sie sich in Kontakt mit der Hauptoberflä che der dünnsten Basisgrünschicht 11(a) mit der geringsten Schrumpffähigkeit befindet, ist als die dünnste Schicht ge bildet, d. h. die Begrenzungsgrünschicht 12(a) ist so ge bildet, daß sie die schwächste Begrenzungskraft aufweist.

Die Begrenzungsgrünschicht 12(b), die so angeordnet ist, daß sie sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der Basis grünschicht 11(b) mit einer mittleren Dicke, d. h. einer mittleren Schrumpffähigkeit, befindet, ist mit einer mitt leren Dicke gebildet, d. h. die Begrenzungsgrünschicht 12(b) ist so gebildet, daß sie eine mittlere Begrenzungs kraft aufweist.

Die Begrenzungsgrünschicht 12(c), die so angeordnet ist, daß sie sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der dicks ten Basisgrünschicht 11(c) mit der höchsten Schrumpffähig keit befindet, ist als die dickste Schicht gebildet, d. h. die Begrenzungsschicht 12(c) ist so gebildet, daß sie die stärkste Begrenzungskraft aufweist.

Um den oben beschriebenen Grünlaminatkörper 2 zu bilden, wird vorzugsweise das unten beschriebene Verfahren verwen det.

Die Basisgrünlagen werden zunächst zum Bilden der Basis grünschichten 11 vorbereitet. Die Basisgrünlagen enthalten Keramikpartikel, die z. B. bei ca. 1000°C oder weniger sin terbar sind. Zum Beispiel werden die Basisgrünlagen insbe sondere vorzugsweise auf eine unten beschriebene Weise ge bildet.

Ein Weichmacher und ein organischer Trägerstoff, der ein organisches Bindemittel und ein Lösungsmittel umfaßt, wer den zu den bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikpar tikeln gegeben und dann miteinander vermischt, wodurch ein Schlamm entsteht. Daraufhin werden aus diesem Schlamm an hand einer Rakelmethode auf einem Trägerfilm Lagen gebildet und getrocknet, wodurch die Basisgrünlagen gebildet werden.

Als die bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikparti kel kann ein während eines Sinterschritts Glas bildendes Material, wie z. B. ein Gemisch aus Bariumoxid, Silizium oxid, Aluminiumoxid, Kalziumoxid und Boroxid verwendet wer den. Statt des oben beschriebenen Materials kann außerdem ein Gemisch verwendet werden, das ein als Füllstoff verwen detes Keramikmaterial, wie z. B. Aluminiumoxid, sowie als Hilfsmittel für das Sintern verwendetes Glas, wie z. B. Bo rosilikatglas oder Siliziumoxid, umfasst. Als die bei nied riger Temperatur sinterbaren Keramikpartikel kann jedes be liebige Material verwendet werden, so lange eine Zusammen setzung desselben bei ca. 1000°C oder weniger sinterbar ist. Für den Fall, daß für den Verdrahtungsleiter 5 Kupfer oder Nickel verwendet wird, ist es jedoch nötig, eine Kera mikzusammensetzung zu wählen, die bei einem in einer redu zierenden Atmosphäre durchgeführten Sinterschritts nicht reduziert wird.

Als organisches Bindemittel kann z. B. ein Acrylharz, Poly vinylbutyral oder ein Methacrylharz oder ein anderes geeig netes Material verwendet werden.

Als Lösungsmittel kann z. B. Toluol oder ein Alkohol, wie z. B. Isopropylalkohol, oder ein anderes geeignetes Materi al verwendet werden.

Als Weichmacher kann z. B. Di-n-Butylphthalat oder ein an deres geeignetes Material verwendet werden.

Die Begrenzungsgrünschicht 12 enthält das anorganische Par tikel, das bei einer Sintertemperatur der oben beschriebe nen, bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikpartikel nicht gesintert wird, und als anorganische Partikel können z. B. pulverisiertes Aluminiumoxid oder pulverisiertes Zir konium verwendet werden.

Die Begrenzungsgrünschichten 12 können durch folgende Schritte gebildet werden: Hinzufügen eines Weichmachers und eines organischen Trägerstoffs, der ein organisches Binde mittel und ein Lösungsmittel enthält, zu den oben beschrie benen anorganischen Partikel, Mischen des so erhaltenen Ge mischs, so daß sich ein Schlamm bildet, Auftragen des Schlamms auf die Basisgrünlagen und Trocknen des so aufge tragenen Schlamms.

Als der in der Begrenzungsgrünschicht 12 enthaltene organi sche Trägerstoff sowie der Weichmacher können dieselben Ma terialien verwendet werden, die in dem zum Bilden der Ba sisgrünschichten 11 verwendeten Schlamm enthalten sind.

Um die Begrenzungsgrünschicht 12 zu bilden, kann die Be grenzungsgrünlage außerdem zunächst durch Verwendung des oben beschriebenen Schlamms gebildet und auf der Basisgrün lage ausgebracht werden. Alternativ dazu kann die Begren zungsgrünlage zum Bilden der Begrenzungsgrünschicht 12 zu nächst auf einem Trägerfilm gebildet werden, wonach der das bei niedriger Temperatur sinterbare Keramikmaterial enthal tende Schlamm auf die Begrenzungsgrünschicht aufgetragen werden kann, um so die Basisgrünschicht 12 zu bilden.

Um das Grünlaminat 2 zu bilden, kann außerdem ein Verfahren verwendet werden, einschließlich eines sogenannten sequen tiellen Auftragungsschritts, das folgende Schritte umfaßt: Vorbereiten eines Basisschlamms zum Bilden der Basisgrün schichten 11 und eines Begrenzungsschlamms zum Bilden der Begrenzungsgrünschichten 12, Bilden der Basisgrünschichten 11 beispielsweise durch Auftragen des Basisschlamms auf ei nen Trägerfilm, sowie Auftragen des Begrenzungsschlamms auf die Basisgrünschichten 11 zum Bilden der Begrenzungsgrün schichten 12.

Die Körper 13 aus leitfähiger Paste zum Bilden der Verdrah tungsleiter 5 werden vorzugsweise unter Verwendung einer leitfähigen Paste gebildet. Die leitfähige Paste umfaßt vorzugsweise einen organischen Trägerstoff und pulverisier tes Metall, das als leitfähiges Material verwendet wird, und wird vorzugsweise durch Rühren und Kneten der oben ge nannten Inhaltsstoffe, z. B. mittels einer Schüttelmühle, einer Dreiwalzenmühle oder einer anderen geeigneten Vor richtung erhalten.

Als das für das pulverisierte Metall zum Bilden des oben beschriebenen leitfähigen Materials verwendete Metall kann ein Metall verwendet werden, das Sinterbedingungen für das in der Basisgrünschicht 11 enthaltene, bei niedriger Tempe ratur sinterbare Keramikmaterial standhält, und es kann vorteilhafterweise ein Material verwendet werden, das vor wiegend aus mindestens einem Metall, das aus der aus Ag, Au, Cu, Ni, Ag-Pd und Ag-Pt bestehenden Gruppe ausgewählt ist, gebildet ist.

Der durchschnittliche Partikeldurchmesser und die Partikel form des pulverisierten Metalls sind nicht spezifisch ein geschränkt. Vorzugsweise beträgt der durchschnittliche Par tikeldurchmesser jedoch ca. 0,3 µm bis ca. 10 µm, und vor zugsweise sind keine großen Partikel und keine übermäßig agglomerierten Partikel enthalten.

Als der in der leitfähigen Paste enthaltene organische Trä gerstoff kann ein Gemisch verwendet werden, das ein Binde mittel, wie z. B. Ethylzellulose, ein Alkydharz, ein Acryl harz oder ein Butyralharz umfaßt, das in einem als Lösungs mittel verwendeten Alkohol aufgelöst ist, wie z. B. Terpi neol, Butylcarbitol, Butylcarbitolacetat und Isopropylalko hol.

In Anbetracht der Druckcharakteristika der leitfähigen Pas te liegt deren Viskosität vorzugsweise in einem Bereich von beispielsweise etwa 50 Pa.s bis etwa 300 Pa.s.

Um die Schrumpfung der leitfähigen Paste an die der Basis grünschicht 11 während eines Sinterschritts anzupassen, können z. B. ca. 70 Volumenprozent oder weniger einer Glas fritte oder eines pulverisierten Keramikmaterials in der leitfähigen Paste enthalten sein.

Wenn die Körper 13 aus leitfähiger Paste aus der oben be schriebenen leitfähigen Paste gebildet werden, werden die Körper 13 aus leitfähiger Paste zum Bilden der Durchkontak tierungsleiter 8 und 9 durch einen Schritt des Ausbildens von Durchdringungslöchern in vorbestimmten Basisgrünschich ten 11 und auch in den Begrenzungsgrünschichten 12, wenn nötig, sowie einen Schritt des Einfüllens der leitfähigen Paste in die Durchdringungslöcher gebildet. Die Körper 13 aus leitfähiger Paste zum Bilden der leitfähigen Filme 6 und 7 werden z. B. durch Siebdrucken der leitfähigen Paste gebildet. Bei diesem Druckschritt kann die leitfähige Paste in die oben beschriebenen Durchdringungslöcher eingefüllt werden.

Die Körper 13 aus leitfähiger Paste zum Bilden der leitfä higen Filme 6 und 7 und die Körper 13 aus leitfähiger Paste zum Bilden der Durchkontaktierungsleiter 8 und 9 können gleichzeitig wie oben beschriebenen gebildet werden. In den Fällen jedoch, in denen sich die für die leitfähigen Filme 6 und 7 erforderlichen Charakteristika von den für die Durchkontaktierungsleiter 8 und 9 erforderlichen Charakte ristika unterscheiden, können sie in unterschiedlichen Schritten unter Verwendung unterschiedlicher leitfähiger Pasten gebildet werden, bei denen jeweils die Partikelgrö ße, der Gehalt des in den einzelnen leitfähigen Pasten ent haltenen pulverisierten Metalls, die organischen Träger stoffe, die Viskosität und dergleichen optimiert sind. Der Schritt des Bildens der oben beschriebenen Körper 13 aus leitfähiger Paste wird durchgeführt, bevor die Basis grünlagen zum Bilden der Basisgrünschichten 11 miteinander laminiert werden.

Wie oben beschrieben wird, wenn die Basisgrünschichten 11 und die Begrenzungsgrünschichten 12 mittels eines sogenann ten sequentiellen Auftragungsschritts unter Verwendung des Basisschlamms und des Begrenzungsschlamms gebildet werden, zusätzlich ein Schritt des Druckens der leitfähigen Paste jedesmal dann durchgeführt, wenn der Basisschlamm oder der Begrenzungsschlamm aufgetragen wird. In dem oben beschrie benen Fall werden die Auftragungsbereiche der Schlämme so bestimmt, daß die Durchdringungslöcher in den Schritten des Auftragens der Schlämme gebildet werden, die dort zu posi tionieren sind, wo die leitfähige Paste zum Bilden der Durchkontaktierungsleiter 8 und 9 vorgesehen ist.

Der so gebildete Grünlaminatkörper 2 wird dann in der lami nierten Richtung gepreßt. In diesem Zusammenhang wird in dem Fall, in dem der Schritt des Bildens des oben beschrie benen Grünlaminats 2 ein Schritt des Bildens eines Mutter typ-Grünlaminats 2 ist, das anschließend geteilt wird, um eine Mehrzahl von monolithischen Keramiksubstraten 1 zu er zeugen, nach dem Preßschritt ein Schneideschritt durchge führt, um eine Mehrzahl von Grünlaminaten 2 zum Bilden der monolithischen Keramiksubstrate 1 zu erhalten. Die Körper 13 aus leitfähiger Paste zum Bilden der Anschluß- Durchkontaktierungsleiter 9 sind in diesem Schneideschritt an deren Seitenflächen freiliegend angeordnet. Außerdem kann der Schneideschritt in manchen Fällen unter Verwendung einer Vereinzelungssäge nach dem Sintern durchgeführt wer den.

Zudem können zumindest Teile der Körper 13 aus leitfähiger Paste zum Bilden der äußeren leitfähigen Filme 7 durch Dru cken der leitfähigen Paste nach dem Durchführen des oben beschriebenen Preßschritts gebildet werden.

Neben den Körpern aus leitfähiger Paste, die die oben be schriebene leitfähige Paste umfassen, können die für das monolithische Keramiksubstrat 1 bereitgestellten Verdrah tungsleiter 5 aus Metallfolien oder Metalldrähten gebildet sein. In dem oben beschriebenen Fall wird ein Verfahren durchgeführt, bei dem auf der Basisgrünschicht 11 oder auf der Begrenzungsgrünschicht 12 durch Heißpressen eine nach außen gebauschte Metallfolie oder ein Metalldraht bereitge stellt ist, oder es wird ein aus den folgenden Schritten bestehendes Verfahren durchgeführt: Bilden einer Metallfo lie auf einem geeigneten Film durch Abscheidung (depositi on), Zerstäuben (sputtering), Plattieren (plating) oder ei nen anderen geeigneten Prozeß, Strukturieren der Metallfo lie durch Ätzen oder einen anderen geeigneten Prozeß, falls erforderlich, und Durchführen einer thermischen Übertragung der Metallfolie auf die Basisgrünschicht 11 oder auf die Begrenzungsgrünschicht 12.

Als nächstes wird das Grünlaminat 2 unter Bedingungen, die ein Sintern der bei niedriger Temperatur sinterbaren Kera mikpartikel bewirken, gesintert, wodurch das monolithische Keramiksubstrat 1 entsteht.

Während des oben beschriebenen Sinterschritts werden die Begrenzungsgrünschichten 12 selbst nicht wesentlich ge schrumpft. Wenn die Basisgrünschichten 11 auf eine Tempera tur, bei der darin Glas entsteht, erhitzt werden, oder wenn in der Basisgrünschicht 11 enthaltenes Glas weich gemacht wird, bildet sich an jeder Schnittstelle der Begrenzungs grünschicht 12 und der Basisgrünschicht 11 eine ca. 2 µm bis ca. 3 µm dicke Reaktionsschicht, wobei die so gebildete Reaktionsschicht die Begrenzungsgrünschicht 12 an die be nachbarte Basisgrünschicht 11 anfügt und dort anhaftet. Folglich verfügen die Begrenzungsgrünschichten 12 über die Begrenzungskräfte, die die Schrumpfung der Basisgrünschich ten 11 in Richtung entlang deren Hauptoberflächen begrenzen können.

Dementsprechend werden die Basisgrünschichten 11, während die Schrumpfung der Basisgrünschichten 11 in Richtung ent lang deren Hauptoberfläche begrenzt ist, im wesentlichen in deren Dickerichtung geschrumpft, da die in den Basisgrün schichten 11 enthaltenen, bei niedriger Temperatur sinter baren Partikel gesintert werden, wodurch die Basiskeramik schichten 3, die das bei niedriger Temperatur sinterbare Keramikmaterial umfassen, zu dem monolithischen Keramiksub strat 1 gebildet werden. Außerdem diffundiert ein Teil des in der Basisgrünschicht 11 enthaltenen Materials, wie z. B. eine Glaskomponente, in die Begrenzungsgrünschicht 12, wo durch die anorganischen Partikel gebunden werden und die Begrenzungsgrünschicht 12 gehärtet wird.

Die den Grünlaminatkörper 2 bildenden Basisgrünschichten 11 weisen während des Sinterschritts jedoch unterschiedliche intrinsische Schrumpffähigkeiten auf.

Die Basisgrünschicht 11(a) ist die dünnste, die Basisgrün schicht 11(b) weist eine mittlere Dicke auf, und die Basis grünschicht 11(c) ist die dickste. Wird die Dicke der oben beschriebenen Basisgrünschicht 11 erhöht, nimmt auch deren spezifische Schrumpffähigkeit zu. Daher wird die spezifi sche Schrumpffähigkeit in der Reihenfolge der Basisgrün schicht 11(a), der Basisgrünschicht 11(b) und der Basis grünschicht 11(c) erhöht. Dementsprechend wölbt sich, wenn keine geeignete Maßnahme ergriffen wird, das Grünlaminat 2 während des Sinterschritts, und folglich wölbt sich das durch Sintern erhaltene monolithische Keramiksubstrat 1.

Um die Wölbung zu verhindern, werden die Begrenzungskräfte der Begrenzungsschichten 12, die auf die Basisgrünschichten 11 ausgeübt werden, so ausgelegt, daß sie sich voneinander unterscheiden, um deren Schrumpfung zu begrenzen.

Insbesondere wird, wie in Fig. 2 gezeigt, die Begrenzungs grünschicht 12(a), die sich in Kontakt mit der Hauptober fläche der Basisgrünschicht 11(a) mit einer geringen Schrumpffähigkeit befindet, vorzugsweise dünn gebildet, die Begrenzungsgrünschicht 12(b), die sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der Basisgrünschicht 11(b) mit einer mitt leren Schrumpffähigkeit befindet, wird vorzugsweise mit ei ner mittleren Dicke gebildet, und die Begrenzungsgrün schicht 12 (c), die sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der Basisgrünschicht 11(c) mit einer hohen Schrumpffähig keit befindet, ist vorzugsweise dick gebildet.

Die Dicke der Begrenzungsgrünschicht 12 hat einen Einfluß auf deren Begrenzungskraft, und wenn die Dicke der Begren zungsgrünschicht erhöht wird, wird auch deren Begrenzungs kraft, die auf die Basisgrünschicht 11 ausgeübt wird, er höht. Wenn die Begrenzungskräfte der Begrenzungsgrünschich ten 12 jeweils gemäß den intrinsischen Schrumpffähigkeiten der einzelnen Basisgrünschichten 11 ausgewählt werden, kön nen dementsprechend, auf der Basis der Beziehung zwischen der Dicke und der Begrenzungskraft, die tatsächlichen Schrumpfungsraten der einzelnen Basisgrünschichten 11 in dem Sinterschritt so gestaltet werden, daß sie einander un gefähr entsprechen. Folglich kann eine Wölbung des Grünla minats 2 verhindert werden.

Das oben beschriebene Verfahren kann auf ein Verfahren zum Entwerfen des monolithischen Keramiksubstrats 1 angewandt werden. Das heißt, daß bei dem Entwerfen des monolithischen Keramiksubstrats 1 ein im folgenden beschriebenes Verfahren verwendet werden kann.

Zuerst wird ein Verbundstoff vorbereitet, der durch Lami nieren einer ein bei niedriger Temperatur sinterbares Kera mikmaterial enthaltenden ersten Testgrünschicht und einer ein anorganisches Partikel enthaltenden zweiten Testgrün schicht gebildet wird. Als nächstes wird für den Verbund stoff unter Bedingungen, die ein Sintern des bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikmaterials bewirken, ein Sin terschritt durchgeführt, und die Schrumpfungsrate der ers ten Testgrünschicht wird in Richtung entlang deren Haupt oberfläche gemessen. Die oben beschriebenen Schritte werden für verschiedene Kombinationen einer Mehrzahl erster Test grünschichten mit unterschiedlichen Dicken und einer Mehr zahl zweiter Testgrünschichten mit unterschiedlichen Dicken durchgeführt, und folglich können die Schrumpfungsraten verschiedener Kombinationen der ersten Testgrünschichten und der zweiten Testgrünschichten vorläufig erhalten wer den.

Fig. 3 ist ein Graph, der die Ergebnisse der Schrumpfungs raten der ersten Testgrünschichten in Richtung entlang de ren Hauptoberfläche zeigt, die aus verschiedenen Kombinati onen einer Mehrzahl erster Testgrünschichten mit unter schiedlichen Dicken und einer Mehrzahl zweiter Testgrün schichten mit unterschiedlichen Dicken erhalten werden.

Bei den in Fig. 3 gezeigten spezifischen Beispielen werden einem bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikmaterial, das durch Mischen von pulverisiertem Bariumoxid, Silizium oxid, Aluminiumoxid, Kalziumoxid und Boroxid gebildet wur de, Polyvinylbutyral als Bindemittel, Di-n-Butylphthalat als Weichmacher sowie Toluol und Isopropylalkohol als Lö sungsmittel zugegeben und daraufhin zum Bilden eines Schlamms zusammengemischt, wonach unter Verwendung des Schlamms anhand einer Rakelmethode Lagen gebildet und dann getrocknet werden, wodurch die ersten Testgrünschichten ge bildet werden.

Die zweite Testgrünschicht wird durch die folgenden Schrit te gebildet: Hinzufügen eines Bindemittels, eines Weichma chers und eines Lösungsmittels, die den für die erste Test grünschicht beschriebenen entsprechen, zu pulverisiertem Aluminiumoxid mit einem mittleren Partikeldurchmesser von ca. 0,5 µm, Mischen des so erhaltenen Gemischs zu einem Schlamm, Auftragen des Schlamms auf die erste Testgrün schicht und Trocknen des so aufgetragenen Schlamms.

Bei diesen oben beschriebenen Schritten werden die ersten Testgrünschichten vorzugsweise mit einer ungefähren Dicke von 25 µm, 50 µm, 100 µm und 300 µm gebildet, und die Test muster, die aus den zweiten Testgrünschichten gebildet sind, sind mit ungefähren Dicken von 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm bzw. 8 µm gebildet und werden jeweils mit einzelnen oben beschriebenen ersten Testgrünschichten lami niert.

Nachdem diese Testmuster ca. 1 Stunde lang bei ungefähr 900°C in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt werden, werden als nächstes die Schrumpfungsraten der ersten Test grünschichten in Richtung entlang deren Hauptoberflächen gemessen. Die so erhaltenen Schrumpfungsraten sind in Fig. 3 dargestellt.

Nachdem die in Fig. 3 gezeigten Daten erhalten wurden, wer den die Dicken der ersten Testgrünschichten vorzugsweise so gewählt, daß sie denen einer Mehrzahl der Basisgrünschich ten 11, die zum Bilden eines gewünschten monolithischen Ke ramiksubstrats 1 erforderlich sind, im wesentlichen ent sprechen.

Nun werden Kombinationen der ersten Testgrünschichten und der zweiten Testgrünschichten ausgewählt, deren Schrump fungsraten den Schrumpfungsraten der so gewählten einzelnen ersten Testgrünschichten ungefähr entsprechen.

Wird z. B. die Schrumpfungsrate bei ungefähr 95% einge stellt, wird eine erste Testgrünschicht mit einer Dicke von ca. 25 µm mit einer zweiten Testgrünschicht von ca. 2 µm Dicke laminiert, eine erste Testgrünschicht von ca. 50 µm Dicke wird mit einer zweiten Testgrünschicht von ca. 3 µm Dicke laminiert, eine erste Testgrünschicht von ca. 100 µm Dicke wird mit einer zweiten Testgrünschicht von ca. 4 µm Dicke laminiert, eine erste Testgrünschicht von ca. 150 µm Dicke wird mit einer zweiten Testgrünschicht von ca. 5 µm Dicke laminiert und eine erste Testgrünschicht von 300 µm Dicke wird mit einer zweiten Testgrünschicht von ca. 6 µm Dicke laminiert.

Als nächstes werden die Dicken der Begrenzungsgrünschichten 12 so festgelegt, daß sie denen der zweiten Testgrünschich ten der somit gewählten Kombinationen im wesentlichen ent sprechen.

Spezieller werden bei dem in Fig. 2 gezeigten Grünlaminat 2, wenn die Basisgrünschicht 11(a) ca. 50 µm dick, die Ba sisgrünschicht 11(b) ca. 150 µm dick und die Basisgrün schicht 11(c) ca. 300 µm dick sind, erste Testgrünschichten mit Dicken von ca. 50 µm, ca. 150 µm bzw. ca. 300 µm, wie durch die Kurven in Fig. 3 angegeben, bevorzugt.

Wenn z. B. die Schrumpfungsraten von Grünschichten bei etwa 95% eingestellt sind, werden geeignete Kombinationen gefun den, bei denen eine erste Testgrünschicht von ca. 50 µm Di cke mit einer zweiten Testgrünschicht von ca. 3 µm Dicke, eine erste Testgrünschicht von ca. 150 µm Dicke mit einer zweiten Testgrünschicht von ca. 5 µm Dicke und eine erste Testgrünschicht von ca. 300 µm Dicke mit einer zweiten Testgrünschicht von ca. 6 µm Dicke kombiniert werden.

Dementsprechend entsprechen die Dicken der Begrenzungsgrün schichten 12 vorzugsweise im wesentlichen denen der zweiten Testgrünschichten der Kombinationen. Dies bedeutet, die Di cke der Begrenzungsgrünschicht 12(a) beträgt vorzugsweise ca. 3 µm, die Dicke der Begrenzungsgrünschicht 12(b) be trägt vorzugsweise ca. 5 µm und die Dicke der Begrenzungs grünschicht 12(c) beträgt vorzugsweise ca. 6 µm.

Wenn das monolithische Keramiksubstrat 1 gemäß dem oben be schriebenen Entwurfsverfahren entworfen wird, wird verhin dert, da die Schrumpfungsraten der Basisgrünschichten 11 während eines Sinterschritts z. B. ca. 95% betragen, daß sich das Grünlaminat 2 wölbt, und somit wird eine Wölbung des fertiggestellten monolithischen Keramiksubstrats 1 ver hindert.

Um die Begrenzungskräfte der Begrenzungsgrünschichten 12 zu steuern, wird bei den oben beschriebenen bevorzugten Aus führungsbeispielen die Dicke der Begrenzungsgrünschichten vorzugsweise gesteuert. Die Steuerung der Begrenzungskräfte kann jedoch durch Variieren anderer Faktoren erfolgen.

Zum Beispiel können durch Verändern des Partikeldurchmes sers des in den Begrenzungsgrünschichten 12 enthaltenen an organischen Partikels deren Begrenzungskräfte gesteuert werden. Dementsprechend kann, wie es bei der Steuerung der oben beschriebenen Dicke der Begrenzungsgrünschicht 12 der Fall ist, die Steuerung des Partikeldurchmessers des in den Begrenzungsgrünschichten 12 enthaltenen anorganischen Par tikels auch zum Entwerfen des monolithischen Keramiksub strats 1 verwendet werden.

Fig. 4 ist ein Fig. 3 entsprechender Graph, der die Ergeb nisse der Schrumpfungsraten erster Testgrünschichten in Richtung entlang deren Hauptoberfläche während eines Sin terschritts zeigt, die aus verschiedenen Kombinationen ei ner Mehrzahl erster Testgrünschichten mit unterschiedlichen Dicken und einer Mehrzahl zweiter Testgrünschichten, die anorganische Partikel mit unterschiedlichen durchschnittli chen Partikeldurchmessern enthalten, erhalten wurden.

Die in Fig. 4 gezeigten Daten werden durch Durchführen ei nes Verfahrens erhalten, das dem zum Erhalten der in Fig. 3 gezeigten Daten im wesentlichen entspricht, abgesehen da von, daß die zweite Testgrünschicht auf eine Dicke von ca. 6 µm festgelegt ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt wird, erhöht sich die Begrenzungs kraft, wenn der Partikeldurchmesser des in der zweiten Testgrünschicht enthaltenen anorganischen Partikels gerin ger ist, und es versteht sich, daß ein Eintreten einer Schrumpfung der ersten Testgrünschicht unwahrscheinlicher ist.

Dementsprechend stellt man fest, daß, wenn die Schrump fungsrate der ersten Testgrünschicht ca. 95% beträgt, eine erste Testgrünschicht von ca. 25 µm Dicke mit einer zweiten Testgrünschicht laminiert werden kann, die ein anorgani sches Partikel mit einem Partikeldurchmesser von ca. 1,0 µm enthält, eine erste Testgrünschicht von ca. 50 µm Dicke mit einer zweiten Testgrünschicht laminiert werden kann, die ein anorganisches Partikel mit einem Partikeldurchmesser von ca. 0,8 µm enthält, eine erste Testgrünschicht von ca. 100 µm Dicke mit einer zweiten Testgrünschicht laminiert werden kann, die ein anorganisches Partikel mit einem Par tikeldurchmesser von ca. 0,7 µm enthält, eine erste Test grünschicht von ca. 150 µm Dicke mit einer zweiten Test grünschicht laminiert werden kann, die ein anorganisches Partikel mit einem Partikeldurchmesser von ca. 0,6 µm ent hält, und eine erste Testgrünschicht von ca. 300 µm mit ei ner zweiten Testgrünschicht laminiert werden kann, die ein anorganisches Partikel mit einem Partikeldurchmesser von ca. 0,5 µm enthält.

Entspricht der Partikeldurchmesser des in der Begrenzungs grünschicht 12 enthaltenen anorganischen Partikels im we sentlichen dem des in der zweiten Testgrünschicht enthalte nen anorganischen Partikels, wird das Eintreten einer Wöl bung während eines Sinterschritts verhindert.

Durch Ändern des Typs des in den Begrenzungsgrünschichten 12 enthaltenen anorganischen Partikels können deren Begren zungskräfte gesteuert werden.

Fig. 5 ist ein Fig. 3 entsprechender Graph, der die Ergeb nisse der Schrumpfungsraten erster Testgrünschichten in Richtung entlang deren Hauptoberfläche während eines Sin terschritts darstellt, die aus verschiedenen Kombinationen einer Mehrzahl erster Testgrünschichten mit unterschiedli chen Dicken und einer Mehrzahl zweiter Testgrünschichten, die unterschiedliche Typen anorganischer Partikel enthal ten, erhalten werden.

Die in Fig. 5 gezeigten Daten werden durch die Durchführung eines Verfahrens erhalten, das dem zum Erhalten der in Fig. 3 und 4 gezeigten Daten im wesentlichen entspricht, abgese hen davon, daß die zweite Testgrünschicht auf eine Dicke von ca. 6 µm festgelegt ist und daß Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂, SiO₂ bzw. AlN als das anorganische Partikel verwendet werden.

Wie in Fig. 5 gezeigt, kann durch Verändern des Typs des in der zweiten Testgrünschicht enthaltenen anorganischen Mate rials deren Begrenzungskraft verändert werden. Dementspre chend werden, gemäß den in Fig. 5 gezeigten Daten, für eine Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten Dicken ausge wählt, die denen der Basisgrünschichten 11, die zum Bilden des monolithischen Keramiksubstrats 1 erforderlich sind, im wesentlichen entsprechen, wonach Kombinationen der ersten Testgrünschichten und der zweiten Testgrünschichten ausge wählt werden, deren Schrumpfungsraten denen der Mehrzahl ausgewählter Typen erster Testgrünschichten ungefähr ent sprechen, wobei Begrenzungsgrünschichten 12 anorganische Partikel enthalten können, die den in den zweiten Testgrün schichten der so gewählten Kombinationen enthaltenen im we sentlichen entsprechen.

Außerdem können die Begrenzungskräfte der Begrenzungsgrün schichten 12 auch durch einen anderen Faktor als die Dicke der Begrenzungsgrünschicht 12, den Partikeldurchmesser und den Typ des in der Begrenzungsgrünschicht 12 enthaltenen anorganischen Partikels gesteuert werden.

Zum Beispiel kann die Begrenzungskraft auch durch Verändern der Form des in der Begrenzungsgrünschicht 12 enthaltenen anorganischen Partikels gesteuert werden. Die Begrenzungs kraft kann z. B. durch Verwendung eines anorganischen Par tikels mit einer im wesentlichen kugelförmigen Gestalt, ei ner flachen Gestalt, einer Nadelform, einer anderen unre gelmäßigen Form oder beliebiger Kombinationen hieraus ge steuert werden.

Außerdem kann die Begrenzungskraft auch durch die Partikel verteilung (weit, eng) und den Gehalt des in der Begren zungsgrünschicht 12 enthaltenen anorganischen Partikels ge steuert werden.

Die Begrenzungskraft kann auch durch die Oberflächenbe schaffenheit (Oberflächenbeschichtung, Grad der Kristalli sation) des in der Begrenzungsgrünschicht 12 enthaltenen anorganischen Partikels gesteuert werden.

Die Begrenzungskraft der Begrenzungsgrünschicht 12 kann ferner durch eine Kombination der oben beschriebenen unter schiedlichen Faktoren gesteuert werden.

Bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispie len wird die spezifische Schrumpffähigkeit während eines Sinterschritts durch Verändern der Dicke der Basisgrün schicht 11 variiert. Die spezifische Schrumpffähigkeit kann in manchen Fällen allerdings auch durch Verändern anderer Charakteristika der Basisgrünschicht 11 variiert werden.

Zum Beispiel kann die spezifische Schrumpffähigkeit der Ba sisgrünschicht 11 durch deren Zusammensetzung beeinflußt werden. Die oben beschriebene Schrumpffähigkeit kann z. B. durch den Typ des in der Basisgrünschicht 11 enthaltenen, bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikmaterials, das Verhältnis zwischen dem Gehalt dieses Material und dem des organischen Trägerstoffs, den Partikeldurchmesser des bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikmaterials sowie an dere Charakteristika beeinflußt werden.

Zudem kann die Schrumpffähigkeit der Basisgrünschicht 11 in manchen Fällen durch die Verteilung oder die Verdrahtungs dichteverteilung des auf der Basisgrünschicht 11 gebildeten Körpers aus leitfähiger Paste beeinflußt werden. Wird bei spielsweise der Film aus leitfähiger Paste, der aus dem Körper aus leitfähiger Paste gebildet ist, über einen grö ßeren Bereich gebildet, ist die Schrumpfungswahrscheinlich keit der Basisgrünschicht 11 geringer.

Dementsprechend werden bei dem Entwerfen des monolithischen Keramiksubstrats 1 zusätzlich zur Dicke der Basisgrün schicht 11 auch Charakteristika wie z. B. deren Zusammen setzung, die Verteilung und die Verdrahtungsdichtevertei lung des Körpers aus leitfähiger Paste berücksichtigt.

Bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispie len wird eine Begrenzungsgrünschicht mit einer relativ ho hen Begrenzungskraft so angeordnet, daß sie sich in Kontakt mit einer Basisgrünschicht mit einer relativ hohen spezifi schen Schrumpffähigkeit während eines Sinterschritts befin det, und eine Begrenzungsgrünschicht mit einer relativ ge ringen Begrenzungskraft wird so angeordnet, daß sie sich in Kontakt mit einer Basisgrünschicht mit einer relativ gerin gen spezifischen Schrumpffähigkeit während eines Sinter schritts befindet. Die Anordnung der Begrenzungsgrünschich ten ist jedoch nicht spezifisch begrenzt. Es kann jede be liebige Anordnung der Begrenzungsschichten akzeptiert wer den, so lange die Begrenzungsschichten so angeordnet sind, daß sie das Auftreten einer Wölbung des gesamten monolithi schen Keramiksubstrats verhindern.

Zudem können bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegen den Erfindung auch auf ein mit Hohlräumen versehenes mono lithisches Keramiksubstrat angewandt werden.

Im folgenden werden Beispiele beschrieben, die durchgeführt wurden, um die Vorteile der bevorzugten Ausführungsbeispie le der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.

Bei dem ersten Beispiel wurde ein Grünlaminatkörper gemäß der Darstellung in Fig. 6 gebildet. Die Struktur des Grün laminatkörpers wurde durch wechselweises Laminieren einer Mehrzahl von Basisgrünschichten B, D, F, H, J und L und einer Mehrzahl von Begrenzungsgrünschichten A, C, E, G, I, K und M gebildet.

Als ein Grünlaminat mit dieser Laminatstruktur wurden Grün laminate der in Tabelle 1 und 2 gezeigten Muster 1 bis 9 gebildet.

Tabelle 1

Tabelle 2

In Tabelle 1 und 2 werden jeweils für die einzelnen Basis grünschichten B, D, F, H, J und L und für die einzelnen Be grenzungsgrünschichten A, C, E, G, I, K und M die Typen von bei niedriger Temperatur sinterbaren Materialien und in den oben genannten Schichten enthaltenen anorganischen Materia lien, die Partikeldurchmesser der bei niedriger Temperatur sinterbaren Materialien und der anorganischen Materialien sowie die Dicken dieser Schichten zeigt.

In den Tabellen gibt "Keines" in den Spalten für die Muster 4 und 5 an, daß die Begrenzungsgrünschicht nicht vorhanden ist.

Außerdem wurden in bezug auf die durch "auf Ba-Al-Si-O ba sierend" dargestellten Basisgrünschichten B, D, F, H, J und L Basisgrünlagen zum Bilden der Basisgrünschichten auf eine nachfolgend beschriebene Weise gebildet. Dies bedeutet, ein Schlamm wurde erhalten, indem man vorbestimmte Mengen an Polyvinylbutyral als Bindemittel, Di-n-Butyl-Terephthalat als Weichmacher und Toluol und Isopropylalkohol als Lö sungsmittel mit einem pulverisierten Keramikmaterial (der durchschnittliche Partikeldurchmesser ist in Tabelle 1 und 2 gezeigt), das vorzugsweise Bariumoxid, Aluminiumoxid, Si liziumoxid, Kalziumoxid und Boroxid umfaßte, mischte. Als nächstes wurde der Schlamm mittels einer Rakelmethode auf einen Trägerfilm aufgetragen und dann getrocknet, wodurch die Basisgrünlagen mit der in Tabelle 1 und 2 gezeigten Di cke erhalten wurden.

Die als Isolator verwendete Basiskeramikschicht wurde durch Sintern der Basisgrünlage, die eine geringe dielektrische Konstante (ε = 6) und einen hohen Widerstand (< 10¹⁴ Ω.cm) aufwies, gebildet.

In bezug auf durch "auf Nd-Ti-Sr-O basierend" dargestellte Basisgrünschichten wurden auf die unten beschriebene Weise Basisgrünlagen zum Bilden der Basisgrünschichten gebildet. Dies bedeutet, ein pulverisiertes Keramikmaterial (der durchschnittlichen Partikeldurchmesser ist in Tabelle 2 ge zeigt), das teilweise durch Neodym ersetztes Strontiumnit rat umfaßte, wurde auf ähnliche Weise wie oben beschrieben bearbeitet, wodurch ein Schlamm entstand. Als nächstes wur den auf ähnliche Weise wie oben beschrieben Basisgrünlagen mit einer in Tabelle 2 gezeigten Dicke gebildet.

Die als dielektrisches Material verwendete Basiskeramik schicht wurde durch Sintern der Basisgrünlage gebildet, die eine hohe dielektrische Konstante (ε = 50) und einen nied rigen Temperaturkoeffizienten der Kapazität (Tcc = ± 30) aufwies, gebildet.

Um die Begrenzungsgrünschichten A, C, E, G, I, K und M zu bilden, wurden pulverisiertes Aluminiumoxid, pulverisiertes Aluminiumnitrid und pulverisiertes Titandioxid, deren je weilige Partikeldurchmesser in Tabelle 1 und 2 dargestellt sind, vorbereitet, und vorwiegend aus diesen bestehende Be grenzungsschlämme wurden daraufhin gebildet.

Um ein in Fig. 6 gezeigtes Grünlaminat zu bilden, wurde ein Schritt des Auftragens der Begrenzungsschlämme mit in Ta belle 1 und 2 gezeigten Dicken auf den oben beschriebenen einzelnen Basisgrünlagen und ein Schritt des Laminierens einer Mehrzahl von Basisgrünlagen durchgeführt.

Die Laminate der so gebildeten Muster 1 bis 9 wurden bei ca. 80°C und bei ca. 200 kg/cm² gepreßt und dann eine Stun de lang bei ca. 900°C in einer reduzierenden Atmosphäre ge brannt.

Die Wölbung der gesinterten Laminate der Muster 1 bis 9 wurden gemessen. Die Meßergebnisse der Wölbung sind in Ta belle 1 und 2 dargestellt.

Im folgenden werden die Muster 1 bis 9 jeweils erörtert.

(1) Muster 1

Obwohl sich die Dicken der Basisgrünschichten B bis L von einander unterschieden, wiesen die Begrenzungsgrünschichten A bis M im Muster 1 dieselbe Dicke auf und enthielten das selbe anorganische Partikel mit demselben Partikeldurchmes ser.

Gemäß Muster 1 wurde die Schrumpfung der Basisgrünschichten B bis L in Richtung entlang deren Hauptoberflächen be grenzt. Da jedoch die Basisgrünschichten F und H dicker als die Basisgrünschichten B und D, und die Basisgrünschichten J und L dicker als die Basisgrünschichten F und H waren, waren die Schrumpfungskräfte an derjenigen Seite der Basis grünschichten B bis L, die dickere Schichten aufwies, er heblich höher, und daher unterschieden sich die Schrumpffä higkeiten der Basisgrünschichten B bis L, weshalb die Wöl bung des gesinterten Laminatkörpers beträchtlich war.

(2) Muster 2

Bei Muster 2 wiesen die Basisgrünschichten B bis L wie auch schon bei Muster 1 unterschiedliche Dicken auf, und die Be grenzungsgrünschichten A bis M wiesen dieselbe Dicke auf und enthielten dasselbe anorganische Partikel mit demselben Partikeldurchmesser. Allerdings betrugen die Dicken der Be grenzungsgrünschichten A bis M ca. 8 µm und waren somit di cker als die bei Muster 1.

Dementsprechend war die Begrenzungskraft zum Begrenzen der Schrumpfung erhöht, weshalb der Unterschied der Schrumpffä higkeit zwischen den Basisgrünschichten B bis L mit unter schiedlichen Dicken verringert war, und die Wölbung des ge sinterten Laminats konnte zudem auf einen geringeren Wert als bei dem gesinterten Laminat in Muster 1 reduziert wer den. Dennoch konnte die Wölbung nicht zufriedenstellend be grenzt werden.

Hierbei werden die gesinterten Begrenzungsschichten brü chig, wenn die Dicken der Begrenzungsgrünschichten A bis M erhöht werden, und das Problem kann entstehen, daß die Stärke des erhaltenen Laminats verringert wird.

(3) Muster 3

Obwohl bei Muster 3, wie auch schon bei Muster 1 und 2, die Basisgrünschichten B bis L unterschiedliche Dicken aufwie sen, wurden die Dicken der Begrenzungsgrünschichten A bis M entsprechend der Dicke der Basisgrünschichten B bis L je weils durch die Dicke einer benachbarten Basisgrünschicht bestimmt.

Das bedeutet, daß die Begrenzungsgrünschichten A, C und E, die benachbart zu den Basisgrünschichten B und D mit einer relativ geringen Dicke von ca. 50 µm angeordnet waren, eine relativ geringe Dicke von ca. 4 µm aufwiesen, daß die Be grenzungsgrünschichten G und I, die benachbart zu den Ba sisgrünschichten F und H mit einer mittleren Dicke von ca. 150 µm angeordnet waren, eine mittlere Dicke von ca. 6 µm aufwiesen, und daß die Begrenzungsgrünschichten K und M, die benachbart zu den Basisgrünschichten J und L mit einer relativ großen Dicke von ca. 300 µm angeordnet waren, eine relativ große Dicke von ca. 8 µm aufwiesen.

Folglich wurden die Schrumpfungsraten während des Sinterns der Basisgrünschichten B bis L so eingestellt, daß sie ein ander ungefähr entsprachen, und daher konnte die Wölbung des gesinterten Laminats beträchtlich reduziert werden.

(4) Muster 4

Muster 4 entsprach im wesentlichen Muster 3, abgesehen da von, daß die Begrenzungsgrünschichten A und M, die an den beiden Enden des Grünlaminats in der laminierten Richtung positioniert waren, nicht gebildet wurden, und dadurch wa ren die Basisgrünschichten B und L freiliegend angeordnet.

Gemäß Muster 4 wurden die Schrumpfungsraten der Basisgrün schichten B und L insbesondere durch Weglassen der Begren zungsgrünschichten A und M erhöht. Da jedoch dieselbe Maß nahme wie bei Muster 3 getroffen wurde, wurde die Wölbung des gesinterten Laminats nicht so stark erhöht.

(5) Muster 5

Muster 5 entsprach im wesentlichen Muster 3, abgesehen da von, daß die Begrenzungsgrünschicht G, die an der Mitte des Grünlaminats positioniert war, nicht gebildet wurde.

Obwohl die zentrale Begrenzungsgrünschicht G weggelassen wurde, waren die Anordnungen der Begrenzungsgrünschichten A bis E und I bis M in Muster 5 in bezug auf die zentrale Oberfläche des gesamten Grünlaminats in der laminierten Richtung symmetrisch, und daher wurde die Wölbung nicht so stark erhöht.

(6) Muster 6

Bei Muster 6 entsprachen die Dicken der einzelnen Basis grünschichten B bis L im wesentlichen denen der oben be schriebenen Muster 1 bis 5, und obwohl die Dicken der Be grenzungsgrünschichten A bis M identisch waren, unterschie den sich die Partikeldurchmesser des darin enthaltenen pul verisierten Aluminiumoxids voneinander.

Wird der Partikeldurchmesser von pulverisiertem Aluminium oxid verringert, kann die Begrenzungskraft erhöht werden. Dementsprechend enthielten bei Muster 6 die Begrenzungs grünschichten A, C und E, die benachbart zu den Basisgrün schichten B und D mit einer relativ geringen Dicke von ca. 50 µm angeordnet waren, pulverisiertes Aluminiumoxid mit einem Partikeldurchmesser von ca. 1,2 µm, enthielten die Begrenzungsgrünschichten G und I, die benachbart zu den Ba sisgrünschichten F und H mit einer mittleren Dicke von ca. 150 µm angeordnet waren, pulverisiertes Aluminiumoxid mit einem Partikeldurchmesser von ca. 1 µm, und enthielten die Begrenzungsgrünschichten K und M, die benachbart zu den Ba sisgrünschichten J und L mit einer relativ großen Dicke von ca. 300 µm angeordnet waren, pulverisiertes Aluminiumoxid mit einem Partikeldurchmesser von ca. 0,5 µm.

Folglich wurden die Schrumpfungsraten der Basisgrünschich ten B bis L so eingestellt, daß sie einander ungefähr ent sprachen, und daher konnte die Wölbung des gesinterten La minats so gesteuert werden, daß sie relativ gering war.

(7) Muster 7

Bei Muster 7 entsprachen die Dicken der einzelnen Basis grünschichten B bis L im wesentlichen denen der oben be schriebenen Muster 1 bis 6, wobei sich die Typen der anor ganischen Partikel voneinander unterschieden, obwohl die Dicken der Begrenzungsgrünschichten A bis M identisch waren und die Partikeldurchmesser der darin enthaltenen anorgani schen Partikel identisch waren.

Dementsprechend war pulverisiertes Aluminiumoxid als anor ganisches Partikel in den Begrenzungsgrünschichten I, K und M enthalten, die höhere Begrenzungskräfte erforderten, pul verisiertes Aluminiumnitrid war in der Begrenzungsgrün schicht G enthalten, die nur eine mittlere Begrenzungskraft erforderten, und pulverisiertes Titandioxid war in den Be grenzungsgrünschichten A, C und E enthalten, die vorzugs weise geringere Begrenzungskräfte aufwiesen.

Wie oben beschrieben konnte durch Veränderung der Typen der in den Begrenzungsgrünschichten A bis M enthaltenen anorga nischen Partikel die Wölbung des erhaltenen Laminats so ge steuert werden, daß sie gering ausfiel.

(8) Muster 8

Muster 8 war ein Laminatkörper, der die Basisgrünschichten F, H, J und L, die ein auf Ba-Al-Si-O basierendes, pulveri siertes Keramikmaterial enthielten, sowie die Basisgrün schichten B und D, die ein auf Nd-Ti-Sr-O basierendes, pul verisiertes Keramikmaterial enthielten, umfaßte, wobei de ren Dicken identisch waren.

Als die Partikeldurchmesser dieser pulverisierten Keramik materialien in Muster 8 identisch waren, waren die Schrumpffähigkeiten der Basisgrünschichten B und D, die ein auf Nd-Ti-Sr-O basierendes, pulverisiertes Keramikmaterial enthielten, während des Sinterns geringer als jene der Ba sisgrünschichten F, H, J und L, die ein auf Ba-Al-Si-O ba sierendes, pulverisiertes Keramikmaterial enthielten.

Als im Fall des Musters 8 Begrenzungsgrünschichten A bis M gebildet wurden, die dieselbe Dicke aufwiesen und die das selbe anorganische Partikel mit demselben Partikeldurchmes ser enthielten, trat eine beträchtliche Wölbung des gesin terten Laminats auf, da sich die Schrumpffähigkeiten der Basisgrünschichten B und D während des Sinterns von jenen der Basisgrünschichten F bis L unterschieden, wie oben be schrieben.

(9) Muster 9

Muster 9 entsprach im wesentlichen dem Grünlaminat des Mus ters 8, abgesehen davon, daß die Dicken der Begrenzungs grünschichten A bis M sich voneinander unterschieden.

Dies bedeutet, die Begrenzungsgrünschichten A, C und E, die benachbart zu den Basisgrünschichten B und D, die ein auf Nd-Ti-Sr-O basierendes Keramikmaterial enthielten und je weils eine relativ geringe Schrumpffähigkeit aufwiesen, an geordnet waren, wiesen eine relativ geringe Dicke von ca. 2 µm auf, und die Begrenzungsgrünschichten G, I, K und M, die benachbart zu den Basisgrünschichten F, H, J und L, die ein auf Ba-Al-Si-O basierendes Keramikmaterial enthielten und jeweils eine relativ hohe Schrumpffähigkeit aufwiesen, an geordnet waren, wiesen eine relativ hohe Dicke von ca. 4 µm auf.

Infolgedessen konnte die Wölbung des gesinterten Laminats so gesteuert werden, daß sie gering ausfiel.

Wie somit beschrieben wurde, wird gemäß dem Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramiksubstrats verschie dener bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung die Wölbung des erhaltenen monolithischen Keramik substrats verhindert, auch wenn die das Grünlaminat bilden den Basisgrünschichten während des Sinterns unterschiedli che intrinsische Schrumpffähigkeiten aufweisen, da die Be grenzungsgrünschichten unterschiedliche Begrenzungskräfte aufweisen, die auf die Basisgrünschichten ausgeübt werden, so daß die Wölbung des Laminats, das durch die oben be schriebenen unterschiedlichen Schrumpffähigkeiten verur sacht wird, begrenzt wird.

Somit kann ein kompaktes monolithisches Keramiksubstrat, das eine höhere Verdrahtungsdichte aufweist, mit großer Zu verlässigkeit hergestellt werden.

Da durch Variieren der Dicke oder der Zusammensetzungen der das Grünlaminat bildenden Basisgrünschichten oder durch Än dern der Verteilung oder der Verdrahtungsdichteverteilung der Verdrahtungsleiter wie oben beschrieben die Wölbung be grenzt werden kann, kann gemäß bevorzugten Ausführungsbei spielen der vorliegenden Erfindung zudem der Freiheitsgrad für das Entwerfen der Dicke, der Zusammensetzung der Basis keramikschicht und des Verdrahtungsleiters bei gewünschten monolithischen Keramiksubstraten erhöht werden, weshalb verschiedene monolithische Keramiksubstrate ohne jegliche Probleme bereitgestellt werden können.

Ferner kann bei dem Verfahren zum Herstellen eines monolit hischen Keramiksubstrats gemäß verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Begren zungskraft der Begrenzungsgrünschicht durch mindestens ei nen der folgenden Faktoren leicht gesteuert werden: die Di cke der Begrenzungsgrünschicht, Partikeldurchmesser, den Typ, die Form, die Partikelverteilung, den Gehalt des in der Begrenzungsgrünschicht enthaltenen anorganischen Parti kels sowie die Oberflächenbeschaffenheit derselben.

Bei dem Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Kera miksubstrats gemäß verschiedenen bevorzugten Ausführungs beispielen der vorliegenden Erfindung werden die Schrump fungsraten der ersten Testgrünschichten während eines Sin terschritts vorläufig aus den einzelnen Kombinationen einer Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten, die während des Sinterns unterschiedliche Schrumpffähigkeiten aufwei sen, und einer Mehrzahl von Typen zweiter Testgrünschich ten, die während des Sinterns unterschiedliche Begrenzungs kräfte aufweisen, erhalten, wobei eine Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten so gewählt sind, daß ihre Charak teristika denen einer Mehrzahl von Basisgrünschichten, die zum Bilden eines gewünschten monolithischen Keramiksub strats erforderlich sind, entsprechen, wobei Kombinationen erster Testgrünschichten und zweiter Testgrünschichten so gewählt sind, daß ihre Schrumpfungsraten denen der Mehrzahl ausgewählter Typen erster Testgrünschichten ungefähr ent sprechen, und wonach Begrenzungsgrünschichten bestimmt werden, deren Charakteristika denen der zweiten Testgrün schichten der ausgewählten Kombinationen entsprechen.

Dementsprechend kann das Entwerfen monolithischer Keramik substrate, die schwierig zu wölben sind, leicht durchge führt werden, und zudem können die Änderungen bezüglich des Entwurfs monolithischer Keramiksubstrate schnell durchge führt werden.

Wenn, wie oben beschrieben, das monolithische Keramiksub strat gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorlie genden Erfindung auf einer Hauptplatine angebracht wird, um eine elektronische Vorrichtung zu bilden, kann, da das mo nolithische Keramiksubstrat kompakt ist und eine höhere Verdrahtungsdichte aufweist, und da dessen Wölbung begrenzt ist, eine kompakte elektronische Vorrichtung mit verbesser ter Multifunktionalität vorteilhaft hergestellt werden, und zudem kann die Zuverlässigkeit von Verbindungen zwischen dem monolithischen Keramiksubstrat und der Hauptplatine der elektronischen Vorrichtung und anderen Elementen verbessert werden.

Claims

1. Monolithisches Keramiksubstrat (1) mit folgenden Merk malen:
einer Mehrzahl von Basiskeramikschichten (3), die ein bei niedriger Temperatur sinterbares Keramikmaterial umfassen;
einer Mehrzahl von Begrenzungsschichten (4), die anor ganische Partikel umfassen, die bei einer Sintertempe ratur des bei niedriger Temperatur sinterbaren Kera mikmaterials nicht gesintert werden und die jeweils so angeordnet sind, daß sie sich in Kontakt mit einer Hauptoberfläche einer vorbestimmten Schicht der Mehr zahl von Basiskeramikschichten (3) befinden, wobei die anorganischen Partikel durch Diffusion eines Teils des bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikmaterials gebunden sind, das in der Basiskeramikschicht benach bart zu der Begrenzungsschicht enthalten ist; und
Verdrahtungsleitern (5), die für die Basiskeramik schichten vorgesehen sind;
wobei mindestens zwei Begrenzungsschichten, die aus der Mehrzahl von Begrenzungsschichten ausgewählt sind, unterschiedliche Begrenzungskräfte aufweisen, die auf Basisgrünschichten zum Bilden der Basiskeramikschich ten ausgeübt werden, um die Schrumpfung der Basisgrün schichten während des Sinterns zu begrenzen.

2. Monolithisches Keramiksubstrat (1) gemäß Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Basiskeramikschichten (3) ei ne relativ dicke erste Basiskeramikschicht und eine relativ dünne zweite Basiskeramikschicht umfaßt, und bei dem die Mehrzahl von Begrenzungsschichten (4) eine erste Begrenzungsschicht, die angeordnet ist, um sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der ersten Basiske ramikschicht zu befinden, und eine zweite Begrenzungs schicht, die angeordnet ist, um sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der zweiten Basiskeramikschicht zu befinden, umfaßt, wobei die Dicke der ersten Begren zungsschicht größer ist als die der zweiten Begren zungsschicht.

3. Monolithisches Keramiksubstrat (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Mehrzahl von Basiskeramikschichten (3) eine relativ dicke erste Basiskeramikschicht und eine relativ dünne zweite Basiskeramikschicht umfaßt, und bei dem die Mehrzahl von Begrenzungsschichten (4) eine erste Begrenzungsschicht, die so angeordnet ist, daß sie sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der ersten Basiskeramikschicht befindet, und eine zweite Begrenzungsschicht, die so angeordnet ist, daß sie sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche der zweiten Basiskeramikschicht befindet, umfaßt, wobei der Parti keldurchmesser der in der ersten Begrenzungsschicht enthaltenen anorganischen Partikel geringer ist als der der in der zweiten Begrenzungsschicht enthaltenen anorganischen Partikel.

4. Monolithisches Keramiksubstrat (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 3, bei dem die Mehrzahl von Basiskera mikschichten (3) eine erste und eine zweite Basiskera mikschicht mit unterschiedlichen Dicken umfaßt, und bei dem die Mehrzahl der Begrenzungsschichten (4) eine erste und eine zweite Begrenzungsschicht umfaßt, die angeordnet sind, um sich jeweils in Kontakt mit der Hauptoberfläche der ersten beziehungsweise der zweiten Basiskeramikschicht zu befinden, wobei sich die Typen der in der ersten und der zweiten Begrenzungsschicht enthaltenen anorganischen Partikel voneinander unter scheiden.

5. Monolithisches Keramiksubstrat (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 4, bei dem die Verdrahtungsleiter (5) ein leitfähiges Material umfassen, das hauptsächlich aus mindestens einem aus der Gruppe von Ag, Au, Cu, Ni, Ag-Pd und Ag-Pt ausgewählten Metall gebildet ist.

6. Monolithisches Keramiksubstrat (1) gemäß einem der An sprüche 1 bis 5, bei dem die Verdrahtungsleiter (5) einen leitfähigen Film (6, 7), der sich entlang der Hauptoberfläche der Basiskeramikschicht (3) erstreckt, und einen Durchkontaktierungsleiter (8, 9), der sich erstreckt, um die Basiskeramikschicht zu durchdringen, umfassen.

7. Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramik substrats (1) mit folgenden Schritten:
Bilden eines Grünlaminatkörpers (2), der eine Mehrzahl von Basisgrünschichten (11), die bei niedriger Tempe ratur sinterbare Keramikpartikel enthalten, eine Mehr zahl von Begrenzungsgrünschichten (12), die anorgani sche Partikel enthalten, die bei einer Sintertempera tur der bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramik partikel nicht gesintert werden und jeweils angeordnet sind, um sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche einer vorbestimmten Schicht der Mehrzahl von Basisgrün schichten in Kontakt zu befinden, und für die Basis grünschichten vorgesehene Verdrahtungsleiter (5) um faßt; und
Sintern des Grünlaminatkörpers (2) unter Bedingungen, die ein Sintern der bei niedriger Temperatur sinterba ren Keramikpartikel bewirken;
wobei mindestens zwei Basisgrünschichten, die aus der Mehrzahl von den Grünlaminatkörper (2) bildenden Ba sisgrünschichten (11) ausgewählt sind, unterschiedli che intrinsische Schrumpffähigkeiten während des Sin terschritts aufweisen, und mindestens zwei Begren zungsgrünschichten, die aus der Mehrzahl von das Grün laminat bildenden Begrenzungsgrünschichten ausgewählt sind, unterschiedliche Begrenzungskräfte aufweisen, die auf die Basisgrünschichten zum Begrenzen der Schrumpfung derselben ausgeübt werden.

8. Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß Anspruch 7, bei dem die Begren zungskraft der Begrenzungsgrünschicht (12) durch min destens einen der folgenden Faktoren gesteuert wird: die Dicke der Begrenzungsgrünschicht, den Partikel durchmesser, den Typ, die Form, die Partikelvertei lung, den Gehalt der in der Begrenzungsgrünschicht enthaltenen anorganischen Partikel und die Oberflä chenbeschaffenheit der Begrenzungsgrünschicht.

9. Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem der Schritt des Bildens außerdem einen Schritt des Vorbe reitens von Basisgrünlagen zum Bilden der Basisgrün schichten (11) und einen zweiten Schritt des Bildens der Begrenzungsgrünschichten (12) auf den Basisgrünla gen umfaßt.

10. Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß Anspruch 9, bei dem der zweite Bildungsschritt außerdem einen Schritt des Vorberei tens eines Schlamms, um zum Bilden der Begrenzungs grünschichten (12) verwendet zu werden, und einen Schritt des Auftragens des Schlamms auf die Basisgrün lagen umfaßt.

11. Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem der zweite Bildungsschritt außerdem einen Schritt des Vorbereitens von Begrenzungsgrünlagen zum Bilden der Begrenzungsgrünschichten (12) und einen Schritt des Überlagerns der Basisgrünlagen mit den Begren zungsgrünlagen umfaßt.

12. Verfahren zum Herstellen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der Bildungsschritt außerdem das Vorbereiten eines Basisschlamms, um zum Bilden der Basisgrünschichten (11) verwendet zu werden, das Vorbereiten eines Be grenzungsschlamms, um zum Bilden der Begrenzungsgrün schichten (12) verwendet zu werden, das Auftragen des Basisschlamms, um die Basisgrünschichten zu bilden, und das Auftragen des Begrenzungsschlamms auf den Ba sisgrünschichten, um die Begrenzungsgrünschichten zu bilden, umfaßt.

13. Monolithisches Keramiksubstrat (1), das mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12 herge stellt ist.

14. Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramik substrats (1), das mittels eines Verfahrens gemäß ei nem der Ansprüche 7 bis 12 hergestellt ist, mit fol genden Schritten:
einem ersten Schritt des Sinterns eines Verbundstoffs, der durch Laminieren einer ersten Testgrünschicht, die die bei niedriger Temperatur sinterbaren Keramikparti kel enthält, und einer zweiten Testgrünschicht, die die anorganischen Partikel enthält, unter Bedingungen gebildet wird, die das Sintern der bei niedriger Tem peratur sinterbaren Keramikpartikel bewirken, um die Schrumpfungsrate der ersten Testgrünschicht in Rich tung entlang der Hauptoberfläche derselben zu messen, wobei der erste Schritt für Kombinationen einer Mehr zahl von Typen erster Testgrünschichten mit voneinan der unterschiedlichen Schrumpffähigkeiten während des Sinterns und einer Mehrzahl von Typen zweiter Test grünschichten mit voneinander unterschiedlichen Be grenzungskräften während des Sinterns durchgeführt wird, um vorläufig die Schrumpfungsraten aus den ein zelnen Kombinationen zu erhalten;
einem zweiten Schritt des Auswählens einer Mehrzahl von Typen erster Testgrünschichten mit Charakteristi ka, die zu denjenigen der Mehrzahl von Basisgrün schichten, die zum Bilden des monolithischen Keramik substrats erforderlich sind, im wesentlichen äquiva lent sind;
einem dritten Schritt des Auswählens einiger der Kom binationen der ersten Testgrünschichten und der zwei ten Testgrünschichten, deren Schrumpfungsraten zu de nen der Mehrzahl von ausgewählten Typen erster Test grünschichten etwa äquivalent sind; und
einem vierten Schritt des Bestimmens der Charakteris tika der Begrenzungsgrünschichten, die zu denjenigen der zweiten Testgrünschichten der ausgewählten Kombi nationen im wesentlichen äquivalent sind.

15. Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß Anspruch 14, bei dem die erste Testgrünschicht in dem zweiten Schritt eine Dicke auf weist, die zu derjenigen der Basisgrünschicht (11) im wesentlichen äquivalent ist.

16. Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem die erste Testgrünschicht in dem zweiten Schritt eine Zu sammensetzung aufweist, die im wesentlichen dieselbe wie diejenige der Basisgrünschicht (11) ist.

17. Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die erste Testgrünschicht in dem zweiten Schritt einen Verdrahtungsleiter (5) aufweist, der zu dem auf der Basisgrünschicht (11) angeordneten im wesentlichen äquivalent ist.

18. Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die Begrenzungsgrünschicht (12) in dem vierten Schritt eine Dicke aufweist, die zu derjenigen der zweiten Testgrünschicht im wesentlichen äquivalent ist.

19. Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem die Begrenzungsschicht in dem vierten Schritt an organische Partikel mit einem Partikeldurchmesser ent hält, der zu demjenigen der in der zweiten Testgrün schicht enthaltenen anorganischen Partikel im wesent lichen äquivalent ist.

20. Verfahren zum Entwerfen eines monolithischen Keramik substrats (1) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem die Begrenzungsgrünschicht (12) in dem vierten Schritt einen Typ von anorganischen Partikeln enthält, der zu demjenigen der in der zweiten Testgrünschicht enthaltenen anorganischen Partikel im wesentlichen äquivalent ist.

21. Elektronische Vorrichtung mit einem monolithischen Ke ramiksubstrat (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und einer Hauptplatine (10), auf der das monolithische Keramiksubstrat angebracht ist.