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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein keramisches Multilayersubstrat
mit einer verbesserten Verbindungsstruktur zwischen inneren Leiterbahnen
und einer Außenelektrode,
und ein Verfahren zur Herstellung des Substrats, und insbesondere
ein bei niedriger Temperatur gemeinsam gebranntes keramisches Multilayersubstrat,
das durch Aufeinanderstapeln und Brennen einer Mehrzahl von keramischen Schichten
gebildet wird, indem ein Verbindungsstab in vertikaler Richtung
auf Verbindungsflächen
zwischen inneren Leiterbahnen und einer Außenelektrode aller keramischen
Schichten ausgebildet wird, wodurch verhindert wird, dass metallische
leitende Schichten der inneren Leiterbahnen während der Bearbeitung des äußeren Anschlusses
verformt werden, außerdem
werden die inneren Leiterbahnen stabil an die Außenelektrode angeschlossen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Substrats.
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Eine
Technik zur Herstellung eines bei niedriger Temperatur gemeinsam
gebrannten keramischen Substrats, das im Folgenden als „LTCC" (low temperature
cofired ceramic) bezeichnet wird, ist ein Verfahren, bei dem eine
innere Elektrode und passive Bauelemente (Widerstände, Induktivitäten und Kapazitäten) für bestimmte
Schaltungen gebildet werden. Die Leiterbahnen auf der Grünschicht
werden durch ein Siebdruckverfahren hergestellt, bei dem ein Metall
mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit wie Gold, Kupfer oder
dergleichen verwendet wird. Eine Mehrzahl dieser Grünlinge wird
vertikal gestapelt und anschließend
gebrannt (im Allgemeinen bei weniger als 1000 °C), um Multi-Chip-Module (MCM)
und Multi-Chip-Gehäuse herzustellen.
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Da
die keramischen Schichten und die metallischen Elemente gemeinsam
gebrannt werden, kann die LTCC-Technik die passiven Bauelemente (Widerstand,
Induktivität
und Kapazität)
in einem Modul ausbilden, wodurch ein komplexer Aufbau erhalten
wird, der viele Bauteile enthält
und im Hinblick auf die Miniaturisierung vorteilhaft ist.
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Da
das LTCC-Substrat die eingebetteten passiven Bauelemente umfasst,
kann das LTCC-Substrat als SOP (System-On-Package) ausgebildet werden,
wodurch der schädliche
Effekt minimiert wird, der in Teilen eines SMD (Surface Mounted Device)
erzeugt wird. Ferner verringert das LTCC-Substrat elektrisches Rauschen,
das an Lötstellen
bei der Befestigung auf Flächen
erzeugt wird, wodurch die elektrischen Eigenschaften des hergestellten
Geräts
verbessert werden, ebenso wird die Anzahl der Lötstellen verringert, wodurch
die Zuverlässigkeit
des hergestellten Geräts
verbessert wird. Darüber
hinaus verringert das LTCC-Substrat den Temperaturkoeffizienten
der Resonanzfrequenz (Tf) durch Einstellen
des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wodurch die Eigenschaften
des dielektrischen Resonators gesteuert werden.
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Das
LTCC-Multilayersubstrat wird gebildet, indem Schaltungen in einem
einzigen keramischen Substrat ausgebildet werden und durch Aufeinanderstapeln
mehrerer keramischer Schichten. Daher müssen äußere Anschlüsse, die mit der Außenseite zu
verbinden sind, auf einer Außenfläche des LTCC-Substrats
ausgebildet und elektrisch mit den Leiterbahnen innerhalb des Substrats
verbunden werden.
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Aus
der
EP 0 582 881 B1 ist
ein elektronisches Vielschichtbauteil bekannt, das Außenelektroden
aufweist, daneben wird ein Verfahren zum Vereinzeln von einer Vielzahl
von Bauteilen beschrieben, die gemeinsam auf einem Substrat aufgebaut
werden.
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Aus
der
EP 0 599 595 B1 sind
Verfahren bekannt, durch die Außenelektroden
an keramischen Bauteilen mit Leiterbahnen im Inneren verbunden werden.
Aus
JP 10275979 A (abstract)
und aus
JP 09186458
A (abstract) ist jeweils für sich ein Verfahren bekannt,
bei dem Außenelektroden
dadurch erzeugt werden, dass runde Durchgangslöcher geteilt werden.
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Die 1 und 2 zeigen „ein geschichtetes elektronisches
Bauteil", das ein
laminiertes, Schichten aufweisendes Substrat mit inneren Schaltungen aufweist.
Durchgangslöcher
sind in Längsrichtung des
Substrats ausgebildet, und externe Elektroden sind ausgebildet durch
Füllen
der Durchgangslöcher mit
einem elektrischen Leiter, wie in der japanischen offengelegten
Patentanmeldung Nr. Hei 8-37251
offenbart ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind Durchgangslöcher 7 in
der Schichtstruktur 5 ausgebildet und mit Leitern 9 gefüllt, und
die Leiter 9 innerhalb der Durchgangslöcher 7 sind an die
inneren Schaltungen angeschlossen. Durchgangslöcher 10 sind in der
Schichtstruktur 5 ausgebildet und die Leiter 9 liegen
in den Durchgangslöchern 10 frei.
Die exponierten Leiter 9 dienen als Außenelektroden 4 für elektronische
Komponenten. Da die Leiter 9, die in den Durchgangslöchern 7 gebildet
sind, zu Außenelektroden
werden, haben die Außenelektroden 4 in dieser
japanischen Veröffentlichung
die gleichen Maße
und Formen und sind leicht herstellbar.
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Die
erwähnte
japanische Veröffentlichung hat
jedoch das folgende Problem. Die rechteckigen Durchgangslöcher 7 werden
gleichzeitig durch mehrere geschichtete Grünlinge in Längsrichtung mit einem Stanzverfahren
oder dergleichen hergestellt. In diesem Fall, wie in 3 gezeigt ist, werden die
geschichteten Grünlinge
in der Richtung des Ausstanzens durch eine Schubspannung komprimiert,
und die inneren Metallmuster auf den Grünlingen befinden sich nicht
bei den Durchgangslöchern 7.
Die inneren Leiterbahnen müssen
sich bei den Durchgangslöchern 7 befinden,
sodass sie mit dem Leitern 9 verbunden werden können, die
in den Durchgangslöchern 7 gebildet
sind und als äußere Elektroden dienen.
Die japanische Veröffentlichung
löst jedoch nicht
das oben beschriebene Problem, wie in den 1 und 2 gezeigt
ist.
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Es
gibt verschiedene Verfahren zum Ausbilden von Außenelektroden bei dem herkömmlichen bei
niedriger Temperatur gebrannten keramischen Multilayersubstrat.
Erstens, wie in 4 gezeigt
ist, wird eine innere Leiterbahn 2a bis zum Rand jedes keramischen
Substrats ausgedehnt und liegt außen frei. Dann wird das keramische
Multilayersubstrat 3 durch Aufstapeln und Brennen der mehreren
keramischen Schichten bei einer hohen Temperatur gebildet, und eine
Außenelektrode 4a wird
auf einer Seitenfläche
des keramischen Multilayersubstrats 3 gebildet durch eine
Beschichtung, ohne dass irgendein Durchgangsloch bei dem keramischen
Multilayersubstrat 3 durch das Ausstanzverfahren gebildet
wird. Dieses Verfahren stellt die Verbindung zwischen den inneren
Leiterbahnen und der Außenelektrode
sicher. Nachdem die keramische Multilayerstruktur in eine Mehrzahl
von keramischen Einheitsmultilayersubstraten 3 geschnitten
worden ist, muss die Oberfläche
des keramischen Multilayersubstrats 3 jedoch geschliffen
werden, um die inneren Leiterbahnen 2a vor dem Bilden der
Außenelektrode 4a freizulegen. Dementsprechend
macht dieses Verfahren das Herstellungsverfahren des Substrats komplizierter
und erfüllt
nicht die Anforderungen an eine Massenproduktion.
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5 zeigt ein weiteres Verfahren
der Herstellung von Außenelektroden.
Dabei wird ein Durchgangsloch mit der Form eines Viertelkreises
auf der Ecke aller keramischen Substrate ausgebildet, sodass es
an einer inneren Leiterbahn 2b anliegt, und eine Außenelektrode 4b wird
in jedem Durchgangsloch ausgebildet. Anschließend wird das keramische Multilayersubstrat 3 durch
Stapeln einer Mehrzahl der keramischen Schichten gebildet, wodurch
die Außenelektroden 4b in
einen externen Anschluss integriert werden. In diesem Fall ist das
Herstellungsverfahren sehr kompliziert, da die Außenelektroden 4b jeweils
auf den keramischen Schichten gebildet werden müssen. Da die Maße aller
Schichten nicht gleich sind, wegen des Unterschieds der thermischen
Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Schichten, kann das keramische
Multilayersubstrat bei einem äußeren Schlag
oder dergleichen leicht beschädigt
werden. Die Bezeichnung „Leiterbahn" wird allgemein für Schaltkreisleiterbahn
verwendet.
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6 stellt ein weiteres Verfahren
zur Herstellung von Außenelektroden
dar. Dabei wird ein Durchgangsloch mit der Form eines Viertelkreises auf
der Ecke aller Schichten gebildet, sodass es an der inneren Leiterbahn 2c anliegt.
Dann wird ein keramisches Multilayersubstrat 3 durch Aufschichten einer
Mehrzahl der keramischen Schichten gebildet, und Außenelektroden 4c werden
gleich zeitig in den mehreren Durchgangslöchern durch Auftragen gebildet.
Dieses Verfahren wird allgemein beim Herstellen von Außenelektroden
bei einem herkömmlichen
keramischen Multilayersubstrat benutzt, das bei niedriger Temperatur
gemeinsam gebrannt wird. Wie in 6 gezeigt
ist, da die Durchgangslöcher
des keramischen Multilayersubstrats 3 nicht präzise zueinander
ausgerichtet sind, wird das Material zum Herstellen der Außenelektroden
nicht gleichmäßig in jedem Durchgangsloch
aufgetragen und die Verbindung zwischen den inneren Leiterbahnen
und den Außenelektroden
ist schlecht.
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7 stellt ein weiteres Verfahren
zur Herstellung von Außenelektroden
dar, das ähnlich
dem in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 8-37251 ist.
Zunächst
wird eine Mehrzahl von keramischen Grünlingen vertikal aufgeschichtet,
um das keramische Multilayersubstrat 3 zu bilden. Anschließend wird
ein Durchgangsloch auf einer Ecke des keramischen Multilayersubstrats 3 gebildet
und eine Außenelektrode 4d wird
in dem Durchgangsloch 4 durch Beschichten gebildet. In
diesem Fall, wie in 3 gezeigt
ist, liegen die inneren Leiterbahnen 2d nicht an den Durchgangslöchern in
dem Verfahrensschritt des Herstellens der Durchgangslöcher an,
wodurch dasselbe Problem erzeugt wird, dass sie nicht an die Außenelektrode 4d angeschlossen
sind.
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Daher
ist ein Verfahren erforderlich, um gleichzeitig Durchgangslöcher auf
jeder Lage des keramischen Multilayersubstrats durch ein Stanzverfahren
herzustellen, um das Herstellungsverfahren des keramischen Multilayersubstrats
zu vereinfachen und die Verbindung zwischen inneren Leiterbahnen und
der Außenelektrode
zu verbessern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Dementsprechend
wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die oben genannten
Probleme gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
ein keramisches Multilayersubstrat zu schaffen, bei dem die Verbindung
zwischen inneren Leiterbahnen und einer Außenelektrode aufrechterhalten wird,
auch in dem Fall, wenn eine Mehrzahl von keramischen Grünlingen,
die mit inneren Lei terbahnen versehen sind, vertikal gestapelt wird
und wenn ein Durchgangsloch auf einer Fläche für die Außenelektrode des keramischen
Multilayersubstrats erzeugt wird, ebenso wird ein Verfahren zur
Herstellung des Substrats angegeben.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein keramisches
Multilayersubstrat zu schaffen, bei dem eine Mehrzahl von keramischen
Grünlingen
vertikal geschichtet ist und bei dem ein Durchgangsloch auf dem
keramischen Multilayersubstrat gebildet ist, um eine Außenelektrode
zu bilden, wodurch das Herstellungsverfahren des Multilayersubstrats
vereinfacht und die Qualität
des Multilayersubstrats verbessert wird, ebenso wird ein Verfahren
zur Herstellung des Substrats angegeben.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten
und weitere Ziele erreicht durch ein keramisches Multilayersubstrat,
umfassend: eine Mehrzahl von keramischen Schichten, Leiterbahnen,
die auf einigen oder allen keramischen Schichten ausgebildet sind
und Schaltkreiselemente bilden, mindestens eine Aussparung an mindestens
einer Seitenfläche
des keramischen Multilayersubstrats, in der eine Außenelektrode
ausgebildet ist, mindestens eine Leiterbahn, die zu der mindestens
einen Außenelektrode
führt und mit
dieser verbunden ist.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Multilayersubstrats vorgeschlagen, umfassend
die folgenden Schritte: Herstellen einer Mehrzahl von keramischen
Schichten mit einer festgelegten Dicke; Ausbilden von Leiterbahnen
auf Oberflächen
der keramischen Schichten um Schaltkreiselemente auszubilden; Ausbilden
von Durchgangslöchern
in vertikaler Richtung der keramischen Schichten innerhalb eines
Teils der keramischen Schichten, der bis zu den Seitenflächen der
keramischen Schichten reicht, benachbart zu den Seitenflächen; Ausbilden
von Verbindungsstäben
durch Füllen
der Durchgangslöcher
in den keramischen Schichten mit einem elektrisch leitfähigen Material, so
dass die Verbindungsstäbe
mit den Leiterbahnen elektrisch verbunden sind; Stapeln der Mehrzahl
der keramischen Schichten; Ausbilden wenigstens einer die Verbindungsstäbe freilegenden
Aussparung an Seitenflächen der
gestapelten keramischen Schichten; und Ausbilden wenigstens einer
Außenelektrode in
der Aussparung durch ein Beschichtungsverfahren.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Multilayersubstrats angegeben, umfassend die
folgenden Schritte: Herstellen einer Mehrzahl von keramischen Schichten
mit einer festgelegten Dicke; Ausbilden von Durchgangslöchern in vertikaler
Richtung der keramischen Schichten innerhalb eines Teils der keramischen
Schichten, der zu den Seitenflächen
der keramischen Schichten benachbart ist; Ausbilden von Verbindungsstäben durch
Füllen
der Durchgangslöcher
mit einem elektrisch leitfähigen
Material; Ausbilden von Leiterbahnen auf Oberflächen der keramischen Schichten
um derart Schaltkreiselemente auszubilden, dass die Verbindungsstäbe innerhalb
des Teils der Leiterbahnen angeordnet sind, der bis zu den Seitenflächen der
keramischen Schicht reicht; Stapeln einer Mehrzahl der keramischen
Schichten; Ausbilden wenigstens eines Durchgangslochs in vertikaler
Richtung auf den Seitenflächen
der gestapelten keramischen Schichten, so dass die Verbindungsstäbe an der
Außenseite
freiliegen; und Ausbilden wenigstens einer Außenelektrode in der Aussparung
durch ein Beschichtungsverfahren.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Multilayersubstrats angegeben, umfassend die
folgenden Schritte: Herstellen einer Mehrzahl von keramischen Schichten,
die jeweils mit Anreißlinien
versehen sind, sodass sie in eine Mehrzahl von keramischen Schichten
geschnitten werden können
und eine festgelegte Dicke besitzen; Herstellen einer Mehrzahl von
gleichen Leiterbahnen auf Oberflächen
der keramischen Schichten, um Schaltkreiselemente auszubilden; Ausbilden
von Durchgangslöchern
in vertikaler Richtung der keramischen Schichten innerhalb eines
Teils der Leiterbahnen, der bis zu den Anreißlinien der keramischen Schichten reicht,
benachbart zu den Anreißlinien;
Ausbilden von Verbindungsstäben
durch Füllen
der Durchgangslöcher
mit einem elektrisch leitfähigen
Material, so dass die Verbindungsstäbe mit den Leiterbahnen verbunden
sind; Stapeln einer Mehrzahl der keramischen Schichten; Ausbilden
von Aussparungen in vertikaler Richtung auf den Anreißlinien
der gestapelten keramischen Schichten, so dass die Verbindungsstä be an der
Außenseite
freiliegen; Ausbilden von Außenelektroden
in den Aussparungen durch ein Beschichtungsverfahren; und Zerschneiden
der gestapelten keramischen Schichten entlang der Anreißlinien
in eine Mehrzahl von keramischen Multilayersubstraten.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtpunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Multilayersubstrats offenbart, umfassend die
folgenden Schritte: Herstellen einer Mehrzahl von keramischen Schichten,
die jeweils mit Anreißlinien
versehen sind, sodass sie in eine Mehrzahl von keramischen Schichten
mit einer festgelegten Dicke geschnitten werden können; Ausbilden
von Durchgangslöchern
in vertikaler Richtung der keramischen Schichten, benachbart zu
den Anreißlinien; Ausbilden
von Verbindungsstäben
durch Füllen
der Durchgangslöcher
mit einem elektrisch leitfähigem Material;
Ausbilden einer Mehrzahl von gleichen Leiterbahnen auf Oberflächen der
keramischen Schichten, um Schaltkreiselemente zu bilden, derart,
dass die Verbindungsstäbe
innerhalb eines Teils der Leiterbahnen angeordnet sind, der sich
bis zu den Anreißlinien
der keramischen Schichten erstreckt; Stapeln einer Mehrzahl der
keramischen Schichten; Ausbilden von Aussparungen in vertikaler
Richtung der gestapelten keramischen Schichten auf den Anreißlinien,
so dass die Verbindungsstäbe
an der Außenseite
freiliegen; Ausbilden von Außenelektroden in
den Aussparungen durch ein Beschichtungsverfahren; und Zerschneiden
der gestapelten keramischen Schichten entlang der Anreißlinien
in eine Mehrzahl von keramischen Mehrschichtsubstraten.
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Eine
Schichtstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung wird gebildet durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten,
wodurch ein Gehäuse
hergestellt wird. Die Schichten werden passend ausgewählt aus
Materialien mit bestimmten elektrischen, dielektrischen und magnetischen
Eigenschaften. Insbesondere wird für die Schicht ein keramischer
Grünling
mit einer festgelegten Dicke benutzt. Eine Leiterbahn wird mit einer
festgelegten Form auf den Grünlingen
durch Beschichten eines Metalls auf dem Grünling erzeugt und dient als
Schaltungselement, wenn die Grünlinge
gestapelt werden. Die Leiterbahnen sind aus Metallen wie Silber,
Kupfer oder dergleichen hergestellt. Die mehreren keramischen Schichten
werden gestapelt und bei einer niedrigen Temperatur gebrannt, dadurch
entsteht eine Schichtstruktur, die als bei niedriger Temperatur
gemeinsam gebranntes keramisches Multilayersubstrat bezeichnet wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
oben genannten und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Figuren erläutert,
in denen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Multilayersubstrats
nach dem Schneiden, sodass die äußeren Anschlüsse zur
Außenseite
freiliegen;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen Multilayersubstrats
von 1 vor dem Zerschneiden, sodass die äußeren Anschlüsse zur
Außenseite
freiliegen;
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3 ist
eine schematische Ansicht und zeigt Probleme, die bei der Herstellung
des Multilayersubstrats von 1 entstehen;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Multilayersubstrat, das
einen äußeren Anschluss
umfasst, der nach einem herkömmlichen Verfahren
ausgebildet wurde;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Multilayersubstrat, umfassend
einen äußeren Anschluss,
hergestellt durch ein weiteres herkömmliches Verfahren;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Multilayersubstrat, umfassend
einen äußeren Anschluss,
hergestellt durch ein weiteres herkömmliches Verfahren;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Multilayersubstrat, umfassend
einen äußeren Anschluss,
hergestellt durch ein weiteres herkömmliches Verfahren;
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8 ist
eine geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Multilayersubstrats;
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9 ist
eine Draufsicht eines keramischen Substrats des erfindungsgemäßen Multilayersubstrats;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht des Multilayersubstrats von 8;
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11 ist
eine geschnittene Ansicht des erfindungsgemäßen Multilayersubstrats;
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12A–12G zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines
keramischen Multilayer substrats gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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13A–13G zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines
keramischen Multilayer substrats gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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14A–14H zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines
keramischen Multilayersubstrats gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und
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15A–15H zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines
keramischen Multilayersubstrats gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die
Figuren beschrieben. 8 ist eine geschnittene Ansicht
eines Multilayersubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung, und 9 ist eine Draufsicht eines
keramischen Substrats des Multilayersubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung. 10 ist
eine perspektivische Ansicht des Multilayersubstrats von 8.
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Wie
in den 8 und 9 gezeigt ist, ist eine Leiterbahn 102 mit
einem festgelegtem Muster auf allen keramischen Schichten 103 ausgebildet. Ein
Ende der Leiterbahn 102 erstreckt sich bis zu einer Kante
der keramischen Schicht 103, um Signale mit der Außenseite
auszutauschen. Es ist nicht erforderlich, dieses Muster für den Signalaustausch
auf allen keramischen Schichten 103 auszubilden. Dementsprechend
kann das Signale austauschende Muster auf Teilen der keramischen
Schichten 103 nicht ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung
verwendet die keramische Schicht 103, die mit einer Aussparung 105 mit
einer Halbkreisform versehen ist. Die Aussparung 105 bildet
einen Freiraum zum Ausbilden einer Außenelektrode 104 in
dem Freiraum. In dem Fall, wenn eine Schichtstruktur durch Stapeln
einer Mehrzahl der keramischen Schichten 103, die aus einer
keramischen Substratlage bestehen, gebildet wird, werden die Aussparungen 105 im
Inneren der Schichtstruktur ausgebildet, bevor die Schichtstruktur
in eine Mehrzahl von keramischen Mehrschichtsubstraten zerschnitten
wird, sodass die Außenelektrode
einfach hergestellt wird. Die kreisförmige Aussparung 105 wird
zwischen zwei benachbarten Schichten 103 ausgebildet und
anschließend in
eine Halbkreisform gebracht, sodass sie zur Außenseite hin offen ist, indem
die Schichtstruktur in die mehreren Multilayersubstrate geschnitten
wird.
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Ein
Verbindungsstab 110 wird in der keramischen Schicht 103 ausgebildet
durch Füllen
eines Durchgangslochs, das zwischen der Leiterbahn 102 und
der Aussparung 105 angeordnet ist. Eine Seite des Verbindungsstabs 110 berührt die
Aussparung 105, sodass er an der Innenseite der Aussparung
frei liegt, und die andere Seite des Verbindungsstabs 110 berührt die
Leiterbahn 102. Anders als die Leiterbahn 102 ist
der Verbindungsstab 110 in vertikaler Richtung der keramischen
Schicht 103 ausgebildet und berührt die Außenelektrode 104 direkt.
Die Außenelektrode 104 ist
auf der Innenwand der Aussparung 105 ausgebildet, und an
die Leiterbahn 102 und den Verbindungsstab 110 angeschlossen,
sie dient dazu, Signale von außen
an die Leiterbahn zu übertragen.
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10 zeigt
das Multilayersubstrat, bei dem die Verbindungsstäbe 110 benutzt
werden, bei dem die Außenelektrode 104 sowohl
an die inneren Leiterbahnen 102 als auch an die Verbindungsstäbe 110 angeschlossen
ist.
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Die
Leiterbahn 102 ist aus einem metallischen Beschichtungsfilm
hergestellt, und der Verbindungsstab 110 ist durch Füllen des
Durchgangslochs (nicht gezeigt) mit einem metallischen elektrisch
leitfähigen
Material gebildet, sodass er elektrisch an die Leiterbahn 102 angeschlossen
wird. Vorzugsweise hat der Verbindungsstab 110 eine Kreisform.
Der Verbindungsstab 110 kann jedoch in unterschiedlichen Formen
ausgebildet werden, sodass er an der Wandfläche der Aussparung 105 frei
liegt.
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Vorzugsweise
läuft der äußere Umfang
des Durchgangslochs durch die Mitte des Verbindungsstabs 110,
und der Durchmesser des Verbindungsstabs 110 ist kleiner
als die Breite der Leiterbahnen 102. Da der Verbindungsstab 110 in
vertikaler Richtung des Substrats ausgebildet ist und das Durchgangsloch
einen großen
Durchmesser hat, ist die Festigkeit des Substrats verringert und
die Menge des metallischen Leiters, der das Durchgangsloch auffüllt, ist
erhöht,
wodurch die Herstellungskosten ebenfalls erhöht sind, was dazu führt, dass
die Herstellung des Substrats erschwert ist. Um die obigen Probleme
zu lösen,
wird es bevorzugt, das Durchgangsloch innerhalb der Fläche der
Leiterbahn 102 auszubilden.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird der Grad der elektrischen Verbindung
zwischen der Außenelektrode 104 und
der inneren Leiterbahn 102 verbessert, wenn die Außenelektrode 104 elektrisch über den
Verbindungsstab 110 an die Leiterbahn 102 angeschlossen
ist. Da die Leiterbahn lediglich auf der oberen Fläche des
Substrats ausgebildet ist, wird die Verbindung zwischen der Außenelektrode
und den inneren Leiterbahnen herkömmlich durch einen Linienkontakt
erreicht. Da die Kontaktfläche
zwischen den inneren Leiterbahnen und der Außenelektrode bei der vorliegenden
Erfindung, die die Verbindungsstäbe
umfasst, vergrößert ist,
und da die Verbindung zwischen dem Verbindungsstab und der Außenelektrode
durch einen Flächenkontakt
erhalten wird, ist der Grad der Verbindung zwischen den inneren
Leiterbahnen und der Außenelektrode
verbessert.
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Im
Vergleich zu dem Stand der Technik verbessert die Ausbildung des
Verbindungsstabs das Verfahren zur Herstellung des Multilayersubstrats.
Im Folgenden wird gemeinsam mit der Beschreibung der verbesserten
Wirkung des Verfahrens ein Verfahren zur Herstellung eines Multilayersubstrats
durch Stapeln einer Mehrzahl von keramischen Schichten gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die 12A bis 12G beschrieben.
- A) Eine keramische Schicht 203 mit
einer festgelegten Dicke wird hergestellt.
- B) Eine Leiterbahn 202 zum Ausbilden von Schaltkreiselementen
wird auf der keramischen Schicht 203 ausgebildet. Die mehreren
Leiterbahnen 202 der vertikal gestapelten keramischen Schichten 203 bilden
verschiedene Schaltkreiselemente. Die Leiterbahn 202 ist
aus einem Metallfilm hergestellt.
- C) Durchgangslöcher 211 sind
an einem Ende der Leiterbahn 202 ausgebildet, die sich
bis zu einer Seitenfläche
der keramischen Schicht 203 erstreckt, um Signale mit der
Außenseite
auszutauschen. Das Durchgangsloch 211 ist vertikal zu der keramischen
Schicht 203 ausgebildet, benachbart zu der Seitenfläche der
keramischen Schicht 203. Vorzugsweise ist der Durchmesser
des Durchgangslochs 211 etwas kleiner als die Breite der
Leiterbahn 202. Das Durchgangsloch 211 ist lediglich
in einem Teil der Leiterbahn 202 bis zur Kante der keramischen
Schicht 203 reichend ausgebildet, um Signale mit der Außenseite
auszutauschen, und andere nicht gezeigte Durchgangslöcher sind
so ausgebildet, dass sie Signale mit anderen inneren Leiterbahnen
der keramischen Schicht 203 austauschen. Da die Durchgangslöcher 211 gleichzeitig
mit anderen Durchgangslöchern
zum Verbinden der auf der oberen und unteren Fläche des keramischen Substrats
ausgebildeten Leiterbahnen ausgebildet werden, kann das Durchgangsloch 211 einfach
hergestellt werden, ohne die Anzahl der Herstellungsschritte zu erhöhen. Vorzugsweise
hat das Durchgangsloch 211 denselben Durchmesser wie die
Durchgangslöcher
zum Anschließen
der Leiterbahnen, die auf den oberen und unteren Flächen des
keramischen Substrats ausgebildet sind.
- D) Das Durchgangsloch 211 ist mit einem Material gefüllt, um
elektrisch mit der freiliegenden Leiterbahn 202 verbunden
zu werden, wodurch der Verbindungsstab 210 gebildet wird.
Der Verbindungsstab 210 ist aus einem metallischen leitenden
Material hergestellt, um elektrisch mit der Leiterbahn 202 verbunden
zu werden.
- E) Eine Mehrzahl von keramischen Schichten 203, die
durch die vorgenannten Schritte hergestellt worden sind, wird vertikal
gestapelt. Teile oder alle der gestapelten keramischen Schichten 203 umfassen
den Verbindungsstab 210, der durch Füllen des Durchgangslochs 211 gebildet wurde,
und der Verbindungsstab 210 ist an die inneren Leiterbahnen
der entsprechenden keramischen Schicht 203 angeschlossen.
- F) Eine Aussparung 205 ist in Längsrichtung auf der Kante der
gestapelten keramischen Schichten 203 ausgebildet, um die
Leiterbahnen 202 und die Verbindungsstäbe 210 freizulegen.
Die Aussparung 205 hat eine Halbkreisform, sodass es nach außen offen
ist, und läuft
durch die Verbindungsstäbe 210.
Daher liegen die Verbindungsstäbe 210 an
der Innenwand der Aussparung 205 frei. Vorzugsweise läuft der
Außenumfang
der Aussparung 205 durch die Mitte des Verbindungsstabs 210.
- G) Eine Außenelektrode 204 ist
auf dem inneren Umfang der Aussparung 205 ausgebildet.
Die Außenelektrode 204 ist
ausgebildet durch Beschichten des inneren Umfangs der Aussparung 205 mit einem
Metall, und sie ist an die Leiterbahnen 202 und die Verbindungsstäbe 210 angeschlossen.
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Da
die Aussparung in der gestapelten Struktur ausgebildet ist, die
durch Stapeln der mehreren keramischen Schichten gebildet ist, wird
die Außenelektrode
durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel gleichmäßig erzeugt.
Da der metallische Verbindungsstab auf der an die Außenseite
angeschlossenen Leiterbahn ausgebildet ist, liegt der Verbindungsstab
immer noch frei durch die in dem Stanzverfahren erzeugten Schubspannungen,
wodurch eine schlechte Verbindung zwischen den inneren Leiterbahnen
und der Außenelektrode
wegen der Verformung des keramischen Substrats verhindert wird. Die
große
Verbindungsfläche
zwischen den inneren Leiterbahnen und der Außenelektrode verbessert den
Grad der Verbindung dazwischen.
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Das
Verfahren zur Herstellung des Multilayersubstrats der vorliegenden
Erfindung kann wie folgt modifiziert werden. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann der Schritt des Ausbildens des Durchgangslochs
vor dem Schritt des Ausbildens der Musterschicht durchgeführt werden.
Die 13A bis 13G zeigen
ein Verfahren zur Herstellung eines Multilayersubstrats gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
- A) Eine keramische
Schicht 303 mit einer festgelegten Dicke wird hergestellt.
- B) In Übereinstimmung
mit dem Schritt C des ersten Ausführungsbeispiels werden Durchgangslöcher 311 in
der keramischen Schicht 303 ausgebildet. Die Position des
Durchgangslochs 311 ist so gewählt, dass das Durchgangsloch 311 innerhalb
einer später
gebildeten Leiterbahn angeordnet ist, und die Anzahl der Durchgangslöcher 311 wird
passend festgelegt, sodass die Durchgangslöcher 311 zum Austauschen
von Signalen mit der Außenseite
innerhalb der Musterschicht angeordnet sind.
- C) Die Durchgangslöcher 311 sind
mit einem metallischen Leiter gefüllt, wodurch sie als Verbindungsstäbe 310 ausgebildet
werden. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
ist der Verbindungsstab 310 in Längsrichtung innerhalb der keramischen
Schicht 303 ausgebildet.
- D) Eine Leiterbahn 302 ist auf der keramischen Schicht 303 ausgebildet,
sodass die Verbindungsstäbe 310 innerhalb
einer Fläche
der Leiterbahn 302 angeordnet sind.
- E) bis G) In Übereinstimmung
mit dem ersten Ausführungsbeispiel
wird eine Mehrzahl der keramischen Schichten 303, die durch
die vorgenannten Schritte ausgebildet worden sind, vertikal gestapelt,
eine Aussparung 305 wird in Längsrichtung auf der Kante der
gestapelten keramischen Schichten 303 ausgebildet, und
eine Außenelektrode 304 wird
an der inneren Kreislinie des Durchgangslochs 305 ausgebildet.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Multilayersubstrats vor,
bei dem eine Multilayersubstratplatte hergestellt und dann in mehrere
Multilayersubstrate geschnitten wird, sodass eine Massenproduktion
von Multilayersubstratprodukten stattfindet. Dieses Verfahren wird durch
ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwirklicht, dass nun detailliert unter Bezugnahme
auf die 14A bis 14H beschrieben
wird.
- A) Eine keramische Schicht 403 mit
einer bestimmten Dicke wird hergestellt. Die keramische Schicht 403 ist
mit Anreißlinien 408 versehen,
um in eine Mehrzahl von keramischen Substraten geschnitten zu werden.
- B) Eine Mehrzahl von denselben Leiterbahnen 402, die
Schaltkreiselemente bilden, ist auf der keramischen Schicht 403 ausgebildet.
Die mehreren Leiterbahnen 402 der vertikal gestapelten
keramischen Schicht 403 bilden verschiedene Schaltkreiselemente.
Die Leiterbahnen 402 sind aus einem Metallfilm hergestellt.
- C) Durchgangslöcher 411 sind
innerhalb der Leiterbahnen 402 ausgebildet und erstrecken
sich bis zu den Anreißlinien 408 der
keramischen Schicht 403, um Signale mit der Außenseite
auszutauschen. Die Durchgangslöcher 211 sind
in Längsrichtung
auf der keramischen Schicht 403 benachbart zu den Anreißlinien 408 der
keramischen Schicht 403 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Durchmesser
des Durchgangslochs 411 etwas kleiner als die Breite der
Leiterbahn 402. Das Durchgangsloch 411 ist lediglich
in dem Teil der Leiterbahn 402 ausgebildet, der sich bis
zu den Anreißlinien 408 der
keramischen Schicht 403 erstreckt, um Signale mit der Außenseite
auszutauschen, und andere Durchgangslöcher (nicht gezeigt) sind ausgebildet,
um Signale mit anderen inneren Leiterbahnen der keramischen Schicht 403 auszutauschen.
Da die Durchgangslöcher 411 gleichzeitig
mit anderen Durchgangslöchern ausgebildet
sind, um die Muster, die auf der oberen und der unteren Fläche der
keramischen Schicht 403 miteinander zu verbinden, kann
das Durchgangsloch 411 einfach ausgebildet werden, ohne
die Anzahl der Herstellungsschritte zu erhöhen. Vorzugsweise hat das Durchgangsloch 411 den
gleichen Durchmesser wie die Durchgangslöcher zum Verbinden der oberen
und unteren Muster.
- D) Die Durchgangslöcher 411 sind
mit einem Material gefüllt,
um elektrisch mit den freiliegenden Leiterbahnen 402 verbunden
zu werden, wodurch sie als Verbindungsstäbe 410 ausgebildet
werden. Die Verbindungsstäbe 410 sind
aus einem metallischen Leiter hergestellt, sodass sie elektrisch
mit den Leiterbahnen 402 verbunden werden.
- E) Eine Mehrzahl der keramischen Schichten 403, die
durch die vorgenannten Schritte hergestellt sind, wird vertikal
gestapelt. Ein Teil oder alle der gestapelten keramischen Schichten 403 umfassen
den Verbindungsstab 410, der durch Füllen des Durchgangslochs 411 gebildet
ist, und der Verbindungsstab 410 ist an die inneren Leiterbahnen
der entsprechenden keramischen Schicht 403 angeschlossen.
- F) Aussparungen 405 sind in Längsrichtung auf den Anreißlinien 408 der
gestapelten keramischen Schichten 403 ausgebildet, um die
Leiterbahnen 402 und die Verbindungsstäbe 410 freizulegen.
Die Aussparung 405 hat eine Zylinderform und läuft durch
die Verbindungsstäbe 410.
Die Verbindungsstäbe 410 liegen
an der Innenwand der Aussparung 405 frei. Vorzugsweise
läuft der äußere Umfang
der Aussparung 405 durch die Mitte des Verbindungsstabs 410.
- G) Außenelektroden 404 sind
auf inneren Kreislinien der Aussparungen 405 ausgebildet.
Die Außenelektroden 404 sind
ausgebildet durch Auftragen eines Metalls auf den inneren Kreislinien
der Aussparungen 405 und sie sind an die Leiterbahnen 402 und
die Verbindungsstäbe 410 angeschlossen.
- H) Die gestapelten keramischen Schichten 403 werden
entlang der Anreißlinien 408 in
eine Mehrzahl von keramischen Multilayersubstraten 404 geschnitten,
die jeweils eine gewünschte
Größe haben.
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Da
ein Durchgangsloch bei der gestapelten Struktur durch Stapeln einer
Mehrzahl von Schichten gebildet wird, wird ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
durch dieses Herstellungsverfahren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
die Außenelektrode
gleichmäßig ausgebildet.
Da der metallische Verbindungsstab auf der mit der Außenseite
verbundenen Leiterbahn ausgebildet ist, liegt der Verbindungsstab
immer noch frei zur Außenseite
infolge von Schubspannungen, die bei dem Stanzverfahren erzeugt
werden, somit wird eine schlechte Verbindung zwischen den inneren
Leiterbahnen und der Außenelektrode
durch die Verformung des keramischen Substrats vermieden. Ferner
verbessert ein großer
Verbindungsbereich zwischen den inneren Leiterbahnen und der Außenelektrode
den Grad der Verbindung. Darüber
hinaus werden bei dem Herstellungsverfahren des dritten Ausführungsbeispiels
die Schritte zum Ausbilden der Verbindungsstäbe und der Durchgangslöcher bei
einer Massenproduktion der Multilayersubstrate angewendet, wodurch
eine Massenproduktion eines bei niedriger Temperatur gemeinsam gebrannten
keramischen Multilayersubstratprodukts mit den vorgenannten Wirkungen durchgeführt wird.
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Das
Verfahren zur Herstellung des Multilayersubstrats des dritten Ausführungsbeispiels
kann wie folgt modifiziert werden. Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Ausbildens der Durchgangslöcher vor dem
Schritt des Ausbildens der Leiterbahnen durchgeführt. Die 15A bis 15H stellen
das Verfahren zur Herstellung eines Multilayersubstrats gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Ähnlich
wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel
werden bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
zuerst die Verbindungsstäbe
ausgebildet, anschließend
werden die Leiterbahnen ausgebildet.
- A) In Übereinstimmung
mit dem dritten Ausführungsbeispiel
wird eine keramische Schicht 503 mit einer festgelegten
Dicke hergestellt und mit Anreißlinien 508 versehen,
sodass sie in eine Mehrzahl von keramischen Substraten geschnitten
werden kann.
- B) In Übereinstimmung
mit dem Schritt C des dritten Ausführungsbeispiels werden Durchgangslöcher 511 in
der keramischen Schicht 503 ausgebildet. die Positionen
der Durchgangslöcher 511 sind
so festgelegt, dass die Durchgangslöcher 511 innerhalb
der später
ausgebildeten Leiterbahnen angeordnet sind, und die Anzahl der Durchgangslöcher 511 ist
vorher passend festgelegt, sodass die Durchgangslöcher 511 innerhalb
der Leiterbahnen zum Austausch von Signalen mit der Außenseite
angeordnet sind.
- C) Die Durchgangslöcher 511 werden
mit einem metallischen Leiter gefüllt, wodurch sie als Verbindungsstäbe 510 ausgebildet
werden. In Übereinstimmung
mit dem dritten Ausführungsbeispiel sind
die Verbindungsstäbe 510 in
Längsrichtung der
keramischen Schicht 503 ausgebildet.
- D) Leiterbahnen 502 sind auf der keramischen Schicht 503 ausgebildet,
sodass die Verbindungsstäbe 510 innerhalb
der Flächen
der Leiterbahnen 502 angeordnet sind.
- E) bis G) In Übereinstimmung
mit dem dritten Ausführungsbeispiel
wird eine Mehrzahl der keramischen Schichten 503, die durch
die zuvor erwähnten
Schritte hergestellt worden sind, vertikal gestapelt, Aussparungen 505 sind
in Längsrichtung
auf den Anreißlinien 508 der
gestapelten keramischen Schichten 503 ausgebildet, und
Außenelektroden 504 sind
auf inneren Kreislinien der Aussparungen 505 ausgebildet.
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In Übereinstimmung
mit den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung werden Multilayersubstrate hergestellt,
bei denen die Verbindung zwischen den inneren Leiterbahnen und den
Außenelektroden
stabil ist. Im Stand der Technik wurde kein Verfahren zur Herstellung
eines Durchgangslochs nach dem Stapeln der keramischen Substrate
wegen der erwähnten
Probleme benutzt. Wie jedoch in 11 gezeigt
ist, liegt bei dem Verfahren zur Herstellung der Multilayersubstrate
der Verbindungsstab 110, der innerhalb der inneren Leiterbahn 102 ausgebildet
ist, immer noch an der Wand der Aussparung frei, wodurch er an die
Außenelektrode 104,
die in der Aussparung ausgebildet ist, angeschlossen wird. Darüber hinaus
ist die innere Leiterbahn 102 mit dem Verbin dungsstab 110 verbunden,
wodurch sie stabil elektrisch mit der Außenelektrode 104 verbunden
wird.
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Aus
der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass die Außenelektrode
gleichmäßig auf
dem keramischen Multilayersubstrat ausgebildet wird, da ein Durchgangsloch
auf der Stapelstruktur ausgebildet wird, die durch Stapeln einer
Mehrzahl von mit Musterschichten versehenen Schichten gebildet wird. Darüber hinaus,
da ein metallischer Verbindungsstab auf der mit der Außenseite
verbundenen Leiterbahn gebildet ist, liegt der Verbindungsstab immer
noch nach außen
hin frei wegen der Schubspannung, die in dem Verfahrensschritt des
Ausstanzens der Aussparung erzeugt wird, wodurch eine schlechte
Verbindung zwischen den inneren Leiterbahnen und der Außenelektrode
wegen der Verformung des keramischen Substrats verhindert wird.
Darüber
hinaus verbessert ein großer
Verbindungsbereich zwischen den inneren Leiterbahnen und der Außenelektrode
den Grad der Verbindung.
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Ferner
werden bei dem Verfahren zur Herstellung der Multilayersubstrate
die Schritte des Ausbildens der Verbindungsstäbe und der Durchgangslöcher bei
einer Massenproduktion der Multilayersubstrate angewendet, sodass
eine Massenproduktion von bei niedriger Temperatur gemeinsam gebrannten keramischen
Multilayersubstratprodukten mit den zuvor beschriebenen Wirkungen
durchgeführt
wird.
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Ein
bei niedriger Temperatur gemeinsam gebranntes keramisches Multilayersubstrat
verbindet die inneren Leiterbahnen mit der Außenelektrode über den
auf jeder keramischen Schicht ausgebildeten Verbindungsstab, wodurch
der Grad der elektrischen Verbindung zwischen den inneren Leiterbahnen
und der Außenelektrode
verbessert wird. Im Stand der Technik wird die Verbindung zwischen
der Außenelektrode
und den inneren Leiterbahnen durch einen Linienkontakt erzielt,
da die Leiterbahn lediglich auf der oberen Fläche des Substrats ausgebildet ist.
Da die Kontaktfläche
zwischen den inneren Leiterbahnen und der Außenelektrode bei der vorliegenden
Erfindung, die die Verbindungsstäbe
aufweist, vergrößert ist
und die Verbindung zwischen dem Verbindungsstab und der Außenelektrode
durch einen Flächenkontakt
realisiert ist, ist der Grad der Verbindung zwischen den inneren
Leiterbahnen und der Außenelektrode
verbessert.