DE19608484B4

DE19608484B4 - Bei niedriger Temperatur gebranntes Keramik-Schaltungssubstrat

Info

Publication number: DE19608484B4
Application number: DE19608484A
Authority: DE
Inventors: Junzo Nagoya Fukuta; Masashi Kuwana Fukaya; Hideaki Nagoya Araki
Original assignee: Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: US5879788A; DE19608484A1; US5665459A; JPH08242062A; JP3331083B2

Abstract

Keramik-Multilayer in LTCC-Technik (Sintertemperatur zwischen 800 und 1000°C) umfassend:
eine Vielzahl von keramischen Isolierlagen (12), die innere Leiterstrukturen (15) auf Silberbasis aufweisen, und
auf den äußeren Oberflächen des Substrats angeordnete Au-Leiterschichten (17) und zwischen Ag-Durchkontaktierungen und äußeren Au-Leiterschichten (17) ausgebildete metallische Zwischenschichten (16) (Diffusionssperre),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Isolierlagen (12) aus einem keramischen Gemisch mit CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Glas und Al₂O₃ gebildet sind, und
die Zwischenschicht (17) aus 100 Gew.-Teilen einer Metallmischung mit
70 bis 95 Gew.-Teilen Ag und 5 bis 30 Gew.-Teilen Pd, sowie
2 bis 10 Gew.-Teilen Bleiborosilicatglas mit den Hauptbestandteilen PbO, B₂O₃ und SiO₂ gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Keramik-Multilayer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Ein Keramik-Multilayer dieser Art ist aus EP 0 247 617 A2 bekannt, welcher bei 900°C gesintert wird und eine Vielzahl von keramischen Isolierlagen (Isolierschichten) umfasst, die innere Leiterstrukturen auf Silberbasis aufweisen. Auf den äußeren Oberflächen des Substrats sind Au-Leiterschichten vorgesehen, und zwischen Ag-Durchkontaktierungen und äußeren Au-Leiterschichten sind metallische Zwischenschichten als Diffusionssperre ausgebildet.

Solche inneren Leiterstrukturen auf Silberbasis (Ag-Leiterschicht, nachfolgend auch „Ag-Verdrahtungsleiter" oder „Ag-Leiter") haben gute elektrische Eigenschaften, wie beispielsweise einen niedrigen Schichtwiderstand. Da der Ag-Verdrahtungsleiter jedoch einen Schmelzpunkt hat, der niedriger ist als die Brenntemperatur (etwa 1.600°C) üblicher Keramiksubstrate, wie beispielsweise eines Aluminiumoxidsubstrats, kann der Ag-Verdrahtungsleiter nicht für ein Aluminiumoxidsubstrat verwendet werden. Wolfram (W) oder Molybdän (Mo), die jeweils einen höheren Schmelzpunkt haben, sind als Verdrahtungsleiter für das Aluminiumoxidsubstrat verwendet worden. Diese hohe Schmelzpunkte aufweisenden Metalle haben jedoch hohe Schichtwiderstände und bedürfen eines Brennens bei hohen Temperaturen in einer reduzierenden Atmosphäre, um eine Oxidation zu hemmen.

Um die vorstehend erläuterten Nachteile zu überwinden, offenbart die US-A-4 621 066 ein bei niedriger Temperatur brennbares Keramiksubstrat, das in einer oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 800 und 1.000°C gebrannt werden kann, d.h. am bzw. unter dem Schmelzpunkt des Ag-Verdrahtungsleiters. Der Ag-Verdrahtungsleiter wird mit dem Niedrigtemperatur- bzw. bei niedriger Temperatur brennbaren Keramik-Schaltungssubstrat zusammen gebrannt. Der Ag-Verdrahtungsleiter verursacht unter speziellen Bedingungen eine Migration sodass Elektrodenabschnitte und dergleichen auf der Oberfläche des Substrats einen Schutz gegen Migration erfordern. Deshalb muß ein Au-Leiterfilm mit überlegener Migrationsschutzeigenschaft auf dem Ag-Leiter der Elektrodenabschnitte gebildet werden. Wird ein direkt mit einem Au-Leiter verbundener Ag-Leiter gebrannt, führt der Kirkendall-Effekt dazu, daß Ag-Atome in den Au-Leiter diffundieren, was dazu führt, daß in der verbundenen Oberfläche eine Anzahl von Fehlstellen erzeugt wird. Infolge davon ist die Zuverlässigkeit der Verbindung verringert.

Um das vorstehend erläuterte Problem zu verhindern, offenbart die JP 62-279695 (1987) eine Zwischenschicht (Metallzwischenschicht) aus beispielsweise Ni, Cr oder Ti. Die Metall-Zwischenschicht wird zwischen den Ag- und Au-Leitern mittels Metallplatieren, Sputtern oder dergleichen gebildet, um eine Diffusion der Ag-Atome in den Au-Leiter zu verhindern, so daß die Zuverlässigkeit des verbundenen Abschnitts erhöht ist.

Das zur Bildung der Metallzwischenschicht verwendete Metallplatieren bzw. -sputtern ist mit hohen Kosten verbunden, wenn sie zwischen den Ag- und Au-Leitern vorgesehen wird, wodurch die Kosten für das Keramiksubstrat erhöht werden. Es ist in Betracht gezogen worden, daß eine Dickfilm-Drucktechnik zum Erzeugen der Metallzwischenschicht verwendet wird. Nickel erfordert jedoch ein Brennen in einer Stickstoffatmosphäre, um Oxidation zu verhindern, was die Kosten des Keramiksubstrats erhöht.

Außerdem wird das Substrat bei einer Temperatur zwischen 800 und 900°C zur Bildung anderer Schaltungselemente, wie beispielsweise eines Widerstands, wiederholt gebrannt, nachdem der dicke Film des Au-Leiters auf der Metallzwischenschicht gebildet wurde. Das wiederholte Brennen führt mitunter zu einer Unterbrechung oder einem Auseinanderbrechen der Verbindung zwischen den Ag- und Au-Leitern.

Aus US 4,795,670 ist eine niedrig sinternde Keramik-Multilayer mit Isolierlagen, die innere Leiterstrukturen aufweist, und einer Diffusionssperre in Form einer Dickschichtpaste bekannt, die in einem Bereich von 850– 950°C gebrannt wird. Die Isolierlagen sind aus einem keramischen Gemisch mit CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Glas und Al₂O₃ gebildet. Es wird Ni, Cr, Ti, Pd und dgl. als Schutzschichtschicht zwischen einem Ag-Leiter und einem Cu-Leiter vorgesehen, um eutektische Ag/Cu-Gemische zu vermeiden.

Aus JP 04 037 629 A ist es ferner bekannt, Bleiborsilicatglas als Bindemittel in einer Ag/Pd-Paste zu verwenden, um ein leitendes Material auszubilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Keramik-Multilayer der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß dieses bei guten elektrischen Eigenschaften der inneren Leiterstrukturen und hoher Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen den Ag- und Au-Leitern einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Dieses Keramik-Multilayer umfasst eine Vielzahl von keramischen Isolierlagen, die innere Leiterstrukturen auf Silberbasis aufweisen, und ferner auf den äußeren Oberflächen des Substrats angeordnete Au-Leiterschichten. Zwischen Ag-Durchkontaktierungen und äußeren Au-Leiterschichten sind metallische Zwischenschichten als Diffusionssperre ausgebildet.

Da die Isolierlagen aus einem keramischen Gemisch mit CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Glas und Al₂O₃ gebildet sind, und die Zwischenschicht aus 100 Gew.-Teilen einer Metallmischung mit 70 bis 95 Gew.-Teilen Ag und 5 bis 30 Gew.-Teilen Pd, sowie 2 bis 10 Gew.-Teilen Bleiborosilicatglas mit den Hauptbestandteilen PbO, B₂O₃ und SiO₂ gebildet ist, kann dieses bei guten elektrischen Eigenschaften der inneren Leiterstrukturen und hoher Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen den Ag- und Au-Leitern einfach und kostengünstig hergestellt werden.

In Übereinstimmung mit diesem Aufbau können die Brennatmosphäre und -temperatur für die zwischen die Ag- und Au-Verdrahtungsleiter angeordneten Ag-Pd-Schicht mit denjenigen der Ag- bzw. Au-Verdrahtungsleiter übereinstimmen. Infolge davon können die Ag-Pd-Schicht und der Ag-Verdrahtungsleiter zusammen gebrannt werden, was zu einer Vereinfachung und Ver kürzung des Herstellungsprozesses für das Keramiksubstrat führt.

Wie aus den Tabellen 1, 2 und 3 hervorgeht, die nachfolgend angeführt sind, wird eine Defekt- bzw. Fehlstellenrate in der Verbindung zwischen den Ag- und Au-Leitern nach wiederholtem Brennen ungefähr Null, wenn die Dickfilmpaste 100 Teile einer Metallverbindung umfaßt, die aus 70 bis 75 Gew.-Teilen Ag und 5 bis 30 Gew.-Teilen Pd, 2 bis 10 Gew.-Teilen Bleiborsilicatglas, und einen organischen Träger umfaßt. Infolge davon kann im Hinblick auf die Verbindung eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet werden.

Ein Gemisch aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Glaspulver und Al₂O₃-Pulver führt zu Anorthit oder Anorthit und einer partiellen Kristallisation von Calciumsilicat im Brennprozeß, wenn bei niedriger Temperatur brennbares Keramikrohflachmaterial verwendet wird. Infolge davon kann ein Brennen bei niedriger Temperatur, die von 800 bis 1.000°C reicht, in einer oxidierenden Atmosphäre (Luft) realisiert werden. Ferner dämmt die vorstehend erläuterte partielle Kristallisation Verschiebungen feiner Muster ein, die beim Brennprozeß verursacht werden, wobei die Brenndauer verringert werden kann.

Die Erfindung wird nunmehr lediglich beispielhaft in Bezug auf die einzige Figur der Zeichnung erläutert, die einen vergrößerten Längsschnitt eines bei niedriger Temperatur gebrannten Keramik-Schaltungssubstrats einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in der Figur gezeigt, wird ein Keramik-Schaltungssubstrat 11 durch Laminieren einer Mehrzahl von bei niederer Temperatur brennbaren Rohlagen 12 als Mehrschichtsubstrat gebildet, von denen jede nachfolgend erläutert ist, woraufhin das Laminat zu einem integrierten Schaltungssubstrat gebrannt wird. Jede Rohschicht lage 12 weist Durchgangslöcher 13 auf, die an vorbestimmten Stellen mittels Stanzen gebildet sind und einen Durchmesser im Bereich von 0,05 bis 1,00 mm haben. Die Durchgangslöcher 13 sind mit einer Ag-Leiterpaste oder einem -durchgang 14 derart gefüllt, daß die Lagen elektrisch miteinander verbunden sind. Ein Verdrahtungsmuster 15, das aus derselben Ag-Leiterpaste, wie der Durchgang 14, gebildet ist, wird mittels Siebdruck auf der Oberfläche jeder Rohschichtlage 12 mit Ausnahme der Oberflächenschicht vorgesehen. Die Ag-Leiterdurchgänge 14 und die Verdrahtungsmuster 15 werden mit dem Laminat aus den Rohlagen 12 zusammen gebrannt.
Ag-Pd-Schichten 16, deren Aufbau nachfolgend erläutert ist, werden durch eine Dickfilmtechnik auf den Durchgängen 14 gedruckt, die auf der Oberfläche des Keramik-Schaltungssubstrats 11 freiliegen, woraufhin die Ag-Pd-Schichten 16 gebrannt werden. Au-Verdrahtungsleiter 17 werden durch eine Dickfilmtechnik auf den Ag-Pd-Schichten gemustert. Die Au-Verdrahtungsleiter 17 werden mit dem gebrannten Substrat, das die Ag-Pd-Schichten 16 aufweist, gebrannt. Ein Halbleiterchip 18 wird auf einem der Au-Verdrahtungsleiter 17 druckbondiert. Elektroden auf der Oberseite des Halbleiterchips 18 werden durch Bondierungsdrähte 19, wie beispielsweise Metalldrähte, mit den anderen Au-Verdrahtungsleitern 17 verbunden.
Nunmehr wird die Herstellung des vorstehend erläuterten, bei niedriger Temperatur gebrannten Keramiksubstrats erläutert. Ein Gemisch, das 18,2 Gew.-% CaO, 18,2 Gew.-% Al₂O₃, 54,5 Gew.-% SiO₂ und 9,1 Gew.-% B₂O₃ enthält, wurde bei 1.450°C geschmolzen, um verglast bzw. gesintert zu werden. Daraufhin wurde das gesinterte Gemisch in Wasser rasch abgeschreckt und daraufhin zu CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Glaspulver mit einem mittleren Korndurchmesser von 3 bis 3,5 μm pulverisiert. Ein Keramikisolator-Mischpulver wurde durch Mischen von 60 Gew.-% Glaspulver mit 40 Gew.-% Aluminiumoxidpulver, mit einem mittleren Korndurchmesser von 1,2 μm, hergestellt. Ein Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluol oder Xylol, ein Bindemittel, wie beispielsweise Acrylharz und ein Weichmacher, wie beispielsweise DOP, wurden dem gemischten Pulver zugesetzt. Das Gemisch wurde ausreichend vermengt, so daß eine Aufschlämmung mit einer Viskosität von 2.000 bis 40.000 cps erhalten wurde. Die Aufschlämmung wurde durch ein Doctor-Verfahren in eine Rohschicht 12 von 0,4 mm Dicke überführt.
Daraufhin wurde die Rohlage 12 durch eine Stanzform oder Stanzmaschine in ein Quadrat mit einer Kantenlänge von 30 mm geschnitten. Die Durchgangslöcher mit jeweils einem Durchmesser von 0,3 mm wurden durch vorbestimmte Stellen auf der Lage 12 mittels Stanzen gebildet. Ein Bindemittel, wie beispielsweise Ethylcellulose, und ein Lösungsmittel, wie beispielsweise Terpineol, wurden einer vorbestimmten Menge Ag-Pulver vorausgehend zugesetzt, und das Gemisch wurde ausreichend vermengt, um eine Ag-Leiterpaste herzustellen. Die Durchgangslöcher 13 wurden mit der Leiterpaste gefüllt. Das Verdrahtungsmuster 15 wurde auf der Oberfläche der Rohschicht 12 mittels Siebdruck mit derselben Ag-Leiterpaste gebildet. In derselben Weise wie vorstehend erläutert wurden Verdrahtungsmuster 15 aus dem Ag-Leiter auf einer Mehrzahl von Rohlagen 12 gedruckt, mit Ausnahme derjenigen, die die Oberseitenschicht bildet. Die Rohlagen 12 wurden aufeinander laminiert und daraufhin mittels Thermodruckbondierung bei einer Temperatur von 80 bis 150°C unter einem Druck von 50 bis 250 kg/cm² integriert bzw. miteinander vereinigt.
Daraufhin wurde das Laminat in einer oxidierenden Atmosphäre (oder Luft) bei einer Temperatur von 800 bis 1.000°C (bevorzugt 900°C) für 20 Minuten mit einem herkömmlichen elektrischen Endlosbandofen gebrannt und in ein Keramiksubstrat 11 überführt. Der Lagen- bzw. Schichtwiderstand des Ag-Leiters, der aus dem Durchgang 14 und dem Verdrahtungsmuster 15 zusammengesetzt ist, das mit der bei niedriger Temperatur brennbaren Rohschicht zusammen gebrannt wurde, betrug 2,4 mΩ/Quadrat (square), wobei dieser Wert relativ niedrig ist.
Daraufhin wurde die Ag-Pd-Schicht 16 auf den freiliegenden Abschnitt jedes Ag-Leiterdurchgangs 14 auf der Oberfläche des Keramiksubstrats 11 gedruckt. Zu diesem Zweck wurde die Ag-Pd-Paste Nr. 1, die in der nachfolgenden Tabelle 1 angeführt ist, siebgedruckt, getrocknet und gebrannt.
TABELLE 1 Erfindungsgemäße Ausführungsform
Das Verdrahtungsmuster 17 wurde auf dem gebrannten Muster der Ag-Pd-Schicht 16 unter Verwendung einer Au-Leiterpaste gedruckt. Daraufhin wurde das Keramiksubstrat 11 für 10 Minuten bei 850°C in einer oxidierenden Atmosphäre oder in der Luft des elektrischen Endlosbandofens derart gebrannt, daß die Ag-Pd-Schicht 16 als die Zwischenschicht und das Verdrahtungsmuster 17 aus dem Au-Verdrahtungsleiter mit dem Durchgang 14 in dem Keramiksubstrat in Leitungsverbindung gebracht wurden, der aus dem Ag-Leiter gebildet ist.
Um die Zuverlässigket der Verbindung zwischen dem Durchgang 14, der aus dem Ag-Leiter 14 gebildet ist, und dem Verdrahtungsmuster 17, das aus dem Au-Leiter in dem Keramiksubstrat gebildet ist, die wie vorstehend erläutert hergestellt ist, wurde ein Experiment durchgeführt, bei dem das bei niedriger Temperatur gebrannte Keramiksubstrat (Ausführungsform 1) mit dem RuO₂-Widerstand auf der Oberfläche bei 900°C für 10 Minuten gebrannt. Das Brennen wurde fünfmal wiederholt. Auf die Verbindung wird nachfolgend als "Ag- und Au-Verbindung" Bezug genommen. Das Ergebnis des Experiments erbrachte eine Fehlstellenrate, d.h., die Anzahl an Fehlstellen/die Anzahl an geprüften Verbindungen aufgrund einer Unterbrechung oder einer Trennung des Verdrahtungsabschnitts, einschließlich der Ag- und Au-Verbindung. Die Proben 1 bis 4 der Ag-Pd-Paste, die in Tabelle 1 dargestellt ist, wurden bei der Untersuchung verwendet. Aus Vergleichszwecken wurden auch die Proben Nr. 5 bis 8, die in Tabelle 2 dargestellt sind, bei der Untersuchung verwendet.
TABELLE 2 Vergleichsbeispiele
Tabelle 3 zeigt die Untersuchungsergebnisse, bei denen die in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Proben unter den vorstehend erläuterten Bedingungen wiederholt gebrannt wurden.
TABELLE 3 Erfindungsgemäße Ausführungsform
TABELLE 3 (Fortsetzung) Vergleichsbeispiele
Bei jeder der Untersuchungen Nr. 1 und 4 der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Tabelle 3 wurde die Ag-Pd-Schicht 16 (Zwischenschicht) auf den Durchgang 14 des Ag-Leiters in dem gebrannten Keramiksubstrat 11 gebrannt, und die Au-Schicht wurde auf dem gebrannten Keramiksubstrat mit den Ag-Pd-Schichten gebrannt. In jedem der Untersuchungen Nr. 2 und 3 der erfindungsgemäßen Ausführungsform wurde das Muster der Ag-Pd-Schicht auf dem Durchgang 14 des Ag-Leiters siebgedruckt, das auf der Oberfläche der gebrannten Rohschicht 12 freiliegt, unter Verwendung einer Ag-Pd-Paste Nr. 2 und Nr. 3, wie in Tabelle 1 gezeigt, und daraufhin zusammen mit der laminierten Rohschicht 12 gebrannt. Das Verdrahtungsmuster 17 des Au-Leiters wurde außerdem auf das gebrannte Muster der Ag-Pd-Schicht 16 siebgedruckt.
Bei der Untersuchung Nr. 1 bis 4 der Vergleichsbeispiele wurde das Brennen unter Verwendung der jeweiligen Ag- und Pd-Paste Nr. 5 bis 8 in derselben Weise wie bei der Untersuchung Nr. 2 und 3 der erfindungsgemäßen Ausführungsform durchgeführt. Bei der Untersuchung Nr. 5 der Vergleichsbeispiele wurde das Verdrahtungsmuster 17 aus dem Au-Leiter direkt auf den Durchgang 14 des Ag-Leiters auf dem gebrannten Keramiksubstrat ohne Verwendung der Ag-Pd-Schicht 16 gebildet.
Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, ist die Anzahl an Fehlstellen in den 10.000 Ag- und Au-Verbindungen in jeder der Untersuchungen 1 bis 4 der erfindungsgemäßen Ausführungsform Null. Es hat sich bestätigt, daß die Ag-Pd-Schicht 16, die als die Zwischenschicht dient, die Zuverlässigkeit der Ag- und Au-Verbindung erhöht. Die Paste, die als die Ag-Pd-Schicht 16 dient, welche die vorstehend angeführte hohe Zuverlässigkeit der Ag- und Au-Verbindung erbringt, umfaßt 100 Teile einer Metallverbindung, die aus 70 bis 95 Gew.-Teilen Ag- und 5 bis 30 Gew.-Teilen Pd-Pulver, sowie 2 bis 10 Gew.-Teilen Bleiborsilicatglas besteht. Der Korndurchmesser von sowohl dem Ag- wie dem Pd-Pulver liegt im Bereich von 0,1 bis 10 μm. Die Ag-Pd-Paste kann ein Ag-Pd-Legierungspulver oder ein gemischtes Pulver aus Ag und Pd sein.
Das Glaspulver ist bevorzugt ein Bleiborsilicat(PbO-SiO₂-B₂O₃)-Glaspulver. Der Hauptbestandteil des Bleiborsilicatglases enthält PbO, SiO₂ und B₂O₃ mit den Zusätzen Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂, Ta₂O₃, CaO, ZnO, BaO und dergleichen, die zur Schaffung von Wasserdichtigkeit und für die Änderungen des thermischen Expansionskoeffizienten zugesetzt sind. Die Menge an Bleiborsilicatglas beträgt bevorzugt 2 bis 10 Gew.-Teile. Der Bindungsgrad zwischen Ag und Au wird herabgesetzt, wenn die Menge an Blei borsilicat unter 2 Gew.-Teilen liegt. Andererseits besteht die Möglichkeit, daß eine Unterbrechung oder eine Trennung aufgrund wiederholten Brennens auftritt, wenn die Menge an Bleiborsilicatglas über 10 Gew.-Teilen liegt.
Ein Bindemittel des organischen Trägers in der Ag-Pd-Paste besteht bevorzugt aus Ethylcellulose, und ein Lösungsmittel davon ist bevorzugt Butylcarbitol, Acetat oder Terpineol. Andere siebdruckbare Bindemittel können ebenfalls verwendet werden.
Jede der Rohlagen 12, aus denen das Keramiksubstrat 11 zusammengesetzt ist, besteht bevorzugt aus einem Gemisch aus CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Glaspulver mit Al₂O₃-Pulver. Das Gemisch ist bevorzugt aus 50 bis 65 Gew.-% Glaspulver zusammengesetzt, das aus 10 bis 55 Gew.-% CaO, 45 bis 70 Gew.-% SiO₂, 0 bis 30 Gew.-% Al₂O₃ und 5 bis 20 Gew.-% B₂O₃ besteht, und aus 50 bis 35% Al₂O₃ Pulver. Wenn die wie vorstehend zusammengesetzte Rohlage 12 verwendet wird, wird Anorthit erzeugt, oder Calciumsilicat wird unter der Erzeugung von Anorthit im Brennprozeß partiell kristallisiert. Infolge davon wird ein Brennen bei niedriger Temperatur zwischen 800 und 1.000°C in einer oxidierenden Atmosphäre (Luft) möglich gemacht. Ferner dämmt die vorstehend erläuterte partielle Kristallisation des Calciumsilicats die Verschiebung feiner Muster ein, die durch den Brennprozeß erzeugt werden, und die Brenndauer kann verringert werden. Infolge davon kann ein feines Verdrahtungsmuster problemlos gebildet werden. Da die Glasschicht weder erweicht noch schrumpft, kann außerdem ihre Porosität im Temperaturbereich von 730 bis 850°C während des Brennens selbst dann beibehalten werden, wenn die Brenntemperatur auf eine hohe Rate von 30 bis 50°C pro Minute erhöht wird. Infolge davon kann verhindert werden, daß die Glasschicht springt, wobei ferner verhindert werden kann, daß Kohlenstoff in der Glasschicht eingeschlossen wird, wodurch das Bindemittel problemlos entfernt werden kann. Da Schrumpfen und Sintern bei einer Brenntemperatur von 800 bis 1.000°C rasch stattfindet, kann außerdem ein feines Keramiksubstrat in einer kurzen Zeitdauer erhalten werden.
In der Figur ist das Verdrahtungsmuster 17 aus dem Au-Leiter auf einer einzigen Seite des Keramiksubstrats gebildet, wobei die Ag-Pd-Schicht 16 bei der vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Ausführungsform dazwischen angeordnet ist. Das Verdrahtungsmuster 17 kann jedoch auch auf beiden Seiten des Substrats angeordnet sein, wobei dann auf beiden Seiten dazwischen Ag-Pd-Schichten angeordnet sind. Ferner kann die Anzahl an laminierten Rohlagen variiert werden,

Claims

Keramik-Multilayer in LTCC-Technik (Sintertemperatur zwischen 800 und 1000°C) umfassend: eine Vielzahl von keramischen Isolierlagen (12), die innere Leiterstrukturen (15) auf Silberbasis aufweisen, und auf den äußeren Oberflächen des Substrats angeordnete Au-Leiterschichten (17) und zwischen Ag-Durchkontaktierungen und äußeren Au-Leiterschichten (17) ausgebildete metallische Zwischenschichten (16) (Diffusionssperre), dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierlagen (12) aus einem keramischen Gemisch mit CaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Glas und Al₂O₃ gebildet sind, und die Zwischenschicht (17) aus 100 Gew.-Teilen einer Metallmischung mit 70 bis 95 Gew.-Teilen Ag und 5 bis 30 Gew.-Teilen Pd, sowie 2 bis 10 Gew.-Teilen Bleiborosilicatglas mit den Hauptbestandteilen PbO, B₂O₃ und SiO₂ gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen von Keramik-Multilayern nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: Brennen der keramischen Isolierlagen (12) mit den inneren Leiterstrukturen (15) auf Silberbasis, Aufbringen und Brennen der Ag-Pd-Zwischenschicht (16) und Aufbringen und Brennen der äußeren Au-Leiterschicht (17).
Verfahren zum Herstellen von Keramik-Multilayern nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: Aufbringen der inneren Leiterstrukturen (15) auf Silberbasis und der Ag-Pd-Zwischenschicht (16) sowie gemeinsames Brennen und Aufbringen und Brennen der äußeren Au-Leiterschicht (17).