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DE2315797A1 - Verfahren zur herstellung von keramiksubstraten fuer duennschichtschaltungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von keramiksubstraten fuer duennschichtschaltungen

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DE2315797A1
DE2315797A1 DE2315797A DE2315797A DE2315797A1 DE 2315797 A1 DE2315797 A1 DE 2315797A1 DE 2315797 A DE2315797 A DE 2315797A DE 2315797 A DE2315797 A DE 2315797A DE 2315797 A1 DE2315797 A1 DE 2315797A1
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DE
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substrates
thin
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ceramic substrates
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Karl Niedermeiner
Manfred Wintzer
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Siemens Corp
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    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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Description

Verfahren zur Herstellung von Keramiksubstraten für Dünnschichtschaltungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Keramiksubstraten für Dünnschichtschaltungen, bei dem eine durch Brennen in einen keramischen Körper überführbare Gußmasse hergestellt wird, die dann sum Trocknen auf eine Unterlage schachtförmig ausgegossen wird, wobei eine lederartige zähe, "grüne" Substratfolie entsteht, aus der gewünschte Formen ausgestanzt und dann gebrannt werden.
Aufgrund ihrer hervorragenden Isolatoreigenschaften sind die keramischen Werkstoffe ein bevorzugtes Material für die Herstellung von Substraten für elektronische Schaltungen. Dünnschichtelemente stellen besondere Anforderungen an die Oberflächengüte der Substrate, denn die Schichtdicken auf einem solchen Substrat liegen im Bereich von 100 bis mehreren 1000 S. Bei zu großer Oberflächenrauheit der Substrate ergeben sich keine geschlossenen Schichten dieser Dicke.
Für Dünnschichtschaltungen geeignete Substrate werden in bekannter Weise beispielsweise gemäß der Auslegeschrift 1 771 hergestellt. Aufgabe dieses bekannten Verfahrens ist es, eine Substratmasse anzugeben, die beim Brennen besonders homogen und porenfrei bleibt. Hier wird insbesondere die Verwendung einer Tonerde vorgeschlagen, deren Korngrößenverteilung in einem breiten Bereich gestaffelt ist. Um Verwerfung beim Brennen der Substrate zu vermeiden, sollen die Substrate beim Brennen mit vorgebrannten Formteilen beschwert werden. Eine starke Belastung durch die Formteile verhindert eine Schrump-
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VPA 9/731/3004 Rtd/LoC
fung der Substrate während des Brennens. Es bilden sich jedoch Risse. Andererseits ist eine geringere Belastung durch die Formteile beim Brennen nicht ausreichend, um das Aufwer-r fen und ¥ellen der Substrate zu verhindern.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Substrate mit- noch weiter verbesserter Oberfläche ohne Verwerfungen und rißfrei herzustellen.
Die Lösung besteht in einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate im grünen, lufttrockenen Zustand zwischen hochglatten, planparallelen Flächen einem Druck bis ca. 1000 ausgesetzt werden.
Mit diesem überraschend einfachen Verfahrensschritt werden geringfügige Dickenunterschiede der Substrate ausgeglichen und die Oberflächengüte durch die angepreßten glatten Stempel verbessert, so daß schließlich beim Brennen keine Verwerfungen auftreten. Die Dauer der Druckeinwirkung beträgt ca. 1 bis 3 min.
Für die Preßstempel sind hochglanzpolierte Metallfächen vorgesehen. Vorteilhaft ist es, diese mit extrem oberflächenglatten Kunststoffolien zu beschichten. Dadurch vermeidet man Anklebeerscheinungen des Substrates an die Stempel.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, die auf diese Weise vorbehandelten dünnen Substrate beim Brennen mit vorgebrannten Substraten oder Formteilen abzudecken? damit schützt man die Oberflächen vor Ofenschmutz. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß das Beschweren der zu brennenden Substrate ohne Qualitätseinbuße unterbleiben kann.
Die so hergestellten Substrate weisen gegenüber den nach herkömmlichen Verfahren erzeugten eine um ca. 30% verringerte Oberflächenrauheit auf. Ungleichmäßigkeiten in der Schichtdicke
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sind ausgeglichen.
Nach dem Brennen wurde die Oberflächengite mit dem Perth-O-Meter der Fa. Perthen gemessen. Dabei wird die Bewegung einer Diamantnadel entsprechend dem abgetasteten Profil durch elektrische Mittel vergrößert und aufgezeichnet. Dabei ergab sich bei Substraten, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, eine mittlere Rauhtiefe Ra von 0,07 bis 0,10 /um. Substrate, die hergestellt wurden, ohne daß die grünen Substratfolien gemäß der Erfindung gepreßt wurden, wiesen Ra-Werte zwischen 0,10 und 0,170 /um auf. Diese Werte beziehen sich auf das unten angegebene Gußmasserezept.
Zur Herstellung der Gußmasse wird Tonerde gemahlen und mit einem Lösungsmittel und einem Bindemittel versehen, wobei das Lösungsmittel gegenüber dem Bindungsmittel lösungsfähig ist und bereits bei niedrigen Temperaturen bei der Trocknung der Gußmasse entweicht. Das Bindemittel hält auch nach Entweichen des Lösungsmittels die Tonerdepartikel zusammen. Es entweicht erst bei der Brenntemperatur, ohne Risse und Löcher zu hinterlassen.
Das erfindungsgemäße "Verfahren verbessert bei jeder Gußmasse die Oberflächengüte des fertigen Substrates. Die folgende Gußmasse ist jedoch besonders vorteilhaft: AlgO-z 60,6 g
Polyvinylbutyral 3»3 g
Polyäthylenglyc -bis-2-äthylcapronat 4,8 g
Alkylphenyläther des Polyäthylenglycöls 1,2 g Äthanol 23,0 g
Toluol 9,7 g
Talk 0,3 g
Die Brenntemperatur liegt zwischen 1200° und 15000C.
3 Patentansprüche ; Q g ß & 1 f Q ,. y fa VPA 9/731/300'*

Claims (3)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Keramiksubstraten für Dünnschichtschaltungen, bei dem eine durch Brennen in einen keramischen Eörper überführbare Gußmasse hergestellt wird, die dann zum Trocknen auf eine Unterlage schichtförmig ausgegossen wird, wobei eine lederartige zähe, "grüne" Substratfolie entsteht, aus der gewünschte Formen ausgestanzt und dann gebrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate im grünen, lufttrockenen Zustand zwischen hochglatten, planparallelen Flächen einem Druck bis
ca. 1000 -^Tf ausgesetzt werden,
cm
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßstempel hochglanzpolierte Metallflächen besitzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßstempel hochglatte Kunststpffoberflächen besitzen.
40984 1/0515
VPA 9/731/300k
DE2315797A 1973-03-29 1973-03-29 Verfahren zur Herstellung von Keramiksubstraten für Dünnschichtschaltungen Expired DE2315797C3 (de)

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