DE4024612A1 - Keramisches, mehrfach geschichtetes substrat und herstellungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrfach geschichtetes keramisches Substrat, und bezieht sich insbesondere auf ein mehrfach geschichtetes keramisches Substrat, welches durch Aufeinanderschichten von keramischen Schichten und Metall­ schichten, Brennen der Schichtung, und anschließendes Bilden einer leitenden Schicht auf der gebrannten Schichtung herge­ stellt ist, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen mehrfach geschichteten keramischen Substrates.

Zur Herstellung eines mehrfach geschichteten keramischen Substrats wurden verschiedenste Verfahren entwickelt, wobei das sogenannte Grünblatt-(green sheet)-Verfahren das am mei­ sten verwendete Verfahren darstellt, wegen seiner Eignung bei einem Vergrößern der Anzahl von Schichten. Das Grün­ blatt-Verfahren ist in zwei Gruppen eingeteilt, ein Print­ verfahren und ein Tapeverfahren, wobei das Printverfahren bei einem einen Kondensor enthaltenden Schaltkreissubstrat oder dergleichen verwendet wird, da die Dicke der kerami­ schen Schicht dünner ist als bei dem Tapeverfahren, und somit die parasitäre Kapazität größer ist.

Bei dem Printverfahren werden beispielsweise drei Alumini­ umoxidpastenschichten und eine Metallpastenschicht abwech­ selnd durch Printen geschichtet, wobei der Stapel auf der Oberseite drei Aluminiumoxidpastenschichten aufweist, und die Schichtung anschließend gebrannt wird. Nach dem Brennen wird eine obere leitende Metallschicht auf der oberen Alumi­ niumoxidschicht (die drei Aluminiumoxidpastenschichten wer­ den nach dem Brennen zu einer Aluminiumoxidschicht) durch ein Printverfahren (Dickfilmbildungsverfahren) gebildet. Die Erfinder haben herausgefunden, daß, falls die auf der Ober­ seite der Schichtung aufgedrückten Aluminiumoxidpasten­ schichten Verunreinigungen wie beispielsweise Staub, Quet­ scher, Gummi, Pulver enthalten, die Verunreinigungen eben­ falls zur Ausbildung von Defekten wie beispielsweise Pin­ holes (Feinlöcher) in der oberen Aluminiumoxidschicht gebrannt werden. Diese Defekte können eine Kurzschlußschal­ tung zwischen der inneren Metallschicht in der Schichtung und der auf der Aluminiumoxidschicht aufgrund des Printver­ fahrens gebildeten oberen leitfähigen Metallschicht verursa­ chen, wodurch somit die Zuverlässigkeit der Isolierung des mehrfach geschichteten Substrates verringert wird.

Ein ähnliches Problem tritt auf, wenn das Grünblatt-Verfah­ ren angewendet wird. Da bei dem Grünblatt-Verfahren die Dicke der keramischen Schicht relativ dick ist, typischer­ weise etwa 100 µm, wird eine Kurzschlußschaltung nicht ohne weiteres aufgrund eines in der keramischen Schicht gebilde­ ten Defektes ausgebildet. Es gibt jedoch Fälle, bei denen die Dicke der keramischen Schicht dünner ist und große Defekte durch Verunreinigungen in dem Grünblatt oder ein außergewöhnlich großes Kornwachsen gebildet werden, und somit ein Kurzschluß aufgrund dieser Defekte ausgebildet werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben genannte Problem zu lösen, und die Zuverlässigkeit der Isolierung eines mehrfach geschichteten keramischen Sub­ strates zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird durch ein keramisches, mehrfach geschich­ tetes Substrat mit den Merkmalen des Anspruches 1, und ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen, mehrfach geschichteten Substrates gemäß Anspruch 10 gelöst.

Ein keramisches, mehrfach geschichtetes Substrat gemäß der Erfindung weist auf:
eine Schichtung abwechselnd aus keramischen und inneren lei­ tenden Schichten, wobei die leitende Schicht einen Schmelz­ punkt aufweist, der höher liegt als eine niedrigste Brenn­ temperatur der keramischen Schicht, und die Schichtung eine obere keramische Schicht aufweist;
eine auf der oberen keramischen Schicht der Schichtung aus­ gebildete Isolierschicht, wobei die Isolierschicht eine Brenntemperatur aufweist, die niedriger ist als die niedrig­ ste Brenntemperatur der keramischen Schicht; sowie
eine leitende Schicht auf der Isolierschicht, wobei die lei­ tende Schicht elektrisch mit der inneren leitenden Schicht verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines kerami­ schen, mehrfach geschichteten Substrates weist die Schritte auf:
Ausbilden und Brennen einer Schichtung aus abwechselnd kera­ mischen und inneren leitenden Schichten bei einer Tempera­ tur, welche geringer ist als ein Schmelzpunkt der inneren leitenden Schichten, wobei die Schichtung eine obere kerami­ sche Schicht aufweist,
Ausbilden und Brennen einer Isolierschicht auf der oben keramischen Schicht bei einer Brenntemperatur, welche gerin­ ger ist als eine niedrigste Brenntemperatur der keramischen Schicht, und
Ausbilden einer leitenden Schicht auf der Isolierschicht, wobei die leitende Schicht elektrisch mit der inneren lei­ tenden Schicht verbunden ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden, selbst falls Defekte wie beispielsweise Pinholes in der oberen kerami­ schen Schicht während des Brennens der Schichtung aus abwechselnd keramischen und metallisch leitenden Schichten gebildet werden, solche Defekte eingegraben, bzw. aufge­ füllt, bzw. erneuert durch die auf der oberen keramischen Schicht gebildeten Isolierschicht. Demgemäß sind die auf der Isolierschicht gebildete leitfähige Schicht und die metalli­ sche Schicht in der Schichtung vollständig isoliert, wodurch die Zuverlässigkeit der Isolierung verbessert ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines keramischen, mehrfach geschichteten Substrates entsprechend der Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Herstellungsverfahrens eines keramischen, mehrfach geschichteten Substrates ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3A und 3B Schnittansichten eines Abschnittes eines keramischen, mehrfach geschichteten Substrats;

Fig. 4 den Zusammenhang zwischen der Tiefe eines Defektes und der Anzahl von hinzugefügten Glasschichten;

Fig. 5A und 5B einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der Durchbrüche und der Durchbruchsspannung;

Fig. 6 und 7 Ansichten von weiteren keramischen, mehrfach geschichteten Substraten entsprechend der vorliegen­ den Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Figur bezeichnet 1 ein Alumi­ niumoxidband, welches durchgehende Löcher 2 aufweist, in die ein hochtemperaturstabiles Metall wie beispielsweise W (Wolfram) oder Mo (Molybdän) gefüllt ist. Eine innere lei­ tende Schicht 3, welche aus hochtemperaturstabilem Metall hergestellt ist, ist auf dem Aluminiumoxidband 1 gebildet, und eine Aluminiumoxid-Printschicht 4a wird auf der inneren leitenden Schicht 3 gebildet; die Aluminiumoxid-Printschicht 4a weist Öffnungen auf, wodurch ein Teil der inneren leiten­ den Schicht 3 freiliegt. Die aus einem hochtemperaturstabi­ len Metall hergestellten via-füll-leitenden Schichten 5a sind in den Öffnungen gebildet, und sind elektrisch mit der inneren leitenden Schicht 3 verbunden. Auf dieselbe Weise werden eine Aluminiumoxid-Printschicht 4b, via-füll-leitende Schichten 5b, und eine Aluminiumoxid-Printschicht 4c nach­ einander auf der obigen Aluminiumoxid-Printschicht 4a und der via-füll-leitenden Schicht 5a gebildet. Des weiteren wird eine innere leitende Schicht 6 darauf in der gewünsch­ ten Strukturierung gebildet, sowie eine Aluminiumoxid-Print­ schicht 7a, eine via-füll-leitende Schicht 8a, eine Alumini­ umoxid-Printschicht 7b, eine via-füll-leitende Schicht 8b, eine Aluminiumoxid-Printschicht 7c, und eine via-füll-lei­ tende Schicht 8c werden darauf aufeinanderfolgend gebildet bzw. geschichtet. Ferner wird eine Glas-Printschicht 9 auf der oberen Aluminiumoxid-Printschicht gemäß dieser Erfindung gebildet. Zur Gewährleistung der elektrischen Verbindung zwischen der oberen via-füll-leitenden Schicht 8c und einer dickfilm-leitenden Schicht 11 wird eine Verbindungs-Unter­ stützungsschicht 10 auf der via-füll-leitenden Schicht 8c durch Plattieren eines Metalles wie beispielsweise Ni, Cu oder Au oder durch ein organisches Metall, etc. gebildet. Schließlich wird die aus Cu, Ni, Ag, Au oder dergleichen hergestellte dickfilm-leitende Schicht 11 auf der Verbin­ dungs-Unterstützungsschicht 10 gebildet, und die Glas-Print­ schicht 9 und die dickfilm-leitende Schicht 11 werden mit der Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 elektrisch verbun­ den. Demgemäß wird ein keramisches, mehrfach geschichtetes Substrat entsprechend der Erfindung aufgebaut, und verschie­ dene Chips etc. können auf der dickfilm-leitenden Schicht 11 dieses Substrates angebracht werden.

Unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte Flußdiagramm wird im folgenden das Herstellungsverfahren des obigen kera­ mischen, mehrfach geschichteten Substrates im Detail beschrieben.

Zuerst wird ein in das Aluminiumoxidband 1 auszubildende Aluminiumoxid-Grünblattband vorbereitet (Schritt A) und zur Bildung von durchgehenden Löchern 2 gestanzt (Schritt B), die durchgehenden Löcher 2 werden mit einem hochtemperatur­ stabilen Metall durch Pressen oder Drucken (Printen) gefüllt (Schritt C), und eine die innere leitende Schicht 3 bildende hochtemperaturstabile Metallpastenschicht wird auf dem Band mittels Screen-Printing gebildet (Schritt D) und bei 110°C bis 150°C getrocknet (Schritt E). Eine die Aluminiumoxid- Printschicht 4a bildende Aluminiumoxid-Pastenschicht wird auf der inneren leitenden Schicht 3 und dem Band gebildet (Schritt F) und getrocknet (Schritt G), und eine die via­ füll-leitende Schicht 5a bildende via-füll-leitende Pasten­ schicht wird bei den Öffnungen der Aluminiumoxid-Pasten­ schicht gedruckt (Schritt H) und getrocknet (Schritt I) . Die Schritte F bis I werden (einmal bei diesem Beispiel) zur Bildung einer Aluminiumoxid-Pastenschicht bzw. einer via­ füll-leitenden Pastenschicht wiederholt, welche jeweils die Aluminiumoxid-Printschicht 4b bzw. die via-füll-leitende Schicht 5b bilden. Ferner wird darauf eine die Aluminium­ oxid-Printschicht 4c bildende Aluminiumoxid-Pastenschicht gedruckt (Schritt J) und getrocknet (Schritt K). Die aufein­ anderfolgenden Schritte D bis K bilden eine einzelne Verbin­ dungs- bzw. Verdrahtungsschicht, und somit kann ein mehrfach geschichteter Aufbau gebildet werden, notwendigerweise durch Wiederholen dieser Schritte. Bei diesem Beispiel werden die Schritte D bis K einmal wiederholt, wodurch die leitenden Pastenschichten und Aluminiumoxid-Pastenschichten gebildet werden, welche die innere leitende Schicht 6, die Alumini­ umoxid-Printschicht 7a, die via-füll-leitende Schicht 8a, die Aluminiumoxid-Printschicht 7b, die via-füll-leitende Schicht 8b, sowie die Aluminiumoxid-Printschicht 7c bilden.

Ein die via-füll-leitende Schicht 8c bildende hochtempera­ turstabile Metallpastenschicht wird aufgedrückt (Schritt L) und getrocknet (Schritt M), und das somit erhaltene Substrat wird bei etwa 350°C für 16 Stunden kalziniert (Schnitt N) und anschließend bei 1600°C in einer Atmosphäre aus N₂ + H₂ + H₂O für 24 Stunden gebrannt (Schritt O). Hierbei ist wichtig, daß der Schmelzpunkt des für die inneren leitenden Schichten 3 und 6 und die via-füll-leitenden Schichten 5a, 5b, 8a, 8b und 8c verwendeten hochtemperaturstabilen Metalles höher sein muß als die niedrigste Brenntemperatur der Aluminium­ oxidschichten.

Eine die Glas-Printschicht 9 bildende Dickfilm-Glasschicht wird über die gesamte Aluminiumoxid-Printschicht 7c, außer an der freigelegten via-füll-leitenden Schicht 8c, durch Aufdrücken (Schritt P), Trocknen bei 125°C bis 150°C (Schritt Q) gebildet, und anschließend in Luft oder einer N₂- Atmosphäre bei 850°C bis 900°C für eine Stunde (Schritt R) gebrannt. Die Bezeichnung "Dickfilm" bzw. "Dickfilm-Bil­ dungsverfahren" bedeutet einen Film, der durch Aufdrücken (Printen) einer Paste und Brennen derselben gebildet ist, bzw. ein derartiges Verfahren. Das Material der Dickfilm- Glasschicht kann ein Glas aufweisen, welches normalerweise für eine Glas-Zwischenschicht verwendet wird, und die Dick­ film-Glasschicht kann durch Printen einer Paste gebildet sein, welche Glaskomponenten, ein Metalloxid als Glaskri­ stallkeimling, sowie in einem organischen Lösungsmittel gelöste Füllstoffe wie beispielsweise keramische Füller auf­ weist. Notwendigerweise können zur Bildung einer Anzahl von Glas-Printschichten 9 die Schritte P und Q wiederholt wer­ den.

Ni, Cu oder Au wird auf der via-füll-leitenden Schicht 8c plattiert (Schritt S), und die plattierte Schicht wird zur Bildung der Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 gesintert (Schritt T). Der Sinterschritt kann wegfallen, oder die Ver­ bindungs-Unterstützungsschicht 10 kann durch Printen einer Paste aus Pt, etc., und Brennen derselben bei 850°C bis 900°C gebildet werden.

Alternativ können die Schritte P bis Q zur Bildung der Dick­ film-Glasschicht 9, und die Schritte S und T zur Bildung der Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 umgedreht werden, wodurch ähnliche Wirkungen erzielt werden. Wie in Fig. 3A gezeigt, kann dies vorteilhaft sein, da die darunterliegende via-füll-leitende Schicht 8c vollständig durch die Verbin­ dungs-Unterstützungsschicht 10 bedeckt ist, bevor die Dick­ film-Glasschicht 9 gebildet ist, wobei die via-füll-leitende Schicht 8c, welche leicht oxidiert wird, durch die Verbin­ dungs-Unterstützungsschicht 10 geschützt ist. Falls die Dickfilm-Glasschicht 9 wie in Fig. 3B gezeigt vor der Ver­ bindungs-Unterstützungsschicht 10 gebildet wird, kann die via-füll-leitende Schicht 8c nachteilig durch Oxidation durch einen dünnen Abschnitt (ein Defekt wird leicht gebil­ det) der Dickfilm-Glasschicht 9 beeinflußt werden.

Falls der nächste Schritt des Brennens einer dickfilm-lei­ tenden Schicht 11 (Schritt V) in Umgebungsluft durchgeführt wird, kann die darunterliegende via-füll-leitende Schicht 8c, welche aus einem für Oxidation empfindlichen Metall wie beispielsweise W, Mo, etc. hergestellt ist, durch die Oxida­ tion nachteilig beeinflußt werden. Um diese Oxidation zu verhindern, sollte eine Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 vor der Bildung der Dickfilm-Glasschicht 9 gebildet sein, wobei die Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 gegen Oxida­ tion resistent sein muß. Die gegen Oxiation resistente Ver­ bindungs-Unterstützungsschicht 10 kann beispielsweise durch Bilden einer Edelmetallschicht nach Plattierung der Oberflä­ che der via-füll-leitenden Schicht 8c hergestellt werden.

Eine dickfilm-leitende Pastenschicht aufweisend ein Cu-, Ni- Ag- oder Au-Grundmaterial wird auf der Verbindungs-Unter­ stützungsschicht 10 und der Glas-Printschicht 9 durch Prin­ ten gebildet (Schritt U), getrocknet, und in Luft oder in einer N₂-Atmosphäre bei ungefähr 850°C für eine Stunde gebrannt (Schritt V), wodurch das keramische, mehrfach geschichtete Substrat hergestellt wird.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die bis zum Schritt M jeweils gebildeten Schichten gleichzeitig bei den Schritten N und O gebrannt, und die Glas-Print­ schicht 9 wird anschließend durch Brennen gebildet. Dement­ sprechend werden, auch falls Defekte wie beispielsweise Pin­ holes in den Aluminiumoxidschichten 7a, 7b und 7c während des Brennschrittes gebildet werden, diese Defekte aufgrund der Glas-Printschicht 9 während dem Brennen der Glas-Print­ schicht 9 vergraben, wodurch Kurzschlußschaltungen, welche von Anfang an, bei der Verwendung, oder beim Lebensdauertest zwischen den oberen und unteren leitenden Schichten durch die Defekte gebildet werden, verhindert.

Fig. 4 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der Glas-Printschichten 9 auf der Aluminiumoxid-Printschicht 7c und der Tiefe des Defektes (Pinhole). Diese Untersuchung wurde durch vorhergehendes Bilden eines Defektes (Pinhole) mit einem Durchmesser von 100 µm und einer Tiefe von 20 µm in der Aluminiumoxid-Printschicht 7c, und anschließendes Bilden der Glas-Printschichten 9 hierauf durch Printen und Brennen durchgeführt. Gemäß Fig. 4 geben die Kreismarkierun­ gen eine Dicke der Aluminiumoxid-Printschicht 7c von 20 µm, und die Dreieckmarkierungen eine solche von 10 µm an. Aus Fig. 4 ist deutlich erkennbar, daß die Wirkung der Glas- Printschichten 9 beträchtlich ist, und daß die Wirkung durch Vergrößerung der Anzahl der Glas-Printschichten 9 verstärkt wird. Wenn insbesondere die Dicke der Glas-Printschicht 9 zu 20 µm hergestellt ist, und zwei Glas-Printschichten 9 gebil­ det sind, kann insbesondere ein Pinhole mit einem Durchmes­ ser von sogar 100 µm fast vollständig vergraben werden.

Die Fig. 5A und 5B zeigen einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der Durchbrüche (Durchbruch der Isolierung) und der Durchbruchsspannung; Fig. 5A zeigt den Fall, bei dem die Glas-Printschicht 9 nicht gebildet ist, und Fig. 5B zeigt den Fall, bei dem eine Glas-Printschicht 9 mit einer Dicke von 17 µm gebildet ist. In den Fig. 5A und 5B bezeichnet "x" die mittlere Durchbruchsspannung. Aus einem Vergleich zwi­ schen den Fig. 5A und 5B ist ersichtlich, daß die Durch­ bruchsspannung durch die Bildung der Glas-Printschicht 9 ganz allgemein zu einer höheren Spannung hin verschoben ist.

Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen ein weiteres Ausführungs­ beispiel der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird bei diesem Ausführungsbei­ spiel das keramische, mehrfach geschichtete Substrat aus einer Schichtung von Aluminiumoxidbändern 21 und inneren leitenden Schichten 23 hergestellt; die inneren leitenden Schichten 23 sind durch gefüllte durchgehende Löcher 22 in den Aluminiumoxidschichten 21 elektrisch verbunden. Eine obere leitende Schicht 24 ist auf der Schichtung gebildet, und elektrisch mit den inneren leitenden Schichten 23 ver­ bunden, und eine Dickfilm-Glasschicht 25 mit Öffnungen ist auf der oberen leitenden Schicht 24 gebildet, und eine Ver­ bindungs-Unterstützungsschicht 26 ist in diesen Öffnungen gebildet. Daran anschließend ist eine dickfilm-leitende Schicht 27 auf der Dickfilm-Glasschicht 25 und der Verbin­ dungs-Unterstützungsschicht 26 gebildet. Damit kann die vor­ liegende Erfindung ebenso auf ein keramisches, mehrfach geschichtetes Substrat angewendet werden, welches eine Schichtung aus abwechselnden keramischen und inneren leiten­ den Schichten aufweist.

Die Schritte zur Herstellung dieses Ausführungsbeispieles sind wie folgt.

Grünaluminiumoxidbänder, in welche durchgehende Löcher gestanzt worden sind, und welche mit einer hochtemperatur­ stabilen Metallpaste gefüllt sind, und auf denen eine innere leitende Pastenschicht mit einer vorbestimmten Strukturie­ rung gebildet ist, werden gestapelt und bei etwa 1600°C in einer reduzierten Atmosphäre gebrannt, wodurch eine gebrannte Schichtung aus abwechselnd Aluminiumoxidbändern 21 und inneren leitenden Schichten 23, welche durch die aufge­ füllten durchgehenden Löcher 22 verbunden sind, gebildet wird, wobei die gebrannte Schichtung eine darauf befindliche obere leitende Schicht 24 aufweist.

Eine Dickfilm-Glasschicht 25 mit Öffnungen wird auf der obe­ ren leitenden Schicht 24 und der oberen Aluminiumoxidschicht der gebrannten Schichtung aufgedrückt, und in einer redu­ zierten Atmosphäre gebrannt. Anschließend wird eine Verbin­ dungs-Unterstützungsschicht 26 auf der freiliegenden oberen leitenden Schicht 24 in die Öffnungen gebildet, durch Plat­ tieren von Cu, Ni, Au, etc., oder durch ein Dickfilm-Bil­ dungsverfahren von Ni, Pt, Au etc., und eine dickfilm-lei­ tende Schicht 27 wird anschließend auf der Verbindungs- Unterstützungsschicht 26 und der Dickfilm-Glasschicht 25 durch Brennen in einer reduzierten Atmosphäre gebildet. Die dickfilm-leitende Schicht 27 ist mit der inneren leitenden Schicht 24 elektrisch verbunden. Ferner kann die dickfilm­ leitende Schicht 27 durch oxidationsresistentes Ausbilden der Verbindungs-Unterstützungsschicht 26 in Luft gebrannt werden. Falls notwendig, können zur Bildung einer Mehrfach­ schicht auf der gebrannten Schichtung die Schritte von der Bildung der Dickfilm-Glasschicht 25 bis zur Bildung der dickfilm-leitenden Schicht 27 wiederholt werden.

Alternativ kann, wie in Fig. 7 gezeigt, nach dem Brennen der Schichtung der abwechselnden Aluminiumoxidbänder 21 und inneren leitenden Schichten 23 die Verbindungs-Unterstüt­ zungsschicht 26 zuerst zur Bedeckung der oberen leitenden Schicht 24 gebildet sein, gefolgt von einer Bildung der Dickfilm-Glasschicht 25 und anschließend der dickfilm-lei­ tenden Schicht 27. Bei diesem Fall wird die dickfilm-lei­ tende Schicht 27 normalerweise in einer reduzierten Atmo­ sphäre gebrannt, kann jedoch auch in Luft durch Ausbilden der Verbindungs-Unterstützungsschicht 26 resistent gegen Oxidation gebrannt werden. Durch Wiederholen der Schritte des Bildens der Dickfilm-Glasschicht 25 und anschließend der dickfilm-leitenden Schicht 27 kann auf der gebrannten Schichtung eine Mehrfachschicht hergestellt werden.

Bei diesem Aufbau bzw. Verfahren sollte die Dickfilm-Glas­ schicht 25 eine Brenntemperatur aufweisen, welche niedriger ist als die niedrigste Brenntemperatur der Aluminiumoxid­ schichten in der Schichtung, um eine ausgezeichnete Isolie­ rung zwischen der dickfilm-leitenden Schicht 27 und der inneren leitenden Schicht 23 vorzusehen, auch wenn das Alu­ miniumoxidband 21 eine große Anzahl von Defekten aufweist.

Wegen der relativ großen Dicke des Aluminiumoxidbandes von beispielsweise 200 µm bis 250 µm ist bei diesem Ausführungs­ beispiel dieser Erfindung die Isolierung zwischen den Schichten relativ zuverlässig, wobei dennoch die vorliegende Erfindung wirksam und nützlich für das Vorsehen einer ausge­ zeichneten Isolierung ist, auch obwohl ein derartig dickes Band manchmal einen kritischen Defektwert aufweist. Hierbei ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung im wesentli­ chen und insbesondere wirksam und nützlich für eine außerge­ wöhnlich gute Isolierung ist, wenn die Dicke der keramischen Schicht nicht größer als 150 µm ist. Des weiteren kann ent­ sprechend der Erfindung zumindest eine weitere leitende Schicht, oder sogar eine mehrfach geschichtete Struktur auf der gebrannten Schichtung der abwechselnden Aluminiumoxid­ bänder 21 und der inneren leitenden Schichten 23 gebildet sein, wodurch die folgenden Vorteile bewirkt werden. Bei der herkömmlichen Stuktur wird nämlich lediglich eine einzige dickfilm-leitende Schicht (entsprechend der Schicht 24) auf der gebrannten Schichtung gebildet, und daher müssen, falls die Schaltung geändert werden soll, Formteile zum Ausstanzen der durchgehenden Löcher in den Aluminiumoxid-Grünblatt-Bän­ dern aufgrund der Änderung der Lokalisierungen und Anzahl der durchgehenden Löcher geändert werden, was im Hinblick auf die hohen Kosten und den benötigten Zeitaufwand wegen der Änderung des Formteiles nachteilig ist. Im Gegensatz dazu kann erfindungsgemäß, auch falls die Schaltungen geän­ dert werden, die gebrannte Schichtung ohne Änderung und Modifizierung der auf der gebrannten Schichtung gebildeten Dickfilm-Glas- und leitenden Schichten verwendet werden, was leicht durchführbar und kostengünstiger ist.

Ferner ist zu beachten, daß das Print-Verfahren und das Tape-Verfahren zur Bildung eines Stapels kombiniert sein können.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausfüh­ rungsbeispiele begrenzt, sondern kann modifiziert sein. Bei­ spielsweise kann die keramische Schicht aus einem Aluminium­ nitrid (AIN), Mullit (3Al₂O₃ × 2SiO₂), oder dergleichen her­ gestellt sein, und kann ferner aus einer Glaskeramik herge­ stellt sein. Im Hinblick auf eine geringe Brenntemperatur von zum Beispiel 850°C bis 1000°C ergeben sich hier Vor­ teile, wodurch anstatt einem hochtemperaturstabilen Metall wie beispielsweise W oder Mo zur Bildung einer inneren lei­ tenden Schicht ein Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt wie beispielsweise Ag, Cu, Ni, Pt, Ag-Pt oder dergleichen verwendet werden kann.

Die Dickfilm-Glasschicht 9 oder 25 kann durch Anordnen eines Glasfilmes bzw. -blattes und Brennen gebildet werden. Ferner kann das Material der auf der Schichtung gebildeten Isolier­ schicht nicht nur Glas sein, sondern ebenso eine zusammenge­ setzte Glaskeramik, oder dergleichen, und kann jedoch vor­ zugsweise bei einer Temperatur gebrannt werden, welche nied­ riger ist als die niedrigste Brenntemperatur der keramischen Schicht in der Schichtung, so daß ein Wiederbrennen der keramischen Schicht in dem Stapel während des Brennens der Isolierschicht vermieden wird. Zur Vermeidung von Pinholes in der Isolierschicht wird die Isolierschicht vorzugsweise aus einem Material mit geringer Viskosität von beispiels­ weise weniger als 200 000 cps während dem Print-Schritt bzw. vor dem Brennen gebildet.

Claims (20)

1. Keramisches, mehrfach geschichtetes Substrat mit:
einer Schichtung aus abwechselnd keramischen und inne­ ren leitenden Schichten, wobei die leitende Schicht einen Schmelzpunkt aufweist, der höher liegt als eine niedrigste Brenntemperatur der keramischen Schicht, und die Schichtung eine obere keramische Schicht aufweist;
einer auf der oberen keramischen Schicht der Schichtung gebildeten Isolierschicht, wobei die Isolierschicht eine Brenntemperatur aufweist, die niedriger ist als die niedrigste Brenntemperatur der keramischen Schicht; und
einer auf der Isolierschicht gebildeten leitenden Schicht, wobei die leitende Schicht elektrisch mit der inneren leitenden Schicht verbunden ist.

2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere leitende Schicht aus einem hochtemperatur­ stabilen Metall hergestellt ist.

3. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere leitende Schicht aus einem Metall herge­ stellt ist, welches aus der Gruppe bestehend aus Cu, Ag, Pt, Ni, sowie einer Legierung hieraus, ausgewählt ist.

4. Substrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Schicht aus einer Glaskeramik herge­ stellt ist.

5. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht aus einem Glas hergestellt ist.

6. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht aus einer Glaskeramik hergestellt ist.

7. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere keramische Schicht eine Dicke von nicht größer als 150 µm aufweist.

8. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Schicht mit einem Dickfilm-Verfahren hergestellt ist.

9. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische, mehrfach geschichtete Substrat eine Schichtung aufweist.

10. Verfahren zum Herstellen eines keramischen, mehrfach geschichteten Substrates mit den Schritten:
Ausbilden und Brennen einer Schichtung aus abwechselnd keramischen und inneren leitenden Schichten bei einer Temperatur, welche niedriger ist als ein Schmelzpunkt der inneren leitenden Schichten, wobei die Schichtung eine obere keramische Schicht aufweist,
Ausbilden und Brennen einer Isolierschicht auf der obe­ ren keramischen Schicht bei einer Brenntemperatur, wel­ che niedriger ist als die kleinste Brenntemperatur der keramischen Schicht, und
Ausbilden einer leitenden Schicht auf der Isolier­ schicht, wobei die leitende Schicht elektrisch mit der inneren leitenden Schicht verbunden wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Schicht eine Dicke von nicht größer als 150 µm aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß keramischen Schichten mit einem Dickfilm-Bildungsver­ fahren gebildet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht durch ein Dickfilm-Bildungsverfahren hergestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht durch Ausbilden einer Vielzahl von Glasschichten übereinander gebildet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere leitende Schicht aus einem hochtemperatur­ stabilen Metall hergestellt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere leitende Schicht auf dem Stapel gebildet wird, wobei die obere leitende Schicht elektrisch mit den inneren leitenden Schichten verbunden wird, und das Verfahren ferner den Schritt des Ausbildens einer Ver­ bindungs-Unterstützungs-Schicht auf der oberen leitenden Schicht vor dem Ausbilden der leitenden Schicht aufweist, wobei die Verbindungs-Unterstützungs- Schicht zwischen der oberen leitenden Schicht und der leitenden Schicht vorliegt und diese elektrisch verbindet.

17. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs-Unterstützungs-Schicht vor der Ausbil­ dung der Isolierschicht gebildet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs-Unterstützungs-Schicht nach der Ausbil­ dung der Isolierschicht gebildet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs-Unterstützungs-Schicht gegen Oxidation resistent ist, und die leitende Schicht durch Brennen in Luft ausgebildet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte des Bildens der Isolierschicht und anschließend der leitenden Schicht wiederholt werden, zur Bildung einer Vielzahl von leitenden Schichten auf der Schichtung.