DE4024612C2 - 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 ke­ ramisches Substrat, welches durch Aufeinanderschichten von keramischen Schichten und Metallschichten, Brennen der Schichtung, und anschließen­ des 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 wur­ den verschiedenste Verfahren entwickelt, wobei das sogenannte Grünblatt- (green sheet)-Verfahren das am meisten verwendete Verfahren darstellt, wegen seiner Eignung bei einem Vergrößern der Anzahl von Schichten. Das Grünblatt-Verfahren ist in zwei Gruppen eingeteilt, ein Printverfahren und ein Tapeverfahren, wobei das Printverfahren bei einem einen Kondensor enthaltenden Schaltkreissubstrat oder dergleichen verwendet wird, da die Dicke der keramischen Schicht dünner ist als bei dem Tapeverfahren, und somit die parasitäre Kapazität größer ist.

Bei dem Printverfahren werden beispielsweise drei Aluminiumoxidpasten­ schichten und eine Metallpastenschicht abwechselnd durch Printen ge­ schichtet, wobei der Stapel auf der Oberseite drei Aluminiumoxidpasten­ schichten aufweist, und die Schichtung anschließend gebrannt wird. Nach dem Brennen wird eine obere leitende Metallschicht auf der oberen Alumi­ niumoxidschicht (die drei Aluminiumoxidpastenschichten werden nach dem Brennen zu einer Aluminiumoxidschicht) durch ein Printverfahren (Dickfilmbildungsverfahren) gebildet. Die Erfinder haben herausgefunden, daß, falls die auf der Oberseite der Schichtung aufgedrückten Alumini­ umoxidpastenschichten Verunreinigungen wie beispielsweise Staub, Quet­ scher, Gummi, Pulver enthalten, die Verunreinigungen ebenfalls zur Ausbil­ dung von Defekten wie beispielsweise Pinholes (Feinlöcher) in der oberen Aluminiumoxidschicht gebrannt werden. Diese Defekte können eine Kurz­ schlußschaltung zwischen der inneren Metallschicht in der Schichtung und der auf der Aluminiumoxidschicht aufgrund des Printverfahrens gebildeten oberen leitfähigen Metallschicht verursachen, wodurch somit die Zuverläs­ sigkeit der Isolierung des mehrfach geschichteten Substrates verringert wird.

Ein ähnliches Problem tritt auf, wenn das Grünblatt-Verfahren angewendet wird. Da bei dem Grünblatt-Verfahren die Dicke der keramischen Schicht relativ dick ist, typischerweise etwa 100 µm, wird eine Kurzschlußschal­ tung nicht ohne weiteres aufgrund eines in der keramischen Schicht gebil­ deten 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 ge­ schichteten keramischen Substrates zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird durch ein keramisches, mehrfach geschichtetes Substrat mit den Merkmalen des Anspruches 12 und ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen, mehrfach geschichteten Substrates gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden, selbst falls Defekte wie bei­ spielsweise Pinholes in der oberen keramischen Schicht während des Bren­ nens der Schichtung aus abwechselnd keramischen und metallisch leiten­ den Schichten gebildet werden, solche Defekte eingegraben bzw. aufgefüllt bzw. erneuert durch die auf der oberen keramischen Schicht gebildeten Isolierschicht. Demgemäß sind die auf der Isolierschicht gebildete leitfähige Schicht und die metallische Schicht in der Schichtung vollständig isoliert, wodurch die Zuverlässigkeit der Isolierung verbessert ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung er­ geben 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 entsprechend der vorliegenden Erfin­ dung;

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

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

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

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

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung. In der Figur bezeichnet 1 ein Aluminiumoxidband, welches durch­ gehende Löcher 2 aufweist, in die ein hochtemperaturstabiles Metall wie beispielsweise W (Wolfram) oder Mo (Molybdän) gefüllt ist. Eine innere leitende 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 Alu­ miniumoxid-Printschicht 4a weist Öffnungen auf, wodurch ein Teil der inne­ ren leitenden Schicht 3 freiliegt. Die aus einem hochtemperaturstabilen Metall hergestellten und in ein Kontaktloch gefüllten Leitschichten 5a sind in den Öffnungen gebildet und sind elektrisch mit der inneren leitenden Schicht 3 verbunden. Auf dieselbe Weise werden eine Aluminiumoxid- Printschicht 4b, in ein Kontaktloch gefüllte Leiterschichten 5b, und eine Aluminiumoxid-Printschicht 4c nacheinander auf der obigen Aluminiumoxid- Printschicht 4a und der Schicht 5a gebildet. Des weiteren wird eine innere leitende Schicht 6 darauf in der gewünschten Strukturierung gebildet, so­ wie eine Aluminiumoxid-Printschicht 7a, eine in ein Kontaktloch gefüllte Leiterschicht 5a, eine Aluminiumoxid-Printschicht 7b, eine in ein Kontakt­ loch gefüllte Leiterschicht 8b, eine Aluminiumoxid-Printschicht 7c, und eine in ein Kontaktloch gefüllte Leiterschicht 8c werden darauf aufeinanderfol­ gend 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 Schicht 8c und einer leitenden Schicht 11 wird eine Verbindungs- Unterstützungsschicht 10 auf der Schicht 8c durch Plattieren eines Metal­ les wie beispielsweise Ni, Cu oder Au oder durch ein organisches Metall, etc. gebildet. Schließlich wird die aus Cu, Ni, Ag, Au oder dergleichen her­ gestellte leitende Dickfilm-Schicht 11 auf der Verbindungs-Unterstützungs­ schicht 10 gebildet, und die Glas-Printschicht 9 und die leitende Dickfilm- Schicht 11 werden mit der Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 elek­ trisch verbunden. Demgemäß wird ein keramisches, mehrfach geschichte­ tes Substrat entsprechend der Erfindung aufgebaut, und verschiedene Chips etc. können auf der leitenden Dickfilm-Schicht 11 dieses Substrates angebracht werden.

Unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte Flußdiagramm wird im fol­ genden das Herstellungsverfahren des obigen keramischen, mehrfach ge­ schichteten Substrates im Detail beschrieben.

Zuerst wird ein in das Aluminiumoxidband 1 auszubildendes Aluminium­ oxid-Grünblattband vorbereitet (Schritt A) und zur Bildung von durchge­ henden Löchern 2 gestanzt (Schritt B), die durchgehenden Löcher 2 wer­ den mit einem hochtemperaturstabilen 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 ge­ bildet (Schritt F) und getrocknet (Schritt G), und eine die Schicht 5a bildende und in ein Kontaktloch gefüllte, leitende Pastenschicht wird bei den Öffnungen der Aluminiumoxid-Pastenschicht gedruckt (Schritt H) und ge­ trocknet (Schritt I). Die Schritte F bis I werden (einmal bei diesem Beispiel) zur Bildung einer Aluminiumoxid-Pastenschicht bzw. einer in ein Kontakt­ loch gefüllten, leitenden Pastenschicht wiederholt, welche jeweils die Alu­ miniumoxid-Printschicht 4b bzw. die Schicht 5b bilden. Ferner wird darauf eine die Aluminiumoxid-Printschicht 4c bildende Aluminiumoxid-Pasten­ schicht gedruckt (Schritt J) und getrocknet (Schritt K). Die aufeinanderfol­ genden Schritte D bis K bilden eine einzelne Verbindungs- bzw. Verdrah­ tungsschicht, 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 leiten­ den Pastenschichten und Aluminiumoxid-Pastenschichten gebildet werden, welche die innere leitende Schicht 6, die Aluminiumoxid-Printschicht 7a, die Schicht 8a, die Aluminiumoxid-Printschicht 7b, die Schicht 8b, sowie die Aluminiumoxid-Printschicht 7c bilden.

Eine die Schicht 8c bildende hochtemperaturstabile 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 Schichten 5a, 5b, 8a, 8b und 8c verwendeten hochtemperaturstabilen Metalles höher sein muß als die niedrigste Brenntemperatur der Aluminiumoxidschichten.

Eine die Glas-Printschicht 9 bildende Dickfilm-Glasschicht wird über die ge­ samte Aluminiumoxid-Printschicht 7c, außer an der freigelegten 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-Bildungsverfahren" bedeutet einen Film, der durch Aufdrüc­ ken (Printen) einer Paste und Brennen derselben gebildet ist, bzw. ein der­ artiges Verfahren. Das Material der Dickfilm-Glasschicht kann ein Glas aufweisen, welches normalerweise für eine Glas-Zwischenschicht verwen­ det wird, und die Dickfilm-Glasschicht kann durch Printen einer Paste ge­ bildet sein, welche Glaskomponenten, ein Metalloxid als Glaskristallkeimling, sowie in einem organischen Lösungsmittel gelöste Füllstoffe wie bei­ spielsweise keramische Füller aufweist. Notwendigerweise können zur Bil­ dung einer Anzahl von Glas-Printschichten 9 die Schritte P und Q wieder­ holt werden.

Ni, Cu oder Au wird auf der Schicht 8c plattiert (Schritt S), und die plat­ tierte Schicht wird zur Bildung der Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 gesintert (Schritt T). Der Sinterschritt kann wegfallen, oder die Verbin­ dungs-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 Dickfilm-Glasschicht 9, und die Schritte S und T zur Bildung der Verbindungs-Unterstützungs­ schicht 10 umgedreht werden, wodurch ähnliche Wirkungen erzielt wer­ den. Wie in Fig. 3A gezeigt, kann dies vorteilhaft sein, da die darunterlie­ gende Schicht 8c vollständig durch die Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 bedeckt ist, bevor die Dickfilm-Glasschicht 9 gebildet ist, wobei die Schicht 8c, welche leicht oxidiert wird, durch die Verbindungs-Unterstüt­ zungsschicht 10 geschützt ist. Falls die Dickfilm-Glasschicht 9 wie in Fig. 3B gezeigt vor der Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 gebildet wird, kann die Schicht 8c nachteilig durch Oxidation durch einen dünnen Ab­ schnitt (ein Defekt wird leicht gebildet) der Dickfilm-Glasschicht 9 beein­ flußt werden.

Falls der nächste Schritt des Brennens einer leitenden Schicht 11 (Schritt V) in Umgebungsluft durchgeführt wird, kann die darunterliegende Schicht 8c, welche aus einem für Oxidation empfindlichen Metall wie bei­ spielsweise W, Mo, etc. hergestellt ist, durch die Oxidation nachteilig be­ einflußt werden. Um diese Oxidation zu verhindern, sollte eine Verbin­ dungs-Unterstützungsschicht 10 vor der Bildung der Dickfilm-Glasschicht 9 gebildet sein, wobei die Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 gegen Oxi­ dation resistent sein muß. Die gegen Oxiation resistente Verbindungs-Un­ terstützungsschicht 10 kann beispielsweise durch Bilden einer Edelmetall­ schicht nach Plattierung der Oberfläche der Schicht 8c hergestellt werden.

Eine leitende Dickfilm-Pastenschicht, aufweisend ein Cu-, Ni- Ag- oder Au- Grundmaterial, wird auf der Verbindungs-Unterstützungsschicht 10 und der Glas-Printschicht 9 durch Printen gebildet (Schritt U), getrocknet, und in Luft oder in einer N₂-Atmosphäre bei ungefähr 850°C für eine Stunde ge­ brannt (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-Printschicht 9 wird anschließend durch Brennen gebildet. Dementsprechend werden, auch falls Defekte wie beispielsweise Pinholes in den Aluminiumoxidschichten 7a, 7b und 7c während des Brennschrittes gebildet werden, diese Defekte aufgrund der Glas-Print­ schicht 9 während dem Brennen der Glas-Printschicht 9 vergraben, wo­ durch Kurzschlußschaltungen, welche von Anfang an, bei der Verwendung, oder beim Lebensdauertest zwischen den oberen und unteren leitenden Schichten durch die Defekte gebildet werden, verhindert werden.

Fig. 4 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der Glas-Print­ schichten 9 auf der Aluminiumoxid-Printschicht 7c und der Tiefe des De­ fektes (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 durch­ geführt. Gemäß Fig. 4 geben die Kreismarkierungen eine Dicke der Alumi­ niumoxid-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 Ver­ größerung der Anzahl der Glas-Printschichten 9 verstärkt wird. Wenn ins­ besondere die Dicke der Glas-Printschicht 9 zu 20 µm hergestellt ist, und zwei Glas-Printschichten 9 gebildet sind, kann insbesondere ein Pinhole mit einem Durchmesser 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 zwischen den Fig. 5A und 5B ist ersichtlich, daß die Durchbruchsspannung durch die Bildung der Glas- Printschicht 9 ganz allgemein zu einer höheren Spannung hin verschoben ist.

Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er­ findung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird bei diesem Ausführungsbeispiel das ke­ ramische, mehrfach geschichtete Substrat aus einer Schichtung von Alu­ miniumoxidbändern 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 verbunden, und eine Dickfilm-Glasschicht 25 mit Öffnungen ist auf der oberen leitenden Schicht 24 gebildet, und ei­ ne Verbindungs-Unterstützungsschicht 26 ist in diesen Öffnungen gebildet. Daran anschließend ist eine leitende Dickfilm-Schicht 27 auf der Dickfilm- Glasschicht 25 und der Verbindungs-Unterstützungsschicht 26 gebildet. Damit kann die vorliegende Erfindung ebenso auf ein keramisches, mehr­ fach geschichtetes Substrat angewendet werden, welches eine Schichtung aus abwechselnden keramischen und inneren leitenden Schichten aufweist.

Die Schritte zur Herstellung dieses Ausführungsbeispieles sind wie folgt.

Grünaluminiumoxidbänder, in welche durchgehende Löcher gestanzt wor­ den sind und welche mit einer hochtemperaturstabilen Metallpaste gefüllt sind und auf denen eine innere leitende Pastenschicht mit einer vorbe­ stimmten Strukturierung gebildet ist, werden gestapelt und bei etwa 1600°C in einer reduzierten Atmosphäre gebrannt, wodurch eine ge­ brannte Schichtung aus abwechselnd Aluminiumoxidbändern 21 und inne­ ren leitenden Schichten 23, welche durch die aufgefüllten 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 oberen leitenden Schicht 24 und der oberen Aluminiumoxidschicht der gebrannten Schich­ tung aufgedrückt und in einer reduzierten Atmosphäre gebrannt. Anschlie­ ßend wird eine Verbindungs-Unterstützungsschicht 26 auf der freiliegenden oberen leitenden Schicht 24 in die Öffnungen gebildet, durch Plattieren von Cu, Ni, Au, etc. oder durch ein Dickfilm-Bildungsverfahren von Ni, Pt, Au etc. . . . und eine leitende Dickfilm-Schicht 27 wird anschließend auf der Verbindungs-Unterstützungsschicht 26 und der Dickfilm-Glasschicht 25 durch Brennen in einer reduzierten Atmosphäre gebildet. Die leitende Dick­ film-Schicht 27 ist mit der inneren leitenden Schicht 24 elektrisch verbun­ den. Ferner kann die leitende Dickfilm-Schicht 27 durch oxidationsresisten­ tes Ausbilden der Verbindungs-Unterstützungsschicht 26 in Luft gebrannt werden. Falls notwendig, können zur Bildung einer Mehrfachschicht auf der gebrannten Schichtung die Schritte von der Bildung der Dickfilm-Glas­ schicht 25 bis zur Bildung der 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-Unterstützungsschicht 26 zuerst zur Bedec­ kung der oberen leitenden Schicht 24 gebildet sein, gefolgt von einer Bil­ dung der Dickfilm-Glasschicht 25 und anschließend der leitenden Dickfilm- Schicht 27. Bei diesem Fall wird die leitende Dickfilm-Schicht 27 normaler­ weise in einer reduzierten Atmosphäre 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 leitenden Dickfilm- Schicht 27 kann auf der gebrannten Schichtung eine Mehrfachschicht her­ gestellt werden.

Bei diesem Aufbau bzw. Verfahren sollte die Dickfilm-Glasschicht 25 eine Brenntemperatur aufweisen, welche niedriger ist als die niedrigste Brenn­ temperatur der Aluminiumoxidschichten in der Schichtung, um eine ausge­ zeichnete Isolierung zwischen der leitenden Dickfilm-Schicht 27 und der in­ neren leitenden Schicht 23 vorzusehen, auch wenn das Aluminiumoxid­ band 21 eine große Anzahl von Defekten aufweist.

Wegen der relativ großen Dicke des Aluminiumoxidbandes von beispiels­ weise 200 µm bis 250 µm ist bei diesem Ausführungsbeispiel dieser Erfin­ dung die Isolierung zwischen den Schichten relativ zuverlässig, wobei den­ noch die vorliegende Erfindung wirksam und nützlich für das Vorsehen ei­ ner ausgezeichneten Isolierung ist, auch obwohl ein derartig dickes Band manchmal einen kritischen Defektwert aufweist. Hierbei ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung im wesentlichen und insbesondere wirksam und nützlich für eine außergewöhnlich gute Isolierung ist, wenn die Dicke der keramischen Schicht nicht größer als 150 µm ist. Des weiteren kann entsprechend der Erfindung zumindest eine weitere leitende Schicht, oder sogar eine mehrfach geschichtete Struktur auf der gebrannten Schichtung der abwechselnden Aluminiumoxidbänder 21 und der inneren leitenden Schichten 23 gebildet sein, wodurch die folgenden Vorteile bewirkt wer­ den. Bei der herkömmlichen Stuktur wird nämlich lediglich eine einzige lei­ tende Dickfilm-Schicht (entsprechend der Schicht 24) auf der gebrannten Schichtung gebildet, und daher müssen, falls die Schaltung geändert wer­ den soll, Formteile zum Ausstanzen der durchgehenden Löcher in den Aluminiumoxid-Grünblatt-Bändern aufgrund der Änderung der Lokalisierun­ gen und Anzahl der durchgehenden Löcher geändert werden, was im Hin­ blick auf die hohen Kosten und den benötigten Zeitaufwand wegen der Än­ derung des Formteiles nachteilig ist. Im Gegensatz dazu kann erfindungs­ gemäß, auch falls die Schaltungen geändert 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 Ausführungsbeispiele be­ grenzt, sondern kann modifiziert sein. Beispielsweise kann die keramische Schicht aus einem Aluminiumnitrid (AlN), Mullit (3Al₂O₃ . 2SiO₂) oder dergleichen hergestellt 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 Vorteile, wodurch anstatt einem hochtemperaturstabilen Metall wie beispielsweise W oder Mo zur Bildung einer inneren leitenden 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 Isolierschicht nicht nur Glas sein, sondern ebenso eine zusammengesetzte Glaskeramik, oder dergleichen, und kann jedoch vorzugsweise bei einer Temperatur gebrannt werden, welche niedri­ ger 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 Ver­ meidung von Pinholes in der Isolierschicht wird die Isolierschicht vorzugs­ weise aus einem Material mit geringer Viskosität von beispielsweise weni­ ger als 200000 cps während dem Print-Schritt bzw. vor dem Brennen gebildet.

Claims (17)

1. Verfahren zum Herstellen eines keramischen, mehrfach geschichteten Substrates mit den Schritten:
Ausbilden und Brennen einer Schichtung aus abwechselnd keramischen (4, 7) und inneren leitenden Schichten (3, 5, 6, 8) bei einer Temperatur, welche niedriger ist als ein Schmelz­ punkt der inneren leitenden Schichten, wobei die Schichtung eine obere keramische Schicht (7c) aufweist und die inneren leitenden Schichten gemeinsam bzw. die Schichtung insgesamt gebrannt werden bzw. wird, danach
Ausbilden und Brennen einer Isolierschicht (9) aus ei­ nem Glas direkt auf der oberen keramischen Schicht bei ei­ ner Brenntemperatur, welche niedriger ist als die kleinste Brenntemperatur der keramischen Schichten, wobei beim Bren­ nen der keramischen und inneren leitenden Schichten in der obersten keramischen Schicht gebildete Löcher von dem Glas ausgefüllt werden, und anschließendes
Ausbilden einer leitenden Schicht (11) auf der Isolier­ schicht, wobei die leitende Schicht elektrisch mit den in­ neren leitenden Schichten verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere keramische Schicht (7c) mit einer Dicke von nicht größer als 150 µm hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Schichten (4, 7) mit einem Dickfilm-Bil­ dungsverfahren gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (9) durch ein Dickfilm-Bildungsverfahren hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (9) durch Ausbilden einer Vielzahl von Glasschichten übereinander gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren leitenden Schichten (3, 5, 6, 8) aus einem hochtemperaturstabilen Metall hergestellt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere leitende Schicht (8c) auf dem Stapel gebildet wird, wobei die obere leitende Schicht elektrisch mit den inneren leitenden Schichten (3, 5, 6, 8) verbunden wird, und das Verfahren ferner den Schritt des Ausbildens einer Verbindungs-Unterstützungs-Schicht (10) auf der oberen lei­ tenden Schicht vor dem Ausbilden der leitenden Schicht (11) aufweist, wobei die Verbindungs-Unterstützungs-Schicht zwi­ schen der oberen leitenden Schicht und der leitenden Schicht liegt und diese elektrisch verbindet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs-Unterstützungs-Schicht (10) vor der Ausbil­ dung der Isolierschicht (9) gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs-Unterstützungs-Schicht (10) nach der Aus­ bildung der Isolierschicht (9) gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs-Unterstützungs-Schicht (10) gegen Oxidation resistent ist, und die leitende Schicht (11) durch Brennen in Luft ausgebildet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte des Bildens der Isolierschicht (9) und an­ schließend der leitenden Schicht (11) zur Bildung einer Vielzahl von leitenden Schichten auf der Schichtung wieder­ holt werden.

12. Keramisches, mehrfach geschichtetes Substrat, insbe­ sondere hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit:
einer Schichtung aus abwechselnd keramischen (4, 7) und inneren leitenden Schichten (3, 5, 6, 8), wobei die inneren leitenden Schichten einen Schmelzpunkt aufweisen, der höher liegt als die niedrigste Brenntemperatur der keramischen Schichten, die Schichtung eine obere keramische Schicht (7c) aufweist und die inneren leitenden Schichten gemeinsam bzw. die Schichtung insgesamt gebrannt sind bzw. ist;
einer auf der oberen keramischen Schicht der Schich­ tung aus einem Glas gebildeten Isolierschicht (9), wobei die Isolierschicht eine Brenntemperatur aufweist, die niedriger ist als die niedrigste Brenntemperatur der keramischen Schichten, und beim Brennen der keramischen und inneren leitenden Schichten in der obersten keramischen Schicht ge­ bildete Löcher von dem Glas ausgefüllt sind; und
einer auf der Isolierschicht gebildeten leitenden Schicht (11), wobei die leitende Schicht elektrisch mit den inneren leitenden Schichten verbunden ist.

13. Substrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren leitenden Schichten (3, 5, 6, 8) aus einem hochtemperaturstabilen Metall hergestellt sind.

14. Substrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren leitenden Schichten (3, 5, 6, 8) aus einem Me­ tall hergestellt sind, welches aus der Gruppe bestehend aus Cu, Ag, Pt, Ni, sowie einer Legierung hieraus, ausgewählt ist.

15. Substrat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Schichten (4, 7) aus einer Glaskeramik her­ gestellt sind.

16. Substrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die obere keramische Schicht (7c) eine Dicke von nicht grö­ ßer als 150 µm aufweist.

17. Substrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Schichten (4, 7) mit einem Dickfilm-Verfah­ ren hergestellt sind.