FR2847716A1 - Substrat multicouche en ceramique et procede de fabrication de celui-ci - Google Patents

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Abstract

Sont décrits un substrat en céramique multicouche (400) formé en empilant verticalement et en cuisant une pluralité de substrats en céramique (403), dans lequel une barre de connexion (410) est formée longitudinalement sur des zones de connexion entre des motifs internes (402) et un terminal externe (404) de chaque substrat en céramique (403), empêchant ainsi les couches métalliques conductrices des motifs internes (402) d'être déformées au cours du traitement du terminal externe (404) et connectant de manière stable les motifs internes (402) au terminal externe (404), et un procédé de fabrication du substrat (400). Le substrat multicouche en céramique (400) comprend des couches à motifs (402) formées sur les surfaces de parties ou de la totalité des substrats en céramique (403) de manière à former des éléments de circuits désignés et des barres de connexion (410) formées longitudinalement dans les substrats en céramique (403).

Description

Substrat multicouche en céramique et procédé de fabrication de celui-ci La
présente invention concerne un substrat multicouche en céramique avec une structure de connexion améliorée entre des motifs internes et un terminal externe, et un procédé de fabrication du substrat, et plus particulièrement un substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température formé en empilant verticalement et en cuisant une pluralité de substrats en céramique, dans lesquels une barre de connexion est formée longitudinalement sur des zones de connexion entre des motifs internes et un terminal externe de chaque substrat en céramique, empêchant ainsi les couches métalliques conductrices des motifs internes d'être déformées au cours du traitement du terminal externe et connectant de manière stable les motifs internes au terminal externe, et un
procédé de fabrication du substrat.
Une technique de fabrication d'un substrat en céramique co-cuite à basse température (auquel il est ci-après fait référence comme à "LTCC") est un processus dans lequel une électrode interne et des éléments passifs (R, L et C) pour des circuits donnés sont formés d'une feuille verte formée par une vitrocéramique par un procédé de sérigraphie en utilisant un métal avec une haute conductivité électrique tel que l'Ag, le Cu ou etc., et une pluralité de feuilles vertes sont empilées verticalement puis cuites (généralement à moins de
1000'C) de manière à fabriquer des MCM (modules multipuces) et des boîtiers multi-puces.
Etant donné que le substrat en céramique et les éléments métalliques sont cuits simultanément, la technique LTCC peut former les éléments passifs (R, L et C) à l'intérieur d'un module, obtenant ainsi une configuration complexe incluant un grand nombre de composants et étant avantageuse en terme de miniaturisation. Etant donné que le substrat LTCC comprend les éléments passifs intégrés, le substrat LTCC peut être formé comme un SOP (système sur boîtier), minimisant ainsi un effet parasite généré dans les pièces d'un SMD (dispositif monté en surface). En outre, le substrat LTCC réduit le bruit électrique généré lors du soudage des pièces dans le montage en surface, améliorant ainsi les caractéristiques électriques du dispositif fabriqué, et réduit le nombre de soudures, améliorant ainsi la fiabilité du dispositif fabriqué. En outre, le substrat LTCC minimise un coefficient de température de la fréquence de résonance (Tf) en ajustant un coefficient d'expansion thermique, contrôlant ainsi les
caractéristiques d'un résonateur diélectrique.
Le substrat multicouche LTCC est formé en formant des circuits dans un seul substrat en céramique et en empilant verticalement une pluralité de substrats en céramique. Par conséquent, les terminaux externes destinés à être connectés à l'extérieur doivent être formés sur une surface extérieure du substrat LTCC et connectés électriquement aux motifs du circuit à
l'intérieur du substrat.
Les figures 1 et 2 illustrent un "composant électronique empilé", dans lequel un substrat laminé ayant des circuits internes est fourni, des trous d'interconnexion sont formés longitudinalement dans le substrat, et des électrodes externes sont formées en remplissant les trous d'interconnexion avec un conducteur, tel que ceci est décrit dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection No Hei8-37251. Tel que ceci est illustré sur les figures 1 et 2, des trous d'interconnexion 7 sont formés dans une structure de pile 5 et remplis avec des conducteurs 9, et les conducteurs 9 à l'intérieur des trous d'interconnexion 7 sont connectés aux circuits internes. Ensuite, des trous débouchants 10 sont formés dans la structure en pile 5 et les conducteurs 9 sont exposés aux trous débouchants 10. Les conducteurs exposés 9 servent d'électrodes externes 4 pour des composants électroniques. Dans cette publication japonaise, étant donné que les conducteurs 9 formés dans les trous d'interconnexion 7 deviennent les électrodes externes 4, les électrodes externes 4 ont des dimensions et des formes uniformes et sont
facilement formées.
Cependant, la publication japonaise présente le problème suivant les trous d'interconnexion rectangulaires 7 sont simultanément formés longitudinalement à travers les multiples feuilles vertes empilées par un procédé de perçage ou etc. Dans ce cas, tel que ceci est illustré sur la figure 3, les feuilles vertes empilées sont comprimées dans une direction du perçage par une contrainte de cisaillement, et les motifs métalliques internes sur les feuilles vertes ne sont pas exposés aux trous d'interconnexion 7. Les motifs internes doivent être exposés aux trous d'interconnexion 7 de façon à être connectés aux conducteurs 9 formés sur les trous
d'interconnexion 7 pour servir d'électrodes externes.
Cependant, la publication japonaise telle qu'elle est illustrée sur les figures 1 et 2 ne résout pas le
problème sus-mentionné.
Il existe plusieurs procédés de formation d'électrodes externes dans le substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température. D'abord, tel que ceci est illustré sur la figure 4, un motif interne 2a est étendu jusqu'à une extrémité de chaque substrat en céramique et exposé à l'extérieur. Ensuite, le substrat multicouche en céramique 3 est formé en empilant et en cuisant les multiples substrats en céramique à une température élevée, et une électrode externe 4a est formée sur une surface latérale du substrat multicouche en céramique 3 par dépôt sans former de trou débouchant sur le substrat multicouche en céramique 3 par le- procédé de perçage. Ce procédé assure une connexion entre les motifs internes et l'électrode externe. Cependant, après que la structure multicouche en céramique est coupée en une pluralité de substrats multicouches en céramique 3 unitaires, la surface du substrat multicouche en céramique 3 doit être rectifiée de manière à exposer les motifs internes 2a avant de former l'électrode externe 4a. Par conséquent, ce procédé complique un processus de fabrication du substrat et ne répond pas à une exigence
de production de masse.
En outre, la figure 5 illustre un autre procédé de formation d'électrodes externes. Ci-dedans, un trou débouchant étant de forme en quart de cercle est formé sur un coin de chaque substrat en céramique de manière à exposer le motif interne 2b, et une électrode
externe 4b est formée dans chaque trou débouchant.
Alors, le substrat multicouche en céramique 3 est formé en empilant une pluralité des substrats en céramique, intégrant ainsi les électrodes externes 4b dans un terminal externe. Dans ce cas, étant donné que les électrodes 4b doivent être respectivement formées sur les substrats en céramique, le processus de fabrication est très compliqué. En outre, étant donné que les dimensions de tous les substrats ne sont pas uniformes en raison d'une différence des rapports de contraction entre les substrats individuels, le substrat multicouche en céramique est facilement endommagé par un impact externe, ou etc. De plus, la figure 6 illustre un autre procédé de formation d'électrodes externes. Ci-dedans, un trou débouchant de forme en quart de cercle est formé sur un coin de chaque substrat de manière à exposer le motif interne 2c. Ensuite, le substrat multicouche en céramique 3 est formé en empilant une pluralité des substrats en céramique, et les électrodes externes 4c sont simultanément formées dans les trous débouchants par le dépôt. Ce procédé est généralement utilisé dans la formation d'électrodes externes sur un substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température et conventionnel. Tel que ceci est illustré sur la figure 6, étant donné que les trous débouchants du substrat multicouche en céramique 3 ne sont pas précisément alignés les uns par rapport aux autres, un matériau de formation des électrodes externes n'est pas déposé uniformément dans chaque trou débouchant et la connexion entre les motifs internes et l'électrode
externe devient pauvre.
La figure 7 illustre encore un autre procédé de formation d'électrodes externes, étant similaire au procédé décrit par la publication de brevet japonais mise à l'inspection N0 Hei8-37251. Dans un premier temps, une pluralité de feuilles vertes en céramique sont empilées verticalement de manière à former le substrat multicouche en céramique 3. Ensuite, un trou débouchant est formé sur un coin du substrat multicouche en céramique 3 et une électrode externe 4d est formée dans le trou débouchant par le dépôt. Dans ce cas, tel que ceci est illustré sur la figure 3, les motifs internes 2d ne sont pas exposés au trou débouchant dans une étape de formation du trou débouchant, causant ainsi le même problème de n'être
pas connecté à l'électrode externe 4d.
Par conséquent, il existe un besoin dans l'art pour un procédé de formation simultanée de trous débouchants sur chaque feuille d'un substrat multicouche en céramique par un procédé de perçage de manière à simplifier un processus de fabrication du substrat multicouche en céramique et à améliorer la connexion entre les motifs internes et l'électrode externe. Par conséquent, la présente invention a été
réalisée en prenant en considération les problèmes sus-
mentionnés, et un objet de la présente invention consiste à fournir un substrat multicouche en céramique destiné à maintenir une connexion entre des motifs internes et une électrode externe même dans le cas o une pluralité de feuilles vertes en céramique munies de motifs internes sont empilées verticalement et un trou débouchant est formé à une zone pour le terminal externe du substrat multicouche en céramique, et un
procédé de fabrication du substrat.
Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un substrat multicouche en céramique dans lequel une pluralité de feuilles vertes en céramique sont empilées verticalement et un trou débouchant est formé sur le substrat multicouche en céramique de manière à former un terminal externe à l'intérieur de celui-ci, simplifiant ainsi un processus de fabrication du substrat multicouche et améliorant la qualité du substrat multicouche, et un procédé de fabrication du substrat. Conformément à un aspect de la présente invention, les objets ci-dessus et d'autres objets peuvent être réalisés par la fourniture d'un substrat multicouche en céramique formé en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique comprenant: des couches à motifs formées sur des surfaces de parties de ou de la totalité des substrats en céramique de manière à former des éléments de circuit désignés; des barres de connexion formées longitudinalement dans les substrats en céramique à l'intérieur d'une partie des couches à motifs étendues jusqu'aux bords des substrats en céramique adjacents aux bords de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; au moins un trou débouchant étant formé sur les bords des substrats en céramique empilés de manière à être ouvert sur l'extérieur et exposant la barre de connexion; et au moins un terminal externe formé sur les parois intérieures
desdits trous débouchants.
Conformément à un autre aspect de la présente invention, on propose un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique, comprenant les étapes consistant à préparer une pluralité de substrats en céramique, chacun des substrats en céramique ayant une épaisseur désignée; former des couches à motifs sur les surfaces des substrats en céramique de manière à former des éléments de circuit; former des trous d'interconnexion longitudinalement dans les substrats en céramique à l'intérieur d'une partie des couches à motifs étendues jusqu'aux bords des substrats en céramique adjacents aux bords de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; former des barres de connexion en remplissant les trous d'interconnexion avec un matériau étant connecté électriquement aux couches à motifs; empiler une pluralité des substrats en céramique; former au moins un trou débouchant longitudinalement sur les bords des substrats en céramique empilés de manière à exposer les barres de connexion à l'extérieur; et former au moins un terminal externe dans ledit trou débouchant par dépôt. Conformément à un autre aspect de la présente invention, on fournit un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique, comprenant les étapes consistant à préparer une pluralité de substrats en céramique, chacun des substrats en céramique ayant une épaisseur désignée; former des trous d'interconnexion longitudinalement dans les substrats en céramique adjacents aux bords des substrats en céramique; former des barres de connexion en remplissant les trous d'interconnexion avec un matériau conducteur; former des couches à motifs sur les surfaces des substrats en céramique de manière à former des éléments de circuit de telle sorte que les barres de connexion se situent à l'intérieur d'une partie des couches à motifs étendues jusqu'aux bords des substrats en céramique de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; empiler une pluralité de substrats en céramique; former au moins un trou débouchant longitudinalement sur les bords des substrats en céramique empilés de manière à exposer les barres de connexion à l'extérieur; et former au moins un terminal externe dans ledit trou débouchant par dépôt. Conformément à un autre aspect de la présente invention encore, on propose un procédé de fabrication de substrats multicouches en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique, comprenant les étapes consistant à préparer une pluralité de feuilles de substrat en céramique, chacune étant munie de lignes de découpe de manière à être coupée en une pluralité de substrats en céramique et ayant une épaisseur désignée; former une pluralité de couches à motifs identiques sur les surfaces des feuilles de substrat en céramique de manière à former des éléments de circuit; former des trous d'interconnexion longitudinalement dans les feuilles de substrat en céramique à l'intérieur d'une partie des couches à motifs étendues jusqu'aux lignes de découpe des feuilles de substrat en céramique adjacents aux lignes de découpe de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; former des barres de connexion en remplissant les trous d'interconnexion avec un matériau électriquement connecté aux couches à motifs; empiler une pluralité des feuilles de substrat en céramique; former des trous débouchants longitudinalement sur les lignes de découpe des substrats en céramique empilés de manière à exposer les barres de connexion à l'extérieur; former des terminaux externes dans les trous débouchants par dépôt; et couper les feuilles de substrat en céramique empilées le long des lignes de découpe en une pluralité de substrats multicouches en
céramique.
Conformément à encore un autre aspect de la présente invention, on propose un procédé de fabrication de substrats multicouches en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique, comprenant les étapes consistant à préparer une pluralité de feuilles de substrat en céramique, chacune étant munie de lignes de découpe de manière à être coupée en une pluralité de substrats en céramique et ayant une épaisseur désignée; former des trous d'interconnexion longitudinalement dans les feuilles de substrat en céramique adjacents aux lignes de découpe; former des barres de connexion en remplissant les trous d'interconnexion avec un matériau conducteur; former une pluralité de couches à motifs identiques sur les surfaces des feuilles de substrat en céramique de manière à former des éléments de circuit de telle sorte que les barres de connexion se situent à l'intérieur d'une partie des couches à motifs étendues jusqu'aux lignes de découpe des substrats en céramique de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; empiler une pluralité des feuilles de substrat en céramique; former des trous débouchants longitudinalement sur les lignes de découpe des substrats en céramique empilés de manière à exposer les barres de connexion à l'extérieur; former des terminaux externes dans les trous débouchants par dépôt; et couper les feuilles de substrat en céramique empilées le long des lignes de découpe en une pluralité de substrats multicouches en céramique. Une structure de pile conformément à la présente invention est formée en empilant une pluralité de couches, produisant ainsi un boîtier. Les couches sont choisies de manière adaptée parmi des matériaux ayant des caractéristiques électriques, diélectriques et magnétiques. Plus particulièrement, la couche utilise une feuille verte de céramique ayant une épaisseur désignée. Une couche à motifs est formée sous une forme désignée sur les feuilles vertes en déposant le métal sur celle-ci, et sert d'éléments de circuit lorsque les feuilles vertes sont empilées. Les couches à motifs sont formées par un métal tel que l'Ag, le Cu, ou etc. Les multiples feuilles en céramique sont empilées et cuites à une basse température, formant ainsi une structure de pile à laquelle il est fait référence comme au "substrat multicouche en céramique co-cuite à
basse température".
Les objets ci-dessus et d'autres objets, des caractéristiques et autres avantages de la présente invention seront plus facilement compris à partir de la
description détaillée suivante prise conjointement avec
les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un substrat multicouche conventionnel après le découpage de telle sorte que les terminaux externes sont exposés à l'extérieur; la figure 2 est une vue en perspective du substrat multicouche conventionnel de la figure 1 avant le découpage de telle sorte que les terminaux externes sont exposés à l'extérieur; la figure 3 est une vue schématique illustrant les problèmes générés au cours de la formation du substrat multicouche de la figure 1; la figure 4 est une vue en perspective illustrant un substrat multicouche comprenant un terminal externe formé par un procédé conventionnel; la figure 5 est une vue en perspective illustrant un substrat multicouche comprenant un terminal externe formé par un autre procédé conventionnel; la figure 6 est une vue en perspective illustrant un substrat multicouche comprenant un terminal externe formé par un autre procédé conventionnel; la figure 7 est une vue en perspective illustrant un substrat multicouche comprenant un terminal externe formé par un autre procédé conventionnel encore; la figure 8 est une vue en coupe d'un substrat multicouche conformément à la présente invention; la figure 9 est une vue en plan d'un substrat en céramique du substrat multicouche conformément à la présente invention; la figure 10 est une vue en perspective du substrat multicouche de la figure 8; la figure 11 est une vue en coupe du substrat multicouche conformément à la présente invention; les figures 12A à 12G illustrent un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique conformément à un premier mode de réalisation de la présente invention; les figures 13A à 13G illustrent un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique conformément à un second mode de réalisation de la présente invention; les figures 14A à 14H illustrent un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique conformément à une troisième mode de réalisation de la présente invention; et les figures 15A à 15H illustrent un procédé de fabrication d'un substrat multicouche en céramique conformément à un quatrième mode de réalisation de la
présente invention.
Maintenant, les modes de réalisation préférés de la présente invention vont être décrits en détail en se référant aux dessins annexés. La figure 8 est une vue en coupe d'un substrat multicouche conformément à la présente invention, et la figure 9 est une vue en plan d'un substrat en céramique du substrat multicouche conformément à la présente invention. La figure 10 est une vue en perspective du substrat multicouche de la
figure 8.
Tel que ceci est illustré sur les figures 8 et 9, une couche à motifs 102 dans un motif désigné est formée sur chaque substrat en céramique 103. Une extrémité de la couche à motifs 102 est étendue jusqu'à un bord du substrat en céramique 103 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur. Il n'est pas nécessaire de former ce motif d'échange de signaux sur tous les substrats en céramique 103. En d'autres termes, le motif d'échange de signaux peut n'être pas
formé sur des parties des substrats en céramique 103.
La présente invention utilise le substrat en céramique 103 muni d'un trou débouchant 105 étant de forme semi-circulaire. Le trou débouchant 105 fournit un espace pour former une électrode externe 104 à l'intérieur de celui-ci. En outre, dans le cas o une structure de pile est formée en empilant une pluralité des substrats en céramique 103 formés d'une feuille de substrat en céramique, les trous débouchants 105 sont formés dans la structure de pile avant que la structure de pile ne soit coupée en une pluralité de substrats multicouches en céramique de telle sorte que l'électrode externe est formée simplement. Le trou débouchant 105 étant de forme circulaire est formé à travers deux substrats 103 voisins, puis est changé en une forme semi-circulaire de manière à être ouvert sur l'extérieur en coupant la structure de pile en le
substrat multicouche multiple.
Une barre de connexion 110 est formée dans le substrat en céramique 103 en remplissant un trou d'interconnexion situé entre la couche à motifs 102 et le trou débouchant 105. Un côté de la barre de connexion 110 contacte le trou débouchant 105 de manière à être exposé à une surface intérieure du trou débouchant 105, et l'autre côté de la barre de connexion 110 contacte la couche à motifs 102. A la différence de la couche à motifs 102, la barre de connexion 110 est formée longitudinalement dans le substrat en céramique 103 et contacte directement l'électrode externe 104. L'électrode externe 104 est formée sur la paroi intérieure du trou débouchant 105, et connectée à la couche à motifs 102 et à la barre de connexion 110, servant ainsi à échanger des signaux
externes avec les motifs internes.
La figure 10 illustre le substrat multicouche utilisant les barres de connexion 110 de la présente invention, dans lequel l'électrode externe 104 est connectée à la fois aux couches à motifs internes 102
et aux barres de connexion 110.
La couche à motifs 102 est formée par un film de dépôt de métal, et la barre de connexion 110 est formée en remplissant le trou d'interconnexion (non illustré) avec un conducteur métallique de manière à être électriquement connectée à la couche à motifs 102. De préférence, la barre de connexion 110 est de forme cylindrique. Cependant, la barre de connexion 110 peut être formée sous différentes formes de manière à être exposée à la surface de la paroi du trou
débouchant 105.
De préférence, la circonférence extérieure du trou débouchant 105 passe par le centre de la barre de connexion 110, et un diamètre de la barre de connexion 110 est inférieur à une largeur de la couche à motifs 102. Etant donné que la barre de connexion 110 est formée longitudinalement dans le substrat 103, le trou d'interconnexion ayant un grand diamètre réduit une résistance du substrat 103 et augmente une quantité du conducteur métallique remplissant le trou d'interconnexion, faisant ainsi augmenter les cots de production et causant des difficultés pour produire facilement et rapidement le substrat 103. De manière à résoudre les problèmes sus-mentionnés, il est préférable de former le trou d'interconnexion à
l'intérieur d'une zone de la couche à motifs 102.
Tel que ceci est décrit ci-dessus, dans le cas o l'électrode externe 104 est électriquement connectée à la couche à motifs 102 par la barre de connexion 110, un degré de la connexion électrique entre l'électrode externe 104 et la couche à motifs interne 102 est amélioré. De manière conventionnelle, étant donné que la couche à motifs n'est formée que sur la surface supérieure du substrat, la connexion entre le terminal externe et les motifs internes est réalisée par un contact linéaire. D'un autre côté, dans la présente invention comprenant des barres de connexion, étant donné qu'une zone de contact entre les motifs internes et le terminal externe est augmentée et que la connexion entre la barre de connexion et le terminal externe est obtenue par un contact de zone, le degré de connexion entre les motifs internes et le terminal
externe est amélioré.
En outre, comparé au cas conventionnel, la formation de la barre de connexion améliore un procédé de fabrication du substrat multicouche. Ciaprès, avec
la description de l'effet amélioré du processus, un
procédé de fabrication d'un substrat multicouche en empilant une pluralité de substrats en céramique conformément à un premier mode de réalisation de la présente invention va être décrit en détails par renvoi
aux figures 12A à 12G.
A) Un substrat en céramique 203 avec une épaisseur
désignée est préparé.
B) Une couche à motifs 202 destinée à former des éléments de circuit est formée sur le substrat en céramique 203. Les multiples couches à motifs 202 des substrats en céramique empilés verticalement 203 forment différents éléments de circuit. La couche à
motifs 202 est formée d'un film de dépôt de métal.
C) Des trous d'interconnexion 211 sont formés a l'intérieur d'une extrémité de la couche à motifs 202 étendue jusqu'à un bord du substrat en céramique 203 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur. Le trou d'interconnexion 211 est formé longitudinalement sur le substrat en céramique 203 adjacent au bord du substrat en céramique 203. De préférence, un diamètre du trou d'interconnexion 211 est légèrement inférieur à une largeur de la couche à motifs 202. Le trou d'interconnexion 211 n'est formé que dans une partie de la couche à motifs 202 étendue jusqu'au bord du substrat en céramique 203 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur, et d'autres trous d'interconnexion (non illustrés) sont formés de manière à échanger des signaux avec d'autres motifs internes du substrat en céramique 203. Etant donné que les trous d'interconnexion 211 sont formés simultanément avec les autres trous d'interconnexion pour connecter les motifs formés sur les surfaces supérieure et inférieure du substrat en céramique 203 les uns aux autres, le trou d'interconnexion 211 est simplement formé sans augmenter le nombre d'étapes de fabrication. De préférence, le trou d'interconnexion 211 a le même diamètre que ceux des trous d'interconnexion destinés à connecter les motifs formés sur les surfaces supérieure et inférieure du substrat en céramique 203 les uns aux autres. D) Le trou d'interconnexion 211 est rempli d'un matériau pour être électriquement connecté à la couche à motifs 202 exposée, étant ainsi formé comme une barre de connexion 210. La barre de connexion 210 est formée par un conducteur métallique de manière à être
électriquement connectée à la couche à motifs 202.
E) Une pluralité des substrats en céramique 203 formés par les étapes sus-mentionnées sont empilés verticalement. Des parties ou la totalité des substrats en céramique 203 empilés comprennent la barre de connexion 210 formée en remplissant le trou d'interconnexion 211, et la barre de connexion 210 est connectée aux motifs internes du substrat en
céramique 203 correspondant.
F) Un trou débouchant 205 est formé longitudinalement sur le bord des substrats en céramique 203 empilés de manière à exposer les couches à motifs 202 et les barres de connexion 210. Le trou débouchant 205 est de forme semi-circulaire de manière à être ouvert sur l'extérieur, et passe dans les barres de connexion 210. En d'autres termes, les barres de connexion 210 sont exposées à la paroi intérieure du trou débouchant 205. De préférence, la circonférence extérieure du trou débouchant 205 passe par le centre
de la barre de connexion 210.
G) Un terminal externe 204 est formé sur une circonférence intérieure du trou débouchant 205. Le terminal externe 204 est formé par dépôt d'un métal sur la circonférence intérieure du trou débouchant 205, et est connecté aux couches à motifs 202 et aux barres de
connexion 210.
Etant donné que le trou débouchant est formé dans la structure de pile formée en empilant les multiples substrats en céramique, le procédé de fabrication décrit ci-dessus conformément au premier mode de réalisation forme uniformément l'électrode externe. En outre, étant donné que la barre de connexion métallique est formée sur la couche à motifs connectée à l'extérieur, la barre de connexion est toujours exposée à l'extérieur par une contrainte de cisaillement générée au cours du processus de perçage, empêchant ainsi une pauvre connexion entre les motifs internes et l'électrode externe due à la déformation du substrat en céramique. En outre, une grande zone de connexion entre les motifs internes et l'électrode externe améliore un
degré de connexion entre ceux-ci.
Le procédé de fabrication d'un substrat multicouche de la présente invention peut être modifié de la manière suivante. En d'autres termes, conformément à un second mode de réalisation de la présente invention, une étape de formation d'un trou d'interconnexion est réalisée avant une étape de formation d'une couche à motifs. Les figures 13A à 13G illustrent un procédé de fabrication d'un substrat multicouche conformément au second mode de réalisation
de la présente invention.
A) Un substrat en céramique 303 avec une épaisseur
désignée est préparé.
B) De manière identique à l'étape C du premier mode de réalisation, des trous d'interconnexion 311 sont formés dans le substrat en céramique 303. Une position du trou d'interconnexion 311 est désignée de telle sorte que le trou d'interconnexion 311 se situe à l'intérieur d'une couche à motifs -formée ultérieurement, et le nombre de trous d'interconnexion 311 est correctement prédéterminé de telle sorte que les trous d'interconnexion 311 se situent à l'intérieur de la couche à motifs pour échanger des signaux avec
l'extérieur.
C) Les trous d'interconnexion 311 sont remplis d'un conducteur métallique, étant ainsi formés comme les barres de connexion 310. De la même manière que dans le premier mode de réalisation, la barre de connexion 310 est formée longitudinalement dans le
substrat en céramique 303.
D) Une couche à motifs 302 est formée sur le substrat en céramique 303 de telle sorte que les barres de connexion 310 se situent à l'intérieur d'une zone de
la couche à motifs 302.
E) à G) De manière identique au premier mode de réalisation, une pluralité des substrats en céramique 303 formés par les étapes sus- mentionnées sont empilés verticalement, un trou débouchant 305 est formé longitudinalement sur le bord des substrats en céramique empilés 303, et un terminal externe 304 est formé sur une circonférence intérieure du trou
débouchant 305.
La présente invention propose en outre un procédé de fabrication d'un substrat multicouche dans lequel une feuille de substrat multicouche est fabriquée puis coupée en de multiples substrats multicouches, réalisant ainsi une production de masse de produits de substrats multicouches. Ce procédé est obtenu par un troisième mode de réalisation de la présente invention et ci-après, sera décrit en détails par renvoi aux
figures 14A à 14H.
A) Une feuille de substrat en céramique 403 avec une épaisseur désignée est préparée. La feuille de substrat en céramique 403 est munie de lignes de découpe 408 de manière à être coupée en une pluralité
de substrats en céramique.
B) Une pluralité des mêmes couches à motifs 402 destinées à former des éléments de circuits sont
formées sur les feuilles de substrats en céramique 403.
Les multiples couches à motifs 402 des feuilles de substrat en céramique empilées verticalement 403 forment différents éléments de circuit. Les couches à
motifs 402 sont formées par un film de dépôt de métal.
C) Des trous d'interconnexion 211 sont formés dans les couches à motifs 402 étendues jusqu'aux lignes de découpe 408 de la feuille de substrat en céramique 403 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur. Les trous d'interconnexion 411 sont formés longitudinalement sur la feuille de substrat en céramique 403 adjacents aux lignes de découpe 408 de la feuille de substrat en céramique 403. De préférence, un diamètre du trou d'interconnexion 411 est légèrement inférieur à une largeur de la couche à motifs 402. Le trou d'interconnexion 411 n'est formé que dans une partie de la couche à motifs 402 étendue jusqu'aux lignes de découpe 408 de la feuille de substrat en céramique 403 de manière à échanger des signaux avec l'extérieur, et d'autres trous d'interconnexion (non illustrés) sont formés de manière à échanger des signaux avec d'autres motifs internes de la feuille de substrat en céramique 403. Etant donné que les trous d'interconnexion 411 sont formés simultanément avec d'autres trous d'interconnexion pour connecter les motifs formés sur les surfaces supérieure et inférieure de la feuille de substrat en céramique 403 les uns aux autres, le trou d'interconnexion 411 est simplement
formé sans augmenter le nombre d'étapes de fabrication.
De préférence, le trou d'interconnexion 411 a le même diamètre que ceux des trous d'interconnexion destinés à
connecter les motifs supérieurs et inférieurs.
D) Les trous d'interconnexion 411 sont remplis d'un matériau pour être électriquement connectés aux couches à motifs exposées 402, étant ainsi formés comme les barres de connexion 410. Les barres de connexion 410 sont formées par un conducteur métallique de manière à être électriquement connectées aux couches à motifs 402. E) Une pluralité de feuilles de substrat en céramique 403 formées par les étapes sus- mentionnées sont empilées verticalement. Des parties ou la totalité des feuilles de substrat en céramique 403 comprennent les barres de connexion 410 formées en remplissant le trou d'interconnexion 411 et la barre de connexion 410 est connectée aux motifs internes de la feuille de
substrat en céramique 403 correspondante.
F) Les trous débouchants 405 sont formés longitudinalement sur les lignes de découpe 408 des feuilles de substrat en céramique 403 empilées de manière à exposer les couches à motifs 402 et les barres de connexion 410. Le trou débouchant 405 est de forme cylindrique, et passe par les barres de connexion 410. En d'autres termes, les barres de connexion 410 sont exposées à la paroi intérieure du trou débouchant 405. De préférence, la circonférence extérieure du trou débouchant 405 passe par le centre
de la barre de connexion 410.
G) Des terminaux externes 404 sont formés sur les
circonférences intérieures des trous débouchants 405.
Les terminaux externes 404 sont formés par dépôt d'un métal sur les circonférences intérieures des trous débouchants 405, et sont connectées aux couches à
motifs 402 et aux barres de connexion 410.
H) Les feuilles de substrat en céramique 403 empilées sont coupées le long des lignes de découpe 408 en une pluralité de substrats multicouches en
céramique 400, ayant chacun une taille désirée.
De manière similaire au premier mode de réalisation, étant donné qu'un trou débouchant est formé sur la structure de pile formée en empilant une pluralité de substrats, ce procédé de fabrication conformément au troisième mode de réalisation forme uniformément l'électrode externe. En outre, étant donné que la barre de connexion métallique est formée sur la couche à motifs connectée à l'extérieur, la barre de connexion est toujours exposée à l'extérieur par une contrainte de cisaillement générée au cours du processus de perçage, empêchant ainsi une pauvre connexion entre les motifs internes et l'électrode
externe due à la déformation du substrat en céramique.
En outre, une grande zone de connexion entre les motifs internes et l'électrode externe améliore un degré de connexion entre ceux-ci. En outre, le procédé de fabrication du troisième mode de réalisation applique les étapes de formation des barres de connexion et des trous débouchants à la production de masse des substrats multicouches, réalisant ainsi une production
de masse d'un substrat multicouche en céramique cocuite à basse température ayant les effets susmentionnés.
Le procédé de fabrication d'un substrat multicouche du troisième mode de réalisation peut être modifié de la manière suivante. En d'autres termes, conformément à un quatrième mode de réalisation de la présente invention, une étape de formation de trous d'interconnexion est réalisée avant une étape de formation de couches à motifs. Les figures 15A à 15H illustrent un procédé de fabrication d'un substrat multicouche conformément au quatrième mode de réalisation de la présente invention. De manière similaire au second mode de réalisation, dans le procédé de fabrication du quatrième mode de réalisation, les barres de connexion sont d'abord
formées et ensuite les couches à motifs sont formées.
A) De manière identique au troisième mode de réalisation, une feuille de substrat en céramique 503 avec une épaisseur désignée est préparée et munie de lignes de découpe 508 de manière à être coupée en une
pluralité de substrats en céramique.
B) De manière identique à l'étape C du troisième mode de réalisation, des trous d'interconnexion 511 sont formés dans la feuille de substrat en céramique 503. Les positions des trous d'interconnexion 511 sont désignées de telle manière que les trous d'interconnexion 511 se situent à l'intérieur des couches à motifs formées ultérieurement, et le nombre de trous débouchants 511 est correctement prédéterminé de sorte que les trous débouchants 511 se situent à l'intérieur des couches à motifs pour échanger des
signaux avec l'extérieur.
C) Les trous d'interconnexion 511 sont remplis d'un conducteur métallique, étant ainsi formés comme les barres de connexion 510. De la même manière que dans le troisième mode de réalisation, les barres de connexion 510 sont formées longitudinalement dans la
feuille de substrat en céramique 503.
D) Des couches à motifs 502 sont formées sur la feuille de substrat en céramique 503 de manière à ce que les barres de connexion 510 se situent à
l'intérieur de zones des couches à motifs 502.
E) à G) De manière identique au troisième mode de réalisation, une pluralité de feuilles de substrats en céramique 503 formées par les étapes sus-mentionnées sont empilées verticalement, les trous débouchants 505 sont formés longitudinalement sur les lignes de découpe 508 des feuilles de substrat en céramique 503 empilées, et des terminaux externes 504 sont formés sur les circonférences intérieures des trous
débouchants 505.
Conformément aux modes de réalisation de la présente invention décrits cidessus, des substrats multicouches destinés à maintenir de manière stable la connexion entre les motifs internes et les électrodes externes sont fabriqués. De manière conventionnelle, un processus de formation d'un trou débouchant après l'empilage des substrats en céramique n'a pas été
utilisé en raison des problèmes sus-mentionnés.
Cependant, tel que ceci est illustré sur la figure 11, conformément à un procédé de fabrication de substrats multicouches de la présente invention, la barre de connexion 110 formée à l'intérieur de la couche à motifs 102 est toujours exposée à la paroi du trou débouchant, étant ainsi connectée à l'électrode externe 104 formée dans le trou débouchant. En outre, la couche à motifs interne 102 est connectée à la barre de connexion 110, étant ainsi connectée électriquement
et de manière stable à l'électrode externe 104.
Tel que ceci est évident grâce à la description
ci-dessus, étant donné qu'un trou débouchant est formé sur la structure de pile formée en empilant une pluralité de substrats munis de couches à motifs, l'électrode externe est formée uniformément sur le substrat multicouche en céramique. En outre, étant donné qu'une barre de connexion métallique est formée sur la couche à motifs connectée à l'extérieur, la barre de connexion est toujours exposée à l'extérieur par les moyens d'une contrainte de cisaillement générée au cours d'une étape de perçage du trou débouchant, empêchant ainsi une faible connexion entre les motifs internes et l'électrode externe due à la déformation du substrat en céramique. En outre, une grande zone de connexion entre les motifs internes et l'électrode
externe améliore un degré de connexion entre ceux-ci.
En outre, un procédé de fabrication de substrats multicouches de la présente invention applique des étapes de formation des barres de connexion et des trous débouchants à une production de masse des substrats multicouches, réalisant ainsi une production
de masse d'un substrat multicouche en céramique co25 cuite à basse température ayant les effets susmentionnés.
Un substrat multicouche en céramique co-cuite à basse température conformément à la présente invention connecte les couches à motifs internes à l'électrode externe via la barre de connexion formée sur chaque substrat en céramique, améliorant ainsi le degré de la connexion électrique entre les couches à motifs internes et l'électrode externe. De manière conventionnelle, étant donné que la couche à motifs n'est formée que sur la surface supérieure du substrat, la connexion entre le terminal externe et les motifs internes est obtenue par un contact linéaire. D'un autre côté, dans la présente invention comprenant les barres de connexion, étant donné qu'une zone de contact entre les motifs internes et le terminal externe est augmentée et que la connexion entre la barre de connexion et le terminal externe est obtenue par un contact de zone, le degré de connexion entre les motifs
internes et le terminal externe est amélioré.
Bien que les modes de réalisation préférés de la présente invention aient été décrits à des fins d'illustration, les hommes du métier apprécieront que différentes modifications, additions et substitutions sont possibles, sans s'éloigner de la portée et de l'esprit de l'invention telle qu'elle est décrite dans
les revendications annexées.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Substrat multicouche en céramique (400) formé en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique (403), comprenant: des couches à motifs (402) formées sur les surfaces de parties ou de la totalité des substrats en céramique (403) de manière à former des éléments de circuit désignés i des barres de connexion (410) formées longitudinalement dans les substrats en céramique (403) à l'intérieur d'une partie ou de la totalité des couches à motifs (402) étendues jusqu'aux bords des substrats en céramique (403) adjacents aux bords de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; au moins un trou débouchant (405) étant formé sur les bords des substrats en céramique (403) empilés de manière à être ouvert sur l'extérieur et exposant la barre de connexion (410); et au moins un terminal externe (404) formé dans les
parois intérieures desdits trous débouchants (405).
2. Substrat multicouche en céramique (400) selon la revendication 1, dans lequel les couches à motifs (402) sont formées par un film de dépôt de métal, et les barres de connexion (410) sont formées en remplissant les trous d'interconnexion (411) formés dans les substrats en céramique (403) avec un conducteur métallique de manière à être électriquement
connectées aux couches à motifs (402).
3. Substrat multicouche en céramique (400) selon la revendication 1, dans lequel une circonférence du trou débouchant (405) passe par le centre de la barre
de connexion (410).
4. Substrat multicouche en céramique (400) selon la revendication 1, dans lequel un diamètre de la barre de connexion (410) n'est pas supérieur à une largeur de la couche à motifs (402) étendue jusqu'au bord du substrat en céramique (403) de manière à échanger des
signaux avec l'extérieur.
5. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche (400) en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique (403), comprenant les étapes consistant à: préparer une pluralité de substrats en céramique (403), chacun des substrats en céramique (403) ayant une épaisseur désignée; former des couches à motifs (402) sur les surfaces des substrats en céramique (403) de manière à former des éléments de circuit; former des trous d'interconnexion (411) longitudinalement dans les substrats en céramique (403) à l'intérieur d'une partie des couches à motifs (402) étendues jusqu'aux bords des substrats en céramique (403) adjacents aux bords de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; former des barres de connexion (410) en remplissant les trous d'interconnexion (411) avec un matériau étant électriquement connecté aux couches à motifs (402); empiler une pluralité des substrats en céramique (403); former au moins un trou débouchant (405) longitudinalement sur les bords des substrats en céramique (403) empilés de manière à exposer les barres de connexion (410) à l'extérieur; et former au moins un terminal externe (404) dans
ledit trou débouchant (405) par dépôt.
6. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche (400) en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique (403), comprenant les étapes consistant à: préparer une pluralité de substrats en céramique (403), chacun des substrats en céramique (403) ayant une épaisseur désignée; former des trous d'interconnexion (411) longitudinalement dans les substrats en céramique (403) adjacents aux bords des substrats en céramique (403); former des barres de connexion (410) en remplissant les trous d'interconnexion (411) avec un matériau conducteur; former des couches à motifs (402) sur les surfaces des substrats en céramique (403) de manière à former des éléments de circuit de telle sorte que les barres de connexion (410) se situent à l'intérieur une partie des couches à motifs (402) étendues jusqu'aux bords des substrats en céramique (403) de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; empiler une pluralité de substrats en céramique (403); former au moins un trou débouchant (405) longitudinalement sur les bords des substrats en céramique (403) de manière à exposer les barres de connexion (410) à l'extérieur; et former au moins un terminal externe (404) dans
ledit trou débouchant (405) par dépôt.
7. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche (400) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les couches à motifs (402) sont formées par un film de dépôt de métal, et les barres de connexion (410) sont formées en remplissant les trous d'interconnexion (411) avec un conducteur métallique de manière à être électriquement connectées aux couches à
motifs (402).
8. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche (400) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les barres de connexion (410) sont de forme cylindrique, et une circonférence du trou débouchant (405) passe par le centre de la barre de
connexion (410).
9. Procédé de fabrication d'un substrat multicouche (400) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel un diamètre.de la barre de connexion (410) n'est pas supérieur à une largeur de la couche à motifs (402) étendue jusqu'au bord du substrat en céramique (403) de
manière à échanger des signaux avec l'extérieur.
10. Procédé de fabrication de substrats multicouches (400) en empilant et en cuisant une pluralité de substrats en céramique (403), comprenant les étapes consistant à: préparer une pluralité de feuilles de substrat (403) en céramique, chacune étant munie de lignes de découpe (408) de manière à être coupée en une pluralité de substrats en céramique (403) et ayant une épaisseur désignée; former une pluralité de couches à motifs (402) identiques sur les surfaces des feuilles de substrat en céramique (403) de manière à former des éléments de circuit; former des trous d'interconnexion (411) longitudinalement dans les feuilles de substrat en céramique (403) à l'intérieur d'une partie des couches à motifs (402) étendues jusqu'aux lignes de découpe (408) des feuilles de substrat en céramique (403) adjacents aux lignes de découpe (408) de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; former des barres de connexion (410) en remplissant les trous d'interconnexion (411) avec un matériau étant électriquement connecté aux couches à motifs (402); empiler une pluralité des feuilles de substrat en céramique (403); former des trous débouchants (405) longitudinalement sur les lignes de découpe (408) des substrats en céramique (403) empilés de manière à exposer les barres de connexion (410) à l'extérieur; former des terminaux externes (404) dans les trous débouchants (405) par dépôt; et couper les feuilles de substrat en céramique (403) le long des lignes de découpe (408) en une pluralité de
substrats multicouches en céramique (400).
11. Procédé de fabrication de substrats multicouches (400) en empilant et en cuisant une pluralité de substrats (403), comprenant les étapes consistant à: préparer une pluralité de feuilles de substrat en céramique (403), chacune étant munie de lignes de découpe (408) de manière à être coupée en une pluralité de substrats en céramique (403) et ayant une épaisseur désignée; former des trous d'interconnexion (411) longitudinalement dans les feuilles de substrat en céramique (403) adjacents aux lignes de découpe (408); former des barres de connexion (410) en remplissant les trous d'interconnexion (411) avec des matériaux conducteurs; former une pluralité de couches à motifs (402) identiques sur les surfaces des feuilles de substrat en céramique (403) de manière à former des éléments de circuit de telle manière que les barres de connexion (410) se situent à l'intérieur d'une partie des couches à motifs (402) étendues jusqu'aux lignes de découpe (408) des substrats en céramique (403) de manière à échanger des signaux avec l'extérieur; empiler une pluralité des feuilles de substrat en céramique (403); former des trous débouchants (405) longitudinalement sur les lignes de découpe (408) des substrats en céramique (403) empilés de manière à exposer les barres de connexion (410) à l'extérieur; former des terminaux internes (404) dans les trous débouchants (405) par dépôt; et couper les feuilles de substrat en céramique (403) empilées le long des lignes de découpe (408) en une
pluralité de substrats multicouches en céramique (400).
12. Procédé de production de substrats multicouches (400) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel les couches à motifs (402) sont formées par un film de dépôt de métal, et les barres de connexion (410) sont formées en remplissant les trous d'interconnexion (411) avec un conducteur métallique de manière à être électriquement connectées aux couches à
motifs (402).
13. Procédé de fabrication de substrats multicouches (400) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel les barres de connexion (410) sont de forme cylindrique, et une circonférence du trou débouchant (405) passe par le centre de la barre de
connexion (410).
14. Procédé de fabrication de substrats multicouches (400) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel un diamètre de la barre de connexion (410) n'est pas supérieur à la largeur de la couche à motifs (402) étendue jusqu'aux bord du substrat en céramique (403) de manière à échanger des signaux avec l'extérieur.
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