DE68923997T2

DE68923997T2 - Mehrschichtige keramische Platine, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Anwendung.

Info

Publication number: DE68923997T2
Application number: DE68923997T
Authority: DE
Inventors: Hideo Arakawa; Satoru Ogihara; Hiroichi Shinohara; Hideo Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2009-06-10
Also published as: JPH01312886A; EP0345809B1; EP0345809A1; US4998159A; JP2610487B2; DE68923997D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Mehrschicht-Keramikplatine, die eine Leiterschicht und eine Mehrzahl von Keramik-Isolierschichten aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Platine.

BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK

Für immer höhere Betriebsgeschwindigkeiten wird heute eine Integration mit hoher Packungsdichte gefordert. Bei LSI- Chips ist heute die Feinverdrahtung durch Fortschritte bei Verdrahtungstechniken möglich, und die Abstände zwischen Anschlußpunkten für die Ein- und Ausgabe elektrischer Signale in bzw. von LSI-Chips sind sehr klein, und zwar kleiner als 500 um.
In bezug auf die Integration ist die Verdrahtung mit hoher Packungsdichte durch die Verwendung von Mehrschicht-Keramikplatinen möglich geworden. Diese Mehrschicht-Keramikplatinen, die eine Leiterschicht und eine Mehrzahl von Keramik- Isolierschichten aufweisen, sind in EP-A-0 211 619 beschrieben. Die Verbindung zwischen LSI-Chip und Mehrschicht- Keramikplatine erfolgt, indem der LSI-Chip zur Erzielung einer Integration mit hoher Packungsdichte entweder direkt oder über ein Trägersubstrat auf der Mehrschicht-Keramikplatine angebracht wird.
Obwohl LSI-Chips aufgrund des technischen Fortschritts immer feiner werden, wird eine solche Mehrschicht-Keramikplatine durch Sintern hergestellt, um eine Schwindung von 10 bis 30 % zu erreichen, und infolgedessen tritt das Problem auf, daß die Verbindung zwischen dem LSI-Chip und der Mehrschicht-Keramikplatine infolge ungleichmäßiger Schwindung nicht zufriedenstellend erfolgen kann. Die Ungleichmäßigkeit oder Abweichung bei der Schwindung tritt auf, weil der Schwindungsgrad relativ hoch, nämlich 10 bis 30 %, ist und dieser Schwindungsgrad außerdem nicht präzise kontrolliert werden kann. Im allgemeinen hängt die unterschiedliche Schwindung eng mit dem Schwindungsgrad zusammen, und mit zunehmendem Schwindungsgrad werden die Abweichungen größer.
Um die Abweichungen des Schwindungsgrads zu verringern, muß ein Formpreßteil hergestellt werden, das gleichförmig ist und geringere Dichteungleichheit hat, indem die Teilchengröße des Ausgangspulvers und die Teilchengrößenverteilung gesteuert oder die Feinverteilungsmethode, das Bindemittel und die Preßbedingungen entsprechend gewählt werden. Selbst bei einer solchen Einstellung der Bedingungen ist die Schwindungsabweichung beim Brennen bzw. Ausheizen bestenfalls ca. ±0,1 bis 0,2 %, was für die Steigerung der Verdrahtungsdichte nicht ausreicht.
Es ist bekannt, das Betriebsverhalten von Keramikmaterialien durch den Einbau von Fasern in die Keramik unter Bildung einer Verbundkeramik zu verbessern. Beispielsweise ist es bekannt, die Zähigkeit durch den Einbau von Fasern in Keramik zu verbessern. Ferner zeigt die JP-Patentschrift Kokai (Offenlegungsschrift) Nr. 59-83985 ein leichtes und hochwärmedämmendes Keramiksubstrat, das durch den Einbau eines Schäumungsmittels und von Fasern in Glas erhalten ist. Außerdem zeigen die JP-Patentschrift Kokoku (Veröffentlichung) Nr. 51-16302 und die JP-Patentschrift Kokai (Offenlegungsschrift) Nr. 55-117250 Leiter, die ein Verbundmaterial aus Kohlenstoffasern und Kupferleitermaterial aufweisen. Außerdem ist eine organische Mehrschichtplatine bekannt, die erheblich verbesserte Festigkeit und eine verringerte Wärmedehnzahl hat und hergestellt ist durch den Einbau von Glasgewebe in ein organisches Material. Diese Mehrschichtplatine hat jedoch immer noch keine ausreichend niedrige Wärmedehnzahl, und es gibt ein Problem hinsichtlich der Zuverlässigkeit bei der Verbindung mit einem LSI-Chip. Ferner werden, wie in der JP-Patentschrift Kokai (Offenlegungsschrift) Nr. 62-270442 gezeigt ist, Keramik-Verbundmaterialien erhalten, indem Whiskers in ein Glas eingebaut werden, aber solche Materialien können nicht unter Atmosphärendruck dicht gesintert werden, und es können Poren in den Produkten zurückbleiben.
Diese Verbundkeramiken dienen der Verbesserung der Zähigkeit, der mechanischen Festigkeit und der Wärmedämmeigenschaften sowie der Gewichtsverringerung, jedoch nicht der Verbesserung der Größengenauigkeit. Zur Verbesserung der Größengenauigkeit zeigt die JP-Patentschrift Kokai (Offenlegungsschrift) Nr. 62-241391, daß, wenn ein Glasfasern enthaltendes Glasgewebe in einen Grünling für keramische Verdrahtungstrager eingebettet wird, die Erzeugung von Formänderungen aufgrund der Verstärkungswirkung des Glasgewebes verhindert und die Größengenauigkeit jeder Schicht bei der Laminierung verbessert wird.
Die herkömmlichen Mehrschicht-Keramikplatinen, die durch Laminieren und Brennen nur der Grünlinge, die keine Fasern enthalten, hergestellt werden, weisen die Nachteile auf, daß der Schwindungsgrad beim Brennen in Richtung der Laminatoberfläche groß und außerdem die Schwindungsabweichung hoch ist. Wenn nur die Verbund-Grünlinge, die Glasgewebe enthalten, laminiert und gebrannt werden, besteht die Gefahr, daß 15 bis 30 Vol.-% Poren in den Grünlingen entstehen, weil diese Grünlinge in der Dickenrichtung nur schwer schwinden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Mehrschicht-Keramikplatine, die beim Brennen geringere Abweichungen des Schwindungsgrads zeigt und in der weniger Poren entstehen, und eines Verfahrens zum Herstellen einer solchen Platine.
Diese Aufgabe wird durch eine Mehrschicht-Keramikplatine gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 13, 14 und 18 gelöst.
Die Mehrschicht-Keramikplatine gemäß der Erfindung weist wenigstens einen faserenthaltenden Verbund-Grünling auf.
Die Mehrschicht-Keramikplatine wird hergestellt durch das Herstellen von faserenthaltenden Verbund-Grünlingen, indem wenigstens Whiskers oder Glasfilamente oder Glasschnitte als Fasern zu Grünling-Rohmaterial hinzugefügt werden, diese Grünlinge dann so, daß sie hinsichtlich ihrer Gießrichtung unterschiedlich positioniert sind, auf Grünlinge, die keine Fasern enthalten, laminiert werden, und anschließend das Laminat gebrannt wird.
Für die faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschicht verwendbare Fasern können Lang- oder Kurzfasern sein. Die kurzen Fasern können aus einem Einkristall wie Whisker oder einem Polykristall hergestellt sein.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Mehrschicht-Keramikplatine, die unter Verwendung von Glasgeweben hergestellt ist.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Mehrschicht-Keramikplatine, die unter Verwendung von Schnittfasern hergestellt ist.
Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht einer Mehrschicht-Keramikplatine, die einen Kondensator enthält.
Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht einer Mehrschicht-Keramikplatine, auf der eine Dünnschicht- Mehrschichtverdrahtung ausgebildet ist.
Fig. 5 ist eine Übersicht der Herstellung einer Mehrschicht-Keramikplatine unter Verwendung von Glasgeweben.
Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht eines Halbleitermoduls, der eine Mehrschicht-Keramikplatine, auf der eine Dünnschicht-Mehrschichtverdrahtung ausgebildet ist, und eine einen Kondensator enthaltende Mehrschicht-Keramikplatine aufweist, die auf die erstgenannte Mehrschicht-Keramikplatine aufgebracht ist.
Fig. 7 und 8 sind schematische Schnittansichten von Mehrschicht-Keramikplatinen mit einer Verstärkungsplatte.
Fig. 9 und 10 sind schematische Schnittansichten von Mehrschicht-Keramikplatinen mit Metallkern.
Fig. 11 ist eine schematische Schnittansicht einer Keramikplatine zur Lichtleitung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es ist vorteilhaft, daß die faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschichten nahezu symmetrisch in bezug auf die Mittelebene der Dicke der Platine laminiert sind oder daß die Längsrichtungen von Fasern in aneinandergrenzenden laminierten Schichten einander überkreuzen.
Ferner ist es auch vorteilhaft, daß faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschichten, in denen Fasern einander in der Längsrichtung überkreuzen, nahezu in der Mitte der Dickenrichtung der Platine positioniert sind.
Bei der Mehrschicht-Keramikplatine gemäß der Erfindung, die eine Leiterschicht und eine Mehrzahl von Keramik-Isolierschichten aufweist, enthalten ferner die Keramik-Isolierschichten wenigstens eine faserenthaltende Verbundkeramik- Isolierschicht, und der Porenanteil der Mehrschicht-Keramikplatine, die die Verbundkeramik-Isolierschicht aufweist, beträgt höchstens 10 Vol.-%.
Ferner ist es vorteilhaft, daß die Leiterschicht Cu, Au, Ag, Ag-Pd, W oder eine Legierung aus zwei oder mehr davon aufweist und daß das Keramikmaterial der Keramik-Isolierschicht eines ist, das bei einer Temperatur erweicht, die niedriger als der Schmelzpunkt der Leiterschicht ist.
Es wird bevorzugt, daß der Erweichungspunkt der Fasern höher als der Erweichungspunkt der Matrix des Keramikformprodukts vor dem Brennen ist.
Das Substrat kann wenigstens einen Durchgangsbohrungs-Leiter oder einen Kontaktierungsbohrungs-Leiter aufweisen.
Es ist besonders vorteilhaft, daß der Schwindungsgrad beim Brennen der Mehrschicht-Keramikplatine in den beiden einander kreuzenden Richtungen jeweils höchstens 5 % und die Abweichung des Schwindungsgrads höchstens 0,2 % beträgt.
Ferner ist es vorteilhaft, daß der Schwindungsgrad der faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschicht in der Längsrichtung der Fasern höchstens 5 % und die Abweichung des Schwindungsgrads höchstens 0,1 % beträgt.
Die faserenthaltende Mehrschicht-Keramikplatine kann faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschichten aufweisen, die Kurzfasern enthalten.
Die Keramikplatine für die Mehrschicht-Keramikplatine weist faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschichten auf, die Kurzfasern enthalten.
Das Formprodukt für die Mehrschicht-Keramikplatine ist derart, daß die Formänderung des Formprodukts, das einen faserenthaltenden Verbund-Grünling enthält, in der Längsrichtung der Fasern gegenüber dem Preßformdruck höchstens 1 % beträgt.
Der faserenthaltende Verbund-Grünling für die Mehrschicht- Keramikplatine weist einen Grünling auf, in den Fasern eingebaut sind.
Die Mehrschicht-Keramikplatine mit Verstärkungskörper wird hergestellt durch Verbinden eines Formprodukts, das einen faserenthaltenden Verbund-Grünling enthält, mit einem Metall oder einer Keramik und anschließendes Brennen des Verbundprodukts. Bevorzugt enthält des Formprodukt eine Leiterschicht.
Die Keramikplatine zur Lichtleitung wird hergestellt durch Brennen eines Formprodukts, das wenigstens eine Schicht eines Grünlings aufweist, der Lichtleitfasern enthält.
Ferner wird eine Keramikplatine durch Tränken eines Glasgewebes mit geschmolzenem Glas hergestellt.
Außerdem wird eine Dünnschicht-Mehrschichtverdrahtung auf der Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung ausgebildet.
Die Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung kann einen Kondensator oder einen Widerstand enthalten.
Ein Halbleitermodul weist die Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung sowie ein Halbleiter-Bauelement auf, das darauf durch CCB-Bondieren befestigt ist.
Der oben erwähnte Halbleitermodul kann in einem elektronischen Großrechner eingesetzt werden, und die Mehrschicht- Keramikplatine, die einen Kondensator enthält, wird als Träger für einen Halbleiter verwendet.
Ein Verfahren zum Herstellen der Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung läuft wie folgt ab: Wenigstens Whiskers, Glasfasern oder Kurzfasern werden Grünling-Rohmaterialien zugefügt, um faserenthaltende Verbund-Grünlinge herzustellen, diese Grünlinge werden in bezug auf ihre Gießrichtung in unterschiedlichen Richtungen mit Grünlingen, die keine Fasern enthalten, laminiert zur Herstellung eines Schichtkörpers, und dieser Schichtkörper wird gebrannt bzw. ausgeheizt.
Es gibt ein anderes Verfahren, nach dem wenigstens ein faserenthaltender Verbund-Grünling, der durch Auftragen eines Schlickers auf ein Glasgewebe hergestellt ist, in den Schichtkörper eingebaut und der Schichtkörper gebrannt wird.
Es gibt die nachstehenden Methoden zum Herstellen des faserenthaltenden Verbund-Grünlings: Auftragen eines Schlickers auf ein Glasgewebe, um in den Grünling Fasern einzubauen; Tauchen eines Glasgewebes in einen Schlicker mit einer entsprechend eingestellten Viskosität; Leiten eines mit einem Schlicker beschichteten Glasgewebes durch die Öffnung einer Rakel; und Beschichten beider Seiten eines Glasgewebes mit einem Schlicker.
Es gibt ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Mehrschicht-Keramikplatine, wobei eine Flüssigkeit einer geeigneten Viskosität, die durch Vermischen eines Alkoxids mit Wasser und einem Katalysator gebildet ist, auf einen Grünling aufgetragen wird, um ein faseriges Gel an der Oberfläche des Grünlings zu bilden, Auflaminieren wenigstens eines so erhaltenen Grünlings und Brennen des Schichtkörpers.
Da bei der so aufgebauten Mehrschicht-Keramikplatine die in der Keramik-Isolierschicht enthaltenen Fasern beim Brennen in ihrer Längsrichtung geringe Schwindung zeigen, kann eine Schwindung der faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschicht in der Längsrichtung der Fasern verhindert werden. Dadurch, daß wenigstens eine faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschicht vorgesehen wird, verhindert diese Isolierschicht ein Schwinden beim Brennen der faserfreien Keramik-Isolierschicht in Richtung der Ebene bzw. in Flächenrichtung des Laminats und verhindert somit ein Schwinden der Mehrschicht-Keramikplatine in Flächenrichtung. Da außerdem die faserfreie Isolierschicht beim Brennen in Dickenrichtung leicht schwindet, schwindet die Platine in der Dickenrichtung, so daß der Porenanteil in der Platine herabgesetzt wird.
Die oben aufgeführten faserenthaltenden Verbundkeramik- Isolierschichten sind in bezug auf die Mittelebene der Dicke der Platine nahezu symmetrisch laminiert, so daß nahezu die gleichen Kräfte, die ein Schwinden und eine Formänderung der Platine beim Brennen der faserenthaltenden Verbundkeramik- Isolierschichten verhindern, über und unter der Mittelebene der Dicke der Platine aufgebracht werden. Ferner sind die laminierten Verbundkeramik-Isolierschichten so angeordnet, daß die Längsrichtungen von darin enthaltenen Fasern einander überkreuzen, so daß ein Schwinden in der Richtung der Platinenfläche beim Brennen verhindert werden kann, weil die Richtungen zum Verhindern des Schwindens dieses Isolierschichtkörpers einander überkreuzen.
Fasern, die einander in der Längsrichtung des Schichtkörpers überkreuzen, schwinden nur schwer in der Längsrichtung der Fasern beim Brennen und verhindern somit ein Schwinden des Verbundkeramik-Isolierschichtkörpers, der solche Fasern enthält, in Richtung der Körperebene. Daher kann durch Laminieren dieser faserenthaltenden Verbund-Isolierschichten in einer nahezu zentralen Position in der Dickenrichtung der Platine ein Schwinden beider Platinenseiten praktisch gleichwertig verhindert werden.
Bei einer Mehrschicht-Keramikplatine schwindet eine faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschicht in Richtung der Körperebene nur schwer und hat daher einen relativ hohen Porenanteil von 15 bis 30 Vol.-%. Andererseits schwindet eine Keramik-Isolierschicht, die keine Fasern aufweist, in Dickenrichtung sehr leicht und hat daher einen geringen Porenanteil von ca. 5 Vol.-%. Somit ist der Porenanteil einer Mehrschicht-Keramikplatine, die wenigstene eine faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschicht enthält, insgesamt gering, und zwar 10 Vol.-% oder weniger. Eine Herabsetzung der Festigkeit der Platine kann verhindert werden, indem der Porenanteil auf 10 Vol.-% oder weniger herabgesetzt wird. Wenn der Porenanteil mehr als 10 Vol.-% beträgt, nimmt die Festigkeit der Platine ab, und die Platine ist nur unter Schwierigkeiten praktisch einsetzbar.
Eine gute Leiterschicht kann unter Einsatz von Cu, Au, Ag, Ag-Pd, W oder Legierungen aus zwei oder mehr davon als ein Metall der Leiterschicht zur Bildung der Mehrschicht-Keramikplatine gebildet werden. Ein Schwinden in Dickenrichtung der Keramik-Isolierschicht erfolgt außerdem sehr leicht und wird, abgesehen von der Haftung zwischen den jeweiligen Schichten, verbessert, wenn Keramikmaterialien der Keramik- Isolierschicht bei einer Temperatur unterhalb des Schmelz punkts des Metalls der Leiterschicht erweichen.
Wenn ferner der Erweichungspunkt der Fasern, die in der Verbundkeramik-Isolierschicht enthalten sind, höher als der Erweichungspunkt der Matrix des Keramikformteils vor dem Brennen ist, zeigen die Fasern Beständigkeit gegen Schwinden in der Längsrichtung, und außerdem erleichtert das ein Schwinden der Matrix in Dickenrichtung, um so ein Schwinden der faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschicht in der Richtung der Körperebene zu unterbinden.
Das Schwinden der platine in Flächenrichtung kann ferner verhindert werden, wenn das Substrat wenigstens einen Durchgangsbohrungs-Leiter, der die Platine durchsetzt, oder einen Kontaktierungsbohrungs-Leiter, der die Platine nicht durchsetzt, hat.
Wenn ferner der Grad des Schwindens beim Brennen in den beiden Überkreuzungsrichtungen an der Oberfläche der Mehrschicht-Keramikplatine jeweils 5 % oder weniger beträgt, ist die Abweichung des Schwindungsgrads gering, und wenn die Abweichung 0,2 % oder weniger ist, wird die positioniergenauigkeit bei der Herstellung eines Moduls verbessert.
Wenn der Schwindungsgrad beim Brennen in der Längsrichtung von Fasern der faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschicht 5 % oder weniger beträgt, ist die Streuung des Schwindungsgrads 0,1 % oder weniger, und wenn die Streuung 0,1 % oder weniger ist, wird die Positioniergenauigkeit bei der Herstellung des Moduls verbessert.
Wenn die Keramikplatine Verbundkeramik-Isolierschichten aufweist, die Kurzfasern enthalten, zeigen die Isolierschichten beim Brennen eine geringere Schwindung in Längsrichtung der Kurzfasern, und auch die Streuung des Schwindungsgrads ist gering. Ebenso schwindet die Keramikplatine für die Mehrschicht-Keramikplatine beim Brennen weniger, und die Streuung des Schwindungsgrads ist ebenfalls gering.
Wenn das Formprodukt für die Mehrschicht-Keramikplatine einen faserenthaltenden Verbund-Grünling aufweist und in Längsrichtung eine Formänderung von 1 % oder weniger unter dem Preßformdruck erfährt, wird die Formänderung des Leiterbilds in Flächenrichtung der Mehrschicht-Keramikplatine klein. Wenn die Formänderung 1 % überschreitet, wird die Formänderung des Leiterbilds auf der Mehrschicht-Keramikplatine größer.
Bei einem faserenthaltenden Verbund-Grünling für eine Mehrschicht-Keramikplatine verringern die in dem Grünling enthaltenen Fasern die Formänderung beim Formen und die Schwindung beim Brennen in der Längsrichtung der Fasern.
Da im Fall einer Mehrschicht-Keramikplatine mit einer Verstärkungsplatte die Schwindung beim Brennen des Formprodukts, das einen faserenthaltenden Verbund-Grünling enthält, in der Längsrichtung der Fasern gering ist, kann die Zuverlässigkeit im Hinblick auf die Festigkeit der Platine dadurch gesteigert werden, daß dieses Formprodukt mit einem Merall oder einer Keramik verbunden und gebrannt wird.
Außerdem bildet eine in dem Formprodukt vorgesehene Leiterschicht eine Verdrahtung und verbessert die mechanische Festigkeit.
Im Fall einer Keramikplatine zur Lichtleitung verhindern Lichtleitfasern, die in dem Grünling enthalten sind, eine Schwindung des Grünlings beim Brennen in der Längsrichtung der Lichtleitfasern, und somit kann eine Schwindung dieser Platine in ihrer Flächenrichtung dadurch verhindert werden, daß ein Formprodukt hergestellt wird, das wenigstens einen Grünling, wie oben ausgeführt, aufweist, und dieses Formprodukt gebrannt wird.
Wenn die Keramikplatine ein mit Glas getränktes Glasgewebe enthält, kann eine Schwindung beim Brennen in der Flächenrichtung des Glasgewebes verhindert werden.
Da ferner die Mehrschicht-Keramikplatine gemäß der Erfindung eine verringerte Schwindung in Richtung der Platinenebene zeigt, kann auf der Platine eine Dünnschicht-Mehrschichtverdrahtung mit hoher präzision ausgebildet werden.
Die Schwindung in Flächenrichtung beim Brennen kann außerdem dadurch verringert werden, daß die Mehrschicht-Keramikplatine einen Kondensator oder einen Widerstand enthält.
Da die Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung beim Brennen geringe Schwindung in ihrer Flächenrichtung zeigt, ist im Fall eines Halbleitermoduls die Positionsabweichung beim Bondieren zum Anbringen des Bauelements auf der Platine geringer. Das Halbleiter-Bauelement und die Platine werden durch CCB-Bondieren mit höherer Präzision gelötet.
Im Fall eines elektronischen Großrechners kann dieser bei Verwendung des Halbleitermoduls, der durch hochpräzises Verbinden eines Halbleiter-Bauelements mit der Mehrschicht- Keramikplatine der Erfindung hergestellt ist, ausreichend leistungsfähig gemacht werden.
Der elektronische Großrechner zeigt ferner eine hinreichende Leistungsfähigkeit bei Verwendung der einen Kondensator enthaltenden Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung als Träger für den Halbleitermodul.
In bezug auf das Verfahren zum Herstellen der Mehrschicht- Keramikplatine der Erfindung wird die Längsrichtung der in dem Verbund-Grünling enthaltenen Fasern gleich der Gießrichtung des Grünlings. Daher kann die Längsrichtung der Fasern in einem Grünling und diejenige der Fasern in einem anderen Grünling dadurch verschieden gemacht werden, daß diese Grünlinge so geschichtet werden, daß ihre Gießrichtungen voneinander verschieden sind. Wenn der faserenthaltende Verbund-Grünling und der keine Fasern enthaltende Grünling aufeinander laminiert sind und dieser Schichtkörper gebrannt wird, wird die Schwindung des faserenthaltenden Verbund-Grünlings in der Längsrichtung der Fasern erschwert, so daß der Grad der Schwindung in dieser Richtung abnimmt und somit verhindert wird, daß die Mehrschicht-Keramikplatine in der Flächenrichtung schwindet. Gleichzeitig wird eine Schwindung in Dickenrichtung beim Brennen erleichtert, weil das in dem faserfreien Grünling enthaltene Keramikmaterial erweicht wird.
Der faserenthaltende Verbund-Grünling, der durch Auftragen eines Schlickers auf ein Glasgewebe hergestellt ist, wird beim Brennen an einer Schwindung in Längsrichtung der Fasern des Glasgewebes gehindert. Da wenigstens eine Schicht dieses faserenthaltenden Verbund-Grünlings in dem Schichtkörper bzw. Laminat enthalten ist, wird dieses Laminat beim Brennen an einer Schwindung in Flächenrichtung gehindert. Dagegen schwindet der keine Fasern enthaltende Grünling in der Dickenrichtung sehr leicht.
Zum Herstellen eines faserenthaltenden Grünlings für die Mehrschicht-Keramikplatine kann einfach ein Schlicker mit irgendeiner Beschichtungsmethode gleichmäßig auf ein Glasgewebe aufgetragen werden; ein Glasgewebe kann in einen in bezug auf die Viskosität angepaßten Schlicker getaucht werden; ein mit einem Schlicker beschichtetes Glasgewebe kann durch die Öffnung einer Rakel geleitet werden; oder ein Schlicker kann auf beide Seiten eines Glasgewebes aufgetragen werden.
Bei der Herstellung der Mehrschicht-Keramikplatine werden ein Alkoxid, Wasser und ein Katalysator vermischt, um eine Hydrolysereaktion zwischen dem Alkoxid und dem Wasser zu bewirken, die durch den Katalysator beschleunigt oder inhibiert wird, was in einer Flüssigkeit mit geeigneter Viskosität resultiert. Diese viskose Flüssigkeit wird durch feine Poren geleitet und als Beschichtung auf einen Grünling aufgetragen unter Bildung eines faserigen Gels, in dem das Alkoxid in Form kleiner Fasern vorhanden ist. Das Laminieren erfolgt unter Verwendung wenigstens einer Schicht dieses Grünlings, das resultierende Laminat wird gebrannt, und dadurch wird eine Schwindung des Grünlings in Längsrichtung der Fasern verhindert, und ferner wird auch eine Schwindung des Laminats in Längsrichtung der Fasern verhindert.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 11 weiter erläutert.

Beispiel 1

Eine faserenthaltende Mehrschicht-Keramikplatine wurde auf die folgende Weise hergestellt.
Zuerst wurde, wie Fig. 5(A) zeigt, ein Grünling 21A präpariert, in den Fasern, und zwar Glasgewebe 1A, eingebaut wurden. Dabei wurden als Keramik-Rohstoffe 60 Gew.-% Glaspulver einer mittleren Teilchengröße von 5 um, 30 Gew.-% α- Quarz einer mittleren Teilchengröße von 1 um und 10 Gew.-% SiO&sub2;-Glasgewebe bereitgestellt. Die Zusammensetzung der Glaspulver war, bezogen auf Oxid, 70-80 Gew.-% SiO&sub2;, 10-20 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, 1-5 Gew.-% eines Alkalimetalloxids (hier K&sub2;O) und 1 Gew.-% oder weniger andere Pulver. Das Glasgewebe hatte eine Dicke von 50 um. Ein Schlicker wurde aus Pulvern, die ein Gemisch aus den obigen Glaspulvern aufwiesen, und α- Quarz hergestellt. Der Schlicker wurde präpariert durch Naßvermischen von 100 Gewichtsteilen der Glaspulver und α- Quarz, vermischt in dem obigen Verhältnis, mit 20 Gewichtsteilen eines Bindemittels vom Methacrylsäure-Typ, 99 Gewichtsteilen Trichlorethylen, 26 Gewichtsteilen Tetrachlorethylen, 35 Gewichtsteilen n-Butylalkohol und 1 Gewichtsteil Di-n-butylphthalat in einer Kugelmühle für 24 h. Danach wurde dieser Schlicker mit gleichförmiger Dicke auf beide Seiten des SiO&sub2;-Glasgewebes 1A aufgetragen und dann getrocknet, um einen faserenthaltenden Verbund-Grünling 21A zu bilden.
Ein Grünling 21b wurde gesondert nach der herkömmlichen Methode aus den obigen Glaspulvern und α-Quarz als Rohmaterial-Pulver hergestellt. Dabei wurde ein Schlicker gebildet unter Naßvermischen von 100 Gewichtsteilen Rohmaterial- Pulvern, enthaltend 60 Gew.-% der Glaspulver und 40 Gew.-% α-Quarz, mit 20 Gewichtsteilen eines Bindemittels vom Methacrylsäure-Typ, 99 Gewichtsteilen Trichlorethylen, 26 Gewichtsteilen Tetrachlorethylen, 35 Gewichtsteilen n- Butylalkohol und 1 Gewichtsteil Di-n-butylphthalat in einer Kugelmühle für 24 h. Dann wurde dieser Schlicker durch Entgasen im Vakuum auf eine geeignete Viskosität eingestellt. Der Schlicker wurde mit einer Dicke von 0,5 mm auf eine silikonbeschichtete Polyesterfolie mit einer Rakel aufgetragen und getrocknet, um den Grünling 21B zu erhalten.
Dann wurde Leiterpaste 23 zum Einbringen in Kontaktierungsbohrungen präpariert unter Vermischen von 10-30 Gew.-% Glaspulvern einer mittleren Teilchengröße von 5 um mit 90-70 Gew.-% Kupferpulvern, Zufügen von 30 Gewichtsteilen Bindemittel vom Methacrylsäure-Typ und 100 Gewichtsteilen Butylcarbitolacetat zu 100 Gewichtsteilen des Pulvergemischs, Kneten dieses Gemischs mit einer Knetvorrichtung und Einstellen der Paste auf eine geeignete Viskosität. Die Grundzusammensetzung der in dieser Paste eingesetzten Glaspulver war, bezogen auf Metalloxid, 70-80 Mol-% SiO&sub2;, 10-15 Mol-% Al&sub2;O&sub3; und 10-15 Mol-% Cu&sub2;O, insgesamt 100 %.
Dann wurden maschinell Löcher 22 mit einem Durchmesser von 100 um durch den resultierenden faserenthaltenden Verbund- Grünling 21A und den faserfreien Grünling 21B gebohrt und mit Leiterpaste 23 ausgefüllt, um Kontaktierungsbohrungen zu bilden. Außerdem wurden mit Kupferpaste eine Leitungsverdrahtung 6 und als Oberflächenstruktur eine Leiterschicht 3 aufgedruckt. Die für die Leitungsverdrahtung verwendete Kupferpaste war eine gewöhnliche Kupferpaste, die wenigstens 95 Gew.-% Kupfer, bezogen auf die Komponente unter Ausschluß von organischen Materialien, aufwies.
Wie Fig. 5(C) zeigt, wurden insgesamt 15 wie erläutert hergestellte Grünlinge so aufeinandergeschichtet, daß die drei faserenthaltenden Grünlinge in der Nähe der beiden Oberflächen und in der Mitte des Schichtkörpers und die faserfreien Grünlinge als die obere, die untere und sonstige Schichten angeordnet sind. Diese Schichten wurden in einer Warmpresse miteinander verbunden. Die Verbindungsbedingungen waren: Temperatur 100 ºC und Druck 4,9 MPa (50 kgf/cm²). Die Formänderung durch das Preßverbinden war gering, und zwar geringer als 1 %. Der resultierende Schichtkörper wurde mit einer Rate von 100 ºC/h oder weniger erwärmt, um das Bindemittel zu entfernen, und für 1 h bei 950-1000 ºC gebrannt, so daß das in Fig. 5(D) gezeigte Endprodukt erhalten wurde. Die Brennatmosphäre war Stickstoff, der 10-50 Vol.-% Wasserdampf enthielt. Diese Atmosphäre wurde angewandt, weil das in der Leiterpaste enthaltene Kupfer an der Luft oxidiert. Die so erhaltene Platine ist in Fig. 1 gezeigt. Bei dieser Mehrschicht-Keramikplatine 30 waren weder Risse noch Ablösen in der Leiterschicht 3 und um die Kontaktierungsbohrungen 4 herum zu sehen. Der Schwindungsgrad der Mehrschicht-Keramikplatine beim Brennen war ca. 1 % in ihrer Flächenrichtung und ca. 40 % in ihrer Dickenrichtung. Die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung war bei 100 Proben geringer als 0,1 % (ebenso wie bei den folgenden Beispielen). Der Porenanteil der Platine war kleiner als 10 Vol.-%, was 15-30 % niedriger als bei herkömmlichen Platinen ist. Kontaktstifte 9 wurden an dem gebrannten Produkt angebracht, und ein Halbleiter-Bauelement 8, und zwar ein LSI-Chip, wurde durch CCB-Verbinden 7 angebracht. Es wurden keine Risse in der Nahe des Bereichs beobachtet, in dem der Stift angebracht war. Außerdem konnte weder ein Verwerfen noch eine Formänderung in der Platine 30 beobachtet werden. Da ferner die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung gering war, erfolgte zwischen dem LSI-Chip 8 und der Platine 30 keine elektrische Trennung.

Beispiel 2

α-Quarz mit einer mittleren Teilchengröße von 1 um und Glaspulver mit einer mittleren Teilchengröße von 5 um und mit der Zusammensetzung 65-80 Gew.-% SiO&sub2;, 10-30 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, 5 Gew.-% oder weniger eines Alkalimetalloxids (K&sub2;O), 1-7 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; und 1 Gew.-% oder weniger andere, Gesamtmenge 100 %, wurden in einem Mischungsverhältnis von 90-40 Gew.-% Glaspulver zu 10-60 Gew.-% α-Quarz vermischt. 100 Gewichtsteile des Pulvergemischs wurden mit 20 Gewichtsteilen eines Bindemittels vom Methacrylsäure-Typ, 99 Gewichtsteilen Trichlorethylen, 26 Gewichtsteilen Tetrachlorethylen, 35 Gewichtsteilen n-Butylalkohol und 1 Gewichtsteil Di-n-butylphthalat in einer Kugelmühle für 24 h naßvermischt zur Bildung eines Schlickers. Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden Grünlinge 21B wie in Fig. 5(B) gezeigt hergestellt, und dann wurden faserenthaltende Verbund-Grünlinge 21A hergestellt. Kurzfasern 1B, die durch Schneiden von SiO&sub2;-Glasfasern auf kurze Länge gebildet waren, wurden als die Fasern verwendet. Auf die gleiche Weise wie oben beschrieben wurde also ein Schlicker aus 90-40 Gew.-% der genannten Glaspulver, 10-60 Gew.-% α-Quarz und 5-10 Gew.-% Schnittfasern 1B aus SiO&sub2;-Glas (insgesamt 100 %) präpariert, und daraus wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 Grünlinge hergestellt. Dann wurden Löcher von 100 um Durchmesser durch diese faserenthaltenden Verbund-Grünlinge 21A und die faserfreien Grünlinge 21B gebohrt und mit der in Beispiel 1 präparierten Paste gefüllt, und zwar Kupferpaste aus Glaspulvern und Kupferpulvern und enthaltend SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; und Cu&sub2;O. Ferner wurden Leitungsverdrahtungen 6 und als Oberflächenstruktur eine Leiterschicht 3 auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit Kupferpaste gebildet. In dem bei diesem Beispiel hergestellten faserenthaltenden Verbund- Grünling 21A sind die Fasern in der Gießrichtung orientiert, d. h. in der Richtung ihres Durchgangs durch eine Öffnung einer Rakel, und daher wurden beim Laminieren zwei Grünlinge, die in Längsrichtung der Fasern um 90º gegeneinander versetzt waren, als Oberflächenschicht einer Mehrschicht- Platine positioniert, und faserfreie Grünlinge wurden im inneren Teil positioniert. Auf diese Weise wurden 20 Schichten aufeinandergeschichtet bzw. laminiert Das Laminat wurde ferner wie in Beispiel 1 durch Pressen verbunden und bei 900-1000 ºC gebrannt. Die Formänderung in Flächenrichtung nach dem Preßverbinden war gering und betrug weniger als 1 %.
Fig. 2 zeigt die resultierende Platine. Weder Risse noch Ablösungen zeigten sich um die Halbleiterschicht 3 und die Kontaktierungsbohrungen 4 dieser Mehrschicht-Keramikplatine 30 herum. Der Schwindungsgrad beim Brennen dieser Platine war ca. 1-2 % in Flächenrichtung und ca. 40 % in der Dickenrichtung. Die Streuung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung war geringer als 0,1 %. Der Porenanteil der Mehrschicht-Keramikplatine war ferner höchstens 10 %. Kontaktstifte 9 und ein LSI-Chip wurden an dem gebrannten Produkt angebracht. Um die Bereiche herum, an denen die Kontaktstifte angebracht wurden, waren keine Risse zu sehen. Ferner wurde keine Verwerfung oder Formänderung der Platine erkannt. Wegen der geringen Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung trat außerdem keine elektrische Trennung zwischen dem LSI-Chip 8 und der Platine auf.

Beispiel 3

100 Gewichtsteile der Pulver, die durch Vermischen von 60-70 Gew.-% der in den Beispielen 1 und 2 eingesetzten Borsilikatglaspulver erhalten wurden, und 30-40 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;-Pulver einer mittleren Teilchengröße von 1,5 um wurden mit 20 Gewichtsteilen eines Bindemittels vom Methacrylsäure- Typ, 99 Gewichtsteilen Trichlorethylen, 26 Gewichtsteilen Tetrachlorethylen, 35 Gewichtsteilen n-Butylalkohol und 1 Gewichtsteil Di-n-butylphthalat für 24 h in einer Kugelmühle naßvermischt zur Bildung eines Schlickers. Dieser Schlicker wurde in zwei Teile aufgeteilt, und aus dem einen wurden Grünlinge nach einer herkömmlichen Methode präpariert. Ein anderer Schlicker wurde auf beide Seiten von SiO&sub2;-Glasgewebe aufgetragen, um faserenthaltende Verbund-Grünlinge herzustellen. Dann wurden durch die resultierenden faserenthaltenden Verbund-Grünlinge und die faserfreien Grünlinge Löcher mit einem Durchmesser von 100 um gebohrt und mit Ag- Pd-Paste ausgefüllt, um Kontaktierungsbohrungen zu bilden. Diese Ag-Pd-Paste enthielt 5-30 Gew.-% Pd und wenigstens 95 Gew.-% Ag+Pd ausschließlich organischer Substanzen. Ferner wurden eine Leiterschicht und eine Oberflächenstruktur mit dieser Ag-Pd-Paste auf die Grünlinge gedruckt. Pd in der Ag-Pd-Paste ist ein Element, das eine Migration von Ag zu dem angrenzenden Isolator verhindert und Ag stabilisiert.
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden die Grünlinge laminiert und preßverbunden, um einen Schichtkörper herzustellen. Dieser Schichtkörper wurde mit einer Rate von 100 ºC/h oder langsamer erwärmt, um das Bindemittel zu entfernen, und für 1 h bei 900-950 ºC gebrannt. Das Brennen erfolgte in Luft. Da Ag-Pd in der Leiterpaste nicht mit dem in der Luft enthaltenem Sauerstoff oxidiert, kann das Brennen in Luft durchgeführt werden. Risse oder Ablösung wurden in der Leiterschicht und um Kontaktierungsbohrungen in der Platine nicht beobachtet. Der Schwindungsgrad der Platine beim Brennen war ca. 1-2 % in Flächenrichtung und ca. 40 % in Dickenrichtung. Die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung war geringer als 0,1 %. Der Porenanteil der Platine betrug nicht mehr als 10 Vol.-%. Danach wurden Kontaktstifte und ein LSI-Chip an dem gebrannten Produkt angebracht. In der Nähe der Bereiche, in denen Kontaktstifte angebracht waren, waren keine Risse zu sehen. Die platine zeigte weder eine Verwerfung noch eine Formänderung. Wegen der geringeren Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung trat keine elektrische Unterbrechung zwischen dem LSI-Chip und der platine auf.

Beispiel 4

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 wurden Grünlinge hergestellt aus vermischten Pulvern, enthaltend 30-70 Gew.-% Borsilikatglaspulver, wie sie in den Beispielen 1 und 2 eingesetzt wurden, 10-40 Gew.-% α-Quarz oder Quarzglas und 10-40 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; (gesamt 100 %). Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 wurden außerdem faserenthaltende Verbund- Grünlinge hergestellt aus vermischten Pulvern, enthaltend 30-70 Gew.-% Borsilikatglas, wie in den Beispielen 1 und 2 eingesetzt, 10-40 Gew.-% α-Quarz oder SiO&sub2;-Glas, 5-30 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; und 5-20 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;-Whiskers (gesamt 100 %). Die Whiskers haben Größen von ca. 0,5-1 um Durchmesser und ca. 10-20 um Länge. Außerdem wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 Löcher durch diese Grünlinge gebohrt und mit Cu- Paste gefüllt. Dann wurden mit der Cu-Paste die Leiterschicht, eine elektrische Stromversorgungsschicht und eine Oberflächenstruktur aufgedruckt. Wenigstens 95 % dieser Cu- Paste, ausgenommen organische Substanzen, bestand aus Cu.
Die Laminierung der Grünlinge wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt, und das resultierende Laminat wurde wie in Beispiel 1 bei 950-1050 ºC gebrannt. Die Brennatmosphäre war Stickstoff, der Wasserdampf enthielt. In der Leiterschicht und um die Kontaktierungslöcher der erhaltenen Mehrschicht-Keramikplatine zeigten sich keine Risse und kein Ablösen. Der Schwindungsgrad der Platine beim Brennen war ca. 1-2 % in Flächenrichtung und ca. 35-45 % in Dickenrichtung. Die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung war geringer als 0,1 %. Der Porenanteil der Platine war 10 Vol.-% oder weniger. Ferner wurden Kontaktstifte und ein LSI-Chip an der gebrannten Platine befestigt. In der Umgebung der Bereiche, in denen Kontaktstifte angebracht wurden, waren keine Risse zu sehen. In der Platine trat weder ein Verwerfen noch eine Formänderung auf. Zwischen dem LSI-Chip und der Platine trat keine elektrische Unterbrechung auf.

Beispiel 5

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Schlicker hergestellt aus einem Pulvergemisch, das 30-90 Gew.-% Borsilikatglas, wie es in den Beispielen 1 und 2 eingesetzt wurde, 10-60 Gew.-% Quarzglas und 5-20 Gew.-% Mullit (insgesamt 100 %) aufwies. Dieser Schlicker wurde auf beide Seiten eines Glasgewebes wie in Beispiel 1 aufgetragen, um einen faserenthaltenden Verbund-Grünling herzustellen. Dann wurden Löcher durch diesen Grünling gebohrt und mit Goldpaste gefüllt, und eine Leiterschicht wurde mit der Goldpaste auf den Grünling gedruckt. Dann wurde die Laminierung wie in Beispiel 1 durchgeführt, und das Laminat wurde bei 900-1050 ºC gebrannt. Brennen erfolgte in Luft. Der Schwindungsgrad der resultierenden Mehrschicht-Keramikplatine war ca. 0,5 % in Flächenrichtung und ca. 35 % in Dickenrichtung. In der Platine traten weder eine Verwerfung noch eine Formänderung auf. Die Platine hatte einen Porenanteil von 10 Vol.-% oder weniger. Danach wurden Kontaktstifte und ein LSI-Chip an der gebrannten Platine angebracht. Es erfolgte keine elektrische Unterbrechung des LSI-Chips und der Kontaktstifte, weil die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung gering war.

Beispiel 6

Löcher wurden durch die faserenthaltenden Verbund-Grünlinge und die faserfreien Grünlinge, die in Beispiel 3 hergestellt worden waren, gebohrt und mit einer Paste gefüllt, die Ag- Pd-Pulver und Glaspulver aufwies. Diese Paste enthielt 5-30 Gew.-% Pd, bezogen auf Ag, und 5-30 Gew.-% Glas, bezogen auf Ag+Pd-Pulver. Das Glas bestand aus Glaspulvern, die Cu&sub2;O, Al&sub2;O&sub3; und SiO&sub2; aufwiesen und in Beispiel 1 eingesetzt wurden. Ferner wurde wie in Beispiel 3 eine Leiterschicht mit Paste aus Ag-Pd-Pulver aufgedruckt, und die Grünlinge wurden laminiert und bei 900-950 ºC in Luft gebrannt. Es traten keine Risse um Kontaktierungslöcher herum auf. Die Zuverlässigkeit im Bereich von Kontaktierungslöchern wurde durch den Einsatz einer solchen Paste verbessert. Es trat keine elektrische Trennung in der erhaltenen Mehrschicht- Keramikplatine auf.

Beispiel 7

Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden Grünlinge aus Rohmaterial-Pulvern hergestellt, die erhalten wurden durch Vermischen von 40 Gew.-% α-Quarz einer mittleren Teilchengröße von 1 um und 60 Gew.-% Glaspulvern einer mittleren Teilchengröße von 5 um, die bezogen auf das Oxid 15-25 Mol-% MgO, 0,05-3 Mol-% CaO, 20-35 Mol-% Al&sub2;O&sub3;, 20-55 Mol-% B&sub2;O&sub3;, 0-25 Mol-% SiO&sub2;, 0-5 Mol-% eines Alkalimetalloxids (K&sub2;O), 0-5 Mol-% ZnO und 0-20 Mol-% PbO (insgesamt 100 %) aufwiesen.
Ferner wurden im folgenden Verhältnis 60 Gew.-% der obigen Glaspulver, 30 Gew.-% α-Quarz und 10 Gew.-% SiO&sub2;-Glasgewebe bereitgestellt. Aus den Glaspulvern und α-Quarz wurde wie in Beispiel 1 ein Schlicker präpariert und auf beide Seiten des SiO&sub2;-Glasgewebes aufgetragen, um einen faserenthaltenden Verbund-Grünling herzustellen. Durch den Grünling wurden wie in Beispiel 1 Löcher gebohrt. Die Löcher wurden mit der Leiterpaste ausgefüllt, die Cu-Pulver und Glaspulver, enthaltend Cu&sub2;O, Al&sub2;O&sub3; und SiO&sub2;, aufweist und in Beispiel 1 eingesetzt wurde. Ferner wurden mit der Cu-Paste eine Leiterschicht, eine elektrische Stromversorgungsschicht und eine Oberflächenstruktur aufgedruckt.
Dann wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 die Grünlinge laminiert und preßverbunden, um ein Laminat zu bilden. Dieses Laminat wurde wie in Beispiel 1 gebrannt. In der Leiterschicht und um Kontaktierungsbohrungen der resultierenden Mehrschicht-Keramikplatine traten weder Risse noch Ablösungen auf. Außerdem waren in der Platine keine Verwerfungen und keine Formänderungen zu sehen. Der Schwindungsgrad der Platine beim Brennen war ca. 1 % in Flächenrichtung und ca. 40 % in Dickenrichtung. Die Abweichung des Schwindungsgrads in Richtung der Ebene war 0,1 % oder weniger. Die Platine hatte einen Porenanteil von 10 Vol.-% oder weniger. Kontaktstifte und ein LSI-Chip wurden an der gebrannten Platine angebracht. Um die Bereiche herum, an denen die Kontaktstifte angebracht waren, waren keine Risse zu sehen. Außerdem war die Abweichung des Schwindungsgrads gering, und daher trat keine elektrische Unterbrechung zwischen dem LSI-Chip und der Platine auf.

Beispiel 8

100 Gewichtsteile eines Pulvergemischs, enthaltend 70-80 Gew.-% Mullit (3Al&sub2;O&sub3;.2SiO&sub2;), 0,5-1,5 Gew.-% MgO, 1-3 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; und 20-30 Gew.-% SiO&sub2; (insgesamt 100 %), wurden mit 5-10 Gewichtsteilen Polyvinylbutyral, 60 Gewichtsteilen Trichlorethylen, 17 Gewichtsteilen Tetrachlorethylen, 23 Gewichtsteilen n-Butylalkohol und 2 Gewichtsteilen Butylphthalylglykolat für 24 h in einer Kugelmühle naßvermischt, um einen Schlicker zu bilden. Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde dieser Schlicker auf beide Seiten eines SiO&sub2;-Glasgewebes aufgetragen, um einen faserenthaltenden Verbund-Grünling herzustellen. Dann wurde unter Einsatz des obigen Schlickers ein faserfreier Grünling nach der üblichen Rakelmethode hergestellt. Durch den faserfreien Grünling wurden Löcher gebohrt und auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 mit W-paste gefüllt. Dann wurden mit der W- Paste auf den Grünling eine Leiterschicht, eine elektrische Stromversorgungsschicht und eine Oberflächenstruktur aufgedruckt. Die W-Paste war eine herkömmliche Paste, die wenigstens 95 Gew.-% W, bezogen auf die Komponente unter Ausschluß von organischen Substanzen, enthielt. Wie in Beispiel 1 wurden die resultierenden Grünlinge laminiert und preßverbunden, um einen Schichtkörper herzustellen. Dieser Schichtkörper wurde für 1 h bei 1600-1650 ºC gebrannt. Die Brennatmosphäre war Stickstoff, der 10-20 Vol.-% H&sub2;-Gas und 10-20 Vol.-% H&sub2;O enthielt. H&sub2;-Gas wurde zugegeben, um die Oxidation von W zu verhindern. Die resultierende Mehrschicht-Keramikplatine hatte weder Risse noch Ablösungen in den Verdrahtungsleitungen und um die Kontaktierungslöcher herum. Außerdem waren in der Platine weder Verwerfungen noch eine Formänderung zu sehen. Der Schwindungsgrad beim Brennen des Substrats war ca. 1 % in Flächenrichtung und ca. 40 % in Dickenrichtung. Die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung war höchstens 0,1 %. Die platine hatte einen Porenanteil von 10 Vol.-% oder weniger. Kontaktstifte und ein LSI-Chip wurden daran angebracht. Um die Bereiche herum, an denen die Kontaktstifte angebracht waren, wurden keine Risse beobachtet. Außerdem erfolgte zwischen der Platine und dem LSI-Chip keine elektrische Trennung, weil die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung gering war.

Beispiel 9

Auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 und 2 wurden faserenthaltende Verbund-Grünlinge unter Einsatz der in der Tabelle 1 angegebenen Keramikmaterialien hergestellt. Die Fasergrößen waren wie folgt: Durchmesser 0,5-1 um und Länge 10-20 um bei Whiskers sowie Durchmesser 10-30 um und Länge 50-1000 um bei Glasfilamenten. Separat wurden unter Einsatz der gleichen Materialien Grünlinge hergestellt, die keine Fasern enthielten. Löcher wurden durch diese Grünlinge auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gebohrt und mit der in der Tabelle 1 angegebenen Leiterpaste gefüllt, und dann wurde die Leiterschicht auf gedruckt. Ferner wurden die Grünlinge laminiert, um einen Schichtkörper zu bilden, und der Schichtkörper wurde gebrannt. Risse und Ablösungen traten weder in der Leiterschicht noch um die Kontaktierungslöcher der resultierenden Mehrschicht-Keramikplatine auf. Auch war weder eine Verwerfung noch eine Formänderung in der Platine zu sehen. Die Platine hatte einen Porenanteil von 10 Vol.-% oder weniger. Dann wurden daran Kontaktstifte und ein LSI- Chip angebracht. Der Schwindungsgrad beim Brennen in Flächenrichtung der Platine war gering, und die Abweichung des Schwindungsgrads war 0,1 % oder weniger. Eine elektrische Trennung trat zwischen der Platine und den Kontaktstiften sowie zwischen dem LSI-Chip und der Platine nicht auf. Tabelle 1 Materialien für Keramikisolierschicht (Gew.-%) Faserart Fasermenge (Gew.-%) Brennbedingungen (Atmosphäre) andere Alkalimetalloxid Mullit Glasgewebe Whisker Faser Mullitfaser (Luft) Schwindungsgrad beim Brennen (%) Leiter Flächenrichtung Dickenrichtung Mullit - SiO&sub2; -Seltenerdelement-Oxid Glasfilament Faser

Beispiel 10

Geeignete Mengen Ethylsilikat Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub4;, H&sub2;O, HCl und C&sub2;H&sub5; OH wurden vermischt und stehengelassen. Als das Gemisch eine Viskosität hatte, bei der es versponnen werden kann, wurde das Gemisch in Faserform auf den in den Beispielen 1 bis 9 hergestellten Grünling aufgebracht. Dann wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 9 Löcher durch die Grünlinge gebohrt und mit Leiterpaste gefüllt, und außerdem wurden mit der Leiterpaste die Leiterschicht und andere Schichten aufgedruckt. Diese Grünlinge wurden laminiert, und das Laminat wurde gebrannt, um eine Mehrschicht- Keramikplatine zu erhalten. Weder Risse noch Ablösung traten in der Leiterschicht und um die Kontaktierungslöcher auf. Auch trat weder eine Verwerfung noch eine Verformung der Platine auf. Die Platine hatte einen Porenanteil von 10 Vol.-% oder weniger. Dann wurden daran Kontaktstifte und ein LSI-Chip angebracht. Das faserige Gel wurde während des Brennens zu SiO&sub2;-Glasfasern, wodurch der Schwindungsgrad in Flächenrichtung herabgesetzt wurde. Da die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung unter 0,1 % lag, trat keine elektrische Trennung zwischen den Kontaktstiften und der Platine sowie zwischen dem LSI-Chip und der Platine auf.

Beispiel 11

Eine Mehrschicht-Keramikplatine, die einen Kondensator enthielt und in diesem Beispiel hergestellt wurde, ist in Fig. 3 gezeigt. Ein faserfreier Grünling, der bei 1000 ºC oder darunter gesintert werden kann, wurde unter Einsatz der in den Beispielen 1 bis 7 und 9 verwendeten Keramikmaterialien hergestellt. Löcher wurden durch den Grünling gebohrt und mit Ag-Pd-Paste gefüllt. Eine Elektrodenschicht 13 wurde mit der Ag-Pd-Paste aufgedruckt, und eine Schicht wurde mit einer Paste aufgedruckt, die aus dielektrischen Keramikpulvern präpariert worden war. Die Ag-Pd-Paste wurde in diese dielektrische Schicht 12 eingebettet, und dann wurde eine Elektrodenschicht 13 aufgedruckt. Dieser Grünling wurde zwischen Grünlingen eines Isoliermaterials, das mit Ag-Pd- Paste gefüllt war, eingeschlossen. Das dielektrische Material war ein Pb(Mg 1/3 Nb 2/3)O&sub3;-PbTiO&sub3;-System. Dann wurden faserenthaltende Verbund-Grünlinge unter Einsatz der Keramik-Isoliermaterialien der Beispiele 1 bis 7 und 9 hergestellt, die bei 1000 ºC oder darunter gesintert werden können. Löcher wurden durch diese Grünlinge oder den mit Keramik in Form von Fasern gemäß Beispiel 10 überzogenen Grünling gebohrt, und die Löcher wurden mit Ag-Pd-Paste gefüllt. Ein Grünling, der dielektrisches Material enthielt, wurde im inneren Teil positioniert, und die faserenthaltenden Verbund-Grünlinge wurden nahe der Oberfläche positioniert, und diese wurden laminiert und das Laminat wurde in Luft gebrannt. Durchgangsbohrungen 4' sind mit Ag-Pd-Paste innerhalb der Mehrschicht-Keramikplatine, die einen Kondensator enthält, gebildet. Weder Verwerfung noch Formänderung der Platine 32 traten auf. Diese Mehrschicht-Keramikplatine 32 mit Kondensator 14 hatte einen Porenanteil von 10 Vol.-% oder weniger. Da die Abweichung des Schwindungsgrads in ihrer Flächenrichtung gering war, kann diese Platine 32 mit hoher Präzision mit anderen Teilen verbunden werden.

Beispiel 12

Dieses Beispiel ist in Fig. 4 umrissen. Eine Dünnschicht- Mehrschichtverdrahtung 31, die ein Isoliermaterial 2 aus Polyimid und eine Leiterschicht aus Cu aufweist, wurde auf der in den Beispielen 1 bis 10 hergestellten Mehrschicht- Keramikplatine gebildet. Da herkömmliche Mehrschicht-Keramikplatinen beim Brennen eine starke Abweichung des Schwindungsgrads in ihrer Flächenrichtung aufweisen, besteht das Problem, daß eine elektrische Verbindung zwischen der Platine 30 und der Dünnschicht-Mehrschichtverdrahtung 31 nicht zufriedenstellend erreicht werden kann. Da andererseits die Platine der Erfindung eine geringere Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung zeigt, trat zwischen der Platine und der Dünnschicht-Mehrschichtverdrahtung 31 keine elektrische Unterbrechung auf.

Beispiel 13

Auf die Mehrschicht-Keramikplatinen, die in den Beispielen 3, 5 und 6 hergestellt wurden, wurde ein Gemisch aus den gleichen Pulvern wie das Keramik-Isoliermaterial dieser Platinen und einem photosensitiven Harz aufgebracht, und Löcher durch diese platinen wurden mittels Photolithographie gebildet und mit einer Ag-Pd-Paste gefüllt. Beispiele für das photosensitive Harz umfassen solche vom Methacrylsäure-Typ (z. B. Polymethylmethacrylat), von Acrylsäure-Typ, Ammoniumbichromat + Harz und vom Organosilikon-Typ. Die zugefügte Menge dieses photosensitiven Harzes beträgt zweckmäßig 10-30 Gew.-% der Pulver. Ein Gemisch aus Ag-Pd-Pulvern und dem photosensitiven Harz wurde aufgebracht, und eine Leiterstruktur wurde durch photolithographie gebildet. Dieser Vorgang wurde mehrmals wiederholt, um Mehrfachschichten zu erzeugen. Das Produkt wurde bei 900-950 ºC gebrannt. Die Brennatmosphäre war Luft. Die resultierende Mehrschicht- Keramikplatine, auf der eine anorganische Dünnschicht-Mehrschichtverdrahtung gebildet war, hatte beim Brennen eine geringe Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung, so daß keine elektrische Unterbrechung auftrat. Als nächstes wurde auf die gleiche Weise wie oben eine anorganische Dünnschicht-Mehrschichtverdrahtung unter Einsatz von Cu anstelle von Ag-Pd gebildet. Die Brennatmosphäre war Wasserdampf enthaltender Stickstoff.

Beispiel 14

Auf die faserenthaltenden Verbund-Grünlinge und auf die faserfreien Grünlinge, die in den Beispielen 1 bis 9 hergestellt worden waren, wurde ein Gemisch aus einem photosensitiven Harz und Leiterpulvern aufgetragen, das gleichzeitig mit Keramik-Isoliermaterial sinterfähig war, und mittels Lithographie wurde eine Leiterstruktur einer Breite von 100 um oder weniger geformt. Diese Grünlinge wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 9 laminiert, und das erhaltene Laminat wurde gebrannt, so daß eine Mehrschicht-Keramikplatine erhalten wurde. Dann wurden daran Kontaktstifte und ein LSI-Chip angebracht. Da beim Brennen die Abweichung des Schwindungsgrads in Flächenrichtung gering war, trat zwischen den Kontaktstiften und dem LSI- Chip keine elektrische Trennung auf. Wenn der LSI-Chip und die Platine miteinander verbunden werden, ist die Breite der Leiterzüge usw. so ausgelegt, daß eine elektrische Verbindung unter Berücksichtigung von Abweichungen des Schwindungsgrads erzielt werden kann. Im Fall einer herkömmlichen Mehrschicht-Keramikplatine ist jedoch der Schwindungsgrad in Flächenrichtung beim Brennen relativ hoch, und es besteht eine Einschränkung hinsichtlich der feineren Ausbildung der Verdrahtung. Da jedoch die Platine der Erfindung in Flächenrichtung nur eine geringe Abweichung des Schwindungsgrads aufwies, trat bei der Ausbildung der Feinverdrahtung keine elektrische Trennung auf.

Beispiel 15

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der Mehrschicht- Keramikplatine mit Verstärkungsplatte. Durch die gebrannte Al&sub2;O&sub3;-Platine 20 wurden mittels Laser oder dergleichen Löcher gebohrt, und die Löcher wurden metallisiert. Dann wurde das Laminat aus Grünlingen einschließlich faserenthaltenden Verbund-Grünlingen, das in den Beispielen 1 bis 14 hergestellt worden war, mit der obigen Platine 20 verbunden und bei einer geeigneten Brenntemperatur gebrannt. Ferner wurden Kontaktstifte 9 zur Ein- und Ausgabe eines elektrischen Signals durch Hartlöten damit verbunden, und dann wurde ein LSI-Chip 8 daran angebracht. Bei der resultierenden Mehrschicht-Keramikplatine 35 mit Verstärkungsplatte trat zwischen dem LSI-Chip 8 und der Platine keine elektrische Unterbrechung auf. Da ferner die Festigkeit des Keramikbereichs, der Kontaktstifte 9 aufwies, hoch war, wurde auch die Zuverlässigkeit der Stifte aufweisenden Bereiche erhöht. Bei diesem Beispiel zeigt der Schichtkörper aus Grünlingen einschließlich der faserenthaltenden Verbund- Grünlinge im wesentlichen keine Schwindung, so daß das Verbinden mit Sinterkeramik und Brennen des Grünling- Schichtkörpers gleichzeitig durchgeführt werden können.

Beispiel 16

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht des bei diesem Beispiel hergestellten Halbleiter-Bauelements. Die in Beispiel 11 hergestellte, einen Kondensator enthaltende Mehrschicht- Keramikplatine 32 wurde als Trägerplatine auf der in den Beispielen 12-13 hergestellten Mehrschicht-Keramikplatine angebracht, und außerdem wurde auf der Trägerplatine 32 zusätzlich ein LSI-Chip 8 angebracht. Eine AlN-Kappe 15 wurde auf der Trägerplatine angeordnet, und die Mehrschicht- Keramikplatine 30 wurde mit einem elektrischen Stromversorgungssubstrat 34 und einem Kühlsystem 16 verbunden, das die an dem LSI-Chip erzeugte Wärme abführt, um einen Modul 37 für einen elektronischen Großrechner zu bilden. Die elektrische Stromversorgung 34, die eine organische Printplatte 17 als Isolator und eine Kupferschicht 18 als Leiter aufweist, wurde angebracht.

Beispiel 17

Ein Schichtkörper, der durch Laminieren von faserenthaltenden Verbund-Grünlingen und faserfreien Grünlingen, die in den Beispielen 1 bis 10 hergestellt worden waren, erhalten wurde, wurde mit einer Metallplatte verbunden, deren Schmelzpunkt höher als die Sintertemperatur des Schichtkörpers war. Das Produkt wurde gebrannt, um eine Mehrschicht- Keramikplatine 35 mit einer Verstärkungsplatte zu erhalten, die in Fig. 8 gezeigt ist. Der Schichtkörper-Grünling, der faserenthaltende Verbund-Grünlinge dieses Beispiels aufweist, erfährt im wesentlichen keine Schwindung durch Brennen, und somit können das Verbinden mit dem Metall und das Brennen des Schichtkörper-Grünlings gleichzeitig erfolgen. Anwendungsbeispiele dieser Platine 35 umfassen die Mehrschicht-Keramikplatine 36 mit Metallkern, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist.
Bei dieser platine 36 ist Metall 19 mit Eigenschaften der mechanischen Festigkeit, der Wärmeableitfähigkeit und der Abschirmung von Elektromagnetismus vorgesehen, und die Keramik ist mit elektrischen Eigenschaften ausgebildet. Bisher werden Vielfachschichten ausgebildet, indem wiederholtes Drucken und Brennen auf dem Metall durchgeführt wird, wenn aber während der Ausbildung der Vielfachschichten Fehler auftreten, wird die Platine als solche fehlerhaft, und somit ist die Produktausbeute niedrig, und mit zunehmender Zahl der Schichten wird auch die Ebenheit der Platine schlechter. Daher sind höchstens sieben Schichten vorgesehen.
Im Fall der faserenthaltenden Mehrschicht-Keramikplatine 36 mit Metallkern wurden faserenthaltende Verbund-Grünlinge und faserfreie Grünlinge geformt und laminiert, in denen Leiterschichten vorhanden sind, und das Brennen dieses Laminats und Verbinden des Metalls wurden gleichzeitig durchgeführt, so daß eine Platine gebildet wurde, die Laminate aus faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschichten 2A und faserfreien Keramik-Isolierschichten 2B aufweist, die mit Metall 19 verbunden wurden und in denen eine Leiterschicht enthalten war. Somit war die Produktausbeute hoch, und es konnten Vielfachschichten aus einigen zehn Schichten hergestellt werden. Für das Metall 19 können Eisen, aluminiumplattierter Stahl, rostfreier Stahl, Kupfer, Titan und dergleichen eingesetzt werden.

Beispiel 18

Fig. 11 zeigt schematisch eine Keramikplatine zur Lichtleitung gemäß diesem Beispiel. Lichtleitfasern 10, die hauptsächlich aus Quarzglas bestanden, wurden in einen Schlicker aus Borsilikatglas, hauptsächlich bestehend aus B&sub2;O&sub3; und SiO&sub2;, eingebracht, und Brennen erfolgte bei 900-950 ºC zur Bildung einer Platine 33. In Richtung der Fasern 10 fand im wesentlichen keine Schwindung statt. Dann wurden Löcher durch einen Grünling aus Borsilikatglas und Quarzglas gebohrt und mit Lichtleiterfasern gefüllt, und Lichtleitfasern wurden auf diesem Grünling angeordnet. Aus den Grünlingen wurde eine Mehrfachschicht zur Bildung eines Schichtkörpers geformt, und dieser Schichtkörper wurde bei 900-1000 ºC gebrannt. Das Borsilikatglas 11 wurde durch das Brennen erweicht, um die Schichten miteinander zu verbinden. So kann bei diesem Beispiel die Mehrschichtplatine 33 zur Lichtleitung erhalten werden, die ein Übertragungssystem aus Fasern 10 für ein Lichtsignal hat.
Durch den oben angegebenen Aufbau der Erfindung werden die nachstehenden Auswirkungen erhalten.
Da die Mehrschicht-Keramikplatine wenigstens eine faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschicht enthält, wird eine Schwindung der Platine in Flächenrichtung verhindert, und somit wird die Schwindung in dieser Richtung herabgesetzt, und die Schwindungsabweichung in dieser Richtung wird verringert. Die Positioniergenauigkeit beim Verbinden des Halbleiter-Bauelements wird verbessert, und eine Verbindung kann sicher erreicht werden. Da ferner Keramik-Isolierschichten, die keine Fasern enthalten, in Dickenrichtung leicht schwinden, wird der Porenanteil in der Platine herabgesetzt, um die Festigkeit zu verbessern.
Die faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschichten werden in bezug auf die Mittelebene der Dicke nahezu symmetrisch laminiert, und daher gleicht sich die Schwindung beim Brennen zwischen beiden Seiten der Platine aus. Außerdem überkreuzen sich die Längsrichtungen der Fasern in der einen Schicht und der Fasern in einer benachbarten Schicht, und die Schwindung in der Flächenrichtung der Platine beim Brennen wird verringert. Daher nimmt die Abweichung der Schwindung in der Flächenrichtung ab, und dadurch wird die Verbindungseigenschaft des Halbleiter-Bauelements verbessert, und außerdem wird der Porenanteil in der Platine verringert, so daß die Festigkeit verbessert wird. Wenn ferner faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschichten, die Fasern enthalten, die einander in Längsrichtung überkreuzen, nahezu in dem Mittelbereich in der Dickenrichtung des Laminats positioniert werden, werden die vorgenannten Auswirkungen ebenfalls erreicht. Die Festigkeit der Platine kann erhalten bleiben, wenn die Mehrschicht-Keramikplatine, die Leiterschichten und eine Mehrzahl von Keramik-Isolierschichten aufweist, wenigstens eine faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschicht enthält und einen Porenanteil von 10 Vol.-% oder weniger hat. Daher kann die Platine in der Praxis als Trägerplatine verwendet werde, die ein Halbleiter-Bauelement trägt.
Wenn die Leiterschicht Cu, Au, Ag, Ag-Pd, W oder eine Legierung aus zwei oder mehr davon aufweist, kann eine überlegene Leiterschicht gebildet werden, und infolgedessen ist die Verdrahtung überlegen. Wenn ferner die Keramikmaterialien der Keramik-Isolierschichten bei einer Temperatur erweicht werden, die niedriger als die Schmelztemperatur der Leiterschichten ist, können die Keramik-Isolierschichten leicht in der Dickenrichtung zum Schwinden gebracht werden, und außerdem wird die Haftung zwischen den jeweiligen Schichten verbessert, so daß die Schwindung der Platine in der Flächenrichtung gering ist und der Porenanteil ebenfalls klein ist.
Wenn außerdem die Erweichungstemperatur der Fasern höher als diejenige der Matrix des Keramikformprodukts vor dem Brennen ist, wird eine Schwindung der faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschichten in der Flächenrichtung unterbunden, so daß die Schwindung der Platine in Flächenrichtung beim Brennen verringert ist. Die Platine, die wenigstens einen Durchkontaktbohrungs-Leiter oder einen Kontaktierungsbohrungs-Leiter enthält, hat beim Brennen ebenfalls eine geringere Schwindung in der Flächenebene.
Wenn ferner Schwindungsgrade in den beiden Kreuzungsrichtungen an der Oberfläche der Platine 5 % oder weniger betragen bzw. die Abweichung des Schwindungsgrads 0,2 % oder weniger ist, ist die Positioniergenauigkeit bei der Herstellung eines Moduls hoch, und dadurch wird die Verbindung mit einem auf der platine angebrachten Halbleiter-Bauelement verbessert. Wenn der Schwindungsgrad der faserenthaltenden Verbundkeramik-Isolierschichten in der Längsrichtung der Fasern beim Brennen 5 % oder weniger beträgt und die Abweichung des Schwindungsgrads 0,1 % oder weniger ist, nimmt beim Brennen die Schwindung der Platine in der Flächenrichtung ab, und die Abweichung des Schwindungsgrads wird ebenfalls verringert.
Faserenthaltende Verbundkeramik-Isolierschichten, die Kurzfasern enthalten, zeigen in der Längsrichtung der Kurzfasern beim Brennen geringe Schwindung und eine verringerte Abweichung des Schwindungsgrads, so daß sie als Keramikplatine für Mehrschicht-Keramikplatinen verwendet werden können.
Wenn in dem Laminat, das faserenthaltende Verbund-Grünlinge aufweist, die Formänderung des Formprodukts in der Längsrichtung der Fasern gegenüber dem zum Formen aufgebrachten Druck 1 % oder weniger beträgt, wird eine Formänderung der Leiterstruktur in der Flächenrichtung der Platine verringert, so daß das Laminat als Formprodukt für eine Mehrschicht-Keramikplatine verwendet werden kann.
Ferner zeigt der faserenthaltende Verbund-Grünling beim Brennen geringe Schwindung in Faserlängsrichtung und kann als faserenthaltender Verbund-Grünling für Mehrschicht- Keramikplatinen verwendet werden.
Wenn ein Formprodukt, das faserenthaltende Grünlinge enthält, und ein Metall oder eine Keramik miteinander verbunden und gebrannt werden, wird die Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit erhöht, und daher kann ohne Schwierigkeiten eine viele Schichten aufweisende Mehrschicht-Keramikplatine mit einer Verstärkungsplatte hergestellt werden. Wenn das Formprodukt Leiterschichten enthält, kann eine gute Verdrahtung gebildet werden, und die vorstehenden Vorteile können ebenfalls erhalten werden.
Wenn ein Formprodukt, das wenigstens einen Lichtleitfasern enthaltenden Grünling aufweist, gebrannt wird, wird die Schwindung beim Brennen dieses Grünlings in der Längsrichtung der Lichtleitfasern verringert, so daß eine Keramikplatine zur Lichtleitung hergestellt werden kann, die beim Brennen in der Flächenrichtung der Platine verringerte Schwindung zeigt.
Ferner kann eine Keramikplatine mit verringerter Schwindung beim Brennen in der Flächenrichtung hergestellt werden, indem ein Glasgewebe mit geschmolzenem Glas getränkt und das Glasgewebe dann geformt wird.
Da die Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung beim Brennen geringere Schwindung in der Flächenrichtung zeigt, kann auf der platine eine Dünnschicht-Mehrschichtverdrahtung mit hoher Präzision ausgebildet werden. Daher ist die Abweichung des Schwindungsgrads gering, und die Positioniergenauigkeit beim Verbinden eines Halbleiter-Bauelements wird verbessert.
Wenn die Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung einen Kondensator oder einen Widerstand enthält, wird die Schwindung der Platine in der Flächenrichtung beim Brennen verringert, und damit wird, wie oben gesagt, die Potioniergenauigkeit beim Verbinden eines Halbleiter-Bauelements verbessert.
Da die Mehrschicht-Keramikplatine der Erfindung beim Brennen geringe Schwindung in der Flächenrichtung zeigt und hinsichtlich der Positioniergenauigkeit zum Verbinden eines Halbleiter-Bauelements überlegen ist, kann ein Halbleitermodul mit fester Verbindung zwischen der Platine und dem darauf angebrachten Halbleiter-Bauelement erhalten werden. Das Verbinden wird durch präzises Löten mittels CCB- Bondieren durchgeführt, so daß der Halbleitermodul eine hohe Zuverlässigkeit der Verbindung zeigt. Wenn dieser Halbleitermodul ferner in einem elektronischen Großrechner verwendet wird, kann eine Integration mit hoher Packungsdichte und hoher Verbindungszuverlässigkeit erreicht werden. Wenn die Mehrschicht-Kermaikplatine der Erfindung, die einen Kondensator enthält, als Träger eines Halbleiter-Bauelements für einen elektronischen Großrechner verwendet wird, können die gleichen Wirkungen wie oben erzielt werden.
In bezug auf das Verfahren zum Herstellen der Mehrschicht- Keramikplatine der Erfindung kann, da die Längsrichtung der in dem Grünling enthaltenen Fasern in der Gießrichtung des Grünlings angeordnet ist, ohne weiteres eine Platine hergestellt werden, die beim Brennen geringe Schwindung in der Flächenrichtung und eine geringe Abweichung des Schwindungsgrads zeigt, indem ein Laminat mit faserenthaltenden Verbund-Grünlingen mit unterschiedlichem Verlauf der Längsrichtungen der darin enthaltenen Fasern gebildet und das Laminat gebrannt wird.
Eine gleichartige Platine kann ohne weiteres hergestellt werden, indem in dem Laminat wenigstens ein faserenthaltender Grünling vorgesehen wird, der durch Auftragen eines Schlickers auf ein Glasgewebe erhalten ist, und das Laminat gebrannt wird.
Faserenthaltende Verbund-Grünlinge, die für Mehrschicht- Keramikplatinen mit geringer Schwindung in der Flächenrichtung beim Brennen verwendbar sind, können ohne weiteres hergestellt werden, indem ein Schlicker nach einer der folgenden Methoden aufgebracht wird: Auftragen eines Schlickers auf ein Glasgewebe; Tauchen eines Glasgewebes in einen Schlicker, dessen Viskosität eingestellt ist; Leiten eines mit einem Schlicker beschichteten Glasgewebes durch die Öffnung einer Rakel; und Auftragen eines Schlickers auf beide Seiten eines Glasgewebes.
Wenn ferner ein Alkoxid, Wasser und ein Katalysator vermischt werden und das Gemisch einer Hydrolyse unterzogen wird, um eine Flüssigkeit mit geeigneter Viskosität zu erhalten, diese Flüssigkeit auf einen Grünling unter Bildung eines faserigen Gels aufgetragen wird, wenigstens einer dieser Grünlinge und andere Grünlinge laminiert werden und das Laminat gebrannt wird, ist die Schwindung dieses Grünlings in der Faserlängsrichtung beim Brennen gering, und daher kann ohne weiteres eine Mehrschicht-Keramikplatine mit geringer Schwindung in der Flächenrichtung hergestellt werden.

Claims

1. Mehrschicht-Keramikplatine mit einer Leiterschicht (3) und einer Mehrzahl von Keramik-Isolierschichten (21A, 21B), dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik-Isolierschichten eine Keramik-Isolierschicht mit einem faserenthaltenden Schichtkörper (21A) aufweisen.

2. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens zwei Keramik-Isolierschichten mit einem faserenthaltenden Schichtkörper (21A) annähernd symmetrisch in bezug auf eine Mittelebene der Dicke der Platine laminiert sind und die Längsrichtungen der Fasern dieser Schichten sich überkreuzen.

3. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß Anspruch 1, wobei eine Keramik-Isolierschicht mit einem faserenthaltenden Schichtkörper (21A), die sich in Längsrichtung überkreuzende Fasern enthält, nahezu in der Mitte der Dicke der Platine laminiert ist.

4. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leiterschicht (3) Cu, Au, Ag, Ag-Pd, W oder eine Legierung aus wenigstens zwei von diesen aufweist und der Keramikwerkstoff der Keramik-Isolierschichten bei einer Temperatur schmilzt, die niedriger als der Schmelzpunkt der Leiterschicht ist.

5. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schmelzpunkt der Fasern höher als der Schmelzpunkt einer Matrix des Keramikformkörpers vor dem Ausheizen ist.

6. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die wenigstens eine Durchgangsbohrung oder eine Kontaktierungsbohrung (23) aufweist.

7. Mehrschicht-Keramikplatine genäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Keramik-Isolierschicht mit einem faserenthaltenden Schichtkörper wenigstens kurze Fasern mit einem Durchmesser von 0,5 - 1 um und einer Länge von 10 - 20 um und/oder einem Durchmesser von 10 - 30 um und einer Länge von 50 - 1000 um aufweist.

8. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, die auf eine Verstärkungsplatte aus einem Metall (19) oder einer Keramik ausgebildet ist.

9. Mehrschicht-Keramikplatine zur Lichtübertragung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens eine Keramik- Isolierschicht Glasfasern (10) enthält.

10. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, die ein Glasgewebe aufweist, das mit einem geschmolzenen Glas imprägniert ist.

11. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, auf der eine Dünnfilm-Mehrschichtverdrahtung (31) ausgebildet ist.

12. Mehrschicht-Keramikplatine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, die eine Kapazität (14) oder einen Widerstand aufweist.

13. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschicht-Keramikplatine gemäß Anspruch 1, umfassend das Herstellen von Grünlingen mit einem faserenthaltenden Schichtkörper durch Hinzufügen von Grünling-Rohmaterial aus Whiskers, Glasfilamenten oder Glasschnitten als Fasern,

das Laminieren der Grünlinge mit einem faserenthaltenden Schichtkörper in eine solche Richtung, daß ihre Gießrichtungen unterschiedlich sind, auf Grünlinge, die keine Fasern enthalten, um ein Laminat zu bilden, und

das Ausheizen dieses Laminat.

14. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschicht-Keramikplatine gemäß Anspruch 1, das das Ausheizen eines Laminats, das wenigstens einen Grünling mit einem faserenthaltenden Schichtkörper enthält, der durch Ummanteln eines Glasgewebes mit einem Schlicker hergestellt wird, beinhaltet.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei der Schlicker auf dem Glasgewebe durch Eintauchen des Glasgewebes in einen Schlicker mit einer angepaßten Viskosität aufgetragen wird.

16. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das mit dem Schlicker ummantelte Glasgewebe durch die Öffnung eines Rakels gedrückt wird.

17. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei der Schlicker auf beiden Seiten des Glasgewebes aufgetragen ist.

18. Verfahren zum Herstellen einer Mehrschicht-Keramikplatine gemäß Anspruch 1, umfassend das Umhüllen eines Grünlings mit einer Flüssigkeit, die eine geeignete Viskosität aufweist und durch Mischen von Äthylsilikat, Wasser und einem Katalysator hergestellt wird, um ein faserartiges Gel auf der Oberfläche des Grünlings zu bilden, das Laminieren wenigstens einer Schicht des Grünlings und das Ausheizen des Laminats.