Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum ...

Kapitel 2
organischem Binder, der für die Siebdruckeigenschaften verantwortlich ist und
während des Einbrennens der Leitpaste sublimiert. Aufgrund der guten Lötbarkeit,
des relativ kleinen Flächenwiderstands von 25 mΩ bis 35 mΩ, der Bondbarkeit mit
Au- oder Al-Drähten und der geringen Kosten zählt dieses Leitpastensystem zu den
am meisten verwendeten Dickschichtsystemen. Die üblichen Schichtdicken liegen im
Bereich zwischen 7 µm und 15 µm bei einer Haftfestigkeit auf dem Keramiksubstrat
von 5 N/mm 2 bis 10 N/mm 2 . Die Einbrenntemperatur liegt bei 850 °C und ist damit
kompatibel zur Sintertemperatur der LTCC- Grünfolien, so dass auch Grünfolien
bedruckt werden können. Der Vorgang des Einbrennens selbst erfolgt an Normalatmosphäre.
Die Metallisierung ist sowohl mit bleihaltigen Loten (z.B. SnPb, auch mit
bis zu 4 % Ag-Anteil) als auch mit bleifreien Loten (z.B. 80Au20Sn) lötbar.
2.2.2 Herstellung ebener Keramiksubstrate
Bei der Herstellung ebener Keramiksubstrate mit Dickschichttechnologien wird
zwischen der Ein- und der Mehrlagentechnologie unterschieden. Bei der
Einlagentechnologie kommen bereits gesinterte Substrate, im Rahmen dieser Arbeit
aus Al 2 O 3 bestehend, zum Einsatz. Die Herstellung der Substrate erfolgt mittels
Trockenpressen [KRA-81]. Im Rahmen des Trockenpressprozesses wird nicht nur
die Ebenheit des Substrats sichergestellt, abhängig von der Form des Presswerkzeugs
können auch Brechkerben, Durchbrüche, Sacklöcher und unregelmäßige
Außenkonturen erzeugt werden [CER-04]. Aufgrund der Herstellungskosten für das
Werkzeug sind aber nur rechteckige, ebene und unstrukturierte Substrate üblich. Die
Oberflächenqualität und Ebenheit der Substrate kann nach dem Sinterbrand durch
Schleifen, Läppen oder Polieren noch verbessert werden. Auf das gesinterte Substrat
werden eine oder mehrere Pastenschichten mittels Siebdruck aufgebracht und
eingebrannt. Zusätzlich erfolgt vor oder nach der Schichterzeugung eine
mechanische Strukturierung der gesinterten Substrate mit den in Kapitel 2.2.3 näher
erläuterten Methoden. Bei der Mehrlagentechnologie erfolgt die mechanische
Strukturierung und der Siebdruck von Pastenschichten auf einzelnen ungesinterten
keramischen Substraten (Grünfolien, im Rahmen dieser Arbeit aus LTCC). Die
Herstellung der Grünfolien erfolgt durch Foliengießen [KRA-81]. Die Grünfolien
werden nach der Strukturierung gestapelt und in einem Warmpress- und Temperaturprozess
zu einem einheitlichen, monolithischen Substrat laminiert und gesintert.
Ein durch die Mehrlagentechnologie erzeugtes Substrat kann als Ausgangssubstrat
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