Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum ...

Kapitel 2
ihrer geometrischen Form beeinflusst werden. Diese Verfahrenschritte werden im folgenden
charakterisiert, um deren Eignung für die Erzeugung von im Keramiksubstrat
integrierten Fassungsstrukturen für optische Bauelemente zu prüfen.
2.2.3 Verfahren zur Strukturierung
Bei den Strukturierungsverfahren ist zwischen Verfahren für ungesinterte und gesinterte
Keramikfolien bzw. –substrate zu unterscheiden. Das Ergebnis der Strukturierungsverfahren
für ungesinterte Keramikfolien unterliegt darüber hinaus dem Einfluss
der sich anschließenden Laminier- und Sinterprozesse.
a) Strukturierungsverfahren für ungesinterte Keramikfolien
Einzelne Grünfolien und bereits laminierte Grünfolienstapel werden durch Stanzen,
Bohren, Laserschneiden, Fräsen, Prägen, Siebdruck und in Ausnahmefällen auch
fotolithographisch strukturiert. Fräsen und Prägen werden vorwiegend bei bereits laminierten
Grünfolienstapeln angewandt, während die anderen Verfahren zur Strukturierung
einzelner Grünfolien genutzt werden. Bis auf den Siebdruck (in Verbindung
mit dem Einbrennen der gedruckten Paste) sind alle Verfahren subtraktiv (Materialabtrag)
bzw. semisubtraktiv (Materialverdrängung beim Prägen). Bei der Auslegung
der Geometrien ist die während des Sinterns eintretende Schwindung im Bereich von
15 % bis 20 %, je nach Orientierung der Grünfolien, zu berücksichtigen.
Zum Bohren und Fräsen kommen Hartmetallwerkzeuge zum Einsatz, die einem relativ
hohen Verschleiß unterliegen [HAN-94]. Diese Verfahren werden nur in Sonderfällen
und bei geringen Genauigkeitsanforderungen eingesetzt.
Standardverfahren für die Herstellung von Via und Durchbrüchen mit komplexerer
Schnittgeometrie ist das Stanzen. Dazu nutzt der Substrathersteller in der Regel
einen festen Werkzeugsatz auf CNC-gesteuerten Stanzen, die die Strukturen seriell
einbringen. Dieses Verfahren ist wesentlich flexibler als das parallele Einbringen aller
Durchbrüche mit einem Werkzeug. In den Stanzen werden Positioniersysteme
eingesetzt, die die Grünfolie bis zu 1 µm genau in Bezug auf das Stanzwerkzeug
positionieren [KEM-03]. Praktisch werden Löcher mit einem Durchmesser > 100 µm
gestanzt [VIA-02], Durchbrüche werden durch das Aneinanderreihen mehrerer
Stanzungen erzeugt. Im Labor wurden beim Stanzen Strukturauflösungen bis
zu 10 µm und Stanzgenauigkeiten von ±10 µm erreicht [GON-01].
Als Alternativverfahren bietet sich das Laserstrahlschneiden mit Nd-YAG-Lasern
bzw. das Laserstrahlbohren mit gepulsten CO 2 - Lasern (8 W, 300 µs, 300 Hz [REB-
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