Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum ...

Kapitel 2
zustands einschließlich Prüfung der Schaltung zur Ansteuerung der Laserdiode, die
Bestimmung der Substratebenheit und die Vermessung der Fassungsstrukturen. Die
Mehrlagenstruktur im LTCC-Substrat wird darüber hinaus durch eine Röntgenfeinfokusmessung
visualisiert.
a) Visuelle Beurteilung der Substratqualität
Die Qualität der insgesamt 10 gefertigten Al 2 O 3 -Substrate entspricht den üblichen
Anforderungen an Keramiksubstrate für Hybridbaugruppen der Elektronik. Bei den
insgesamt sechs gefertigten LTCC-Substraten sind im Bereich der Kavität für die
Laserdiode Deformationen zu beobachten, die den Justierbereich der Laserdiode
einschränken. Als Ursache hierfür sind die in der Nähe der Kavität angeordneten
„Thermal-Vias“ anzusehen, die mit den dazugehörigen Dickschicht-Metallisierungen
als Wärmespreize dienen. Eine Analyse der Mehrlagenstruktur in diesem Bereich
durch eine Mikrofokus-Röntgeninspektion [HAN-00], bei der die unterschiedliche
Absorption von Röntgenstrahlung im Probenmaterial visualisiert wird, zeigt, dass die
Verbindungsbildung der Mehrlagenstruktur beim Laminieren und Sintern durch den
sehr hohen Metallanteil behindert wird. Durch den unterschiedlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von keramischen Grundmaterial und Dickschicht-Metallisierung
führt das im Bereich der Wärmespreizen zu einer besonders ausgeprägten
Deformation der Kavitätkontur, während die in den Dickschichtpasten enthaltenen
Lösungsmittel die Stabilität der Grünfolien während des Laminierens und Sinterns
beeinträchtigen. Die Verarbeitungshinweise der Grünfolienhersteller [DUP-02] empfehlen
gleichmäßige und symmetrisch großflächige Metallisierungen. Die vorliegenden
Ergebnisse legen zusätzlich den Schluss nahe, großflächige Metallisierungen
in der Nähe von Fassungsstrukturen und Kavitäten zu vermeiden.
Y
X
10 mm
Bild 37:
Röntgenfeinfokus-Querschnitt durch ein LTCC-Substrat im Bereich der Auflagekanten
für die Fokuslinse (links) und im Bereich der Laserdioden-Kavität (rechts)
Die Inspektion der Fassungsstrukturen mit dem Mikroskop zeigt typische Merkmale
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