DK162128B

DK162128B - Stoebeligt dielektrisk praeparat, fremgangsmaade til dannelse af et dielektrisk ubraendt baand (aegreen tapeae) deraf og fremgangsmaade til dannelse af en flerlags forbindelsesdel (underlag til trykte kredsloeb) ud fra det ubraendte baand

Info

Publication number: DK162128B
Application number: DK135186A
Authority: DK
Inventors: Joseph Richard Rellick
Original assignee: Du Pont
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1991-09-16
Also published as: JPS61220204A; DE3683384D1; JPH0697566B2; KR940005416B1; DK135186D0; KR860007343A; CN86101910A; DK135186A; CA1271026A; CN1014883B; GR860769B; US4655864A; EP0196036A3; EP0196036B1; DK162128C; EP0196036A2

Description

DK 162128 B

Opfindelsen angår et støbeligt dielektrisk præparat, en fremgangsmåde til dannelse af et dielektrisk ubrændt bånd ("green tape") deraf og en fremgangsmåde til dannelse af en flerlags forbindelsesdel (underlag til trykte kredsløb) 5 ud fra det ubrændte bånd.

Flerlags-tykfilm-kredsløb er blevet anvendt i mange år til at forøge kredsløbsfunktionaliteten pr. arealenhed. Endvidere har fremskridtene inden for kredsløbsteknologi i den senere tid stillet nye krav til dielek-10 triske materialer til denne anvendelse. Hidtil har de fleste af de dielektriske materialer, der er blevet anvendt i flerlags-kredsløb, været konventionelle dielektriske tyk-filmpræparater. Disse udgøres af findelte partikler af dielektriske faste stoffer og uorganiske bindere disper-15 geret i et indifferent organiske medium. Sådanne tykfilm-materialer påføres sædvanligvis ved skabelontrykning, selv om de også kan påføres på andre måder. Tykfilmmaterialer af denne type er meget vigtige og vil fortsætte med at være det.

20 Ved opbygning af et flerlagskredsløb under anven delse af tykfilmmaterialer er det nødvendigt successivt at påtrykke, tørre og brænde hver funktionelt lag, før det næste påføres. I en typisk situation, hvor der er tale om tykfilm-flerlags-kredsløb med f.eks. 20 lag, kræ-25 ves der således 60 separate forarbejdningstrin og 60 kontroller til sikring af kvaliteten af hvert af de fremstillede lag. En sådan kompleks proces er naturligvis kostbar, både på grund af det store antal trin og på grund af de store tab, der hidtil har været knyttet til en så kompleks procedure.

Et andet forsøg på at løse dette problem har været anvendelse af dielektriske bånd, hvorved et stort antal tynde ark af keramisk dielektrisk materiale, såsom Αΐ?Οο, anbringes med alternerende indlægning af trykte

o c ^ J

lag af ledende materialer. På grund af den meget høje temperatur, af størrelsesordenen 1600°C, der kræves til

DK 162128 B

2 sintring af A^O^, er det nødvendigt at anvende meget højtsmeltende ledende materialer, såsom molybden og wolfram. Uheldigvis har molybden og wolfram kun moderate ledningsevneegenskaber, hvilket gør dem mindre tilfredsstil-5 lende til høj-komplekse kredsløb til meget høj hastighed. Endvidere skal flerlagskredsløb fremstillet med disse materialer brændes ved 1600°C i ganske lange tidsrum, der kan nærme sig 48 timer eller mere, for at der kan opnås en passende fortætning af Al20g.

10 Det fremgår af det ovenfor anførte, at der er et stort behov for et dielektrisk system, der (1) kan brændes ved lavere temperaturer og således tillader anvendelse af konventionelle ledende materialer, såsom guld, kobber, sølv og palladium, (2) kan fortættes ved brænding i 15 kun få timer, (3) kan brændes i en ikke-oxiderende atmosfære med god udbrænding af organisk materiale, og (4) giver produktionsresultater, der har god vedhæftning til stive underlag, lag-sammenhæng og varmeudvidelsesegenska-ber, der ligner egenskaberne af underlaget, som sædvanlig-20 vis er brændt aluminiumoxid.

På baggrund af de ovennævnte ulemper ved den kendte teknik angår den foreliggende opfindelse i sit primære aspekt et støbeligt dielektrisk præparat omfattende en dispersion af findelte faste stoffer omfattende: 25 a) glas og b) ildfaste oxider i en opløsning omfattende c) en polymer binder opløst i d) flygtigt ikke-vandigt organisk opløsningsmiddel hvilket præparat er ejendommeligt ved, at glasset er til 30 stede i en mængde på 40-70 vol.-%, er ikke-krystalliserbart og har et blødgøringspunkt (Ts) på mindst 500°C og en viskositet (η) på 1 x 106 poise eller mindre ved 825-1025°C, og de ildfaste oxider er til stede i en mængde på 60-30 vol.-% og omfatter en blanding af 1-59 vol.-% A1203 og 59-1 35 vol.-% af et andet ildfast materiale valgt blandt a-kvarts, CaZr03, smeltet siliciumdioxid, cordierit, mullit og bian-

DK 162128 B

3 dinger deraf, idet den maksimale mængde af α-kvarts, CaZrO^ eller smeltet siliciumdioxid er 20 vol.-%, beregnet på den samlede mængde uorganiske faste stoffer, den polymere binder er poly(a-methylstyren) eller en polymer af methacrylat med 5 formlen: CH- I -3 H0C=C * « c=o

10 0-CH2-R

hvori R betyder -H eller ?1 -C-R, I * R3 15 hvori (1) R^, R2 °ζΓ R3 uafhængigt er valgt blandt -H, alkyl-, alkaryl- og aralkylgrupper, og (2) ikke mere end ét af symbolerne R^ R2 og R3 betyder -H, hvor glasovergangstemperaturen af polymeren, inklusive eventuelt tilstedeværende plasticeringsmiddel deri, er -30 til +20°C, 20 og volumenet af polymer binder og plasticeringsmiddel er 30-55% af volumenet af de faste stoffer a), b) og c).

I et andet aspekt angår opfindelsen en fremgangsmåde til dannelse af et dielektrisk ubrændt bånd ("green tape") ved støbning af et tyndt lag af en dispersion af glas, uor-25 ganiske oxider og en polymer binder i et flygtigt organisk opløsningsmiddel på et fleksibelt underlag, såsom et stålbånd eller en polymerfolie, og opvarmning af det støbte lag til fjernelse af det flygtige organiske opløsningsmiddel derfra, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at der anvendes 30 en dispersion med den ovenfor anførte sammensætning.

I et tredie aspekt angår opfindelsen en fremgangsmåde til dannelse af en flerlags forbindelsesdel ved følgende trin: a) trykning og brænding af et lag med et mønster af et 35 tykfilmlederpræparat på et indifferent keramisk under lag,

DK 162128 B

4 b) dannelse af et mønstret arrangement af gennembryd-ninger i et eller flere lag af "green tape", c) laminering af laget/lagene af "green tape" fra trin b)f som har gennembrydninger deri, over den trykte 5 side af produktet fra trin a) og brænding af produktet til dannelse af et fortættet lag af dielektrisk materiale, d) opfyldning af gennembrydningerne i det fortættede dielektriske lag fra trin c) med tykfilmlederpræparat 10 og brænding af produktet, e) trykning og brænding af mindst ét funktionelt tyk-filmlag med et mønster over det brændte produkt fra trin d), og f) gentagelse af rækken af trin b) til e) et tilstræk- 15 keligt antal gange til, at der opbygges et forud bestemt antal indbyrdes forbundne funktionelle dielektriske lag, der hver især er adskilt af et lag af fortættet dielektrisk materiale, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at den anvendte 20 "green tape" er fremstillet ved den ovenfor anførte fremgangsmåde, og at brændingen i trin c) sker ved 825-1025®C.

Det er velkendt at anvende "green tapes" ved fremstilling af flerlagskredsløb. Sådanne "green tapes" fremstilles ved udstøbning af en dispersion af det di-25 elektriske materiale i en polymer binder-latex eller en opløsning af polymer binder i flygtigt organisk opløsningsmiddel på et fleksibelt underlag, såsom stålbånd eller polymerfolie, og efterfølgende opvarmning af det støbte lag til fjernelse af det flygtige opløsningsmiddel der-30 fra. Sådanne "green tapes" og deres anvendelser er beskrevet i mange patentskrifter, f.eks. følgende: I US-patentskrift nr. 4.153.491 beskrives et u-brændt keramisk arkmateriale omfattende og glas fritte dispergeret i en binder af organisk materiale.

35 I US-patentskrift nr. 3.717.487 beskrives et keramisk slikker-koncentrat, der bl.a. indeholder

DK 162128 B

5 o dispergeret i en slikker indeholdende en polymethacrylat-binder, opløsningsmiddel og et dispergeringsmiddel.

I US-patentskrift nr. 3.857.923 beskrives et keramisk "green tape" omfattende mullit dispergeret i en binder, såsom polyvinylbutyral.

5 I US-patentskrift nr. 3.962.162 beskrives en støbeopløsning til fremstilling af ubrændte keramiske ark omfattende et ildfast pulver, såsom A^O^, dispergeret i en opløsning af polyester, tværbindende monomer, fri--radikal-initiator og formslipmiddel.

10 I US-patentskrift nr. 3.988.405 beskrives en stø bepræparat omfattende et keramisk materiale, især et glas--keramisk materiale, dispergeret i en acrylcopolymer--latex, hvori én af comonomerene er en polymeriserbar carboxylsyre.

15 US-patentskrift nr. 4.080.414 og 4.104.345 angår keramisk ubrændte ark fremstillet ud fra en støbeopløs- ! ning, der både indeholder et opløsningsmiddel og et ikke--opløsningsmiddel for den organiske binder.

US-patentskrift nr. 4.272.500 angår et keramisk 20 "green tape" omfattende en blanding af mullit og A^O^ dispergeret i en polyvinylbutyral-binder.

I US-patentskrift nr. 4.183.991 beskrives en støbeblanding omfattende en dispersion af indifferente fyldstofpartikler i en opløsning af polymer i monomer til 25 fremstilling af fyldstofholdige polymerark, der er så tynde som 0,25 cm.

US-patentskrift nr. 4.301.324 angår et keramisk "green tape", hvori det keramiske materiale enten er β--spodumen eller cordierit.

30 Det fremgår af det ovenfor anførte, at meget ar bejde har været rettet mod højtemperaturbrænding af dielektriske materialer i ikke-oxiderende atmosfære og lavtemperaturbrænding i oxiderende atmosfære. Imidlertid har meget få bestræbelser været rettet mod lavtempera-35 turbrænding i ikke-oxiderende atmosfære.

DK 162128 B

6 0 Hovedformålet med præparaterne ifølge opfindel sen er dannelse af en dielektrisk isolator til elektrisk adskillelse af de funktionelle lag i en flerlags forbindelsesdel. Glasformige glassorter er i sig selv u-egnede til anvendelse som isolerende lag i flerlags for-5 bindelsesdele, fordi de blødgøres igen i hvert af de efterfølgende brændingstrin. En sådan blødgøring gør det muligt for de tilstødende ledende mønstre at synke ned i glasset eller bevæge sig i sideretningen. En sådan positionsmæssig ustabilitet kan naturligvis let forårsage 10 elektrisk kortslutning.

Ifølge opfindelsen overvindes denne vanskelighed ved, at der sammen med glasset anvendes en blanding af ildfaste oxider, der tjener til at hindre genblødgøring af glasset under de gentagne brændingstrin.

15

Glas i

Sammensætningen af glasset til anvendelse i præparaterne ifølge opfindelsen er ikke kritisk i sig selv.

Den er kun kritisk med hensyn til, at den skal give et 20 glas, der er ikke-krystalliserbart under anvendelsesbetingelserne, har et blødgøringspunkt (T ) på mindst 500°C og ® 6 en viskositet <Ί> på ikke mere end 1 x 10 poise ved 825- o 5 -1025 C. En glasviskositet på ikke mere end 1 x 10 poise ved sintringstemperaturen foretrækkes. Det har vist sig,

AC

at glassorter med den ovennævnte kombination af fysiske egenskaber, når den brændes ved 825-1025°C, muliggør en ganske god udbrænding af de organiske materialer og har en passende flydekarakteristik ved brændingstemperaturen, således at formuleringen sintrer til en meget høj tæthed, 30 dvs. over 93% af den teoretiske tæthed, og således giver et ønskeligt ikke-porøst lag, der forhindrer elektrisk kortslutning af de ledende elektrodelag-materialer, som præparatet brændes sammen med. En sammenhæng mellem disse to variable er således nødvendig til definering af visko-35 sitets-temperatur-karakteristikaene af glassorterne, der

DK 162128 B

7 kan anvendes ved opfindelsen. I den foreliggende beskrivelse forstås der ved "blødgøringspunktet (T )" det

S

dilatometriske blødgøringspunkt.

Det er væsentligt, at glasset er ikke-krystal-5 liserbart under anvendelsesbetingelserne. Desuden har det vist sig, at glasset enten 1) ikke må have nogen væsentlig opløsende virkning på den ildfaste komponent i præparatet, eller 2), hvis det opløser det ildfaste materiale i væsentlig grad, skal den fremkomne opløsning have en passende høj 10 viskositet ved brændingstemperaturen i både det første brændingstrin og i alle de efterfølgende brændingstrin. Det foretrækkes imidlertid, at det ildfaste materiale ikke er mere end ca. 20 vægt-% opløseligt i glasset og fortrinsvis ikke mere end 10 vægt-% opløseligt.

15 Ligeledes er mængden af glas i forhold til mængden af ildfast materiale ganske vigtig. Ved anvendelse af glassorter med densiteter på 2-4 q/cm? vil mængden af glas være 40-70 vol.-% og fortrinsvis 45-65 vol.-%, idet den resterende del er ildfast materiale. Den nøjagtige mængde af glas af-20 hænger i stort omfang af viskositeten af glasset ved bræn-dingstemperaturen/temperaturerne. Hvis viskositeten af glasset er relativt høj, kræves der mere glas, men hvis viskositeten af glasset er relativt lav, kræves der mindre glas. Mængden af glas er kritisk på den måde, at hvis der 25 er for lidt, vil fortætningen af laget ved brændingen være utilstrækkelig. På den anden side, hvis der anvendes for meget glas, kan laget medføre en så kraftig blødgøring ved brændingstemperaturen, at glasset flyder ud af laget og ind i tilstødende leder-lag, og derved forårsager potentielle 30 kortslutningsproblemer i de ledende kredsløb. Desuden kan en sådan glasflydning bevirke, at de tilstødende ledere bliver meget vanskelige at lodde. For meget glas kan også medføre indeslutning af organisk materiale, hvilket medfører dannelse af blærer i det ildfaste lag under den eller de 35 efterfølgende brændinger. På den anden side, hvis mængden af glas er mindre end 40 vol.-%, er den brændte struktur

DK 162128B

8 ikke tilstrækkeligt fortættet og er derfor for porøs. Under hensyntagen til disse variable foretrækkes det, at præparatet indeholder 45-65 vol.-% glas.

5 Ildfast materiale.

De ildfaste oxidkomponenter anvendt ifølge opfindelsen kan som ovenfor beskrevet have en kun minimal eller slet ingen opløselighed i det glas, som de anvendes sammen med.

Det er af afgørende betydning ved dannelsen af flerlags-10 systemer, at de ildfaste lag har lignende ekspansionsegenskaber som underlaget, således at strukturen, efterhånden som den opbygges af mange lag, er dimensionsstabil, især med hensyn til bugtning af underlaget. Med hensyn til dette kriterium vælges de ildfaste oxidkomponenter således, at 15 blandingen af glas og ildfaste oxider får en temperaturkoefficient for ekspansion (TCE), der nærmer sig TCE for underlaget, som den påføres på. Hvis glasset således har en lav TCE (dvs. under A^C^'s TCE), anvendes der et fyldstof med høj TCE, såsom α-kvarts og CaZr(>3, sammen med det primære 20 ildfaste oxid. Men hvis der anvendes et glas med høj TCE, foretrækkes det at anvende et fyldstof med lav TCE, såsom smeltet (glasformigt) siliciumdioxid, cordierit eller mullit.

Med andre ord skal TCE af blandingen af glas og primære og sekundære oxider nærme sig TCE af underlaget, hvorpå båndet 25 påføres.

Som ovenfor anført er de relative mængder af primært ildfast materiale- (AI-2O3) og* sekundært ildfast materiale ikke snævert kritiske. Hver af disse kan således udgøre 1-59 vol.-% af den samlede mængde uorganiske faste stoffer.

30 Det foretrækkes imidlertid, at AI2O3 udgør mindst 5% af den samlede mængde faste stoffer. Endvidere, når det sekundære ildfaste materiale er α-kvarts, CaZr03 eller smeltet siliciumdioxid, bør ingen af disse materialer udgøre mere end 20 vol.-% af den samlede mængde uorganiske faste stoffer.

35 Med henblik på at opnå en højere fortætning af præ paratet ved brænding er det vigtigt, at de uorganiske faste

DK 162128 B

9 stoffer har ganske små partikelstørrelser. Især bør i det væsentlige ingen af partiklerne overskride 15 /m, fortrinsvis 10 jum. Det foretrækkes, at i det væsentlige alle partiklerne af uorganisk fast stof ligger i området 0,2-5 jum.

5

Polymer binder.

Det organiske medium, hvori glasset og de ildfaste uorganiske faste stoffer er dispergeret, omfatter den polymere binder, som er opløst i et flyg-tigt organisk opløsningsmiddel, og eventuelt andre opløste materialer, såsom plasticeringsmidler, slipmidler, dispergeringsmidler, stripningsmidler, antiforureningsmidler og befugtningsmidler.

Det har hidtil været muligt at anvende et stort 25 udvalg af polymere materialer som binder i "green tapes", fordi de blev brændt i luft ved høje temperaturer, således at polymeren, uafhængigt af hvilken der var tale om, blev brændt ud relativt let. Sådanne polymere omfattede polyvinylbutyral, polyvinylacetat, polyvinylalkohol, cel-20 lulosepolymere, såsom methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, methylhydroxyethylcellulose, ataktisk polypropylen, polyethylen, siliciumpolymere, såsom polymethylsiloxan, polymethylphenylsiloxan, polystyren, butadien/styren-copolymere, polystyren, polyvinylpyrro-25 lidon, polyamider, højmolekylære polyethere, copolymere af ethylenoxid og propylenoxid, polyacrylamider og forskellige acrylpolymere, såsom natriumpolyacrylat, poly--(lavere alkyl-acrylater), poly-(lavere alkyl-methacry-later) og forskellige copolymere og multipolymere af la-30 vere alkylacrylater og -methacrylater. Det er kendt at anvende copolymere af ethylmethacrylat og methylacrylat og terpolymere af ethylacrylat, methylmethacrylat og methacrylsyre som bindere til glidestøbematerialer.

For nylig er der i US-patentansøgning nr.

35 501.978 (7. juni 1983) blevet beskrevet en organisk bin der til luft-brændte "green tapes", som er en blanding

DK 162128B

10 o af forenelige mu li tpolymere af 0-100 vægt-% C-^_g-alkyl-methacrylat, 100-0 vægt-% C^_g-alkylacrylat og 0-5 vægt-% ethylenisk umættet carboxylsyre eller amin. De fleste af de ovenfor anførte polymere er imidlertid uegnede til 5 "green tapes", som skal brændes i en ikke-oxiderende atmosfære, fordi de forflygtiges utilstrækkeligt under korte brændingscycler ved lave brændingstemperaturer, såsom 825-1025°C, og derfor efterlader en carbonholdig remanens i det keramiske lag.

10 Det har ikke desto mindre vist sig, at to meget snævert definerede typer af polymere er ganske effektive til ikke-oxidativ brænding, idet de afbrænder ganske rent og grundigt, når de brændes ved 825-1025°C i de dielektriske præparater ifølge opfindelsen. Den første af 15 disse er poly(α-methylstyren). Den anden type omfatter polymere af monofunktionelle methacrylater med følgende kemiske s truktur: <rH3 ch9=c-c=o

Δ I

20 O

ch9

R-. -C-R

L i J R2 I de ovenfor beskrevne methacrylmonornere skal 25 α-carbonatomet have to eller tre hydrogenatomer afhængigt af, om β-carbonatornet er til stede (to hydrogenatomer) eller ikke (tre hydrogenatomer). Desuden, hvis β-carbon-atomet ikke er til stede, erstattes det med et hydrogenatom, ligesom det er tilfældet med methylmethacrylat.

30 på den anden side, hvis β-carbonatornet er til stede, vælges R^, R2 og Rg uafhængigt af hinanden blandt alkyl-, aryl- eller aralkylgrupper, eller hvis en af de tre R--grupper er hydrogen, så vælges de to andre R-grupper fortrinsvis blandt alkyl-, aryl- eller aralkylgrupper.

35 For begge polymertypers vedkommende foretrækkes det, at polymerene er homopolymere eller, når der er tale

O

DK 162128 B

11 om methacrylatpolymere, at de kun er polymere af monomere, der opfylder de ovenfor anførte kriterier. Det har ikke desto mindre vist sig, at begge typer af polymere bindere kan indeholde op til ca. 15 vægt-%, men fortrins-5 vis ikke mere end 5 vægt-%, af andre typer af comonomere og stadig give gode egenskaber med hensyn til ikke-oxida-tiv udbrænding. Sådanne andre monomere omfatter ethyle-nisk umættede carboxylsyrer og aminer, aerylater, styren, acrylonitril, vinylacetat, acrylamid og lignende. Lige-10 ledes kan man i stedet for at anvende andre comonomere anvende op til ca. 15 vægt-% af andre polymere, der ikke opfylder de ovennævnte betingelser, såsom homopolymere og copolymere af de ovenfor anførte, andre monomere. Således kan andre monomere, enten som særskilte polymere eller 15 indeholdt i den primære binderpolymers kæde, accepteres i den totale binderpolymer, når disse andre materialer ikke overskrider ca. 15% og fortrinsvis kun ca. 5% af den totale monomervægt af alle binderpolymerene, der er til stede i systemet.

20 Uafhængigt af, hvilken binderpolymer der anven des, bør denne have en indre viskositet på mindst 0,1 (målt i methylenchlorid ved 20°C) for at have en tilstrækkelig bindingstyrke. I det store og hele er den øvre grænse for molekylvægten ikke kritisk ved udøvelsen af opfin-25 delsen. Til undgåelse af mulige opløselighedsproblemer foretrækkes det imidlertid i nogle tilfælde at anvende polymere, hvis indre viskositet ikke er mere end 1,0. Der har ikke vist sig nogen fordele ved at anvende polymere med højere molekylvægt. Polymere med en indre viskositet 30 på 0,3-0,6 er blevet anvendt med særligt held ved opfindelsen.

Hyppigt vil binderpolymeren også indeholde et eller flere plasticeringsmidler, der tjener til at nedsætte binderpolymerens glasovergangstemperatur T . Sådanne g 35 plasticeringsmidler bidrager til at sikre en god lamine-

DK 162128 B

O

12 ring til keramiske underlag. Valget af plasticeringsmid-ler bestemmes naturligvis primært af polymeren, der skal modificeres. Eksempler på plasticeringsmidler, der er blevet anvendt i forskellige bindersystemer, er diethyl-5 phthaiat, dibutylphthaiat, butylbenzylphthalat, dibenzyl- phthalat, alkylphosphater, polyalkylenglycoler, poly-ethylenoxider, hydroxyethyleret alkylphenol, tricresyl-phosphat, triethylenglycoldiacetat og polyestere. Dibutyl-phthalat anvendes hyppigt i methacrylpolymersysterner, 10 fordi det kan anvendes effektivt i relativt små koncentrationer.

Det er særlig foretrukket at anvende binderpolymere med høje molekylvægte sammen med eksterne plasticeringsmidler, såsom de ovenfor beskrevne, der forflygti-15 ges rent og i det væsentlige ikke efterlader nogen remanens. Benzylbutylphthalat er et sådant plasticerings-middel. På denne måde kan plasticiteten af binderen indstilles således, at båndet vil blive lamineret godt til underlaget og forme sig omkring underliggende leder-linier 20 og alligevel ikke vil være så klæbrigt eller svagt, at håndteringen af båndet bliver vanskelig.

Den totale mængde organisk binder, inklusive eventuelt tilstedeværende plasticeringsmiddel, skal være tilstrækkelig høj til, at der fås en god laminering 25 og en høj båndstyrke, men ikke så høj, at pakningen af de dielektriske partikler nedsættes. Hvis der findes for meget organisk materiale i det ubrændte bånd ("green tape"), er sintringen og fortætningen ved brændingen tilbøjelig til at blive utilstrækkelig. Af disse årsager 30 skal volumenet af binderen (og eventuelt anvendt plastice- j i ringsmiddel) være fra 30 til 55% af volumenet af det opløsningsmiddelfri "green tape". Fra 40 til 50 vol.-% er særlig foretrukket.

35

DK 162128B

13

Organisk opløsningsmiddel.

Opløsningsmiddelkomponenten af støbeopløsningen vælges således, at der fås en fuldstændig opløsning af polymeren og en tilstrækkelig høj flygtighed til, at opløsnings-5 midlet fordamper fra dispersionen ved anvendelse af relativt ringe opvarmning ved atmosfæretryk. Desuden skal opløsningsmidlet koge et godt stykke under kogepunktet og sønderdelingstemperaturen af eventuelle andre tilsætninger, der findes i det organiske medium. Der anvendes således 10 hyppigst opløsningsmidler, der har kogepunkter ved atmosfæretryk på under 150°C. Sådanne opløsningsmidler omfatter acetone, xylen, methanol, ethanol, isopropanol, methyl-ethylketon, 1,1,1-trichlorethan, tetrachlorethylen, amyl-acetat, 2,2,4-triethyl-l,3-pentandiol-monoisobutyrat, to-15 luen, methylenchlorid og carbonfluorider. Det vil forstås, at enkeltkomponenter af opløsningsmidlet ikke behøver at være fuldstændige opløsningsmidler for binderpolymeren. De fungerer imidlertid scan opløsningsmidler, når de er blandet med andre opløsningsmiddelkomponenter.

20 Påføring.

Ved fremstilling af flerlags-forbindelsesdele skabelontrykkes og brændes et ledende mønster på et indifferent keramisk underlag, såsom Al203, ved anvendelse af et 25 tykfilm-lederpræparat. Der dannes derefter gennembrydninger ved stansning eller ved laser-brænding af et lag af ubrændt bånd i et passende mønster. Der kan anvendes et eller flere lag af ubrændt bånd afhængigt af den ønskede tykkelse af det dielektriske lag. Laget eller lagene af u-30 brændt bånd lamineres over den trykte overflade af underlaget og brændes derefter ved 825-1025°C. Typiske lami-neringsbetingelser er 50-70°C ved 35-140 kg/cm .

Efter brænding af det laminerede ubrændte bånd udfyldes gennembrydningerne ved trykning over disse med et 35 tykfilmiederpræparat og efterfølgende brænding. Efter at de udfyldte gennembrydninger er brændt, trykkes der et eller

DK 162128 B

14 flere funktionelle lag med et mønster oven på det brændte bånd. Det vil forstås, at der både kan trykkes en trykt kondensator eller modstand på laget og et ledende kredsløb.

Hvert af de funktionelle lag vil i almindelighed blive brændt 5 separat før tilføjelsen af det næste lag. Dog kan det i nogle tilfælde være muligt at brænde de funktionelle mønstre, som er trykt på et givet lag af brændt bånd, i fællesskab.

Det kan også være muligt at brænde de udfyldte gennembrydninger sammen med det eller de funktionelle lag. Ved genta-10 gelse af rækken af disse trin (med undtagelse af det første trin med trykning på underlaget) kan der opbygges en kompleks flerlagsstruktur, der omfatter et antal indbyrdes forbundne funktionelle lag, der hver især er adskilt af et fortættet lag af dielektrisk materiale.

15 Det vil forstås af en fagmand, at i hvert af de oven for beskrevne lamineringstrin skal lagene være i nøjagtigt register, således at gennembrydningerne er forbundet ordentligt med de rette kontaktpunkter på det tilstødende funktionelle lag.

20 Med udtrykket "funktionelt lag" menes lag, der er trykt på det keramiske ubrændte bånd og enten har leder-, modstands- eller kondensatorfunktionalitet. På et typisk lag af ubrændt bånd kan der således være trykt et eller flere modstandskredsløb og/eller kondensatorer samt et 25 eller flere lederkredsløb.

Med udtrykket "brænding" menes der i den foreliggende beskrivelse opvarmning af det omhandlede lag i en ikke-oxiderende atmosfære, såsom nitrogen, til en tilstrækkelig temperatur og i et tilstrækkeligt tidsrum til, 30 at alt det organiske materiale i laget forflygtiges (udbrændes) , og de uorganiske faste stoffer sintres og fortættes .

Testprocedurer.

35 Tabsfaktoren (DF) er et mål for faseforskellen mellem spænding og strøm. I en perfekt kondensator vil fase-

O

15

DK 162128 B

forskellen være 90°. I praktiske dielektriske systemer er DF imidlertid mindre end 90° på grund af krybestrøm og relaksationstab. Nærmere bestemt er DF tangens til vinklen mellem strøm-vektoren og 90°'s vektoren. I praksis er DF 5 et mål for det indre effekttab på grund af ledning gennem det dielektriske materiale fra én leder til den anden.

Dielektricitetskonstanten (K) er et mål for evnen af et dielektrisk materiale til at oplagre en elektrisk potentiel energi under indflydelse af et elektrisk felt. K er 10 således forholdet mellem kapaciteten af en kondensator med det pågældende materiale som dielektrisk materiale (det brændte dielektriske materiale i det foreliggende tilfælde) og kapaciteten af en kondensator med vakuum som dielektri-kum.

15

Eksempel.

En keramisk slikker fremstilles ved kuglemøllefor-maling af følgende bestanddele i 16 timer: 211,4 g glasfritte 20 31,7 g kvarts 133.0 g aluminiumoxid 50.0 g polymethylmethacrylat 60.0 g benzylbutylphthalat 250.0 g methylethylketon 25 Glasfritten har følgende sammensætning: 56,5% Si02 17,2% Pb02 9,1% A1203

8,6% CaO

30 4,5% B2°3 2,4% Na20 1,7% K20

De uorganiske faste stoffer, som sættes til kuglemøllen, er findelte pulvere. Glasfritten har et overflade- 2 2 35 areal på 2,7 m /g, kvatsen har et overfladeareal på 8 m /g, o og aluminiumoxidet har et overfladeareal på 3,7 m /g.

DK 162128 B

O

16

Efter kuglemølleformalingen udstøbes den keramiske slikker på en siliconebehandlet "Mylar"-polyesterfolie med en tykkelse på 25yum i en vådtykkelse på ca. 0,38 mm og får lov at tørre ved stuetemperatur ved afdampning af op-5 løsningsmidlet. Det fremkomne ubrændte bånd udskæres i ca.

15 mm1s kvadrater og lamineres på et 25 x 25 mm's underlag af 96% aluminiumoxid indeholdende en forud brændt cirkulær elektrode af Du Pont 9924 tykfilm-kobberpasta. Lamineringen gennemføres ved 50°C under et tryk på 35 kg/cm^ 10 i 15 minutter. Båndet hæfter godt til underlaget og former sig godt omkring det trykte kobbermønster. Efter lamineringen fjernes "Mylar"-bagsiden, og laminatet brændes i en tykfilm-båndovn i nitrogenatmosfære. Brændingscyclen har en længde på 1 time og har en top-brændingstemperatur 15 på 900°C i 10 minutter. Det brændte dielektriske materiale er fladt, uden krølning af kanterne, og indeholder ingen revner eller dråber.

Dernæst færdiggøres kredsløbet ved trykning og brænding af en cirkulær topelektrode af kobber til dannel-20 se af en kondensator.

Den på denne måde dannede kondensator har en høj kvalitet, uden nogen kortslutning mellem elektroderne, og har en tykkelse af brændt dielektrisk materiale på ca.

76^um. Kapaciteten og tabsfaktoren måles på et Hewlett-25 -Packard Model 4262 LCR Meter ved en frekvens på 1 kHz.

Tabsfaktoren er 0,3-0,5%, og der beregnes en dielektricitetskonstant -på 6,5-7,5 ud fra den observerede kapacitet og kondensatorens geometri.

30 "Elvacit 2010", en polymethylmethacrylatharpiks med en indre viskositet på 0,4 fra E.I. du Pont de Nemours & Co. En polyesterharpiksfolie fra E.I. du Pont de Nemours & Co.

35

Claims

1. Støbeligt dielektrisk præparat omfattende en dispersion af findelte faste stoffer omfattende: a) glas og 5 b) ildfaste oxider i en opløsning omfattende c) en polymer binder opløst i d) flygtigt ikke-vandigt organisk opløsningsmiddel kendetegnet ved, at glasset er til stede i en mængde på 40-70 vol.-%, er ikke-krystalliserbart og har et 10 blødgøringspunkt (Ts) på mindst 500eC og en viskositet (η) på 1 x 106 poise eller mindre ved 825-1025*C, de ildfaste oxider er til stede i en mængde på 60-30 vol.-% og omfatter en blanding af 1-59 vol.-% A1203 og 59-1 vol.-% af et andet ildfast materiale valgt blandt α-kvarts, CaZr03, smeltet 15 siliciumdioxid, cordierit, mullit og blandinger deraf, idet den maksimale mængde af α-kvarts, CaZr03 eller smeltet siliciumdioxid er 20 vol.-%, beregnet på den samlede mængde uorganiske faste stoffer, den polymere binder er poly(a--methylstyren) eller en polymer af methacrylat med formlen: 20 CH, h9c=c c=o o-ch2-r, 25 hvori R betyder -H eller -C-E2,

30 R3 hvori (1) R^, R2 og R^ uafhængigt er valgt blandt -H, al-kyl-, alkaryl- og aralkylgrupper, og (2) ikke mere end ét af symbolerne R^, R2 og R^ betyder -H, hvor glasovergangs-35 temperaturen af polymeren, inklusive eventuelt tilstedeværende plasticeringsmiddel deri, er -30 til +20°C, og volume- DK 162128 B net af polymer binder og plasticeringsmiddel er 30-55% af volumenet af de faste stoffer a), b) og c).

2. Præparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det ikke-krystalliserbare glas er et bly-calcium- 5 -aluminium-borsilicatglas.

3. Præparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det ikke-krystalliserbare glas har følgende sammensætning på vægtbasis: 56,5% Si02, 17,2% Pb02, 9,1% A^O^, 8,6% CaO, 4,5% B203, 2,4% Na20 og 1,7% K20.

4. Fremgangsmåde til dannelse af et dielektrisk ubrændt bånd ("green tape") ved støbning af et tyndt lag af en dispersion af glas, uorganiske oxider og en polymer binder i et flygtigt organisk opløsningsmiddel på et fleksibelt underlag og opvarmning af det støbte lag til fjernelse af 15 det flygtige organiske opløsningsmiddel derfra, kendetegnet ved, at der anvendes en dispersion med den i krav 1 angivne sammensætning.

5. Fremgangsmåde til dannelse af en flerlags forbindelsesdel ved følgende trin: 20 a) trykning og brænding af et lag med et mønster af et tykfilmlederpræparat på et indifferent keramisk underlag, b) dannelse af et mønstret arrangement af gennembryd-ninger i et eller flere lag af "green tape", 25 c) laminering af laget/lagene af "green tape" fra trin b), som har gennembrydninger deri, over den trykte side af produktet fra trin a) og brænding af produktet til dannelse af et fortættet lag af dielektrisk materiale, 30 d) opfyldning af gennembrydningerne i det fortættede dielektriske lag fra trin c) med tykfilmlederpræparat og brænding af produktet, e) trykning og brænding af mindst ét funktionelt tyk-filmlag med et mønster over det brændte produkt fra 35 trin d), og f) gentagelse af rækken af trin b) til e) et tilstræk- DK 162128 B keligt antal gange til, at der opbygges et forudbestemt antal indbyrdes forbundne funktionelle dielektriske lag, der hver især er adskilt af et lag af fortættet dielektrisk materiale, 5 kendetegnet ved, at den anvendte "green tape" er fremstillet ved fremgangsmåden ifølge krav 4, og at brændingen i trin c) sker ved 825-1025°C.