DE2901172B2 - Verfahren zum Herstellen einer porenfreien Sinterglaskeramik auf der Basis SiO↓2↓-Al↓2↓O↓3↓- (MgO-CaO-BaO-B↓2↓O↓3↓) und daraus hergestelltes Substrat bzw. Laminat - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer porenfreien Sinterglaskeramik auf der Basis SiO↓2↓-Al↓2↓O↓3↓- (MgO-CaO-BaO-B↓2↓O↓3↓) und daraus hergestelltes Substrat bzw. LaminatInfo
- Publication number
- DE2901172B2 DE2901172B2 DE2901172A DE2901172A DE2901172B2 DE 2901172 B2 DE2901172 B2 DE 2901172B2 DE 2901172 A DE2901172 A DE 2901172A DE 2901172 A DE2901172 A DE 2901172A DE 2901172 B2 DE2901172 B2 DE 2901172B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- glass
- sintering
- ceramic
- cordierite
- sio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
- C04B35/19—Alkali metal aluminosilicates, e.g. spodumene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0009—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing silica as main constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0018—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents
- C03C10/0027—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0036—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
- C03C10/0045—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3 and MgO as main constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
- C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/6261—Milling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
- H01L21/4807—Ceramic parts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
- H01L23/15—Ceramic or glass substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3203—Lithium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3293—Tin oxides, stannates or oxide forming salts thereof, e.g. indium tin oxide [ITO]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3409—Boron oxide, borates, boric acids, or oxide forming salts thereof, e.g. borax
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/444—Halide containing anions, e.g. bromide, iodate, chlorite
- C04B2235/445—Fluoride containing anions, e.g. fluosilicate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/447—Phosphates or phosphites, e.g. orthophosphate, hypophosphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
- C04B2235/6025—Tape casting, e.g. with a doctor blade
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6562—Heating rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6565—Cooling rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6567—Treatment time
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
- C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
- H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
- H05K3/4626—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
- H05K3/4629—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating inorganic sheets comprising printed circuits, e.g. green ceramic sheets
Description
Herstellen eines Glases, das entweder aus
A. 65—75Gew.-%
12-17Gew.-%
12-17Gew.-%
0-2Gew.-°/o
O-2Gew.-°/o
3,5-11 Gew.-o/c
0-2,5 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0—3 Gew.-%
0-2 Gew.-o/o
1,5-3,5 Gew.-0/
O-2Gew.-°/o
3,5-11 Gew.-o/c
0-2,5 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0—3 Gew.-%
0-2 Gew.-o/o
1,5-3,5 Gew.-0/
B. 48-55 Gew.-%
18-25 Gew.-%
18-25 Gew.-%
18-25 Gew.-%
18-25 Gew.-%
0-2 Gew.-%
0-3 Gew.-%
0—2,5 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0-3 Gew.-%
0—2,5 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
SiO2
Al2O3
MgO
ZnO
Li2O
B2O3
P2O5
CaO und/oder BaO
Na2O und/oder K2O
SiO2
Al2O3
MgO
ZnO
P2O5
TiO2
SnO2
ZrO2
besteht;
Pulverisieren des Glases bis auf eine Teilchengröße von 2 bis 7 μίτι; Formen der Glasteilchen in die
gewünschte Form;
kontinuierliches Aufheizen der so in eine Form gebrachten Glasteilchen auf eine Temperatur von
8700C bis 100O0C mit einer Geschwindigkeit von
höchstens 2° C/min;
Sintern der so geformten Gegenstände während 1 bis 5 Stunden bei einer Temperatur, bei der die
Teilchen zusammenfließen und das Glas entglast; Kühlen der gesinterten Gegenstände mit einer
Geschwindigkeit von 4° C/min bis auf eine Temperatur von mindestens 4000C.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine grüne Folie aus einem plastischen organischen Bindemittel mit darin
feinverteilten, 2—7 μΐη großen Teilchen eines der im
Anspruch 1 geformten Gläser gebildet wird, daß auf einer Oberfläche einer ersten der grünen
Folien ein Muster von elektrischen Leitungszügen hergestellt wird,
daß anschließend eine zweite grüne Folie über dem Leitungsmuster auf der ersten grünen Folie aufgebracht
wird,
daß anschließend die übereinanderliegenden Folien laminiert und das Laminat auf die Temperatur von
870—1000° C mit einer Aufheizgeschwindigkeit von
nicht mehr als 2°C/min aufgeheizt wird,
daß das Laminat bei dieser Temperatur gebrannt wird, wodurch sich das Bindemittel zersetzt und
ausgetrieben wird, das Glas des Laminats ineinanderfließt und zu einer glaskeramischen Struktur
entglast, und zwar das Glas A mit Beta-Spcdumen
und das Glas B mit Cordierit-Kristallen, wobei im Innern des Laminats ein elektrisches, Gold und/oder
Silber und/oder Kupfer -enthaltendes Leitumgsmuster zu liegen kommt
3. Aus einem porenfreien glaskeramischen Material bestehendes Substrat, hergestellt nach dem
Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine MikroStruktur eines durchgehenden ununterbrochenen
Netzwerkes aus 2—5 μπι großen Beta-Spodumen- oder Cordierit-Kristalliten, wobei in den
Zwischengitterplätzen des Netzwerks eine Glasmatrix vorliegt, in der diskrete, sekundäre, 1-2 μιτι
große Kristallite und Lithium-Metasilikat, die dem Beta-Spodumennetzwerk zugeordnet sind, oder
KlJnoenstatJt, die dem Cordierit-Netzwerk zugeordnet
sind, feinverteilt sind.
4. Nach Anspruch 2 hergestelltes Laminat, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Laminats
ein elektrisches, aus Gold und/oder Silber und/oder Kupfer bestehendes Leitungsmuster eingebettet
ist, das Verbindungen für elektrische Anschlüsse nach mindestens einer Oberfläche des
Laminats aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer porenfreien Sinterglaskeramik hoher Bruch- und
js Biegefestigkeit durch Sintern von pulverförmigem Glas
auf der Basis
SiO2-Al2O3-(MgO-CaO-BaO-B2O3)
und ein daraus hergestelltes Substrat bzw. Laminat.
Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise aus der DE-AS 14 71 261 bekannt. Dieses bekannte Verfahren
eignet sich jedoch nicht in Verbindung mit aus Kupfer und/oder Silber und/oder Gold bestehenden Metallisierungen
und Leitungsmustern, da die dort verwendeten Sintertemperaturen weit über dem Schmelzpunkt dieser
Metalle liegen.
Die Erfindung geht dabei von bestimmten Materialien zur Herstellung solcher Substrate aus, beginnend mit
bestimmten Glaspulvern und leitenden Tinten oder
so Pasten, die fein verteiltes, pulverisiertes Gold, Silber oder Kupfer enthalten, über sogenannte laminierte,
grüne keramische Folien bei Brenntemperaturen, die die Schmelzpunkte der metallischen Leitungen nicht übersteigen
dürfen. Die Substrate können dabei mit Anschlußkontakten für die Befestigung von Halbleiterplättchen,
Anschlußleitungen, Kondensatoren, Widerständen, Gehäusen und dergleichen versehen sein.
Verbindungen zwischen innenliegenden Leitungsebenen können über sogenannte durchgehende Bohrungen
hergestellt werden, die in den einzelnen Schichten vor dem Obereinanderstapeln der Schichten gebildet und
mit einer metallischen Paste ausgefüllt sind, so daß sich beim Sintern oder Brennen dichtgesinterte metallische
Verbindungsleitungen ergeben.
h5 Das Verfahren zum Herstellen mehrschichtiger
Substrate durch übereinander gestapelte, grüne kcrami
sehe Folien aus Tonerde, Mullit oder andere, feuerfeste
keramische Materialien ist im Stand der Technik, wie
zum Beispiel in den US-Patentschriften 34 23 517 und 37 23 176 ausreichend beschrieben. Obgleich die Verfahren
gemäß der Erfindung in ihrem Ablauf den in diesen Patentschriften beschriebenen Verfahren ähnlich
sind, so sind doch wichtige Änderungen vorgenommen ϊ
worden, die die Glaspulver gemäß der Erfindung zu verarbeiten gestatten.
Tonerde (AbO3) wird allgemein wegen seiner
ausgezeichneten Isolationseigenschaften, Wärmeleitfähigkeit, Stabilität und Festigkeit als Material für die i"
Substratherstellung gewählt Für bestimmte Hochleistungs-Anwendungsgebiete hat die relativ hohe Dielektrizitätskonstante,
die nachfolgend mit dem Buchstaben K bezeichnet werden soll, von Tonerde (T^Al2O3 ~ 10)
merkliche Signallaufzeitverzögerungen und Rauschen !·■> zur Folge. Außerdem schränken die hohen Brenntemperaturen
handelsüblicher Tonerdemischungen (angenähert 16000C) die Wahl damit gemeinsam sinterbarer
elektrisch leitender Metallisierungen auf hitzebeständige,
hochschmelzende Materialien, wie z. B. Wolfram, :» Molybdän, Platin, Palladium oder Kombinationen dieser
Metalle untereinander oder mit bestimmten anderen Metallen ein, und schließt die ausschließliche Verwendung
guter elektrischer Leiter, wie z. B. Gold, Silber oder Kupfer aus, da diese lange vor Erreichen der 2"i
Sintertemperatur von Tonerde zu schmelzen beginnen. Ein weiterer Nachteil der Tonerde ist ihr relativ
hoher Wärmeausdehnungskoeffizient (annähernd 60 - 70 χ 10 - 7/° C) verglichen mit aus Silicium bestehenden
Halbleiterplättchen (annähernd 35 χ 10-7/°C), was jo
in manchen Fällen Schwierigkeiten beim Entwurf Uüd in
der Zuverlässigkeit mit sich bringen kann.
Stookey hat in seiner grundlegenden deutschen Patentschrift DBP 10 45 056 über Glaskeramik im
einzelnen die theoretischen Grundlagen und Herstel- r> lungsverfahren für solche Erzeugnisse beschrieben.
Kurz gesagt, erhält man Glaskeramik durch die genau gesteuerte In-situ-Kristallisation eines Glaskörpers
geeigneter Zusammensetzung durch eine zweistufige Wärmebehandlung. Die Glaszusammensetzung enthält ■»<
> im allgemeinen Stoffe, die als keimbildende Stoffe bezeichnet werden, wie z. B. T1O2, ZrO2, P2O5, SnO2 und
bestimmte kolloidale Metallteilchen. Der sich dabei ergebende Körper besteht aus einer großen Anzahl
feinkörniger Kristalle von im wesentlichen gleichförmi- 4-1
ger Größe, die homogen in einer glasartigen Matrix verteilt sind, wobei die kristalline Phase den größten
Teil des Körpers bildet. Der hohe Grad an Kristallinität, die sehr kleinen Abmessungen und das Fehlen jeder
Porosität machen Glaskeramiken an Festigkeit den w Vorläufergläsern im allgemeinen überlegen, während
andere Eigenschaften, wie z. B. die Wärmeausdehnung, und ihre Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse
denen der gebildeten, kristallinen Phase sehr ähnlich sind. 5-j
Die nach diesem oder ähnlichen Verfahren hergestellten Glaskeramikkörper, bei denen der Gegenstand
durch in der Glasherstellung übliche Verfahren, wie Ziehen, Pressen, Blasen der heißen noch verformbaren
Glasmasse und anschließende Umwandlung in den t>o
glaskeramischen Zustand durch geeignete Wärmebehandlungen gebildet wird, sollen als Masse-Glaskeramik
oder in der Masse kristallierte Glaskeramik bezeichnet werden, um sie von der gesinterten Glaskeramik gemäß
der Erfindung zu unterscheiden.
I.ii Stand der Technik findet man zwar Hinweise auf
sinterbare oder brennbare Glaskeramik, doch sind diese aus unterschiedlichen Gründen für die hier betrachteten
Anwendungsgebiete nicht geeignet. Beispielsweise beschreibt die US-Patentschrift 38 25 468 gesinterte
Glaskeramikkörper, die innen porös und an den äußeren Oberflächen nicht porös sind. Derartige Körper haben
wegen ihrer inneren Porosität geringe Bruchfestigkeiten, mit Biegefestigkeiten von weniger als 700 kp/cm2.
Schließlich liegen die Endsintertemperaturen für diese Glaskeramiken weit über 1000° C und damit über den
Schmelzpunkten von Gold, Silber oder Kupfer. Ein anderes Beispiel zeigt die US-Patentschrift 34 50 546,
die durch Sintern im Vakuum bei Temperaturen oberhalb von 1200° C hergestellte, nicht poröse,
transparente gesinterte Glaskeramiken beschreibt. Helgesson beschreibt in »Science of Ceramics«, Seiten
347—361, veröffentlicht durch »Britisch Ceramic Societyt, 1976, das Sintern eines Glaspulvers der Zusammensetzung
aus 53 Gewichtsprozent SiO2, 26 Gewichtsprozent AI2O3 und 21 Gewichtsprozent MgO. Damit lassen
sich dichte Cordierit-Glaskeramik-Materialien bei einer Sintertemperatur von etwa 950" C erzielen, vorausgesetzt,
daß das Glaspulver zuvor in einer Alkali-Lösung chemisch behandelt worden ist. Ohne diese Behandlung
ließ sich das Glaspulver wegen vorzeitiger Oberflächenkristallisation nicht sintern.
Zahlreiche Glaszusammensetzungen lassen ein Sintern zu dichten Körpern bei Temperaturen unterhalb
von 10000C zu, sind jedoch für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wegen ihrer relativ hohen
Fluidität (Viskosität von 105 bis 108 Pois) bei Sintertemperaturen
nicht geeignet, da sich dabei die innenliegenden Leitungsmuster zu stark bewegen würden und in
anderer Weise das Erreichen der engen Toleranzen für die Abmessungen und Verzerrungen verhindern wurden,
die da eingehalten werden müssen. Die Zerreißfestigkeit oder Bruchfestigkeit solcher Gläser von etwa
700 kp/cm2 liegt viel tiefer, als es für dieses Anwendungsgebiet
gewünscht wird. Die aus den dort beschriebenen Glaszusammensetzungen gebildeten Gläser erfahren eine Kristallisation während der
Sinter-Wärmebehandlung und bilden durchgehende starre Netzwerke von Kristallite)! in der Größenordnung
von Mikrons, wodurch sich die Gesamtfluidität des Körpers drastisch verringert, so daß dadurch eine
bessere Kontrolle über die Abmessungen und Verzerrungen möglich ist. Gerade diese Kristallisation
feuerfester oder hochschmelzender Phasen in dem Glas während des Sintervorgangs wirkt sich gegen die
Verwirklichung einer dichten Sinterung aus. In den beiden Arten von Glaskeramik gemäß der Erfindung
wurden bestimmte Prinzipien gefunden, durch die man in der Lage ist, diese Schwierigkeit zu überwinden.
Somit ist es Aufgabe der Erfindung, ein mit Metallisierungen aus Gold und/oder Silber und/oder
Kupfer verträgliches Verfahren zum Herstellen einer Glaskeramik zu schaffen, die eine kleine Dielektrizitätskonstante
und andere nützliche Eigenschaften für eine Verwendung als Substrat aufweist und die sich leicht
durch Sintern bestimmter Glaspulver mit gleichzeitiger Umwandlung in Glaskeramik bei niedrigeren Temperatüren
überführen läßt, als dies bei ähnlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Materialien möglich war.
Die dabei zu erzeugende Glaskeramik soll insbesondere nicht porös sein und Mikrostrukturen aufweisen,
die aus Netzwerken feiner Kristallite bestehen, wobei Glasreste und sekundäre Kristallite die Zwischengitterstellen
solcher Netzwerke einnehmen. Dies wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte
erreicht:
29 Ol 172
Herstellen eines Glases, das entweder aus
A. 65-75 Gew.-%
12-17Gew.-%
12-17Gew.-%
0-2Gew.-%
0-2Gew.-%
3,5-11 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0-3 Gew.-%
O-2Gew.-°/o
1,5-3,5 Gew.-%
0-2Gew.-%
3,5-11 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0-2,5 Gew.-%
0-3 Gew.-%
O-2Gew.-°/o
1,5-3,5 Gew.-%
B. 48-55 Gew.-%
ig 25 Ge\v.-%
18-25 Gew.-%
O-2Gew.-°/o
0-3Gew.-%
0-2,5 Gew.-°/o
0-2,5 Gew.-%
O-2,5Gew.-%
0-3Gew.-%
0-2,5 Gew.-°/o
0-2,5 Gew.-%
O-2,5Gew.-%
SiO2
AI2O3
MgO
ZnO
Li2O
B2Oj
P2O5
CaO und/oder BaO
Na2O und/oder K2O
SiO2
AI2O3
MgO
ZnO
P2O5
TiO2
SnO2
ZrO2
als hauptsächliche kristalline Phase aufweist. Das gemeinsame Merkmal dieser beiden gesinterten Glaskeramiken,
abgesehen davon, daß sie unterhalb von 100O0C sehr gut sinterbar sind, liegt in einer
MikroStruktur, die als aus Netzwerken bestehend beschrieben werden kann, die in hohem Maße kristallin
sind, wobei an den Zwischengitterplätzen geringe Mengen restlichen Glases und einige diskrete sekundäre
Kristallite angesiedelt sind. Solche Mikrostrukturen unterscheiden sich von den Glaskeramikmassen dadurch,
daß bei den Glaskeramikmassen die Glasphase die Matrix oder das Netzwerk bildet, in dem diskrete
Kristallite verteilt sind. Es wird angenommen, daß die unverwechselbare MikroStruktur der Glaskeramik
gemäß der Erfindung diesem Material die hohe Biegefestigkeit verleiht.
Der allgemeine Bereich der Zusammensetzung der Glaskeramik gemäß der Erfindung ist in Tabelle I
zusammengestellt.
beisteht;
Pulverisieren des Glases bis auf eine Teilchengröße von 2 bis 7 μΐη;
Formen der Glasteilchen in die gewünschte Form; kontinuierliches Aufheizen der so in eine Form
gebrachten Glasteilchen auf eine Temperatur von 8700C bis 1000°C mit einer Geschwindigkeit von
höchstens 2°C/min;
Sintern der so geformten Gegenstände während 1 bis 5 Stunden bei einer Temperatur, bei der die Teilchen
zusammenfließen und das Glas entglast; Kühlen der gesinterten Gegenstände mit einer Geschwindigkeit
von 4°C/min bis auf eine Temperatur von mindestens 4000C.
Diese dadurch erzeugte unverwechselbare Mikrostruktur gibt diesen Glaskeramiken eine Bruchfestigkeit
oder Reißfestigkeit, die wesentlich höher liegt, als dies be:i gesinterten Glaskeramiken des Standes der Technik
möglich war. Ferner soll dabei erreicht werden, daß diise Glaskeramik sich für mehrschichtige Substrate
eignet und mit Dickfilmschaltungen aus Gold, Silber oder Kupfer verträglich ist und zusammen mit diesen
gebrannt oder gesintert werden kann. Ferner soll erreicht werden, daß solche aus mehreren Schichten
bestehenden Substrate Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, die sehr gut an die von Silicium-Halbleiterplättchen
angepaßt sind.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen im
einzelnen beschrieben. In den Zeichungen zeigen
F i g. 1 den typischen Verlauf von durch Wärmedehnuigsmessungen
ermittelten Schrumpfungskurven von Beta-Spodumen-Glaskeramik gemäß der Erfindung und
F i g. 2 typische, mit einem Wärmedehnungsmeßgerät
aufgenommene Schrumpfungskurven für Cordierit-Glaskeramik gemäß der Erfindung.
Die beiden Arten von Glaskeramik gemäß der Erfindung haben einmal Beta-Spodumen,
Li2O - Al2O3 - 4 SiO2
als wesentlichste kristalline Phase, während die andere
Art Cordierit
2MgO · 2Al2O3 - 5SiO2
Zusammensetzungsbereiche (Gewichtsprozent)
Typ
jO-Spodumen
jO-Spodumen
Typ
Cordierit
Cordierit
SiO,
j(i Al2O3
MgO
MgO
CaO [
ZnO
Li2O
Li2O
Na2Ol
4(1 K2O I
4(1 K2O I
B2O3
P,0,
P,0,
SnO2
ZrO2
ZrO2
65 bis 75
12 bis 17
O bis 2
O bis 2
(allein oder
kombiniert)
12 bis 17
O bis 2
O bis 2
(allein oder
kombiniert)
O bis 2
3.5 bis 11
1.0 bis 3.5
(allein oder
kombiniert)
3.5 bis 11
1.0 bis 3.5
(allein oder
kombiniert)
O bis 2.5
O bis 2.5
O bis 3
O bis 2.5
O bis 3
O bis 3
48 bis 55
18 bis 23
18 bis 25
18 bis 23
18 bis 25
O bis 2
O bis 1
O bis 1
O bis 3
O bis 3
O bis 2.5
O bis 2.5
O bis 2.5
O bis 3
O bis 2.5
O bis 2.5
O bis 2.5
insgesamt nicht mehr als 5.0
Die oben angegebenen Bereiche der Glaskeramiken, die zufriedenstellende Materialien liefern, werden durch
verschiedene Faktoren bestimmt Von diesen sind besonders wichtig:
a) die Forderung, daß die Glaskeramik sich praktisch ohne Porosität bei Temperaturen unterhalb von
100O0C, vorzugsweise in der Nähe von 9500C
sintern läßt,
b) die Forderung, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient, gemessen im Temperaturbereich von 20 bis
3000C der Glaskeramik im Bereich zwischen 20 und 40 χ 10-7/°C und vorzugsweise nahe bei
30 χ lO-VCliegt
Wählt man die Anteile an SiO2 und Al2O3 größer als
die in Tabelle I angegebenen Obergrenzen, dann läßt sich keine zufriedenstellende Sinterung erzielen. Außer-
dem sollte der Gehalt an Li2O nicht unter 7 Prozent
liegen, es sei denn, daß B2O3 und F als Flußmittel dienen
und damit die Sinterung erleichtern. Außerdem haben diese Stoffe den zusätzlichen Vorteil, das Schmelzen
und die Verfeinerung der Gläser zu unterstützen. Natrium- und Kaliumoxid sind wesentliche Bestandteile,
da sie die Bildung von binären Lithium-Silikaten fördern, insbesondere das Metasilikat als kleinere
kristalline Phase, die, wie noch erläutert wird, eine ganz wesentliche Rolle bei dem Sinterverfahren spielt.
Der Gehalt an SiO2 und Al2O3 muß ebenfalls
Der Gehalt an SiO2 und Al2O3 muß ebenfalls
innerhalb der angegebenen Bereiche liegen, damit sich die gewünschte Volumfraktion von /?-Spodumen entwickelt,
damit der richtige Wärmeausdehnungskoeffizient zusammen mit der hohen Festigkeit erreicht
r> werden kann. P2Oi und TiO2 sollten ebenfalls enthalten
sein, da sie die innere Keimbildung für die Glaskörner fördern; die Verwendung von ZrO2 fördert ebenfalls die
innere Keimbildung.
Beispiele besonderer Zusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengefaßt.
Zusammensetzung von jS-Spodumen Glas-Keramik (Gewichtsprozent)
Glas Nr. | 2 | - | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
1 | 74.9 | - | 71.0 | 71.5 | 71.5 | 71.0 | 67.8 | |
SiO2 | 71.5 | 7.5 | 850 | 13.0 | 13.0 | 13.0 | 15.0 | 16.0 |
Al2O3 | 15.0 | - | 83 | - | - | - | - | 1.5 |
MgO | - | - | - | - | - | - | 4.5 | |
CaO | - | 2.0 | 4.690 | 2.0 | - | - | - | - |
BaO | - | 2.1 | _ | 2.5 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | - |
ZnO | - | 8.8 | 8.0 | 10.0 | 8.0 | 8.0 | 4.2 | |
Li2O | 10.0 | - | - | - | - | - | 0.9 | |
Na2O | - | 3.1 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | - | |
K2O | 2.0 | - | - | - | 2.0 | 0.5 | 1.8 | |
B2O3 | - | 1.6 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | - | |
P2O5 | 1.5 | - | - | - | - | 2.5 | ||
TiO2 | - | - | - | - | - | 0.8 | ||
F | - | 990 | 900 | 855 | *) | 910 | ||
Sinter-Temp. (0C) | 925 | 60 | 43 | 29 | - | 20 | ||
Wärmeausdehnungs | 32 | |||||||
koeffizient (0C IXlO"7) | 728 | 4.438 | 2.100 | - | 1.764 | |||
Bruchfestigkeit, kp/cm2 | 2.700 | 6.5 | 6.3 | 6.4 | _ | 5.0 | ||
uieiektrizitätskonstante K | 6.5 | |||||||
*) Ergab bei Temperaturen unterhalb von 10000C keine zufriedenstellende Sinterung.
Diese Gläser wurden aus Mischungen geeigneter Rohmaterialien bei Temperaturen nahe 1500° C solange
geschmolzen, bis sie frei von nicht umgesetztem Material und Gasblasen waren. Das geschmolzene Glas
wurde durch Ausgießen in kaltes Wasser abgeschreckt und ergab einen Glasbruch, der sich für weiteres Mahlen
eignet Der Glasbruch wurde dann auf eine Teilchengröße von 3 bis 7 um gemahlen, mit geeigneten organischen
Bindemitteln und Lösemitteln zur Bildung einer ausgießbaren Trübe vermischt, aus der dann durch
Ausgießen, Verstreichen mit einem Abstrichmesser
oder einer Rakel dünne Folien hergestellt wurden. Anschließend wurden dann die Körper durch Aufschichten einer gewünschten Anzahl dieser Folien in
einer Lammierpresse bei mäßigen Temperaturen und Drücken (z.B. 1000C und 21OkPZCm2) zur Erzielung
eines monolithischen, grünen Körpers bearbeitet Proben für die Messung der Bruchfestigkeit, des
Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Dielektrizitätskonstante wurden in gleicher Weise gebildet und in
programmierten öfen in Luft gebrannt. Vorangegangene Versuche zeigten, daß die Erwärmung langsam vor
sich gehen sollte, nicht schneller als 2°C/Minute. Bei höheren Aufheizgeschwindigkeiten wird das Bindemittel
nicht vollständig ausgebrannt. Es wird ferner angenommen, daß bei einer relativ geringen Aufheizge-
schwindigkeit die auf der Oberfläche und im Innern ablaufende Keimbildung in genau gesteuerter Weise
vollständig abläuft Die Zerreißfestigkeit der gesinterten Glaskeramik wurde mit einem 3-Punkt-Biegeverfahren an Stäben gemessen und im allgemeinen wurde
der Mittelwert aus 10 Bestimmungen berechnet Die Wärmeausdehnungskoeffizienten wurden in Bereichen
zwischen Zimmertemperatur und 300" C nach dem 2-Punkt-Verfahren berechnet Die Dielektrizitätskonstanten wurden bei einer Frequenz von 1 MHz bei 25° C
ermittelt
Typische Werte dieser Eigenschaften sind in Tabelle Π zusammengefaßt Die dort angegebenen Sintertemperaturen sind dabei im allgemeinen diejenigen, die
beste Ergebnisse liefern, wobei jedoch klar sein sollte, daß für jedes Material ein Sintertemperaturbereich
besteht, der sich bis 200C oberhalb und 200C unterhalb
der optimalen Temperatur erstreckt. Die optimale Zeit, in der die Sintertemperatur zur Einwirkung kam, war
zwei Stunden, obgleich Sinterzeiten von 1 bis 5 Stunden auch zufriedenstellende Ergebnisse liefern.
Die in Tabelle II angegebenen Zusammensetzungen der Gläser Nr. 1, Nr. 4, Nr. 5 und Nr. 7 ergaben eine
Glaskeramik, deren Eigenschaften sie für die Verwen- ι ο dung von mehrschichtigen Substraten geeignet erscheinen
lassen.
Zusammensetzungen Nr. 3 und Nr. 6 ließen sich unterhalb von 1000° C nicht zufriedenstellend sintern,
und die Zusammensetzung Nr. 2 ergab zwar ein Material hoher Bruchfestigkeit, wobei jedoch der
Wärmeausdehnungskoeffizient dieser Glaskeramik außerhalb des gewünschten Bereiches lag.
Eine Analyse mit Röntgenstrahlenbeugung zeigte, daß die Glaskeramiken Nr. 1, Nr. 4 und Nr. 5 als
Hauptphase j9-Spodumen und als Nebenphasen Lithium-Metasilikat
und Disilikate enthielt. Zusammensetzung Nr. 2 enthielt nur eine sehr kleine Menge
jS-Spodumen, sowie eine größere Menge einer nicht identifizierten Kristallphase. Zusammensetzung Nr. 3
enthielt |J-Spodumen als die Hauptphase neben kleineren Mengen von Lithium-Metasilikat und Disilikat.
Auf dieser Basis wird angenommen, daß /?-Spodumen
als Hauptphase vorhanden sein sollte, damit der gewünschte Wärmeausdehnungskoeffizient erzielt werden
kann, daß aber auch binäre Lithium-Silikate als Nebenphasen vorhanden sein müssen, die für das
Sintern und die Verdichtung der Glaskeramik bei Temperaturen unterhalb 1000° C verantwortlich sind.
Schrumpfungsmessungen der grünen Laminate mit einem Dehnungsmeßgerät als Funktion der Temperatur
zeigen sehr deutliche Unterschiede zwischen denjenigen Materialien, die Lithium-Metasilikat als Nebenphase
enthalten und solchen Materialien die diese Phase nicht enthalten. Kurve A, Fig. 1, gilt für den
erstgenannten Typ (z. B. Zusammensetzung Nr. 1) und Kurve B, Fig. 1, entspricht dem zweiten Typ (Gläser
Nr. 2 und Nr. 6). Für das zufriedenstellende Material (Kurve A) beginnt die Verdichtung bei einer Temperatür
von etwa 5800C. Zu diesem Zeitpunkt ist das Material immer noch nicht kristallisiertes Glas. Bei einer
Temperatur von etwa 610° C wird die weitere Verdichtung wegen des Einsetzens der Kristallisation
jedoch angehalten. Eine zweite Verdichtungsstufe beginnt bei etwa 910°C und diese wird solange
fortgesetzt, bis die Glaskeramik porenfrei wird. Für die nicht zufriedenstellenden Materialien (Kurve B) findet
die zweite Verdichtungsstufe bei Temperaturen unterhalb von 1000° C nicht statt
Eine differentielle thermische Analyse, eine Analyse
mit Elektronenstrahlbrechung sowie Untersuchungen im Elektronenmikroskop haben angezeigt daß der
Beginn der zweiten Stufe des Sinterverfahrens der Liquidustemperatur der Lithium-Metasilikatphase entspricht
Ein Teil des Metasilikats rekristallisiert bei Abkühlung der Glaskeramik.
Es wird angenommen, daß die zufriedenstellend verlaufende Sinterung dieser j9-Spodumen-Glaskeramiken
die folgenden Schritte enthält Das anfängliche Sintern des Glaspulvers durch zähes Fließen und
Diffusion, möglicherweise durch eine Glas-in-Glas-Phase-Trennung
tritt zwischen 5800C und 600" C auf. Als Folge von an der Oberfläche ablaufenden Keimbildungen
werden die einzelnen Glaskörner mit einer Schicht aus Lithium-Metasilikat überzogen. Dann folgt die
innere Keimbildung innerhalb der Glaskörner, die die Abscheidung von jJ-Spodumen-Kristallen zur Folge hat,
deren maximale Abmessungen durch den Teilchendurchmesser bestimmt sind. Die weitere Sinterung
macht dann das teilweise oder vollständige Schmelzen der Metasilikat-Phase erforderlich, die durch Kapillar-Kräfte
die Konsolidierung der ß-Spodumen-Körner und die Brückenbildung oder Verengung zwischen den
ß-Spodumen-Teilchen bewirkt, die durch die Reaktion des geschmolzenen Metasilikats mit der Tonerde und
der Kieselerde, der Glasreste zur Bildung weiterer Mengen von /9-Spodumen gefördert wird. Bei Temperaturen
oberhalb des empfohlenen Sintertemperaturbereichs scheint das Metasilikat das /?-Spodumen zum
Fließen zu bringen, wodurch die Brücken zwischen den Teilchen zerstört werden. Die Reaktion des Lithium-Metasilikats
mit dem Restglas zur Bildung von j3-Spodumen in bestimmten Li2O-AI2O3—SiO2-Systemen
wurde schon in der US-Patentschrift 29 71 853 durch Stookey angedeutet.
Die MikroStruktur der bei einem solchen Sintervorgang erzielten Glasstruktur besteht aus gemeinsam
gesinterten jS-Spodumen-Kristallen, die eine starre
skelettartige Struktur bilden, wobei die Restgläser die Zwischengitterbereiche in einer solchen Struktur
einnahmen.
Es wird angenommen, daß die Abwesenheit einer glasartigen Matrix oder eines solchen Netzwerks im
wesentlichen für die hohe Biegefestigkeit dieser neuen Materialien verantwortlich ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß in den Ansprüchen der Ausdruck j3-Spodumen-Glas so definiert ist, daß er erst
auf einen Vorläufer für jS-Spodumen-Glaskeramik
beschränkt ist und zweitens aus einer Charge gebildet ist, die nach Gewichtsprozent sich wie folgt zusammensetzt:
SiO2 | 65 bis 75% |
Al2O3 | 12 bis 17% |
MgO | 0bis2% |
ZnO | 0bis2% |
Li2O | 3,5 bis 11% |
B2O3 | 0 bis 2,5% |
P2O5 | 0 bis 2,5% |
F | 0 bis 3% |
und außerdem von 0 bis 2% mindestens eines Oxids aus der CaO und BaO enthaltenden Gruppe und von 1 bis
3,5% mindestens eines Oxids aus der Na2O enthaltenden Gruppe.
Umgekehrt wird hier in den Ansprüchen der Ausdruck /J-Spodumen-Glaskeramik so definiert und
beschränkt auf eine glaskeramische Struktur, die durch Verschmelzen und Kristallisation von J?-Spodumen-Gläsern
einen Gegenstand ergeben hat dessen Mikrostruktur ein durchgehendes ununterbrochenes Netzwerk von
2—5 um großen Kristalliten aus j3-Spodumen aufweist wobei die Zwischengitterplätze dieses Netzwerks durch
restliche Gläser besetzt sind, in denen diskrete sekundäre 1 —2 um messende Kristallite von Iithium-Metasilikat
verteilt sind.
Die Gesamtzusammensetzungsbereiche der Cordierit-Glaskeramiken
dieser Erfindung sind in Tabelle I angegeben, während besondere Beispiele in Tabeäle III
zusammengefaßt sind.
Cordierit Glaskeramik (Gewichtsprozent Zusammensetzungen)
Glas Nr. | 9 | 10 | Il | 12 | - | 13 | 14 | 1 | 15 | 16 | 1 | 17 | 18 | 19 | |
8 | 24 | 24.2 | 21.5 | 22 | - | 23 | 22 | - | 23.5 | 23.5 | - | 24.0 | 24.0 | 24.7 | |
MgO | 24 | 21 | 21.2 | 21 | 22 | - | 22 | 22 | - | 21 | 21 | - | 21.0 | 21.84 | 21.0 |
AI2O3 | 21 | 52 | 50.6 | 52.5 | 52.5 | 950 | 52 | 52 | 967 | 52.5 | 52.5 | - | 52.5 | 52.5 | 51.8 |
SiO2 | 53 | 2 | 2.0 | 2 | 1.5 | 2 | 2 | - | - | 2 | 1.0 | 1.16 | 1.0 | ||
P2O5 | 2 | 1 | - | - | - | 24 | - | - | 24 | - | - | 970 | - | - | - |
Li2O | - | - | 2.0 | 1 | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||||
B2O3 | - | - | - | 2 | 1.5 | - | - | - | 33 | - | - | - | |||
ZrO2 | - | - | - | - | - | - | - | - | 1.0 | ||||||
ZnO | - | - | - | - | 5761 | - | 3640 | 2 | - | - | - | ||||
TiO2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
SnO2 | - | 960 | 925 | 925 | 967 | 5.4*) | 967 | 2114 | 970 | 972 | 925 | ||||
Sinter-Temp. | 1050 | ||||||||||||||
(0C) | 55 | 30 | 33 | 23 | 30 | 5.6*) | 33 | 34 | |||||||
Wärmeaus | 37 | ||||||||||||||
dehnungs- | |||||||||||||||
koeffizient | |||||||||||||||
(0C IXlO"7) | 2961 | 2030 | 2940 | 2730 | 2786 | 2114 | 2156 | 3255 | |||||||
Bruchfestig | 2135 | ||||||||||||||
keit, kp/cm2 | 5.6*) | 5.7**) | 5.3*) | 5.7*) | 5.6*) | 5.7*) | 5.5*) | ||||||||
Dielektrizitäts | |||||||||||||||
konstante (K) | |||||||||||||||
*) Frequenz 1 | MHz. | ||||||||||||||
**) Frequenz 1 | kHz. | ||||||||||||||
Die Grenzen der Zusammensetzungen sollen einmal sicherstellen, daß das Cordierit als kristalline Hauptphase
auftritt, damit einmal die gewünschten Wärmeaus dehnungskoeffizienten erreicht werden können und
damit das Sintern unterhalb von 10000C erleichtert wird. Die Verringerung der Anteile an MgO und AI2O3
unter die angegebenen Grenzen ist aus diesem Grunde nicht zulässig. Ungewöhnlich hohe Anteile an Al2O3 und
SiO2 würde Materialien ergeben, die nicht unterhalb von
1000° C gesintert werden können. Höhere als die angegebenen Anteile an MgO würde die Bildung von
merklichen Mengen an Magnesiumsilikat zur Folge haben, so daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten
höher wären als erwünscht.
Die weiteren Mischungsbestandteile haben wichtige Funktionen zu erfüllen. P2O5, ZrO2, TiO2 und SnO2 sollen
die Keimbildung fördern und die Entwicklung der MikroStruktur in geordnete Bahnen lenken. Li2O und
B2O3 sind Sinterhilfsstoffe und dienen außerdem zur Regelung der Art der sich bildenden kristallinen Phase.
Cordierit kann dabei entweder in μ- oder in α-Form auftreten. Manchmal treten Mischungen beider Formen
in der gleichen Glaskeramik auf. Wie aus dem folgenden noch klar wird, wurde festgestellt, daß zur Erzeugung
von Glaskeramik mit stabilen Wärmeausdehnungskoeffizienten innerhalb des gewünschten Bereichs und mit
einer niedrigen Dielektrizitätskonstante die Cordierit-Phase vorherrschend in der α-Form entwickelt werden
muß.
Das Verfahren der Vorbereitung der Gläser, das Mahlen und das Vorbereiten der grünen, ungebrannten
Körper läuft ähnlich ab, wie für die j9-Spodumen-Zusammensetzungen.
Die durchschnittliche Teilchengröße - 40 für das Glaspulver sollte für gute Sintereigenschaften
und Festigkeit im Bereich zwischen 2 und 7 μηι liegen.
Tabelle III gibt die optimalen Sintertemperaturen für
Cordierit-Keramiken. Es wurde jedoch auch gefunden, daß zufriedenstellende Materialien bei Sintertemperatüren
in einem 80° C bis 100° C weiten Bereich erzielt
werden können, der das exotherme Maximum in den Thermogrammen der entsprechenden Gläser abdeckt.
Beispielsweise kann die Zusammensetzung Nr. 10 bei Temperaturen innerhalb des Bereichs von 870° C bis
950° C gesintert werden, und die Änderung des Wärmeausdehnungskoeffizienten von innerhalb dieses
Bereiches gesinterten Materialien ist nur ±1 χ 10~7/°C.
Die in den verschiedenen Glaskeramiken entwickelten kristallinen Phasen sind durch die Nebenbestandtei-Ie
und in manchen Fällen durch die verwendeten Sintertemperaturen beeinflußt Die Zusammensetzung
Nr. 8 bildet a-Cordierit als Hauptphase zusammen mit geringen Mengen von μ-Cordierit Zusammensetzung
Nr. 9 enthält μ-Cordierit als die einzige kristalline Phase.
Die Bildung von μ-Cordierit gibt der Glaskeramik einen etwas höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten und
offenbar auch eine höhere Dielektrizitätskonstante. Es ist offenbar so, daß der in geringen Mengen vorhandene
Bestandteil Li2O als Katalysator für die Bildung von μ-Cordierit dient Die Zusammensetzung Nr. 10 enthält
wegen der Anwesenheit von Boroxid in der Glaszusammensetzung nur a-Cordierit Die Zusammensetzung
Nr. 11 enthält μ-Cordierit als Hauptphase und etwas
Λ-CordieriL Obgleich der Wärmeausdehnungskoeffizient
dieses Materials für die Sintertemperatur von 925° C innerhalb des gewünschten Bereiches von 20 bis
50 χ 10"7/°C liegt, so wurde doch festgestellt, daß der
Wärmeausdehnungskoeffizient von der verwendeten Sintertemperatur abhänge Bei 970° C gesintertes
Material hat einen Wärmeausdehnungskoeffizient von 36,4 χ 10-7°C, und das bei 99O0C gesinterte Material
hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 40 χ 10-7/°C. Die höhere Festigkeit der Zusammensetzung
Nr. 11 könnte das Ergebnis einer durch Einschluß von ZrO2 verbesserten Kristallkeimbildung sein. Dieser
die Kristallkeimbildung fördernde Stoff beeinflußt außerdem die Bildung der μ-Cordierit-Phase dann,
wenn die Konzentration oberhalb der kritischen Grenze liegt Die Zusammensetzung Nr. 12, die im Vergleich mit
Zusammensetzung Nr. 11 geringere Konzentrationen von B2O3 und ZrO2 enthält, entwickelt a-Cordierit als
hauptsächliche Kristallphase zusammen mit Klinoenstatit als Nebenphase. Der Wärmeausdehnungskoeffizient
dieses Materials ist über einen weiten Bereich der Sintertemperattir stabil. Für Sintertemperaturen zwischen
915° C und 970° C ändert sich der Wärmeausdehnungskoeffizient
nur von 23 χ 10-V0C bis
24 χ 10-V0C. Die hohe Festigkeit der Zusammensetzung
Nr. 12 wird aufgrund von mikroskopischen und Röntgenstrahlbrechungs-Untersuchungen auf den hohen
Volumenanteil der kristallinen Phase zurückgeführt, die als kristallines Netzwerk mit einer sehr kleinen
Größe der einzelnen Domänen auftritt. Die Bildung von Klinoenstatit als Nebenphase in dem Restglas während
des Sintervorgangs kann ebenfalls zur hohen Biegefestigkeit dieses Materials beigetragen haben.
Eine Untersuchung zeigt, daß das Sinterverfahren für die Cordierite-Glaskeramik sich grundsätzlich von dem
der 0-Spodumen-Glaskeramik unterscheidet. Fig.3
zeigt typische Schrumpfungskurven für ein Material, das bei einer absoluten Porenfreiheit unter 10000C sintert
(Kurve A, z. B. Zusammensetzung Nr. 10, Tabelle III) und für ein Material, das unterhalb von 10000C keine
vollständige Verdichtung erfährt (Kurve B, z. B. Zusammensetzung Nr. 8). Man sieht, daß im Unterschied
zur Glaskeramik mit /?-Spodumen die Cordierit-Materialien
in einer einzigen Stufe sintern. Für Materialien, die unterhalb von 10000C gesintert werden
können, wird angenommen, daß die Verdichtung sich vorzugsweise als Zusammenfließen von Glas mit Glas
darstellt. Beispielsweise kann die Zusammensetzung Nr. 10 bei einer Temperatur von 8500C mit vernachlässigbarer
Porosität gesintert werden, doch zeigt eine Untersuchung von bei dieser Temperatur gesinterten.
Material, daß es sehr wenig kristallin ist.
Auf der Grundlage von optischen und eletronenmikroskopischen Beobachtungen und den Ergebnissen
von Röntgenstrahlbrechungs-Untersuchungen wird angenommen, daß das Sinterverfahren für Jiese Materialien
wie folgt abläuft:
Nach dem Ausbrennen der organischen Bindemittel ergibt sich keine weitere Änderung in den Abmessungen,
bis die Glasteilchen durch Viskose- und Diffusionsmechanismen zusammenzufließen beginnen, wobei
möglicherweise die Glas-in-Glas-Phasentrennung, die in
diesem Temperaturbereich auftritt, mit dazu beiträgt. Bald danach erscheint ein verbindendes Netzwerk von
Kristalliten, die grob dei; Grenzen der früheren
Glasteilchen folgen, was zu der Annahme geführt hat, daß vor dem Zusammenfließen bei den einzelnen
Glaskörnern an der Oberfläche eine Keimbildung stattgefunden haben muß. Die Bildung dieser in hohem
Maße kristallinen Netzwerke verhindert eine übermäßige Verformung durch ein zähes Fließen des Körpers.
Innere Keimbildung und Kristallisation innerhalb der glasigen Domänen tritt bei einer etwas höheren
Temperatur auf, wobei dies durch zugefügte keimbildende Stoffe, wie z.B. P2O5, ZrO2, TiO2 und ZnO
gefördert wird. Dieser Ablauf wird durch einen Versuch gut bestätigt, bei dem ein Bündel aus Glasfasern Nr. 10
von je etwa 0,2 mm Durchmesser der gleichen Wärmebehandlung ausgesetzt wurde wie beim Sintern.
Die Glasfasern sinterten dabei an ihren Berührungspunkten zusammen, doch entwickelte jede Glasfaser für
sich eine in hohem Maße kristalline Außenhaut bis auf eine Tiefe von etwa 1—2 μπι. Das Innere der Glasfasern
blieb weitgehend glasig. Die Funktion der Zuschläge, wie z. B. Li2O und B2O3 mag darin bestehen, daß sie den
Beginn der Kristallisation verzögern und somit ein Sintern innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs
ermöglichen.
Es wird ferner angenommen, daß die kritischen Faktoren, die eine verzerrungsfreie Sinterung bis nahe
an die theoretisch möglichen Dichten dieser Glaskeramiken die folgenden sind:
1. Das Fehlen einer wohl definierten Unterbrechung der Keimbildung beim Hochfahren in Richtung an
die Sintertemperatur, wodurch eine interne Keimbildung und eine Kristallisation vor der Beendigung
des Glas-Glas-Sintervorgangs verhindert wird.
2. Die relative Leichtigkeit, mit der die Oberflächenkeimbildung im Vergleich mit der Keimbildung der
Masse in diesen Gläsern vor sich geht, wobei eine solche Keimbildung trotz des Faktors 1 vor der
Glas-Glas-Sinterung auftritt.
3. Eine klare Trennung zwischen den Temperaturen für die Oberflächenkeimbildung und die Kristallisation,
wodurch bei dazwischen liegenden Temperaturen das Glas sich vollständig verdichten kann.
4. Die alsbald nach dem Abschluß der Verdichtung einsetzende Oberflächenkristallisation, durch die in
kristallisiertes Netzwerk entsteht, das eine weitere zählflüssige Verformung verhindert.
Gesinterte Glaskeramiken haben also eine Mikrostruktur auf zwei Ebenen, nämlich ein zellenartiges
Netzwerk von Kristallen im Maßstab der Abmessungen (2—5 μπι) der früheren Glasteilchen, die sozusagen die
erste Ebene der Kristallisierung bilden, innerhalb der diskrete Kristalle mit Abmessungen zwischen 1 und
2 μπι der restlichen glasigen Phase fein verteilt sind.
Es wird angenommen, daß diese einmalige, doppelte MikroStruktur für die hohe Biegefestigkeit dieser
gesinterten Glaskeramiken verantwortlich ist. Dabei ist es durch geringfügige Beigaben von Li2O oder B2O3
möglich, die Form des sich bildenden Cordierits zu steuern und damit innerhalb bestimmter Grenzen auch
den Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Dielektrizitätskonstante einzustellen.
Die Glaskeramiken vom Typ jS-Spodumen und vom Typ Cordierit können auch für andere Anwendungsgebiete
als mehrschichtige Substrate eingesetzt werden. Solche Anwendungsgebiete könnten eine oder mehrere
ihrer Eigenschaften zur Grundlage haben, wie z. B. die leichte Sinterbarkeit, die niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten,
die niedrige Dielektrizitätskonstante und die hohe Biegefestigkeit. Obgleich einige
dieser Verbindungen nicht in der Masse kristallisiert werden können, lassen sich andere, wie zum Beispiel die
Zusammensetzung Nr. 1 in Tabelle II in diesem Zustand verwenden.
Es sei terner darauf hingewiesen, daß in der Beschreibung und in den Ansprüchen der Ausdruck
a-Cordierit-Glas als Vorläufer fü a-Cordierit-Glaskeramik
definiert und darauf beschränkt ist und aus einer Charge hergestellt wird, die in Gewichtsprozent
folgende Bestandteile aufweist
SiO2 | 48 bis 55% |
Al2O3 | 18 bis 250/0 |
MgO | 18 bis 25% |
ZnO | O bis 2% |
P2O5 | O bis 3% |
TiO2 | O bis 2,5% |
SnO2 | O bis 2,5% |
ZrO2 | O bis 2,5% |
Andererseits wird der hier unter den Ansprüchen benutzte Ausdruck «-Cordierit-GIaskeramik als eine
Glaskeramikstruktur definiert und auf diese beschränkt, die aus «-Cordierit-Gläsern zu einem Gegenstand
zusammengeflossen und kristallisiert ist, der eine MikroStruktur mit einem durchgehenden Netzwerk von
2—5 μίτι großen Kristallite!! aus a-Cordierit und
Klinoenstatit aufweist, wobei die Zwischengitterplätze des Netzwerks durch Glasreste besetzt sind, in denen
diskrete, sekundäre 1— 2 μιη große Kristallite des
Klinoenstatit und einer weiteren Cordierit-Phase verteilt sind.
Die zuvor beschriebenen Gläser vom Typ /?-Spodumen und Cordierit können zur Herstellung mehrschichtiger
Glaskeramiksubstrate benutzt werden, die damit zusammen gesinterte Leitungsmuster aus Gold, Silber
oder Kupfer enthalten. Die Substratfertigung besteht dabei aus folgenden Verfahrensschritten:
Schritt 1
Der Glasbruch des gewählten Glases wird bis zu einer durchschnittlichen Teilchengröße im Bereich zwischen 2
und 7 μίτι gemahlen. Das Mahlen kann dabei in zwei
Stufen erfolgen, einem ersten trockenen oder Naßmahlen bis zu einer Teilchengröße vob 400 Mesh, gefolgt
durch einen weiteren Mahlvorgang mit geeigneten organischen Bindemitteln und Lösungsmitteln, bis die
durchschnittliche Teilchengröße soweit verringert ist. daß sie zwischen 2 und 7 μη: liegt, so daß eine
ausgießbare Trübe erzielt wird. Selbstverständlich kann auch ein einstufiges längeres Mahlverfahren des
Glasbruchs in einem Bindemittel und Lösungsmittel solange durchgeführt werden, bis die gewünschte
Teilchengröße erzielt ist. Im letzteren Fall kann zur Entfernung zu großer Teilchen noch ein Filtriervorgang
erforderlich sein. Ein beispielsweise brauchbares Bindemittel ist ein Polyvinyl-Butaryl-Harz mit einem Weichmacher,
wie zum Beispiel Dioctophthalat oder Dibutylphthalat. Andere geeignete Polymere sind Polyvinyl-Formal,
Polyvinyl-Chlorid, Polyvinyl-Acetat oder bestimmte Acrylharze. Die Beimischung von leichtflüchtigen
Lösungsmitteln, wie z. B. Methanol hat die Aufgabe, das Bindemittel zunächst soweit zu lösen, daß es die
einzelnen Glasteilchen überziehen kann und anschließend die Einstellung der Gießfähigkeit der Trübe für
eine gute Verarbeitbarkeit ermöglicht.
Schritt 2
Die Trübe gemäß Schritt 1 wird, vorzugsweise mit einem Streichmesser oder einer Rakel zu dünnen
grünen Folien ausgegossen und verstrichen.
Schritt 3
Diese Folien werden auf die gewünschten Dimensionen mit einem Werkzeug zurechtgeschnitten und
anschließend werden darin durchgehende Bohrungen an den erfordei liehen Stellen hergestellt
Schritt 4
Eine Metallisierungspaste aus Gold, Silber oder Kupfer wird im Siebdruckverfahren in die durchgehen-η
den Bohrungen der einzelnen Folien eingepreßt.
Schritt 5
Das erforderliche Leitungsmuster wird im Siebdruckverfahren auf die einzelnen grünen Folien aufgebracht
Schritt 6
Eine Anzahl von gemäß Schritt 5 hergestellten grünen Folien wird in einer Laminierpresse miteinander
ausgerichtet.
Der für die Laminierung verwendete Druck und die dabei angewandte Temperatur sollte so gewählt sein,
daß die einzelnen grünen Folien so aneinander gefügt werden, daß ein monolithisches grünes Substrat
entsteht, wobei das grüne keramische Material so weit fließen soll, daß es die Leitungsmuster umschließt
Schritt 7
Brennen des keramischen Materials bis zur Sintertemperatur zum Austreiben des Bindemitteis, Sintern
der Glasteilchen und deren gleichzeitige Umwandlung in Glaskeramik durch Kristallisation, und Sintern der
Metallteilchen in den Leitungsmustern zu dichten metallischen Leitungen und Durchführungen. Die dabei
gewählte Glaskeramik-Zusammensetzung soll dabei so
j5 gewählt sein, daß die optimale Sintertemperatur 50cC
bis 15O0C unter dem Schmelzpunkt des leitenden Metalls liegt.
Während des Brennvorgangs werden die Bindemittel bei etwa 3000C ausgetrieben, und das Austreiben des
Bindemittels ist im wesentlichen beendet, bevor ein merkliches Sintern von Glas zu Glas auftritt Das
Sinterverfahren läuft, wie zuvor beschrieben ab, und ergibt eine Umwandlung in den keramischen Zustand
Glas-Glas, bei welchem die so gebildeten kristallinen Phasen mehr als 80 Volumenprozent des Körpers
einnehmen. Die Sintertemperatur sollte dabei zwischen 1 und 5 Stunden gehalten werden. Der Körper wird
dann mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 4°C/Minute bis auf mindestens 4000C abgekühlt,
so wonach größere Abkühlgeschwindigkeit verwendet werden können.
Die kritischen Faktoren, die maßgebend für die Einhaltung enger Abmessungs- und Verzerrungstoleranzen
bei der Herstellung eines mehrschichtigen Substrats sind, sind folgende:
1. Vollständiges und überwachtes Entfernen des organischen Bindemittels während des Brennvor-
• gangs, bevor ein merkliches Zusammenfließen von Glas mit Glas stattfindet.
Eine geringe Aufheizgeschwindigkeit von 1°C bis 20C je Minute ist für eine genau bestimmte
Geschwindigkeit bei der Entfernung des Bindemittels wesentlich.
2. Die Kristallisation des Glases während des Sintervorgangs, wodurch die Neigung des Glases,
sich durch viskoses Fließen zu verformen, angehalten wird.
130 119/283
3. Die Anpassung der Schrumpfung des Leitungsmusters an die der Glaskeramik. Die Schrumpfung der
Metallpaste wird durch Faktoren, wie die durchschnittliche Teilchengröße, die Verteilung der
Teilchengrößen, den Teilchenanteil in der Paste und den Laminationsdruck bestimmt. Die beim
Brennen der Glaskeramik auftretende Schrumpfung läßt sich außerdem innerhalb bestimmter
Grenzen dadurch ändern, daß man das Verhältnis von Bindemittel zu Glas in den grünen ungebrannten
Folien und den Laminationsdruck verändert.
Es wurde festgestellt, daß trotz des großen Unterschiedes
im Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gold, Silber und Kupfer einerseits und der Glaskeramik
gemäß der Erfindung andererseits, der strukturelle Zusammenhang des Substrats aufrechterhalten wird,
und zwar wegen der hohen Biegsamkeit und Dehnbarkeit dieser Metalle und zweitens wegen der guter,
Verbindung zwischen dem Metall und der Glaskeramik. Diese gute Bindung könnte noch dadurch verbessert
werden, daß man der Metallisierungspaste geeignete Glasfritten oder andere Bindemittel beigibt.
Wenn man Kupfer als Metallisierungspaste verwendet, dann muß das Brennen oder Sintern des Substrats in
einer nicht-oxydierenden Atmosphäre durchgeführt werden. Aus diesem Grund sollten die bei der
Herstellung der grünen Folien verwendeten Bindemittel in solchen Atmosphären bei brauchbaren Temperaturen
ausgetrieben werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zum Herstellen einer porenfreien Sinterglaskeramik hoher Bruch- und Biegefestigkeit
durch Sintern von pulverförmigem Glas auf der Basis
SiO2 - Al2O3 - (MgO - CaO - BaO - B2O3),
dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer guten Verträglichkeit von aus der
Sinterglaskeramik hergestellten Substraten mit Metallisierungen aus Gold und/oder Silber und/oder
Kupfer folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/875,703 US4301324A (en) | 1978-02-06 | 1978-02-06 | Glass-ceramic structures and sintered multilayer substrates thereof with circuit patterns of gold, silver or copper |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2901172A1 DE2901172A1 (de) | 1979-08-16 |
DE2901172B2 true DE2901172B2 (de) | 1981-05-07 |
DE2901172C3 DE2901172C3 (de) | 1982-03-25 |
Family
ID=25366225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2901172A Expired DE2901172C3 (de) | 1978-02-06 | 1979-01-13 | Verfahren zum Herstellen einer porenfreien Sinterglaskeramik auf der Basis SiO↓2↓-Al↓2↓O↓3↓- (MgO-CaO-BaO-B↓2↓O↓3↓) und daraus hergestelltes Substrat bzw. Laminat |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4301324A (de) |
JP (2) | JPS54111517A (de) |
AT (1) | AT377966B (de) |
BE (1) | BE873329A (de) |
CA (1) | CA1109664A (de) |
CH (1) | CH645602A5 (de) |
DE (1) | DE2901172C3 (de) |
ES (1) | ES477459A1 (de) |
FR (1) | FR2416203A1 (de) |
GB (1) | GB2013650B (de) |
IT (1) | IT1110275B (de) |
NL (1) | NL7900926A (de) |
SE (1) | SE444308B (de) |
Families Citing this family (108)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4221047A (en) * | 1979-03-23 | 1980-09-09 | International Business Machines Corporation | Multilayered glass-ceramic substrate for mounting of semiconductor device |
US4340436A (en) * | 1980-07-14 | 1982-07-20 | International Business Machines Corporation | Process for flattening glass-ceramic substrates |
US4546406A (en) * | 1980-09-25 | 1985-10-08 | Texas Instruments Incorporated | Electronic circuit interconnection system |
US4472762A (en) * | 1980-09-25 | 1984-09-18 | Texas Instruments Incorporated | Electronic circuit interconnection system |
US4385202A (en) * | 1980-09-25 | 1983-05-24 | Texas Instruments Incorporated | Electronic circuit interconnection system |
JPS5817651A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-02-01 | Hitachi Ltd | 多層回路板とその製造方法 |
US4506435A (en) * | 1981-07-27 | 1985-03-26 | International Business Machines Corporation | Method for forming recessed isolated regions |
EP0074605B1 (de) * | 1981-09-11 | 1990-08-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Verfahren zum Herstellen eines Substrats für Multischichtschaltung |
JPS599992A (ja) * | 1982-07-08 | 1984-01-19 | 株式会社日立製作所 | 多層配線基板の製造方法 |
JPS5911700A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | 株式会社日立製作所 | セラミツク多層配線回路板 |
JPS5983957A (ja) * | 1982-10-30 | 1984-05-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 結晶化ガラス体 |
JPS5992943A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 結晶化ガラス体 |
US4504340A (en) * | 1983-07-26 | 1985-03-12 | International Business Machines Corporation | Material and process set for fabrication of molecular matrix print head |
JPS6028296A (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-13 | 株式会社日立製作所 | セラミツク多層配線回路板 |
US4540621A (en) * | 1983-07-29 | 1985-09-10 | Eggerding Carl L | Dielectric substrates comprising cordierite and method of forming the same |
JPS60221358A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-11-06 | 日本碍子株式会社 | 電気絶縁体用セラミック組成物 |
JPS60254697A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-16 | 富士通株式会社 | 多層セラミック回路基板および製法 |
JPS61117163A (ja) * | 1984-06-01 | 1986-06-04 | 鳴海製陶株式会社 | 低温焼成セラミツクスの製造方法並びに装置 |
FR2567684B1 (fr) * | 1984-07-10 | 1988-11-04 | Nec Corp | Module ayant un substrat ceramique multicouche et un circuit multicouche sur ce substrat et procede pour sa fabrication |
US4840654A (en) * | 1985-03-04 | 1989-06-20 | Olin Corporation | Method for making multi-layer and pin grid arrays |
US4712161A (en) * | 1985-03-25 | 1987-12-08 | Olin Corporation | Hybrid and multi-layer circuitry |
GB2172282B (en) * | 1985-03-11 | 1988-10-05 | English Electric Co Ltd | Toughened glass-ceramics |
US4696851A (en) * | 1985-03-25 | 1987-09-29 | Olin Corporation | Hybrid and multi-layer circuitry |
US4654095A (en) * | 1985-03-25 | 1987-03-31 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Dielectric composition |
US4655864A (en) * | 1985-03-25 | 1987-04-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Dielectric compositions and method of forming a multilayer interconnection using same |
US4755631A (en) * | 1985-04-11 | 1988-07-05 | International Business Machines Corporation | Apparatus for providing an electrical connection to a metallic pad situated on a brittle dielectric substrate |
US4672739A (en) * | 1985-04-11 | 1987-06-16 | International Business Machines Corporation | Method for use in brazing an interconnect pin to a metallization pattern situated on a brittle dielectric substrate |
FR2585181B1 (fr) * | 1985-07-16 | 1988-11-18 | Interconnexions Ceramiques | Procede de fabrication d'un substrat d'interconnexion pour composants electroniques, et substrat obtenu par sa mise en oeuvre |
JPH0634452B2 (ja) * | 1985-08-05 | 1994-05-02 | 株式会社日立製作所 | セラミツクス回路基板 |
JPS6247196A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | 松下電器産業株式会社 | セラミツク多層基板 |
US4731699A (en) * | 1985-10-08 | 1988-03-15 | Nec Corporation | Mounting structure for a chip |
JPS62113758A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-25 | 株式会社住友金属セラミックス | 低温焼成セラミツクス |
US4821151A (en) * | 1985-12-20 | 1989-04-11 | Olin Corporation | Hermetically sealed package |
US4687540A (en) * | 1985-12-20 | 1987-08-18 | Olin Corporation | Method of manufacturing glass capacitors and resulting product |
US4725333A (en) * | 1985-12-20 | 1988-02-16 | Olin Corporation | Metal-glass laminate and process for producing same |
US4764486A (en) * | 1986-01-23 | 1988-08-16 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Sintered glass-powder product |
US4879156A (en) * | 1986-05-02 | 1989-11-07 | International Business Machines Corporation | Multilayered ceramic substrate having solid non-porous metal conductors |
JPH0617249B2 (ja) * | 1986-08-15 | 1994-03-09 | 松下電工株式会社 | ガラスセラミツク焼結体 |
JPH0617250B2 (ja) * | 1986-09-19 | 1994-03-09 | 松下電工株式会社 | ガラスセラミツク焼結体 |
US4687749A (en) * | 1986-10-24 | 1987-08-18 | Corning Glass Works | Refractory glass-ceramics containing enstatite |
JPS63181399A (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 高熱伝導性厚膜多層配線基板 |
US4785827A (en) * | 1987-01-28 | 1988-11-22 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Subcutaneous housing assembly |
US4963187A (en) * | 1987-03-04 | 1990-10-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Metallizing paste for circuit board having low thermal expansion coefficient |
US4906405A (en) * | 1987-05-19 | 1990-03-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Conductor composition and method of manufacturing a multilayered ceramic body using the composition |
US4781970A (en) * | 1987-07-15 | 1988-11-01 | International Business Machines Corporation | Strengthening a ceramic by post sinter coating with a compressive surface layer |
US5147484A (en) * | 1987-10-19 | 1992-09-15 | International Business Machines Corporation | Method for producing multi-layer ceramic substrates with oxidation resistant metalization |
US4965229A (en) * | 1988-02-05 | 1990-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Glass ceramic for coating metal substrate |
US4805683A (en) * | 1988-03-04 | 1989-02-21 | International Business Machines Corporation | Method for producing a plurality of layers of metallurgy |
JPH01273337A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-11-01 | Kyocera Corp | 半導体素子収納用パッケージ |
JP2610487B2 (ja) * | 1988-06-10 | 1997-05-14 | 株式会社日立製作所 | セラミック積層回路基板 |
US4971738A (en) * | 1988-07-18 | 1990-11-20 | International Business Machines Corporation | Enhanced removal of carbon from ceramic substrate laminates |
US5053361A (en) * | 1988-07-18 | 1991-10-01 | International Business Machines Corporation | Setter tile for use in sintering of ceramic substrate laminates |
US5258335A (en) * | 1988-10-14 | 1993-11-02 | Ferro Corporation | Low dielectric, low temperature fired glass ceramics |
US5188886A (en) * | 1988-10-14 | 1993-02-23 | Raychem Corporation | Metal oxide dielectric dense bodies, precursor powders therefor, and methods for preparing same |
US5130280A (en) * | 1988-10-14 | 1992-07-14 | Raychem Corporation | Metal oxide dielectric dense bodies, precursor powders therefor, and methods for preparing same |
US5164342A (en) * | 1988-10-14 | 1992-11-17 | Ferro Corporation | Low dielectric, low temperature fired glass ceramics |
US5070050A (en) * | 1988-10-14 | 1991-12-03 | Raychem Corporation | Metal oxide dielectric dense bodies, precursor powders therefor, and methods for preparing same |
US5082804A (en) * | 1989-01-19 | 1992-01-21 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Thick film copper via fill inks |
EP0396806B1 (de) * | 1989-05-12 | 1994-02-02 | Ibm Deutschland Gmbh | Glas-Keramik-Gegenstand und Verfahren zu dessen Herstellung |
US5071794A (en) * | 1989-08-04 | 1991-12-10 | Ferro Corporation | Porous dielectric compositions |
JP2736453B2 (ja) * | 1989-11-27 | 1998-04-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
JP2736454B2 (ja) * | 1989-11-27 | 1998-04-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
JP2736463B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1998-04-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
JP2736462B2 (ja) * | 1989-11-30 | 1998-04-02 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
JP2747613B2 (ja) * | 1989-11-27 | 1998-05-06 | 京セラ株式会社 | 半導体素子収納用パッケージ |
US5102720A (en) * | 1989-09-22 | 1992-04-07 | Cornell Research Foundation, Inc. | Co-fired multilayer ceramic tapes that exhibit constrained sintering |
US5194196A (en) * | 1989-10-06 | 1993-03-16 | International Business Machines Corporation | Hermetic package for an electronic device and method of manufacturing same |
JP2763664B2 (ja) * | 1990-07-25 | 1998-06-11 | 日本碍子株式会社 | 分布定数回路用配線基板 |
US5262595A (en) * | 1990-07-25 | 1993-11-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric ceramic body including TiO2 dispersion in crystallized cordierite matrix phase, method of producing the same, and circuit board using the same |
US5283104A (en) * | 1991-03-20 | 1994-02-01 | International Business Machines Corporation | Via paste compositions and use thereof to form conductive vias in circuitized ceramic substrates |
US5215610A (en) * | 1991-04-04 | 1993-06-01 | International Business Machines Corporation | Method for fabricating superconductor packages |
US5925443A (en) * | 1991-09-10 | 1999-07-20 | International Business Machines Corporation | Copper-based paste containing copper aluminate for microstructural and shrinkage control of copper-filled vias |
US5682018A (en) * | 1991-10-18 | 1997-10-28 | International Business Machines Corporation | Interface regions between metal and ceramic in a metal/ceramic substrate |
US5167913A (en) * | 1991-12-23 | 1992-12-01 | International Business Machines Corporation | Method of forming an adherent layer of metallurgy on a ceramic substrate |
US5532031A (en) * | 1992-01-29 | 1996-07-02 | International Business Machines Corporation | I/O pad adhesion layer for a ceramic substrate |
US5369067A (en) * | 1992-02-19 | 1994-11-29 | Chichibu Cement Co., Ltd. | Composite substrates and their production |
DE69329357T2 (de) * | 1992-05-14 | 2001-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Verfahren zur Herstellung von Leitern in Kontaktlöcher in vielschichtigen Keramiksubstraten |
US5277937A (en) * | 1992-06-03 | 1994-01-11 | Corning Incorporated | Method for controlling the conductance of a heated cellular substrate |
US5293504A (en) * | 1992-09-23 | 1994-03-08 | International Business Machines Corporation | Multilayer ceramic substrate with capped vias |
US5260519A (en) * | 1992-09-23 | 1993-11-09 | International Business Machines Corporation | Multilayer ceramic substrate with graded vias |
US5302562A (en) * | 1992-10-28 | 1994-04-12 | International Business Machines Corporation | Method of controlling the densification behavior of a metallic feature in a ceramic material |
US5519191A (en) * | 1992-10-30 | 1996-05-21 | Corning Incorporated | Fluid heater utilizing laminar heating element having conductive layer bonded to flexible ceramic foil substrate |
JPH06223623A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-08-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 銅を素材とするペーストおよびセラミックパッケージ |
JP2943129B2 (ja) * | 1992-12-29 | 1999-08-30 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | セラミック組成物、セラミック・グリーン・シートおよび製造方法 |
US5686790A (en) * | 1993-06-22 | 1997-11-11 | Candescent Technologies Corporation | Flat panel device with ceramic backplate |
US5546012A (en) * | 1994-04-15 | 1996-08-13 | International Business Machines Corporation | Probe card assembly having a ceramic probe card |
US5514451A (en) * | 1995-01-27 | 1996-05-07 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Conductive via fill inks for ceramic multilayer circuit boards on support substrates |
TW396350B (en) * | 1996-12-04 | 2000-07-01 | Nat Science Council | Dielectric composition, slurry for use in the tape casting process, porcess for producing a ceramic product and process for preparing multilayer ceramic package |
US6258191B1 (en) * | 1998-09-16 | 2001-07-10 | International Business Machines Corporation | Method and materials for increasing the strength of crystalline ceramic |
CN100540494C (zh) * | 1998-10-16 | 2009-09-16 | 株式会社村田制作所 | 用于电路板中的结晶玻璃合成物以及烧结结晶玻璃 |
US6163957A (en) * | 1998-11-13 | 2000-12-26 | Fujitsu Limited | Multilayer laminated substrates with high density interconnects and methods of making the same |
JP2000244123A (ja) | 1999-02-19 | 2000-09-08 | Hitachi Ltd | 多層セラミック回路基板 |
US6136419A (en) * | 1999-05-26 | 2000-10-24 | International Business Machines Corporation | Ceramic substrate having a sealed layer |
WO2005067359A1 (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | セラミック多層基板 |
US7186461B2 (en) * | 2004-05-27 | 2007-03-06 | Delaware Capital Formation, Inc. | Glass-ceramic materials and electronic packages including same |
US7387838B2 (en) * | 2004-05-27 | 2008-06-17 | Delaware Capital Formation, Inc. | Low loss glass-ceramic materials, method of making same and electronic packages including same |
US7473969B2 (en) * | 2004-08-18 | 2009-01-06 | Corning Incorporated | High strain glass/glass-ceramic containing semiconductor-on-insulator structures |
US20080090720A1 (en) | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Ceramext, Llc | Process and apparatus for hot-forging synthetic ceramic |
US8030119B2 (en) * | 2008-03-08 | 2011-10-04 | Crystal Solar, Inc. | Integrated method and system for manufacturing monolithic panels of crystalline solar cells |
US8481357B2 (en) * | 2008-03-08 | 2013-07-09 | Crystal Solar Incorporated | Thin film solar cell with ceramic handling layer |
CN101740678A (zh) * | 2008-11-10 | 2010-06-16 | 富士迈半导体精密工业(上海)有限公司 | 固态发光元件及光源模组 |
US10087103B2 (en) | 2008-11-12 | 2018-10-02 | Bloom Energy Corporation | Seal compositions, methods, and structures for planar solid oxide fuel cells |
US8691470B2 (en) | 2008-11-12 | 2014-04-08 | Bloom Energy Corporation | Seal compositions, methods, and structures for planar solid oxide fuel cells |
US8883663B2 (en) * | 2010-11-30 | 2014-11-11 | Corning Incorporated | Fusion formed and ion exchanged glass-ceramics |
US8968509B2 (en) | 2013-05-09 | 2015-03-03 | Bloom Energy Corporation | Methods and devices for printing seals for fuel cell stacks |
US11358897B2 (en) * | 2017-11-30 | 2022-06-14 | Corning Incorporated | Black b-spodumene glass ceramics with an optimized color package |
WO2019191350A1 (en) | 2018-03-28 | 2019-10-03 | Corning Incorporated | Boron phosphate glass-ceramics with low dielectric loss |
CN112533880A (zh) | 2018-07-23 | 2021-03-19 | 康宁股份有限公司 | 铝硅酸镁盐玻璃陶瓷 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA651228A (en) * | 1962-10-30 | Corning Glass Works | Low-expansion glass-ceramic and method of making it | |
US2971853A (en) * | 1953-03-05 | 1961-02-14 | Corning Glass Works | Ceramic body and method of making it |
BE557975A (de) * | 1956-06-04 | 1957-11-30 | ||
NL261773A (de) * | 1960-02-29 | |||
GB1010513A (en) * | 1962-02-02 | 1965-11-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | Improvements in or relating to crystalline glass and to methods of making the same |
NL298704A (de) * | 1962-10-03 | |||
DE1496611B1 (de) * | 1964-07-31 | 1972-02-03 | Owens Illinois Inc | Durchsichtige glaskeramik mit niedrigem waermeausdehnungs koeffizienten verfahren zur herstellung eines aus ihr be stehenden gegenstanes ihre verwendung in teleskopspiegeln sowie thermisch kristallisierbares gla |
GB1114556A (en) * | 1965-11-26 | 1968-05-22 | Corning Glass Works | Ceramic article and method of making it |
US3490984A (en) * | 1965-12-30 | 1970-01-20 | Owens Illinois Inc | Art of producing high-strength surface-crystallized,glass bodies |
US3450546A (en) * | 1966-05-26 | 1969-06-17 | Corning Glass Works | Transparent glass-ceramic articles and method for producing |
US3423517A (en) * | 1966-07-27 | 1969-01-21 | Dielectric Systems Inc | Monolithic ceramic electrical interconnecting structure |
US3486872A (en) * | 1966-11-15 | 1969-12-30 | Owens Illinois Inc | Method for producing a crystallized sintered glass article with a nonporous surface |
US3600204A (en) | 1968-05-31 | 1971-08-17 | Corning Glass Works | Glass-ceramic article prepared from low expansion thermally devitrifiable glass frit |
US3723176A (en) * | 1969-06-19 | 1973-03-27 | American Lava Corp | Alumina palladium composite |
US3825468A (en) * | 1969-07-25 | 1974-07-23 | Owens Illinois Inc | Sintered ceramic |
BE756235A (fr) * | 1969-09-16 | 1971-03-16 | Corning Glass Works | Ciments en ceramique de verre |
US3629668A (en) * | 1969-12-19 | 1971-12-21 | Texas Instruments Inc | Semiconductor device package having improved compatibility properties |
US3732116A (en) * | 1970-10-21 | 1973-05-08 | Corning Glass Works | Glass-ceramic articles containing strontia-,yttria-,lanthana-,and/or tantala-bearing crystal species |
DE2263234C3 (de) * | 1972-12-23 | 1975-07-10 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen., 6500 Mainz | Verfahren zur Herstellung von hochfesten und temperaturwechselbeständigen Glasgegenständen durch Oberflächenkristallisation unter Ausnutzung eines lonenaustausches innerhalb des Glases |
US4015048A (en) * | 1975-03-03 | 1977-03-29 | Corning Glass Works | Ceramic articles having cordierite coatings |
US4126477A (en) * | 1977-05-06 | 1978-11-21 | Corning Glass Works | Beta-spodumene glass-ceramics exhibiting excellent dimensional stability |
-
1978
- 1978-02-06 US US05/875,703 patent/US4301324A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-10-26 CA CA314,417A patent/CA1109664A/en not_active Expired
- 1978-12-28 FR FR7837093A patent/FR2416203A1/fr active Granted
-
1979
- 1979-01-05 BE BE192779A patent/BE873329A/xx not_active IP Right Cessation
- 1979-01-13 DE DE2901172A patent/DE2901172C3/de not_active Expired
- 1979-01-15 AT AT0028979A patent/AT377966B/de not_active IP Right Cessation
- 1979-01-16 CH CH38779A patent/CH645602A5/de not_active IP Right Cessation
- 1979-01-17 GB GB7901661A patent/GB2013650B/en not_active Expired
- 1979-01-19 JP JP404879A patent/JPS54111517A/ja active Granted
- 1979-02-01 SE SE7900880A patent/SE444308B/sv not_active IP Right Cessation
- 1979-02-02 IT IT19842/79A patent/IT1110275B/it active
- 1979-02-05 ES ES477459A patent/ES477459A1/es not_active Expired
- 1979-02-06 NL NL7900926A patent/NL7900926A/xx not_active Application Discontinuation
-
1981
- 1981-04-20 JP JP56058703A patent/JPS5946900B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1109664A (en) | 1981-09-29 |
AT377966B (de) | 1985-05-28 |
CH645602A5 (de) | 1984-10-15 |
FR2416203B1 (de) | 1983-04-15 |
IT1110275B (it) | 1985-12-23 |
IT7919842A0 (it) | 1979-02-02 |
US4301324A (en) | 1981-11-17 |
JPS5946900B2 (ja) | 1984-11-15 |
FR2416203A1 (fr) | 1979-08-31 |
JPS5711847A (en) | 1982-01-21 |
SE444308B (sv) | 1986-04-07 |
GB2013650A (en) | 1979-08-15 |
JPS54111517A (en) | 1979-08-31 |
NL7900926A (nl) | 1979-08-08 |
GB2013650B (en) | 1982-10-06 |
ATA28979A (de) | 1984-10-15 |
DE2901172A1 (de) | 1979-08-16 |
BE873329A (fr) | 1979-05-02 |
ES477459A1 (es) | 1979-10-16 |
SE7900880L (sv) | 1979-08-07 |
JPS5742577B2 (de) | 1982-09-09 |
DE2901172C3 (de) | 1982-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2901172C3 (de) | Verfahren zum Herstellen einer porenfreien Sinterglaskeramik auf der Basis SiO↓2↓-Al↓2↓O↓3↓- (MgO-CaO-BaO-B↓2↓O↓3↓) und daraus hergestelltes Substrat bzw. Laminat | |
US4413061A (en) | Glass-ceramic structures and sintered multilayer substrates thereof with circuit patterns of gold, silver or copper | |
EP0016307B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen glaskeramischen Struktur mit innen liegenden Versorgungsleitungen auf Kupferbasis | |
DE3227657C2 (de) | Keramische Vielschicht-Schaltungsplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE2602429C2 (de) | Sinterfähiges Glaspulver im System MgO-Al&darr;2&darr;O&darr;3&darr;-SiO&darr;2&darr;-MO | |
DE69535391T2 (de) | Mehrlagenschaltungssubstrat | |
DE3701973C2 (de) | ||
DE112007001868B4 (de) | Glaskeramikzusammensetzung, gesinterter Glaskeramikkörper und elektronische Komponente aus monolithischer Keramik | |
DE10141910B4 (de) | Glaskeramiksinterprodukt und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP2816018B1 (de) | Glasiges oder zumindest teilkristallines Fügematerial und dessen Verwendung | |
EP0428880B1 (de) | Keramische Stoffzusammensetzung und ihre Verwendung | |
EP0690031A1 (de) | Zr02-haltige Glaskeramik | |
DE3151206A1 (de) | Glasiertes, keramisches traegermaterial | |
DE10109531B4 (de) | Keramik mit Hochfrequenzeigenschaften, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung | |
DE1421859B2 (de) | Verfahren zur herstellung eines glas keramik formkoerpers mit in einem breiten bereich variierbarem waermeausdehnungskoef fizienten | |
DE2610303C2 (de) | Siebdruckpaste für dicke, elektrisch leitende, Leiterbahnen bildende Schichten auf einem keramischen Substrat | |
DE102008007338B4 (de) | Keramikpulver für einen Rohling, mehrschichtiges Keramiksubstrat und Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Keramiksubstrats | |
DE3148809A1 (de) | "keramische traegerplatte fuer feinlinige elektrische schaltungen und verfahren zu deren herstellung" | |
US3684536A (en) | Bismuthate glass-ceramic precursor compositions | |
DE2460931A1 (de) | Bei niedrigen temperaturen sinterbare stoffzusammensetzung | |
DE2554969C3 (de) | Glasierbare, nichtporöse keramische Sinterkörper hoher mechanischer Festigkeit mit steatitanalogen elektrischen Isolationseigenschaften | |
DE1266937B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer unmittelbar mit einer Glasschicht durch Pressdruck verbundenen Metallfolie | |
DE2459176A1 (de) | Keramische stoffzusammensetzungen mit hohem tonerdegehalt und einem gehalt an mgo-al tief 2 o tief 3 -sio tief 2 oder cao-al tief 2 o tief 3 -sio tief 2 -glas | |
EP0005198B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines dichten keramischen Materials mit einem Gehalt an hochreinem Mullit | |
US6174829B1 (en) | Ceramic dielectric compositions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |