Keramik-Metall-Durchführungen (SCHOTT CerTMS®)

Konzept

In der Elektronik und auf dem Kommunikationssektor setzt sich der aktuelle Trend hin zur Verkleinerung fort. Es werden ständig Lösungen mit immer komplexeren Anforderungen verlangt. Da die Möglichkeiten zur Verkleinerung der konventionellen Glas-Metall-Durchführungen fast ausgeschöpft sind, wurde die Entwicklung alternativer und innovativer Lösungsvorschläge notwendig.

Die Verbindung von Multilagen-Keramiken mit verschiedenen Gehäusetechnologien ist eine Methode, die ein hohes Potenzial für Weiterentwicklung und Miniaturisierung besitzt. Hier werden speziellen Keramikkomponenten verschiedenartige elektrische Durchleitungen, z.B. für DC- und Hochfrequenz-Signale, thermoelektrische Kühler, etc., integriert. Dies bietet völlig neue Möglichkeiten für die Verkapselung komplexer elektronischer und opto-elektronischer Systeme

Multilagen-Keramik-Herstellung

SCHOTT CerTMS® wird aus mehrlagigen Hochtemperaturkeramiken (> 90% Al2O3) gebrannt. Die Keramik wird durch Mischen von Keramik- und Glaspulver mit spezifischer Körnung und kleinen Mengen Binde- und Lösungsmittel hergestellt. So erhält man einen homogenen Schlicker, der dann zu Folien von gleichmäßiger Dicke (ungefähr 100 µm –500 µm) gegossen wird. Diese sogenannten „Green Sheets" können nach dem Trocknen für den Transport leicht zugeschnitten und gerollt sowie weiter verarbeitet werden (z.B. für Siebdruck, Stanzen, Auffüllung von Bohrungen (Vias), etc.).

Der nächste Schritt bei der Herstellung von SCHOTT CerTMS® ist die Festlegung der elektrischen Leiterbahnen. Je nach Design werden die Grünfolien so verarbeitet, dass sie Hohlräume bilden und/oder Bohrungen erhalten. Diese können mit einer hochschmelzenden Metallpaste aufgefüllt werden. Diese „Vias“ stellen vertikale Leitungen für die elektrische Dürchführung dar. Die flachen elektrischen Leiterbahnen werden durch Siebdruck, wiederum unter Verwendung von hochschmelzenden metallhaltigen Pasten, hergestellt.

Wurden die Metallstrukturen definiert, so werden die Grünfolien in spezifischer Reihenfolge gestapelt und laminiert. Bei diesem Vorgang werden die individuellen, im Grunde zwei-dimensionalen, Folien miteinander verbunden. Am Ende steht eine dreidimensionale Struktur mit hermetisch abgedichteten elektrischen Durchführungen. Bei der Datenkommunikation ist der Querschnitt dieser dreidimensionalen Struktur oft einem “T” ähnlich. Daher wird auch das fertige Keramik-Produkt als T-bar bezeichnet.

Die aus mehreren Schichten bestehende Keramik wird dann bei Temperaturen bis zu 1.600 °C in einer Wasserstoffatmosphäre gebrannt. Eine Veredelung der Metallbeschichtung (z.B. eine Beschichtung aus Ni oder Ni/ Au) und den zugänglichen Strukturen aus Metall ermöglicht Nachfolgeprozesse wie z.B. Hartlöten bei hohen Temperaturen (z.B. Verwendung von AgCu Hartlot) oder durch Weichlöten bei niedrigen Temperaturen (z.B. AuSn). Dadurch kann die Keramik-Komponente mit einem noch komplexeren Metallgehäuse kombiniert werden. So entsteht eine Baugruppe mit zuverlässigen hermetischen Abdichtungen und verschiedenen kundenindividuellen, elektrischen, optischen und thermischen Funktionen.


Vorteile der Technologie

Höhere Leistung und komplexeres Design

SCHOTT CerTMS® Komponenten und Baugruppen besitzen viele Vorteile. Sie sind aufgrund ihrer zahlreichen Ein- und Ausgänge ideal für den Einsatz in komplexen, elektronischen und opto-elektronischen Systeme. Sie bieten die Möglichkeit zur Erzeugung extrem zuverlässiger Baugruppen und können in immer komplexeren Modulen verwendet werden. SCHOTT CerTMS® Gehäuse machen die Verkleinerung der Baugruppen einfacher, verwenden Verfahren der Standard-IC-Verbindungen und integrieren sogar Impedanz angepasste Hoch-Frequenz-Durchführungen für eine schnelle Datenübertragung in das System.

Anwendungsbereiche

SCHOTT CerTMS® werden primär in hybriden mikroelektronischen Gehäusen eingesetzt. Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Opto-Elektronik-Produkte.

Design - Richtlinien für LTCC und HTCC – Substrate finden Sie unter den folgenden Links:
LTCC Design Guidelines HTCC Design Guidelines High and Low Temperature Cofired Multilayer Ceramics