Druckunterstütztes Sintern als Grundlage neuer Technologievarianten für LTCC

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem druckunterstützten Sintern von LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics). Hierbei handelt es sich um einen Prozess, der die in keramischen Systemen übliche Sinterschrumpfung in lateraler Ebene weitgehend eliminiert. Es wurde zunächst eine analytische und experimentelle Charakterisierung dieses Prozesses durchgeführt. Die Resultate zeigten, dass neben der bereits häufig diskutierten Verringerung der lateralen Toleranzen weitere Vorzüge mit dem druckunterstützten Sintern verbunden sind. Es werden neue Technologien nutzbar, die in Systemen mit lateraler Schwindung kaum beherrschbar sind. So wird beispielsweise die Realisierung von Multimaterialsystemen erleichtert. Die Integration von Fremdmaterialien in LTCC-Mehrebenensubstrate wurde darum eingehend untersucht. Vielversprechend ist neben der Einbringung sinteraktiver Materialien in Form von Folien oder Pasten auch die Möglichkeit der Nutzung nicht sinteraktiver Werkstoffe. Als Beispiel hierfür wurden Prozesse entwickelt, die es erlauben vollmetallische (also nicht pastenbasierte) Leiter mit hoher Strukturauflösung in LTCC-Module zu integrieren. Die Charakterisierung der Eigenschaften solcher Systeme wies verschiedene Vorzüge hinsichtlich der elektrischen Leistungsfähigkeit nach. Ein Vorteil der LTCC-Technik ist die leichte Strukturierbarkeit im ungebrannten Zustand. Dies erleichtert die Herstellung dreidimensionaler Geometrien. Beim druckunterstützten Sintern sind derartige Strukturen prinzipbedingt problematisch, sie werden jedoch oft seitens der Anwender gefordert. Deshalb wurden verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung dreidimensionaler Strukturen untersucht bzw. vorgestellt. Sequentielles Sintern oder die Verwendung von Negativformen während des Sinterns erlauben, zumindest für einige Anwendungsfälle, die Herstellung dreidimensionaler Geometrien in Kombination mit dem druckunterstützten Sintern. Dies wurde an Beispielen dargestellt. Der sinnvolle Einsatz des technologisch aufwändigen druckunterstützten Sinterns ist dann gegeben, wenn durch die spezifischen Vorzüge eine Steigerung der Funktionalität von LTCC-Systemen möglich ist, die andere Technologien nicht in gleicher Qualität erlauben. Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit verschiedenen Technologievarianten, die dazu zukünftig einen Beitrag leisten können.