AT11107U1 - Wärmesenke sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmesenke (8) für ein Bauteil (17), mit einem wärmeableitenden Grundkörper (1), mit einem in einer vorgefertigten Aufnahme (2) des Grundkörpers (1) einliegenden Einlagekörper (3) mit einer größeren Wärmeleitfähigkeit als der Grundkörper (1), und mit einer Außenseite (9), weiche eine Positionsfläche (10) zur Positionierung des Bauteils (17) aufweist. Der Einlagekörper (3) besteht aus einem Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoff und ist in einer Abstandsrichtung AR mit einem Abstand d zur Positionsfläche (10) angeordnet, wobei d > 0 mm.

Description

österreichisches Patentamt AT 11 107 U1 2010-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Wärmesenke für ein Bauteil, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.

[0002] Elektronische Bauteile, wie z.B. Schaltkreise oder andere Halbleiter, bringen während ihres Betriebes verhältnismäßig hohe Wärmeverluste mit sich. Diese Wärmeverluste müssen wirksam abgeleitet werden, um insbesondere eine möglichst konstante Betriebstemperatur und zuverlässige Funktionsweise des Bauteils zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Wärmesenken zu verwenden. Das Bauteil ist z.B. mittels einer Lötverbindung an einer Außenseite der Wärmesenke positioniert. Für den Werkstoff der Wärmesenke besteht dabei die Anforderung, dass er eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, um einen Temperaturanstieg des Bauteils während des Betriebs möglicht gering zu halten. Gleichzeitig muss das thermische Ausdehnungsverhalten von Bauteil und Wärmesenke möglichst gut aneinander angepasst sein.

[0003] So ist in EP 0 364 155 A2 eine Wärmesenke beschrieben, die aus einem Diamant-Verbundwerkstoff besteht und deren thermischer Ausdehnungskoeffizient (CTE) im Wesentlichen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des auf der Wärmesenke positionierten Halbleiters entspricht (CTE-Anpassung), so dass die Differenz zwischen beiden thermischen Ausdehnungskoeffizienten weniger als 1 x 10'6 °C'1 beträgt.

[0004] WO 2006/050205 A2 offenbart eine Wärmesenke für Halbleiter und integrierte Schaltkreise mit einem plattenartigen Grundkörper, der eine Vielzahl von Aufnahmelöchern aufweist. Die Aufnahmelöcher sind beispielsweise mit Kupfer, einer Kupferlegierung, Silber, einer Silberlegierung oder mit einem anderen hoch wärmeleitfähigen Werkstoff wie Diamant oder einem Verbundwerkstoff gefüllt. Optional werden die beiden parallel gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Grundkörpers jeweils mit einer zusätzlichen Schicht beschichtet. Hierzu werden Metallstreifen der Gruppe IB an den beiden Hauptoberflächen des Grundkörpers positioniert und bis zu ihrer Schmelztemperatur erhitzt. Der schmelzende Metallwerkstoff füllt die Aufnahmelöcher und bildet die zusätzlichen Schichten auf den Hauptoberflächen des Grundkörpers. Die Anordnung der hoch wärmeleitenden Füllungen in den Aufnahmelöchern soll einen signifikant niedrigeren thermischen Widerstand und eine größere thermische Leitfähigkeit in Richtung der z-Achse der Wärmesenke erreichen.

[0005] In US 2001/0038140 A1 ist eine weitere Wärmesenke für einen Halbleiter oder einen Chip offenbart. In einer Ausführungsform ist dort ein platten- oder blockartiger Grundkörper aus einem Kupfer-Wolfram-Verbundwerkstoff mit einer thermischen Leitfähigkeit von 163 W/(m.K) beschrieben. Dieser Grundkörper weist mehrere Kavitäten zur Aufnahme von Einlagekörpern auf. Ein Einlagekörper aus 100 % Kupfer soll eine thermische Leitfähigkeit von 393 W/(m.K) haben. Zudem werden Einlagekörper in Form von sogenannten FGM (Functionally Graded Material)-Kernen vorgeschlagen. Als geeignete Werkstoffe für die FGM-Kerne sind unter anderem Kupfer, Silber, Kupfer-Silber, Gold und Diamant genannt. An einer ersten Außenseite der Wärmesenke sind zwei Halbleiter bzw. Chips angeordnet, wobei jeder Halbleiter bzw. Chip unmittelbar an einer freien Oberfläche eines FGM-Kernes positioniert ist. Der ersten Außenseite in einer Abstandsrichtung (sie entspricht in US 2001/0038140 A1 der Richtung der Dicke der Wärmesenke) gegenüberliegend ist eine zweite Außenseite der Wärmesenke mit einem weiteren FGM-Kern angeordnet. Aufgrund des üblichen Aufbaus eines FGM-Kernes können jedoch mechanische Spannungen zwischen diesem FGM-Kern und dem Bauteil auftreten, welche die technische Funktion der Wärmesenke und somit auch des Bauteils beeinträchtigen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmesenke bereitzustellen, die mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Wärmeableitung für unterschiedliche Bauteile ermöglicht.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst. Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Verwendung gemäß Anspruch 21 und durch die Merkmalskombination des Verfahrensanspruches 23. 1/13 österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15 [0008] Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, den in den Grundkörper einzulegenden Einlagekörper aus einem, vorzugsweise isotropen, Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoff bereitzustellen, so dass eine ausreichend hohe thermische Leitfähigkeit (z.B. 380 bis 900 W/(m.K) bei Diamant-Kupfer-Verbund) auch bei Bauteilen (z.B. Laser-Diode) mit großer Verlustwärme gewährleistet ist. Für eine wirksame Wärmeableitung und auch für eine zuverlässige Positionierung des Bauteils ist es vorteilhaft, eine spiegelglatte (mirror finish) Positionsfläche als Auflage für das Bauteil an der Wärmesenke anzubieten. Die Oberfläche des Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoffes kann zur Erzielung dieser Oberflächenbeschaffenheit aber entweder gar nicht oder nur mit erheblichem Aufwand bearbeitet werden. Es ist deshalb vorgesehen, zwischen dem Einlagekörper und der Positionsfläche für das Bauteil einen Abstand d vorzusehen, wobei d > 0 ist. Mit anderen Worten wird eine unmittelbare Positionierung des Bauteiles am kohlenstoffhaltigen Einlagekörper vermieden.

[0009] Für den Verbundwerkstoff des Einlagekörpers werden vorzugsweise ein Kohlenstoffgehalt von 40 bis 90 Vol.-% und ein Metallgehalt von 10 bis 60 Vol.-% bezogen auf das Gesamtvolumen des Einlagekörpers eingesetzt. Optional können auch Metallkarbide oder Karbide der Elemente Si, B mit einem Anteil von 0 bis 10 Vol.-% bezogen auf das Gesamtvolumen des Einlagekörpers zugesetzt werden.

[0010] Der Abstand d bemisst sich in einer Abstandsrichtung zwischen der Positionsfläche und dem Einlagekörper. Der Abstand bzw. die Abstandsrichtung verläuft insbesondere senkrecht zur Positionsfläche. Vorzugsweise erstreckt sich die Abstandsrichtung von einer die Positionsfläche aufweisenden ersten Außenseite der Wärmesenke in Richtung einer gegenüberliegenden zweiten Außenseite der Wärmesenke. Die zweite Außenseite der Wärmesenke kann im Sinne einer kostengünstigen Fierstellung der Wärmesenke als eine abdeckungsfreie Außenfläche des Grundkörpers ausgebildet sein. Alternativ weist die zweite Außenseite eine zusätzliche Schicht an dem Grundkörper auf, welche z.B. aus Nickel, Gold oder einer Goldlegierung (insbesondere AuSn) besteht und die mechanische Anbindung der Wärmesenke an eine Montagebasis, ein System oder dergleichen vereinfacht.

[0011] Vorteilhaft an dem Abstand d ist es, dass er derart dimensioniert oder auch nachträglich bearbeitet werden kann, so dass je nach Anwendungsfall ein möglichst geringer fertigungstechnischer Aufwand für die abhängig vom Bauteil erforderliche Oberflächenbeschaffenheit der Positionsfläche und gleichzeitig eine ausreichende Wärmeableitung vom Bauteil zum Einlagekörper gewährleistet ist.

[0012] Vorzugsweise ist der Abstand aus einem anderen Material bzw. Werkstoff als der Grundkörper und/oder als der Einlagekörper gebildet. Als geeignete Werkstoffe können Kupfer, Silber, eine Kupferlegierung odereine Silberlegierung eingesetzt werden. Die Deckschicht kann eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 300 W/(m.K), vorzugsweise von 360 bis 440 W/(m.K) und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 12 bis 25 x 10'6K'1, vorzugsweise von 15 bis 20 x 10"6K"1 aufweisen.

[0013] Alternativ ist der Abstand zwischen Positionsfläche und Einlagekörper durch den Grundkörper selbst ausgebildet. Dies unterstützt eine kostengünstige Herstellung der Wärmesenke ohne zusätzliche Deckschichten und entsprechende Arbeitsschritte. Darüber hinaus kann der Abstand zwischen Positionsfläche und Einlagekörper variiert werden, indem Material des Grundkörpers im Bereich des Einlagekörpers abgetragen wird, z.B. mittels Fräsen. Auch eine nachträgliche Fierstellung der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit an der Positionsfläche lässt sich an dem Grundkörper besonders einfach durchführen.

[0014] Vorzugsweise beträgt der vordefinierte Abstand zwischen Positionsfläche und Einlagekörper in Abstandsrichtung 0,001 bis 5 mm. Oberhalb dieses Abstands-Bereiches ist die erwünschte effektive Wärmeableitung nicht gewährleistet. Unterhalb dieses Abstand-Bereiches ist die erforderliche Flächenhomogenität an der der Positionsfläche zugeordneten Außenseite der Wärmesenke nicht gewährleistet bzw. nicht erzielbar. Insbesondere ist die erforderliche Oberflächenbeschaffenheit an der Positionsfläche nicht oder technisch aufwändig erzielbar. Weitere bevorzugte Abstände betragen 0,01 bis 3 mm, weiter bevorzugt 0,1 bis 0,2 mm. 2/13 österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15 [0015] Der Abstand wird vorzugsweise mittels einer die Positionsfläche aufweisenden Deckschicht realisiert, welche wenigstens den Einlagekörper zumindest teilweise abdeckt. Vorzugsweise wird auch der Grundkörper zumindest teilweise abgedeckt. Diese Deckschicht mit der erforderlichen Oberflächenbeschaffenheit für die Positionsfläche kann erheblich kostengünstiger bereit gestellt werden als eine entsprechende Bearbeitung der Oberfläche des Einlagekörpers aus kohlenstoffbasiertem Verbundwerkstoff. Gleichzeitig bietet die Deckschicht einen Schutz für den Einlagekörper und vorzugsweise auch den Grundkörper vor etwaigen mechanischen Beschädigungen.

[0016] Die Deckschicht ist beispielsweise als Folie ausgebildet, welche durch einfache Fertigungsschritte an dem Einlagekörper und vorzugsweise auch am Grundkörper positioniert und befestigt werden kann. Hierbei kann die bereitgestellte Folie bereits die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, so dass nachträgliche Bearbeitungsschritte an dieser Deckschicht nach deren Befestigung entfallen.

[0017] Vorzugsweise befindet sich zwischen der Deckschicht und dem Einlagekörper eine Lötschicht, um eine mechanisch stabile Fixierung und CTE-Anpassung zwischen Deckschicht und Einlagekörper zu ermöglichen. Gleiches gilt für das Verhältnis zwischen Deckschicht und Grundkörper bei einer entsprechenden Dimensionierung der Lötschicht. Die Lötschicht ist vorzugsweise als Lötfolie mit einer bevorzugten Foliendicke von 0,01 mm bis 0,2 mm ausgebildet. Als Lötschicht wird insbesondere ein Hochtemperaturlot mit aktiven Elementen (z.B. Ti) verwendet. Beim Verlöten findet das Erschmelzen der Lötschicht unter Vakuum statt (10'5 bis 10"6 bar). Die Prozesstemperatur beträgt vorzugsweise 650 bis 850 °C. Die Lötschicht kann die Größe des Abstands zwischen Positionsfläche und Einlagekörper mit beeinflussen.

[0018] Die an einer Außenseite der Wärmesenke angeordnete Positionsfläche umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest abschnittsweise auch eine Außenkante dieser Außenseite. Damit ergibt sich die Möglichkeit, das Bauteil an einem Flächenrand dieser Außenseite zu positionieren, wie dies z.B. bei Laser-Dioden erforderlich ist. Gegebenenfalls steht das Bauteil, insbesondere eine Laser-Diode, auch teilweise über die Außenkante hinaus.

[0019] Vorzugsweise ist die Oberfläche der Positionsfläche derart beschaffen, dass sie eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,001 bis 2 gm aufweist. Oberhalb dieses Bereichs ist abhängig vom zu kühlenden Bauteil keine exakte und stabile Positionierung des Bauteils und/oder keine zufriedenstellende Wärmeableitung gewährleistet. Eine Oberflächenrauhigkeit Ra unterhalb des angegebenen Bereiches ist prozesstechnisch aufwändig (Anzahl Bearbeitungsschritte und Messungen, hochauflösende Messgeräte) und entsprechend kostenaufwändig. Insbesondere beträgt die Oberflächenrauhigkeit Ra 0,001 bis 0,8 pm, weiter bevorzugt 0,005 bis 0,06 pm. Die gewünschte Oberflächenrauhigkeit wird z.B. mittels Polieren, Diamantfräsen oder Flachhonen erzielt.

[0020] Die Positionsfläche ist vorzugsweise mittels Markierungen (z.B. Kerben, Rillen, Farbstreifen) erkennbar. Dabei zeigt die Markierung insbesondere eine äußere Begrenzung der Positionsfläche an, innerhalb der das Bauteil zu positionieren ist.

[0021] Vorteilhaft besteht der Einlagekörper aus einem Diamant-Metall-Verbundwerkstoff. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird für den Einlagekörper ein Graphit-Metall-Verbundwerkstoff verwendet. Bei diesen Verbundwerkstoffen des Einlagekörpers wird für die Metallphase vorzugsweise mindestens ein Element oder eine Legierung aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Silber, Aluminium eingesetzt.

[0022] Vorteilhaft flankiert die vorgefertigte Aufnahme den Einlagekörper mit mindestens zwei Aufnahmeflächen. Hierzu ist die Aufnahme verfahrenstechnisch einfach beispielsweise als absatzartige Aussparung oder Stufe in einem quader- oder blockartigen Grundkörper realisierbar. Alternativ ist die Aufnahme als ein Aufnahmekanal vorgefertigt, welcher den Grundkörper quer zur Abstandsrichtung durchsetzt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahme als eine Kavität in den Grundkörper eingearbeitet. Die Kavität bietet die Möglichkeit einer kostengünstigen in situ-Fertigung des Einlagekörpers mit der Kavität als Fertigungsform. 3/13 österreichisches Patentamt AT 11 107 U1 2010-04-15 [0023] Um eine wirksame Wärmeleitfähigkeit und mechanische Verbindung im Übergangsbereich zwischen Einlagekörper und Grundkörper zu erzielen, ist es vorteilhaft, dass der Einlagekörper unter Zwischenlage einer Lötschicht in der Aufnahme einliegt. Hierzu kann beispielsweise eine Lötfolie an den Aufnahmeflächen der Aufnahme fixiert werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lot um ein Hochtemperaturlot mit aktiven Elementen (z.B. Ti). Das Erschmelzen der Lötschicht findet unter Vakuum statt (105 bis 106 bar). Die Prozesstemperatur beträgt vorzugsweise 650 bis 850°C.

[0024] Die vorgenannte Lötschicht ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei dem Einlagekörper um einen vorgefertigten Formkörper handelt.

[0025] Werkstoffe mit mindestens einem Element oder einer Legierung aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Silber, Wolfram und Molybdän sind auch aufgrund ihrer verhältnismäßig hohen Wärmeleitfähigkeit für den Grundkörper besonders gut geeignet. Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff „Legierung" an dieser Stelle auch eine Pseudolegierung, d.h. einen Verbundwerkstoff aus Kupfer und/oder Silber mit Wolfram und/oder Molybdän beinhaltet. Ein Grundkörper aus 100% Kupfer ist besonders vorteilhaft, da er im Vergleich zu den anderen geeigneten Werkstoffen verhältnismäßig kostengünstig hergestellt und für die Realisierung der Aufnahme, der Oberflächenbeschaffenheit und des Abstandes zwischen Positionsfläche und Einlagekörper fertigungstechnisch einfach mechanisch bearbeitet werden kann.

[0026] Vorzugsweise ergänzt das Bauteil die Wärmesenke zu einer kombinierten Vorrichtung, bei der die Wärmesenke kombiniert mit dem daran positionierten Bauteil vorhanden ist.

[0027] Das Bauteil ist vorzugsweise als elektrisches bzw. elektronisches Bauteil ausgebildet. Die Wärmesenke ist für die Wärmeableitung unterschiedlicher Bauteile, insbesondere auf den Gebieten der Leistungselektronik, Optoelektronik und Mikroelektronik geeignet. Bei den Bauteilen handelt es sich z.B. um Halbleiter, Transistoren, Dioden oder andere optoelektronische Bauteile oder integrierte Schaltkreise. Aufgrund ihres speziellen Aufbaus eignet sich die Wärmesenke auch für Bauteile mit besonders großen Wärmeverlusten, wie sie z.B. bei Laser-Dioden entstehen. Diese enthalten insbesondere Gallium-Arsenid (GaAs) als Halbleiter.

[0028] Wie bereits erläutert, ermöglicht es der Abstand d zwischen dem kohlenstoffhaltigen Einlagekörper und dem Bauteil, auf fertigungstechnisch einfache Weise eine spiegelglatte Oberfläche (mirrorfinish) als Positionsfläche für das Bauteil vorzuhalten. Die erfindungsgemäße Wärmesenke eignet sich deshalb auch besonders für eine Kombination mit einer Laser-Diode als Bauteil, da die exakte Funktionsweise des Laserstrahls eine entsprechend präzise Positionierung der Laser-Diode an einer Wärmesenke erfordert.

[0029] Bei der Herstellung der Wärmesenke wird zunächst ein wärmeableitender Grundkörper (vorzugsweise aus einem isotropen Werkstoff) bereitgestellt, wobei die Wärmesenke eine Außenseite mit einer Positionsfläche zur Positionierung des Bauteils aufweist. Weiterhin wird das Material für einen Einlagekörper bereitgestellt, welcher eine größere Wärmeleitfähigkeit als der Grundkörper aufweist und aus einem Material gefertigt wird, das ein Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoff ist. Das Material des Einlagekörpers wird in eine vorgefertigte Aufnahme des Grundkörpers derart eingebracht, dass zwischen dem Einlagekörper und der Positionsfläche in einer Abstandsrichtung ein Abstand d hergestellt wird, wobei d > 0. Mit anderen Worten wird eine unmittelbare Kontaktierung zwischen dem Bauteil und dem Einlagekörper vermieden. Der Abstand bzw. die Abstandsrichtung verläuft insbesondere senkrecht zur Positionsfläche. Vorzugsweise erstreckt sich die Abstandsrichtung von einer die Positionsfläche aufweisenden ersten Außenseite der Wärmesenke in Richtung einer gegenüberliegenden zweiten Außenseite der Wärmesenke.

[0030] Sobald der Einlagekörper in der Aufnahme des Grundkörpers einliegt, kann der gewünschte Abstand zwischen dem Einlagekörper und der Positionsfläche automatisch hergestellt sein. Dies kann durch eine entsprechende Geometrie des Grundkörpers und der Aufnahme sowie deren Abmessungen erreicht werden. Alternativ wird der Abstand d in einem separaten Verfahrensschritt gefertigt. Dies kann durch Bereitstellen einer zusätzlichen, die Positionsfläche 4/13 österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15 aufweisenden Deckschicht und/oder durch Abtragen von Material des Grundkörpers (z.B. mittels Fräsen) erfolgen.

[0031] In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Material des Einlagekörpers als ein vorgefertigter Formkörper bereitgestellt, bevor das Material in die Aufnahme eingebracht wird. Dies ermöglicht ein verfahrenstechnisch einfaches baukastenartiges Zusammenfügen des Grundkörpers und des Einlagekörpers. Vorteilhaft werden die beiden Körper miteinander mechanisch verbunden. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise mittels eines Lötvorganges während oder nach dem Einbringen des Einlagekörpers in die Aufnahme. Die Prozesstemperatur während des Lötvorganges beträgt vorzugsweise 650 bis 850°C. Der Lötvorgang findet unter Vakuum statt, wobei ein Hochtemperaturlot mit aktiven Elementen (z.B. Ti) verwendet wird. Alternativ ist eine Hochvakuum-Lötung oder ein Verlöten unter Schutzgas möglich.

[0032] Alternativ zur Bereitstellung des Einlagekörpers als vorgefertigter Formkörper wird der Einlagekörper mittels des bereitgestellten Materials in situ gefertigt, wobei die vorgefertigte Aufnahme des Grundkörpers in einer zusätzlichen Funktion als Form für die in situ-Fertigung dient, so dass zusätzliche Formwerkzeuge kostensparend vermieden werden.

[0033] Für die in situ-Fertigung des Einlagekörpers werden eine Kohlenstoff-Phase, insbesondere eine diamanthaltige oder graphithaltige Phase, und eine metallische Phase in die Aufnahme transportiert bzw. eingelegt. Die Kohlenstoff-Phase und die metallische Phase können in unterschiedlichen Aggregatzuständen und durch unterschiedliche Verfahren miteinander verbunden werden, um den Einlagekörperzu bilden.

[0034] Vorzugsweise wird zunächst die Kohlenstoff-Phase als Pulver in die Aufnahme transportiert. Danach wird die metallische Phase in schmelzflüssigem Zustand in die Aufnahme injiziert. Dabei dringt die flüssige metallische Phase in die Kohlenstoff-Phase ein. Diese Infiltration erfolgt entweder drucklos oder sie wird mittels Druck unterstützt. Die Druckunterstützung kann mittels eines bekannten GPI (Gas Pressure Infiltration)-Prozesses erfolgen. Die hierbei notwendigen Verfahrensschritte bzw. technischen Maßnahmen und Prozessbedingungen sind dem Fachmann allgemein bekannt. Dabei ist daraufzu achten, dass das Material des Grundkörpers ausreichend gasundurchlässig ist.

[0035] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden sowohl die Kohlenstoff-Phase als auch die metallische Phase als Pulver in die Aufnahme eingebracht und danach mittels Heißpressen zu dem Einlagekörper gefertigt. Die hierbei notwendigen Verfahrensschritte bzw. technischen Maßnahmen und Prozessbedingungen sind dem Fachmann ebenfalls allgemein bekannt.

[0036] Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen und Herstellungsbeispielen näher erläutert.

[0037] Es zeigen: [0038] Fig. 1 eine geschnittene perspektivische Ansicht der Wärmesenke mit einer vorgefertig ten Aufnahme und einer Laser-Diode in einer ersten Ausführungsform, [0039] Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht der Wärmesenke mit einer vorgefertig ten Aufnahme und einer Laser-Diode in einerweiteren Ausführungsform, [0040] Fig. 3 eine geschnittene perspektivische Ansicht der Wärmesenke mit einer vorgefertig ten Aufnahme und einer Laser-Diode in einerweiteren Ausführungsform, [0041] Fig. 4 eine geschnittene perspektivische Ansicht der Wärmesenke mit einer vorgefertig ten Aufnahme und einer Laser-Diode in einerweiteren Ausführungsform.

[0042] Die in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen Vorrichtungen, bei denen jeweils eine Wärmesenke -8-, -28-, -38-, -48- mit einem Bauteil in Form einer Laser-Diode -17- kombiniert ist. 5/13 österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15 BEISPIEL 1 [0043] Ein Grundkörper-1- gemäß Fig. 1 mit den Außenabmessungen 25 mm x 25 mm x 8 mm (Länge L x Breite B x Dicke D) wird bereitgestellt. Der Grundkörper -1- ist ein isotroper Festkörper und aus 95 bis 99,99 Vol.-% Cu (Rest Verunreinigungen) hergestellt. Der blockartige Grundkörper -1- weist eine Wärmeleitfähigkeit von 300 bis 400 W/(m.K) auf. Er enthält eine absatz- oder stufenartige Ausnehmung -2-, die als eine vorgefertigte Aufnahme für das Material eines vorgefertigten Einlagekörpers -3- dient. Die Ausnehmung -2- hat die Abmessungen 4,05 mm x 25 mm x 6,05 mm (Länge L x Breite B x Dicke D). Der Einlagekörper -3- besteht aus einem Silber-Diamant-Verbundwerkstoff und wird als vorgefertigter Formkörper mit den Abmessungen 4 mm x 25 mm x 6 mm (Länge L x Breite B x Dicke D bereitgestellt. Physikalische und mechanische Eigenschaften dieses eingesetzten Verbundwerkstoffes sowie weiterer geeigneter Verbundwerkstoffe für den Einlagekörper-3-sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt. TABELLE 1

Verbundwerkstoff für Einlagekörper Spezifische Wärme bei 20°C (J/gK) Wärmeleitfähigkeit bei 20°C/100°C (W/m.K) (gemäß ASTM 1461-01) Wärmeausdehnungs-Koeffizient bei 20°C/100°C (106/K) (gemäß DIN 51045) Cu/D 0,44 470/465 6,7/7,7 Ag/D 0,31 550 - 650 / 520 - 600 5,8-6,4/7,0-7,8 Al/D 0,64 440 - 530/ 410-500 7,0-9,0/8,0-10,0 [0044] Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der in Tabelle 1 dargestellten Verbundwerkstoffe hängen von dem jeweiligen Volumenanteil und der Qualität des Diamantpulvers ab.

[0045] Zunächst werden die Aufnahmeflächen -4- der Ausnehmung -2- mit einer Lötschicht -5-in Form einer Lötfolie abgedeckt. Sie besteht aus einem Hochtemperaturlot mit aktiven Elementen (z.B. Ti). Die Lötfolie hat im Ausgangszustand eine Fläche von 25 mm x 10 mm und eine Dicke von 0,08 mm, bevor sie an einer Biegestelle etwa rechtwinklig gebogen wird, um mit jeweils einem Folienschenkel an einer Aufnahmefläche -4- der Ausnehmung -2-anzuliegen. Die Lötfolie ist mittels Klebstoff in der Ausnehmung -2-vorfixiert oder nur eingelegt. Danach wird der Einlagekörper -3- in die Ausnehmung -2-eingelegt. Anschließend werden der Grundkörper -1-und der Einlagekörper -3-teilweise mittels einer Lötschicht -6- in Form einer Lötfolie und einer darüber liegenden Deckschicht -7- in Form einer Kupfer-Folie abgedeckt. Die Lötschicht -6- hat im Ausgangszustand eine Fläche von 33 mm x 25 mm und eine Dicke von 0,08 mm. Die Materialeigenschaften der Lötschicht -6-entsprechen denjenigen der zwischen den Aufnahmeflächen -4- und dem Einlagekörper -3- einliegenden Lötschicht -5-. Die Deckschicht -7- bzw. die Kupfer-Folie hat im Ausgangszustand eine Fläche von 33 mm x 25 mm und eine Dicke von 0,3 mm. Sie besteht aus Kupfer (alternativ Silber).

[0046] Die als Lötfolie ausgebildete Lötschicht -6- wird an einer Biegestelle etwa rechtwinklig gebogen, um mit jeweils einem Folienschenkel an dem Grundkörper-1- und an dem Einlagekörper -3- teilweise anzuliegen. Diese Lötfolie wird mittels Klebstoff an dem Grundkörper -1-und dem Einlagekörper -3- vorfixiert oder einfach dort angelegt. Danach wird die Deckschicht -7- entsprechend gebogen, um unter Zwischenlage der Lötschicht -6- den Grundkörper -1- und den Einlagekörper -3- teilweise abzudecken. Die derart zusammengefügten Bestandteile der 6/13 österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15 Wärmesenke -8-werden mittels einer Lötvorrichtung zusammengepresst und mittels eines Hochtemperatur-Hochvakuum-Ofens verlötet. Bei einer Prozesstemperatur von 680 bis 740 °C schmilzt das Material der vorgenannten Lötschichten -5-, -6- und bildet eine wirksame thermomechanische und chemische Verbindung zwischen dem Grundkörper -1-, dem Einlagekörper -3-und der Deckschicht -7-, Die Lötschicht -5- zwischen Ausnehmung -2- und Einlagekörper -3-schmilzt beim Verlöten auf eine Schichtdicke von ca. 0,05 mm zusammen, was bei der geometrischen Dimensionierung von Ausnehmung -2- und Einlagekörper -3-berücksichtigt ist.

[0047] Die durch die Länge L und die Breite B aufgespannte Oberfläche der Deckschicht -7-bildet eine erste Außenseite -9- der Wärmesenke -8-, welche in ihrem dem Einlagekörper -3-zugewandten Bereich eine Positionsfläche -10-zur flächigen Positionierung einer Laser-Diode -17- aufweist. Die Positionsfläche -10- umfasst abschnittsweise auch die in Richtung der Breite B verlaufende Außenkante -11 - der Außenseite -9-. Der ersten Außenseite -9- in parallel zur Dicke D verlaufender Abstandsrichtung AR gegenüberliegend befindet sich eine zweite Außenseite -12- der Wärmesenke -8-. Diese zweite Außenseite -12- ist als eine Außenfläche des Grundkörpers -1- gebildet, die frei von zusätzlichen Schichten ist.

[0048] In Abstandsrichtung AR ist ein Abstand d zwischen dem Einlagekörper -3- und der Positionsfläche -10- gebildet. Der Abstand d beträgt 0,15 mm nach einer entsprechenden Material abtragenden Bearbeitung (z.B. Diamantfräsen) der Deckschicht -7-, Er entsteht durch die bearbeitete Rest-Dicke der Deckschicht -7- und auch durch die zusammengeschmolzene Lötschicht -6-. Somit bietet die Berücksichtigung des Abstandes d die Möglichkeit, mit kostengünstigem Aufwand die gewünschte Oberflächenrauhigkeit Ra im Bereich der Positionsfläche -10- bereitzustellen, um eine dauerhaft mechanisch stabile Positionierung und wirksame Ableitung der Verlustwärme der Laser-Diode -17- zu ermöglichen. Die Deckschicht -7- und somit auch die Positionsfläche -10- hat an der Außenseite -9- eine Oberflächenrauhigkeit Ra < 50 nm. Diese Oberfläche wird nach der Montage bzw. Verlötung der Deckschicht -7- am Grundkörper -1-hergestellt. Hierzu wird die Oberflächenrauhigkeit der Deckschicht -7- mittels einer mechanischen Oberflächenbearbeitung (z.B. Diamantfräsen) erzeugt. BEISPIEL 2 [0049] Der Grundkörper -21- gemäß Fig. 2 hat die Außenabmessungen 25 mm x 25 mm x 8 mm (Länge L x Breite B x Dicke D). Der Grundkörper -21- ist ein isotroper Festkörper und aus Kupfer hergestellt. Der blockartige Grundkörper -21- weist eine Wärmeleitfähigkeit von 380 W/(m.K) auf. Er ist quer zur Abstandsrichtung AR in Richtung der Breite B von einem Aufnahmekanal -13- durchsetzt, der als eine vorgefertigte Aufnahme für das Material eines vorgefertigten Einlagekörpers -23- dient. Der Aufnahmekanal -13- hat die Abmessungen 4,1 mm x 25 mm x 7,65 mm (Länge L x Breite B x Dicke D). Der Einlagekörper -23- besteht aus einem Silber-Diamant-Verbundwerkstoff und wird als vorgefertigter Formkörper mit den Abmessungen 4 mm x 25 mm x 7,6 mm (Länge L x Breite B x Dicke D) bereitgestellt. Physikalische und mechanische Eigenschaften dieses eingesetzten Verbundwerkstoffes sowie weiterer geeigneter Verbundwerkstoffe für den Einlagekörper -23- sind in der obigen Tabelle 1 dargestellt.

[0050] Zunächst werden die Aufnahmeflächen -4- des Aufnahmekanals -13- mit einer Lötschicht -25- in Form einer Lötfolie abgedeckt. Die Materialeigenschaften der Lötschicht -25-entsprechen denjenigen der Lötschicht -5- gemäß Beispiel 1.

[0051] Die Lötfolie hat im Ausgangszustand eine Fläche von 25 mm x 19,2 mm und eine Dicke von 0,08 mm. Sie wird in den im Querschnitt U-förmigen Aufnahmekanal -13- eingelegt und mit ihren Flächenabschnitten an den Aufnahmeflächen -4- des Aufnahmekanals -13- mit Klebstoff vorfixiert oder ohne Vorfixierung an den Aufnahmeflächen -4- angelegt. Danach wird der Einlagekörper-23- in den Aufnahmekanal -13- eingelegt.

[0052] Die derart zusammengefügten Bestandteile der Wärmesenke -28- werden mittels einer Lötvorrichtung zusammengepresst und mittels eines Hochtemperatur-Hochvakuum-Ofens verlötet. Bei einer Prozesstemperatur von 680 bis 740°C schmilzt das Material der Lötschicht -25- und bildet eine wirksame thermomechanische und chemische Verbindung zwischen dem 7/13 österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15

Grundkörper -21- und dem Einlagekörper -23-. Die Lötschicht -25- zwischen Aufnahmekanal -13- und Einlagekörper -23- schmilzt beim Verlöten auf eine Schichtdicke von ca. 0,05 mm zusammen, was bei der geometrischen Dimensionierung von Aufnahmekanal -13- und Einlagekörper -23-berücksichtigt ist.

[0053] In Fig. 2 bildet die durch die Länge L und die Breite B aufgespannte und nicht von dem Aufnahmekanal -13- durchtrennte Grundkörper-Oberfläche -14- eine erste Außenseite -9- der Wärmesenke -28-, welche in ihrem dem Einlagekörper -23- zugewandten Bereich eine Positionsfläche -10- zur flächigen Positionierung einer Laser-Diode -17- aufweist. Die Positionsfläche -10-umfasst zumindest abschnittsweise auch die in Richtung der Breite B verlaufende Außenkante -11- der Außenseite -9-. Der ersten Außenseite -9- in parallel zur Dicke D verlaufender Abstandsrichtung AR gegenüberliegend befindet sich wiederum die zweite Außenseite -12- der Wärmesenke -28-, die als eine Außenfläche des Grundkörpers -21- frei von zusätzlichen Schichten ist.

[0054] In Abstandsrichtung AR ist ein Abstand d zwischen dem Einlagekörper -23- und der Positionsfläche -10- gebildet. Der Abstand d ist bei der Wärmesenke -28-gemäß Fig. 2 durch den Grundkörper -21- selbst und auch durch die zusammengeschmolzene Lötschicht -25-gebildet. Der Abstand d beträgt 0,2 mm. Die Oberflächenrauhigkeit Ra der Grundkörper-Oberfläche -14- und seiner Positionsfläche -10- beträgt höchstens 50 nm. Der Abstand d und die Oberflächenrauhigkeit Ra werden mit einer mechanischen Oberflächenbearbeitung (z.B. Diamantfräsen) eingestellt. BEISPIEL 3 [0055] Der Grundkörper -31- gemäß Fig. 3 hat die Außenabmessungen 25 mm x 25 mm x 8 mm (Länge L x Breite B x Dicke D). Der Grundkörper -31 - ist ein isotroper Festkörper und aus Kupfer hergestellt. Der blockartige Grundkörper -31- hat eine Wärmeleitfähigkeit von 380 W/(m.K). Er weist eine Kavität -15- mit den Abmessungen 4 mm x 23 mm x 7,4 mm (Länge L x Breite B x Dicke D) auf. Die Kavität -15- ist durch seitliche Aufnahmeflächen -4-begrenzt und bildet eine vorgefertigte Aufnahme für das Material eines in situ gefertigten Einlagekörpers -33-.

[0056] Bei der in situ-Fertigung des Einlagekörpers -33- dient die Kavität -15- als Fertigungsform. In die Kavität -15- wird eine Kohlenstoff-Phase in Form von Diamantpulver mit einem Korndurchmesser von 50 bis 200 pm mittels einer geeigneten Füllvorrichtung (z.B. Füllschuh) eingebracht. Ein Rohblock aus AgSi wird erschmolzen und dringt in die Kavität -15- ein. Dabei wird das Diamantpulver von der schmelzflüssigen metallischen Phase infiltriert. Der erläuterte Herstellungsablauf für den Einlagekörper -33- mit geeigneten Prozessparametern sind dem Fachmann als GPI (Gas Pressure Infiltration) Prozess allgemein bekannt.

[0057] Die der Außenfläche -12- des Grundkörpers -31- in Abstandsrichtung AR gegenüberliegende erste Außenseite -9- der Wärmesenke -38- wird mittels einer Diamantfräse bearbeitet und poliert. Auf diese Weise entsteht eine Grundkörper-Oberfläche -14- mit einer Positionsfläche -10-, deren Oberfläche die gewünschte Rauhigkeit Ra = 50 nm und einen vordefinierten Abstand d = 0,2 mm zum Einlagekörper -33- aufweist. BEISPIEL 4 [0058] Die Wärmesenke -48- gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der Wärmesenke -38- gemäß Fig. 3 hauptsächlich durch eine andere Anordnung der Kavität -15- (pocket design). Die Kavität -15- ist durch seitliche Aufnahmeflächen -4- begrenzt und hat die Abmessungen 10 mm x 5 mm x 7,6 mm (Länge L x Breite B x Dicke D). Der Grundkörper -41- gemäß Fig. 4 hat die Außenabmessungen 25 mm x 25 mm x 8 mm (Länge L x Breite B x Dicke D). Der Grundkörper -41- ist ein isotroper Festkörper und aus Kupfer hergestellt. Der blockartige Grundkörper -41 -hat eine Wärmeleitfähigkeit von 380 W/(m.K). Die in situ-Fertigung des Einlagekörpers -43- und die Herstellung der Oberflächenrauhigkeit Ra an der Positionsfläche -10- sowie die Herstellung des Abstandes d zwischen Positionsfläche -10- und Einlagekörper -43- erfolgt prinzipiell wie im Beispiel 3 erläutert. 8/13

Claims (32)

1. österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15 [0059] Es sei darauf hingewiesen, dass funktionsgleiche oder identische Bestandteile der dargestellten Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 bis Fig. 4 teilweise mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Trotz der zu den Beispielen angegebenen geometrischen Abmessungen sind die Bestandteile der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 bis Fig. 4 nicht zwangsläufig maßstäblich dargestellt. Ansprüche 1. Wärmesenke (8, 28, 38, 48) für ein Bauteil (17), - mit einem wärmeableitenden Grundkörper (1, 21, 31, 41), - mit einem in einer vorgefertigten Aufnahme (2, 13, 15) des Grundkörpers (1, 21, 31, 41) einliegenden Einlagekörper (3, 23, 33,43) mit einer größeren Wärmeleitfähigkeit als der Grundkörper (1,21,31,41) und - mit einer Außenseite (9), welche eine Positionsfläche (10) zur Positionierung des Bauteils (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlagekörper (3, 23, 33, 43) aus einem Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoff besteht und in einer Abstandsrichtung (AR) mit einem Abstand (d) zur Positionsfläche (10) angeordnet ist, wobei d > 0 mm.
2. 2. Wärmesenke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) aus einem von dem Grundkörper (1) unterschiedlichen Material gebildet ist.
3. 3. Wärmesenke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) aus einem von dem Einlagekörper (3) unterschiedlichen Material gebildet ist.
4. 4. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) aus einem Material gebildet ist, ausgewählt aus: Kupfer, Silber, einer Kupferlegierung, einer Silberlegierung.
5. 5. Wärmesenke nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) mittels des Grundkörpers (21, 31,41) selbst ausgebildet ist.
6. 6. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) 0,001 bis 5 mm beträgt.
7. 7. Wärmesenke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) 0,01 bis 3 mm, insbesondere 0,1 bis 0,2 mm, beträgt
8. 8. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Abstands (d) eine die Positionsfläche (10) aufweisende Deckschicht (7) vorgesehen ist, welche wenigstens den Einlagekörper (3) zumindest teilweise abdeckt.
9. 9. Wärmesenke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einlagekörper (3) und der Deckschicht (7) eine Lötschicht (6) angeordnet ist.
10. 10. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsfläche (10) zumindest einen Abschnitt einer Außenkante (11) der zugeordneten Außenseite (9) umfasst.
11. 11. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsfläche (10) eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,001 bis 2 pm aufweist.
12. 12. Wärmesenke nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsfläche (10) eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,001 bis 0,8 pm, insbesondere von 0,005 bis 0,06 pm, aufweist.
13. 13. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff des Einlagekörpers (3, 23, 33, 43) ein Diamant-Metall-Verbundwerkstoff ist. 9/13 österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15
14. 14. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff des Einlagekörpers (3, 23, 33, 43) mindestens ein Element oder eine Legierung aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Silber, Aluminium umfasst.
15. 15. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigte Aufnahme (2, 13, 15) mit mindestens zwei Aufnahmeflächen (4) den Einlagekörper (3, 23, 33, 43) flankiert.
16. 16. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme als ein Aufnahmekanal (13) vorgefertigt ist, welcher den Grundkörper (21) quer zur Abstandsrichtung (AR) durchsetzt.
17. 17. Wärmesenke nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme als eine Kavität (15) vorgefertigt ist.
18. 18. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlagekörper (3, 23) unter Zwischenlage einer Lötschicht (5, 25) in der Aufnahme (2,13) einliegt.
19. 19. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlagekörper (3,23) ein vorgefertigter Formkörper ist.
20. 20. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1, 21, 31, 41) aus einem Material besteht mit mindestens einem Element oder einer Legierung ausgewählt aus der Gruppe: Kupfer, Silber, Wolfram, Molybdän.
21. 21. Verwendung einer Wärmesenke (8, 28, 38, 48) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Bauteil (17).
22. 22. Verwendung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als ein Halbleiter, insbesondere als eine Laser-Diode (17), ausgebildet ist.
23. 23. Verfahren zur Herstellung einer Wärmesenke (8, 28, 38, 48), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Bereitstellung eines wärmeableitenden Grundkörpers (1, 21, 31, 41), wobei die Wärmesenke (8, 28, 38, 48) eine Außenseite (9) mit einer Positionsfläche (10) zur Positionierung eines Bauteils (17) aufweist, b) Bereitstellung des Materials für einen Einlagekörper (3, 23, 33, 43), welcher eine größere Wärmeleitfähigkeit als der Grundkörper (1, 21, 31,41) aufweist und aus einem Material gefertigt wird, das ein Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoff ist, c) Einbringen des Materials des Einlagekörpers (3, 23, 33, 43) in eine vorgefertigte Aufnahme (2, 13, 15) des Grundkörpers (1,21,31,41) derart, dass zwischen dem Einlagekörper (3, 23, 33, 43) und der Positionsfläche (10) in einer Abstandsrichtung (AR) ein Abstand (d) hergestellt wird, wobei d > 0 mm.
24. 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) in einem separaten Verfahrensschritt hergestellt wird.
25. 25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlagekörper (3, 23) als ein vorgefertigter Formkörper in die Aufnahme (2, 13) des Grundkörpers (1, 21) eingebracht wird.
26. 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlagekörper (3, 23) und der Grundkörper (1,21) mittels Löten verbunden werden.
27. 27. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlagekörper (33, 43) in situ gefertigt wird mit der Aufnahme (15) als Form für die in situ-Fertigung.
28. 28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (15) mit einer Kohlenstoff-Phase und einer metallischen Phase befüllt wird. 10/13 österreichisches Patentamt AT11107U1 2010-04-15
29. 29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Phase in flüssigem Zustand in die Aufnahme (15) eindringt zur Infiltration der Kohlenstoff-Phase durch die metallische Phase.
30. 30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Infiltration mittels Druck unterstützt (GPI) wird.
31. 31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Infiltration drucklos erfolgt.
32. 32. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoff-Phase und die metallische Phase in festem Zustand heiß gepresst werden. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 11/13