AT407535B - Verfahren zur festlegung einer kupferschicht auf einem keramischen substrat - Google Patents

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AT407535B AT194899A AT194899A AT407535B AT 407535 B AT407535 B AT 407535B AT 194899 A AT194899 A AT 194899A AT 194899 A AT194899 A AT 194899A AT 407535 B AT407535 B AT 407535B
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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung einer Kupferschicht auf einem keramischen Substrat, wie   z. B. A ! N- oder At Os-Substrat.   



   Im Stand der Technik ist es bekannt, eine Kupferschicht auf einem keramischen Substrat mittels eines   Direct-Copper-Bonding- (DCB-) Verfahrens   festzulegen. Dabei existiert sowohl das keramische Substrat als auch die Kupferschicht -diese in Gestalt einer dünnen Kupferfolie- bereits vor Durchführung des Verfahrens. Mittels des DCB-Verfahrens wird die Kupferfolie mit der Oberflache des Substrates verbunden. 



   Bei einem solchen Direct-Copper-Bonding- (DCB-) Verfahren wird zwischen dem keramischen Substrat und der Kupferfolie durch Aufbringen von Sauerstoff auf eine dieser beiden Komponenten und/oder beide Komponenten und nachfolgendes Erhitzen über die eutektische Temperatur von Cu und Cu20 ein Cu/Cu20-Eutektikum gebildet, weiches nach Abkühlen der beiden Komponenten diese miteinander verbindet. Bei der auf diese Weise erfolgenden Herstellung eines KupferKeramik-Verbundes wird die physikalische Tatsache ausgenutzt, dass ein Cu/Cu20-Eutektikum sowohl Kupfer als auch Keramik sehr gut benetzt bzw. dass dieses Eutektikum nach dem Erkalten besonders gut an Keramik und Kupfer haftet und somit diese beiden Komponenten besonders innig miteinander verbindet. 



   Besagtes DCB-Verfahren ist besonders gut zur Festlegung von Kupferschichten auf A1203Substraten geeignet, weil bei diesen Keramiken der zur Bildung des   Cu/Cu20-Eutektikums   notwendige Sauerstoff auf der Oberfläche des Substrates bereits vorhanden ist und somit keine zusätzlichen Massnahmen zur Aufbringung dieses Sauerstoffes gesetzt werden müssen. 



   Bei der   DCB-Herstellung   wird die Keramik immer beidseitig mit Cu versehen. Dies geschieht aufgrund des grossen Unterschiedes im Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Keramik und dem Cu. Bei nur einseitiger Beschichtung würde ein starker Bimetall-Effekt eintreten, welcher eine grosse Verbiegung des Materials hervorruft und im ungünstigsten Fall zu einem Bruch des Systems führen kann. 



   Substrate, auf welchen Kupferschichten mittels DCB-Verfahren festgelegt sind, werden beispielsweise eingesetzt als Leiterplatten zur Aufnahme von Hochleistungsbaugruppen, wie   z. B.   Gleichrichterschaltungen umfassend IGBTs zur Bereitstellung von Gleichspannung für Gleichstrommaschinen. Bei diesen Anwendungen ist auf der ersten Oberfläche eine grossflächige, im allgemeinen vollflächig durchgängig ausgebildete Kupferschicht aufgebondet, auf welcher ein Kühlkörper befestigt werden kann und sind auf der zweiten   Oberfläche   Kupferschichten in Gestalt von Leiterbahnen zur Verbindung der einzelnen Leistungsbauteile aufgebondet. 



   Insbesondere in diesem Anwendungsbereich besteht der Bedarf, das keramische Substrat aus AIN zu bilden. Das Aufbonden von Kupfer auf die Oberflächen eines solchen Materials ist insofern schwieriger als das Aufbonden von Kupfer auf   AtzOs-Substrate,   weil eine   AIN-Oberfläche   selbst keinen Sauerstoff beinhaltet und dieser durch zusätzliche Verfahrensschritte, beispielsweise durch Anbringen eines entsprechenden Katalysators, auf die   AIN-Oberfläche   aufgebracht werden muss. 



   Um das Verwenden derartiger Katalysatoren zu vermeiden, ist im Stand der Technik bereits vorgeschlagen worden, jene Oberfläche eines AIN-Substrates, auf welche eine Kupferschicht aufgebondet werden soll, zu oxidieren, sodass an dieser Oberfläche   AI203   entsteht, auf welchem Material ein DCB-Verfahren durchgeführt werden kann. 



   Nachteilig ist bei einem solchen Oxidations-Verfahren insbesondere der langsame Ablauf des Oxidationsprozesses, was bedingt, dass das Substrat sehr lange auf der erhöhten Temperatur gehalten werden muss. 



   Dieses lange Halten der erörterten hohen Temperatur ist einerseits sehr energieaufwendig und führt andererseits dazu, dass der gesamte DCB-Prozess zur Aufbringung einer Kupferschicht auf ein AIN-Substrat sehr lange dauert und damit kostenaufwendig ist
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Festlegung einer Kupferschicht auf einem keramischen Substrat, wie   z.     B A ! N- oder AtsOs-Substrat   anzugeben, bei welchem diese Nachteile vermieden sind, welches also besonders schnell und mit wenig Energieaufwand verbunden   abläuft.   



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass in einem ersten Verfahrensschritt auf die Oberfläche des keramischen Substrates eine Aluminiumschicht aufgebracht wird und dass in einem zweiten Verfahrensschritt die Kupferschicht durch Galvanisieren aufgebracht wird. 



   Dieses Verfahren kommt völlig ohne einen DCB-Prozess aus, weshalb sämtliche mit einem 

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 solchen Verfahren verbundenen Probleme von vornherein vermieden sind. Aluminium kann bei relativ niedrigen Temperaturen (etwa bei   700 C)   auf keramische Substrate aufgebracht werden. 



  Diese Temperaturen sind wesentlich niedriger, als jene Temperaturen, die notwendig sind, um Kupfer mittels DCB oder   Aktivlöten   an einer Keramik festzulegen (hierfür treten Temperaturen bis   zu1150 Cauf).   



   Das keramische Substrat wird bei Durchführung des ersten Schrittes des erfindungsgemässen Verfahrens wesentlich geringeren thermischen Belastungen ausgesetzt, als bei einem DCB- oder   Aktivlöt-Prozess.   Das galvanische Aufbringen von Kupfer im zweiten Verfahrensschritt   läuft über-   haupt bei Raumtemperatur ab, sodass dabei das keramisch Substrat thermisch überhaupt nicht mehr belastet wird. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zum Aufbringen der Kupferschicht durch Galvanisieren ein Galvanikbad mit an sich zur Erzeugung einer Kupferschicht bekannter Zusammensetzung verwendet wird, in welchem Galvanikbad jedoch keine   Glanzzusätze   enthalten sind. 



     Glanzzusätze   führen dazu, dass innerhalb der entstehenden Kupferschicht mechanische Spannungen entstehen. Diese Spannungen bedingen, dass sich die Kupferschicht bei Temperaturwechselbeanspruchungen vom keramischen Substrat lösen kann, somit eine schlechte Temperaturwechsel-Beständigkeit gegeben ist. Durch Weglassen dieser   Glanzzusätze können   in der Kupferschicht die erörterten Spannungen nicht mehr entstehen, sodass eine hohe Temperaturwechsel-Beständigkeit erreicht wird. 



   In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein aus   AiTiOs,     SiAIOxNy,     AIN, A1203,   BN, SiC,   Si3N4,     SiOxNy   gebildetes keramisches Substrat verwendet wird. 



   All diese Materialien eignen sich zur Bildung von keramischen Leiterplatten, worin eines der Hauptanwendungsgebiete von kupferbeschichteten keramischen Substraten zu sehen ist. 



   Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach dem Aufbringen der ersten Teilschicht Kanäle, beispielsweise mittels eines lithographischen Verfahrens, in diese erste   Teilschicht   eingebracht und diese Kanäle mittels eines   Füllmateriales,   wie z. B. Wachs, verfüllt werden. 



   Durch das Einbringen von Füllmaterial in die Kanäle können diese im nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt, mittels welchem die Kupferschicht erzeugt wird, nicht mit Kupfer gefüllt werden. 



  Die Kupferschicht bedeckt diese Kanäle, sodass nach vollständigem Abschluss des erfindungsgemässen Verfahrens Kupferschichten entstehen, unterhalb welcher Kanäle angeordnet sind. In diesen Kanälen kann ein   Kühimitteistrom   erzeugt werden, womit auf die Kupferschicht aufgebrachte Wärme besonders effektiv abgeführt werden kann. Werden derartige, mit   Kühlmittel-     kanälen   versehene Kupferschichten als Leiterbahnen eingesetzt, können diese Leiterbahnen mit besonders hohen Strömen beaufschlagt werden. 



   In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aluminiumschicht mittels eines Druckgussprozesses, wie   z. B. mittels   einer Gasdruckinfiltration, auf die Oberfläche des keramischen Substrates aufgebracht wird. 



   Mittels dieses Verfahrens lassen sich Aluminiumschichten erzeugen, welche besonders gut auf keramischen Substraten haften, womit letztendlich auch eine sehr gute Haftung der erfindunggemäss zu erzeugenden Kupferschicht erreicht wird. 



   In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass an das keramische Substrat bei Durchführung des Druckgussprozesses massive Körper aus Aluminium angegossen werden. 



   Es kann damit in einem Arbeitsschritt sowohl die für die Haftung der Kupferschicht auf dem keramischen Substrat notwendige Aluminiumschicht erzeugt werden also auch ein   Kühlkörper   hergestellt und integral mit dem keramischen Substrat verbunden werden. 



   Gemäss eine anderen Variante kann vorgesehen sein, dass das keramische Substrat zur
Durchführung des Druckgussprozesses auf einer Vorform für ein   MMC-Material   angeordnet wird und dass durch den Druckgussprozess einerseits diese Vorform mit Aluminium infiltriert und an das keramische Substrat angegossen wird und andererseits auf die   Oberfläche   des keramischen Substrates eine Aluminiumschicht aufgebracht wird. 
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 besonders bevorzugte   Ausführungsbeispiele   dargestellt sind, näher beschrieben.

   Dabei zeigt :
Fig 1 einen vertikal geführten Schnitt durch ein keramisches Substrat 1, auf weichem mittels des erfindungsgemässen Verfahrens eine Kupferschicht 4 festgelegt ist ;
Fig. 2 das keramische Substrat 1 der Fig. 1 in derselben Darstellung, bei weichem aber gemäss einer bevorzugten Erfindungsvariante Kanäle 5 innerhalb der Aluminiumschicht 3 erzeugt wurden ;
Fig. 3a einen vertikal geführten Schnitt durch eine Gussform, innerhalb welcher eine Aluminiumschicht 3 auf ein keramisches Substrat 1 aufgebracht werden kann, wobei gleichzeitig massive Körper aus Aluminium an das keramische Substrat angegossen werden ;

     Fig. 3b   einen vertikal geführten Schnitt durch eine Gussform, innerhalb weicher eine Aluminiumschicht 3 auf ein keramisches Substrat 1 aufgebracht werden kann, in welcher unter dem keramischen Substrat eine Vorform 7 für einen MMC-Körper angeordnet ist ;
Flg. 4a das keramische Substrat 1 gemäss Fig. 3a nach Abschluss des Druckgussverfahrens und
Fig. 4b das keramische Substrat 1 gemäss Fig. 3b nach Abschluss des Druckgussverfahrens. 



   Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegt die gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren auf einem keramischen Substrat 1 aufgebrachte Kupferschicht 4 nicht unmittelbar an der   Oberfläche   dieses Substrates 1 an. Es ist vielmehr vorgesehen, zwischen der Substrat-Oberfläche und der Kupferschicht 4 eine Aluminiumschicht 3 vorzusehen. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Festlegung einer Kupferschicht 4 auf einem keramischen Substrat 1 gliedert sich demgemäss auch in zwei Verfahrensschritte auf. 



   Im ersten Verfahrensschritt wird auf die Oberfläche des keramischen Substrates 1 die Aluminiumschicht 3 aufgebracht. Die Technologie, welche hierfür verwendet wird, ist nicht erfindungswesentlich und kann daher beliebig gewählt werden. Es muss allerdings eine solches Verfahren eingesetzt werden, mittels welchem eine gut auf dem keramischen Substrat 1 haftende Aluminiumschicht 3 erzeugt werden kann. Wird   z. B.   ein aus AIN gebildetes Substrat 1 verwendet, so hat es sich als günstig erwiesen, die Aluminiumschicht 3 mittels eines Druckgussprozesses aufzubringen. 



   Bevorzugterweise wird die Aluminiumschicht 3 mittels einer Gasdruckinfiltration auf das Substrat 1 aufgebracht. Unter dem   Begriff Gasdruckinfi ! tration" ist   im Rahmen der gegenständlichen Beschreibung und den angeschlossenen Ansprüchen ein Verfahren zu verstehen, bei welchem Aluminium durch Erhitzen über seinen Schmelzpunkt verflüssigt, auf das Substrat 1 aufgegossen und durch Erhöhung des Gasdrucks der Umgebungsatmosphäre unter (Gas-) Druck gesetzt wird. 



   Es erfolgt dabei kein Durchdringen des Substrates 1 mit Aluminium, weil das eingesetzte Substrat 1 dichte Konsistenz aufweist. Es wird lediglich eine oberflächliche Aluminiumschicht 3 ausgebildet. Besagter Gasdruck kann erzeugt werden durch Kompression der   Normalluft-Atmos-   phäre oder durch Einbringen eines von Normalluft-Atmosphäre verschiedenen Gases, insbesondere eines inerten Gase, wie beispielsweise N2, in das Druckgefäss, innerhalb welchem besagte Gasdruckinfiltration durchgeführt wird. Das konkrete Ausmass des aufgebrachten Gasdruckes muss dabei so gewählt werden, dass sich eine innige Festlegung der Aluminiumschicht 3 am Substrat 1 ergibt. Lediglich beispielsweise können Drücke im Bereich zwischen 60 bar bis 140 bar, vorzugsweise von 60 bar bis 80 bar, insbesondere etwa 70 bar, angegeben werden. 



   Anstelle eines Druckgussprozesses oder einer   Gasdruckinfiitration   kann auch ein Heisspressverfahren angewandt werden, bei welchem eine Aluminiumfolie bei erhöhter Temperatur mittels eines Pressstempels auf die Substrat-Oberfläche aufgepresst wird. 



   Eine Aluminiumschicht 3, die mittels eines Verfahrens aufgebracht wird, bei welchem Aluminium aufgeschmolzen und auf das Substrat 1 aufgegossen wird, sollte aufgrund der starken Unterschiede in den Ausdehnungskoeffizienten zwischen Keramik und Aluminium möglichst dünn 
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 grösseren Flächen Risse in der Keramik auftreten können. Die Aluminiumschicht 3 wird zur Vermeidung derartiger Probleme dünn, soll heissen im Bereich zwischen 10 und   100jJ. m,   gehalten. 



   Sollen beide einander gegenüberliegende Oberflächen des Substrates 1 mit einer Kupferschicht 4 versehen werden, so wird der erste Verfahrensschritt der gegenständlichen Erfindung auf beiden Oberflächen des Substrates 1 angewandt,   d. h.   es wird auf beide Oberflächen des 

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 Substrates 1 eine Aluminiumschicht 3 aufgebracht. 



   Im zweiten Verfahrensschritt wird die Kupferschicht 4 durch Galvanisieren auf die Aluminiumschicht 3 und damit auf das keramische Substrat 1 aufgebracht. 



   Die Herstellung einer Kupferschicht auf einer anderen, bereits bestehenden Metallschicht (hier der Aluminiumschicht 3) ist für sich betrachtet bekannt und als solches nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es wird hierfür auch ein Galvanikbad eingesetzt, dessen Zusammensetzung einem Fachmann auf dem Gebiet der Galvanik bekannt ist. Es hat sich als günstig erwiesen, ein solches, bekanntes Galvanikbad insofern abzuändern, als ihm keine   Glanzzusätze   beigegeben werden. Der   Begriff "Glanzzusatz"ist   ein jedem Galvanik-Fachmann geläufiger Begriff, mit welchem organische Badzusätze bezeichnet werden, welche zur Bildung einer besonders glatten und damit glänzenden Kupferoberfläche führen.

   Da für die Anwendungsbereiche der nach dem gegenständlichen Verfahren hergestellten keramischen Substrate 1 mit Kupferbeschichtung eine glänzende Oberfläche nicht erforderlich ist, stört das Weglassen von   Glanzzusätzen   im   Galvanikbad   nicht, sondern   führt-wie   eingangs   erläutert-zur   Vermeidung der Ausbildung von Spannungen in der Kupferschicht 4. 



   Die in einem Galvanikbad zur Herstellung von Kupferschichten ebenfalls enthaltenen, mit   "Einebner" bezeichneten   Zusätze werden hingegen auch zur Durchführung des erfindungsgemässen zweiten Verfahrensschrittes im Galvanikbad vorgesehen. Einebner sind ebenfalls organische Zusätze, welche bewirken, dass die Oberfläche einer auf galvanischem Weg erzeugten Kupferschicht ebener ist als die Oberfläche des darunterliegenden Substrates. Die entstehende Oberfläche ist bei Verwendung von Einebnern aber nicht so eben, dass eine glänzende Oberfläche entsteht, hierfür müssten die eben erörterten   Glanzzusätze   verwendet werden. 



   Die sonstigen Parameter des Galvanisiervorganges können gemäss Stand der Technik gewählt werden und beeinflussen die Erreichung des erfindungsgemässen Zieles nicht. Es hat sich allerdings als günstig erwiesen, mit Stromdichten von kleiner 6 A/dm2 zu arbeiten, weil sich bei grösseren Stromdichten die Einebner in der entstehenden Kupferschicht eingelagern und damit wieder unerwünschte Spannungen in der Kupferschicht 4 entstehen könnten. 



   Die Kupferschicht 4 kann grundsätzlich beliebig dick gemacht werden, wobei eine Obergrenze natürlich durch das Galvanisierverfahren gegeben ist. Als günstig hat es sich erweisen, besagte Kupferschicht in einer Dicke im Bereich zwischen 0, 2 und   0, 5mm herzustellen.   



   Wurden im ersten Verfahrensschritt auf beiden Substrat-Oberflächen Aluminiumschichten 3 festgelegt, können mit dem eben erörterten, im zweiten Verfahrensschritt durchgeführten Galvanisierprozess auf beiden Aluminiumschichten 3 und somit auf beiden   Substrat-Oberflächen   Kupferschichten 4 festgelegt werden. 



   Das Material des keramischen Substrates 1 kann grundsätzlich beliebig   gewählt   werden, ledig-   lich   beispielhaft sollen folgende keramische Materialien zur Ausbildung des Substrates angegeben   werden : AtTiOg, SiA) OxNy, A) N, Os,   BN, SiC,   Si3N4,   SiOxNy. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden nach Abschluss des ersten Verfahrensschrittes, also nachdem die Aluminiumschicht 3 am Substrat 1 festgelegt wurde, in diese Aluminiumschicht 3 Kanäle 5 eingearbeitet. Dazu können beliebige, im Stand der Technik bekannte Verfahren, wie   z. B.   mechanische Bearbeitungsverfahren oder lithographische Verfahren eingesetzt werden. 



   Diese Kanäle 5 werden nun mittels eines beliebigen Füllmateriales, wie z. B. Wachs, verfüllt und anschliessend der zweite erfindungsgemässe Verfahrensschritt-Aufbringen der Kupferschicht 4 durch   Galvanisieren- durchgeführt.   



   Dabei verhindert das in den Kanälen 5 befindliche   Füllmaterial   ein Einlagern von Kupfer in diesen Kanälen 5, sodass die Kupferschicht 4 diese Kanäle 5 überdeckend aufwächst. Nach Abschluss dieses zweiten Verfahrensschrittes liegt eine Kupferschicht 4 vor, unterhalb welcher freie
Kanäle 5 verlaufen sind. Diese Kanäle 5 können-nachdem das Füllmaterial   z. B.   durch Erhitzen ausgetrieben worden ist-mit einem   Kühlmittel gefüllt   bzw. kann in den Kanälen 5 ein Kühlmittelstrom aufgebaut werden. Damit kann auf die Kupferschicht 4 (beispielsweise durch die oben erwähnten Hochleistungsbauteile) aufgebrachte Wärme besonders effektiv abgeführt werden. 



   Ein wichtiges Anwendungsgebiet für mit Metallbeschichtungen versehene keramische
Substrate 1 liegt in deren Verwendung als Leiterplatten, insbesondere zur Aufnahme von elektri-   schen/elektronischen   Schaltungen, welche Hochleistungsbauteile umfassen und damit grosse 

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   Verlustwärme-Mengen   produzieren. Die Metallbeschichtungen bilden dabei die Leiterbahnen, welche die einzelnen elektrischen/elektronischen Bauteile miteinander verbinden Bei derartigen Anwendungen ist es notwendig, die Metallbeschichtungen nicht die gesamte Substratoberfläche durchgängig und   vollflächig   bedeckend, sondern eben in Gestalt von Leiterbahnen auszuführen. 
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   :In beiden Fallen kann sich während des zweiten Verfahrensschrittes Kupfer nur an den verbliebenen Abschnitten der Aluminiumschicht 3 festsetzen, eine galvanische Abscheidung von Metall auf einem nichtleitenden Material (hier : blank gelegte Oberfläche des keramischen Substrates) ist nicht möglich. 



   Die Bearbeitung der Metallisierung der   Substratoberfläche   kann auch erst nach Abschluss des erfindungsgemässen Verfahrens vorgenommen werden. Es wird dabei sowohl die Aluminiumschicht 3 als auch die Kupferschicht 4   vollflächig   hergestellt und werden beide Schichten gemeinsam soweit abgetragen, dass nur noch die für den konkreten Anwendungsfall benötigten Leiterbahnen bestehen bleiben. 



   Es kann vorgesehen sein, dass gleichzeitig mit der Herstellung der Aluminiumschicht 3 auf der ersten Oberfläche des Substrates 1 ein   Kühlkörper   für dieses Substrat 1 hergestellt und auf der zweiten Oberfläche des Substrates 1 festgelegt wird. 



   Diese gleichzeitige Herstellung eines Kühlkörpers kann besonders einfach dann erfolgen, wenn die Aluminiumschicht 3 mittels eines Druckgussprozesses, insbesondere mittels einer Gasdruckinfiltration, auf das keramische Substrat 1 aufgebracht wird. Der Kühlkörper wird dabei ebenfalls aus Aluminium gebildet und während des Druckgussprozesses bzw. der Gasdruckinfiltration mittels des dabei verwendeten flüssigen Aluminiums gebildet und an das keramische Substrat 1 angegossen. 



   Das keramische Substrat 1 wird dazu, wie in Fig. 3a dargestellt, In eine Gussform 6 eingebracht und durch beliebige Massnahmen, wie z. B. Abstandhalter 8 aus Graphit, beabstandet vom Boden dieser Gussform 6 gehalten. 



   Teile des auf das keramische Substrat 1 aufgebrachten flüssigen Aluminiums fliessen unter das Substrat 1 und bilden nach Abschluss des Druckgussprozesses bzw. der Gasdruckinfiltration, also nach Abkühlung, massive Aluminiumkörper 9, die an der Unterseite des keramischen Substrates 1 angegossen sind (vgl. Fig. 4a). Diese massiven Aluminiumkörper 9 wirken bei späterer Verwendung des keramischen Substrates 1 als Leiterplatte als Kühlkörper. 



   Derartige Kühlkörper müssen aber nicht notwendigerweise durch massive Aluminiumkörper 9 gebildet sein, sondern können auch aus MMC-Material gebildet werden, welches während des Druckgussprozesses bzw. der Gasdruckinfiltration erst entsteht. Dazu wird, wie in Fig. 3b dargestellt, das keramische Substrat 1 zur Durchführung des Druckgussprozesses bzw. der Gasdruckinfiltration auf einer Vorform 7 für ein MMC-Material, also auf einem porösen Verstärkungsmaterial, wie   z. B.   



  SiC,   Art203,   AIN, porösem Graphit oder dgl., angeordnet. 



   Während des Druckgussprozesses bzw. der Gasdruckinfiltration gelangt flüssiges Aluminium wieder in den unterhalb des Substrates 1 liegenden Raum und infiltriert dabei die dort situierte Vorform 7. Der somit entstehende MMC-Körper 10 wird mittels des Aluminiums an das keramische Substrat 1 angegossen. Gleichzeitig bildet sich auf der oben liegenden Oberfläche des keramischen Substrates 1 die Aluminiumschicht 3 (vgl.   Fig. 4b).   



   Die zuletzt in Verbindung mit den Fig. 3a, b und Fig. 4a, b erörterten Verfahrensvarianten bringen insbesondere den Vorteil, dass gesonderte Verfahrensschritte zur Herstellung und zur Festlegung von   Kühlkörpern   auf dem keramischen Substrat 1 vollkommen entfallen   konnen.  

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Festlegung einer Kupferschicht (4) auf einem keramischen Substrat (1), wie z. B. A ! N- oder AtzOs-Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrens- schritt auf die Oberfläche des keramischen Substrates (1) eine Aluminiumschicht (3) aufgebracht wird und dass in einem zweiten Verfahrensschritt die Kupferschicht (4) durch Galvanisieren aufgebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der Kupfer- schicht (4) durch Galvanisieren ein Galvanikbad mit an sich zur Erzeugung einer Kupfer- schicht bekannter Zusammensetzung verwendet wird, in welchem Galvanikbad jedoch keine Glanzzusätze enthalten sind.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus A ! TiOs, SiAiO Ny, AIN, AI203, BN, SiC, Si3N4, SiOxNy gebildetes keramisches Substrat (1) verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der Aluminiumschicht (3) Kanäle (5), beispielsweise mittels eines litho- graphischen Verfahrens, in diese Aluminiumschicht (3) eingebracht und diese Kanäle (5) mittels eines Füllmateriales, wie z. B. Wachs, verfüllt werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumschicht (3) mittels eines Druckgussprozesses, wie z. B. mittels einer Gasdruck- infiltration, auf die Oberfläche des keramischen Substrates (1) aufgebracht wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an das keramische Substrat (1) bei Durchführung des Druckgussprozesses massive Körper (9) aus Aluminium ange- gossen werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Substrat (1) zur Durchführung des Druckgussprozesses auf einer Vorform (7) für ein MMC-Material angeordnet wird und dass durch den Druckgussprozess einerseits diese Vorform (7) mit Aluminium infiltriert und an das keramische Substrat (1) angegossen wird und andererseits auf die Oberfläche des keramischen Substrates (1) eine Aluminiumschicht (3) aufgebracht wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4444681A1 (de) * 1994-11-26 1996-05-30 Schulz Harder Juergen Keramik-Substrat sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE19603822A1 (de) * 1996-02-02 1997-08-14 Curamik Electronics Gmbh Keramik-Substrat sowie Verfahren zu seiner Herstellung

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