DE102013102637B4

DE102013102637B4 - Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines derartigen Metall-Keramik-Substrates und Anordnung von derartigen Metall-Keramik-Substraten

Info

Publication number: DE102013102637B4
Application number: DE102013102637.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Wehe; Xinhe Tang; Andreas Meyer
Original assignee: Rogers Germany GmbH
Current assignee: Rogers Germany GmbH
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: WO2014139519A2; WO2014139519A3; DE102013102637A1

Abstract

Metall-Keramik-Substrat umfassend zumindest eine Keramikschicht (2), die an zumindest einer Oberflächenseite (2.1) mit wenigstens einer Metallisierung (3) versehen ist, die zur Ausbildung zumindest einer Anschlussfläche (5) zum Anschluss zumindest eines Halbleiterbauteils strukturiert ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Anschlussfläche (5) einen zentralen Anschlussflächenabschnitt (5.1) und einen diesen umgebenden Isolationsflächenabschnitt (5.2) aufweist, wobei auf dem Isolationsflächenabschnitt (5.2) zumindest abschnittsweise eine Isolationsschicht (6) aus einem dielektrischen Füllmaterial aufgebracht ist, und wobei die Schichtdicke der Metallisierung (3) der Anschlussfläche (5) im Bereich des Anschlussflächenabschnittes (5.1) größer als im Bereich des Isolationsflächenabschnittes (5.2) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Metall-Keramik-Substrat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Anordnung von Metall-Keramik-Substraten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 12 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 13.
Metall-Keramik-Substrate in Form von Leiterplatten bestehend aus einer Keramikschicht und wenigstens einer mit einer Oberflächenseite der Keramikschicht verbundenen und zur Ausbildung von Leiterbahnen, Kontakten, Kontakt- oder Anschlussflächen strukturierten Metallisierung sind in verschiedensten Ausführungen bekannt.
Derartige Metall-Keramik-Substrate finden beispielsweise Verwendung zum Aufbau eines Leistungshalbleiter-Moduls, bei dem zwei Metall-Keramik-Substrate in Sandwich-Bauweise übereinander gestapelt angeordnet sind. Hierbei verlaufen die Mittelebenen der Metall-Keramik-Substrate in zwei parallel zueinander verlaufenden Ebenen, und zwar derart, dass die strukturierten Metallisierungen zueinander weisen, um zwischen zwei gegenüberliegenden Kontakt- oder Anschlussflächen zumindest ein Halbleiterbauteil, vorzugsweise ein Leistungshalbleiterbauteil aufzunehmen.
Zur Verbinden von die Metallisierung bildenden Metallfolien oder Metallschichten miteinander oder mit einem Keramiksubstrat bzw. einer Keramikschicht ist ferner das sogenannte „DCB-Verfahren“ („Direct-Copper-Bonding“) bekannt. Dabei werden Metallschichten, vorzugsweise Kupferschichten oder -folien miteinander und/oder mit einer Keramikschicht verbunden, und zwar unter Verwendung von Metall- bzw. Kupferblechen oder Metall- bzw. Kupferfolien, die an ihren Oberflächenseiten eine Schicht oder einen Überzug („Aufschmelzschicht“) aus einer chemischen Verbindung aus dem Metall und einem reaktiven Gas, bevorzugt Sauerstoff aufweisen. Bei diesem beispielsweise in der US 3 744 120 A oder in der DE 23 19 854 C2 beschriebenen Verfahren bildet diese Schicht oder dieser Überzug („Aufschmelzschicht“) ein Eutektikum mit einer Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls (z.B. Kupfers), so dass durch Auflegen der Metall- bzw. Kupferfolie auf die Keramikschicht und durch Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander verbunden werden können, und zwar durch Aufschmelzen der Metallschicht bzw. Kupferschicht im Wesentlichen nur im Bereich der Aufschmelzschicht bzw. Oxidschicht. Ein derartiges DCB-Verfahren weist dann beispielsweise folgende Verfahrensschritte auf:

– Oxidieren einer Kupferfolie derart, dass sich eine gleichmäßige Kupferoxidschicht ergibt;
– Auflegen des Kupferfolie mit der gleichmäßige Kupferoxidschicht auf die Keramikschicht;
– Erhitzen des Verbundes auf eine Prozesstemperatur zwischen etwa 1025 bis 1083°C, beispielsweise auf ca. 1071°C;
– Abkühlen auf Raumtemperatur.

Ferner ist aus den Druckschriften DE 22 13 115 C3 und EP 0 153 618 A2 das sogenannte Aktivlot-Verfahren zum Verbinden von Metallisierungen bildenden Metallschichten oder Metallfolien, insbesondere auch von Kupferschichten oder Kupferfolien mit einem Keramikmaterial bzw. einer Keramikschicht bekannt. Bei diesem Verfahren, welches speziell auch zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten verwendet wird, wird bei einer Temperatur zwischen ca. 800–1000°C eine Verbindung zwischen einer Metallfolie, beispielsweise Kupferfolie, und einem Keramiksubstrat, beispielsweise einer Aluminiumnitrid-Keramik, unter Verwendung eines Hartlots hergestellt, welches zusätzlich zu einer Hauptkomponente, wie Kupfer, Silber und/oder Gold auch ein Aktivmetall enthält. Dieses Aktivmetall, welches beispielsweise wenigstens ein Element der Gruppe Hf, Ti, Zr, Nb, Ce ist, stellt durch eine chemische Reaktion eine Verbindung zwischen dem Hartlot und der Keramik her, während die Verbindung zwischen dem Hartlot und dem Metall eine metallische Hartlöt-Verbindung ist.
Auch sind Verfahren zur flächigen Verbindung einer Aluminiumschicht mit einer Keramikschicht unter der Bezeichnung „Direct-Aluminium-Bonding“ („DAB-Verfahren“) bekannt. Grundsätzlich können auch Klebeverbindungen oder Klebe-Techniken unter Verwendung von Kunststoff-Klebern, beispielsweise unter Verwendung von Klebern auf Epoxyharz-Basis für ein derartiges Bonden zweier Schichten verwendet werden, und zwar insbesondere auch faserverstärkte Kleber. Bekannt ist insbesondere auch die Verwendung von speziellen Klebern, die Carbon-Fasern und/oder Carbon-Nanofasern und/oder Carbon-Nanotubes enthalten, und/oder Kleber, mit denen eine thermische und/oder elektrisch gut leitende Klebeverbindung möglich ist. Genannte Verbindungstechnologien können bei Vorsehen mehrere Metallschichten sowohl an der Unter- als auch der Oberseite der Keramikschicht selbstverständlich auch in Kombination Anwendung finden.
Auch ist aus der EP 2 019 429 A1 eine Anordnung umfassend zwei Metall-Keramik-Substrate bekannt, bei der zwischen den beiden Metall-Keramik-Substraten wenigstens ein elektrisch verbundenes Halbleiterbauteil aufgenommen ist. Um eine hohe Durchschlagfestigkeit eines derartigen Metall-Keramik-Substrat-Modul zu erreichen werden die Freiräume zwischen den über das zumindest eine Halbleiterbauteil verbundenen Metall-Keramik-Substrate mittels Transfermolden mit einer Vergussmasse, beispielsweise Epoxy gefüllt, wobei zu Kühlzwecken Kanäle in der Vergussmasse vorgesehen werden. Die Vergussmasse dient zur Isolation der einander gegenüberliegenden Metallisierungen der Metall-Keramik-Substrate. Nachteilig ist jedoch das beschriebene Vergussverfahren erst nach erfolgter Verbindung der Metall-Keramik-Substrate über die Halbleiterbauteile möglich. Auch kann es im Hochtemperaturbereich aufgrund von Temperaturwechsel zur Rissbildung oder anders gearteten Fehlstellen, beispielsweise Lufteinschlüsse innerhalb der Vergussmasse kommen, die zu einer Verschlechterung der Durchschlagfestigkeit und/oder Teilentladungsfestigkeit des Moduls führen können.
Aus der US 2008/0145518 A1 ist ferner ein Metall-Keramik-Substrat offenbart, bei dem eine Metallisierung auf einer Oberfläche einer Keramikschicht aufgebracht ist und bei dem Teilbereiche der Oberfläche der Metallisierung mit einer Keramikdeckschicht bedeckt sind, wodurch Fehler beim Anschluss von Bauteilen vermieden werden können. Zudem soll darüber ein Ablösen oder Brechen der Metallisierung aufgrund von Stoßeinwirkungen beim Trennen verhindert werden.
Ausgehend von dem voranstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Metall-Keramik-Substrat, als auch ein Verfahren zu dessen Herstellung aufzuzeigen, welches eine verbesserte Durchschlagfestigkeit und Teilentladungsfestigkeit aufweist und einfach und kostengünstig herstellbar ist. Die Aufgabe wird durch ein Metall-Keramik-Substrat und eine entsprechende Anordnung von Metall-Keramik-Substraten bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß der Patentansprüche 1, 12 bzw. 13 gelöst.
Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Metall-Keramik-Substrates ist darin zu sehen, dass die zumindest eine Anschlussfläche einen zentralen Anschlussflächenabschnitt und einen diesen umgebenden Isolationsflächenabschnitt aufweist, wobei auf dem Isolationsflächenabschnitt zumindest abschnittsweise eine Isolationsschicht aus einem dielektrischen Füllmaterial aufgebracht ist und wobei die Schichtdicke der Metallisierung der Anschlussfläche im Bereich des Anschlussflächenabschnittes größer als im Bereich des Isolationsflächenabschnittes ist. Besonders vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Metall-Keramik-Substrat zumindest eine durch den zentralen Anschlussflächenabschnitt gebildete Kontakt- oder Bondfläche für ein Halbleiterbauteil auf, welche von einer Isolationsschicht umgegeben ist. Durch die erfindungsgemäße Isolationsschicht können besonders vorteilhaft Lufteinschlüsse im und um den Anschlussbereich effektiv vermieden werden, welche bei einem nachträglichen Vergießen einer Anordnung von zwei gestapelten Metall-Keramik-Substraten in Sandwich-Bauweise häufig auftreten. Derartige Lufteinschlüsse führen üblicherweise zu einer Erhöhung der Feldstärken in diesem Bereich, so dass sich die Gefahr einer Teilentladung deutlich erhöht. Bei einer Verwendung von erfindungsgemäßen Metall-Keramik-Substraten kann besonders vorteilhaft insbesondere bei Anordnung von zwei gestapelten Metall-Keramik-Substraten in Sandwich-Bauweise eine Verbesserung der Durchschlagfestigkeit und der Teilentladungsfestigkeit erreicht werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Übergangsbereich zwischen dem Anschlussflächenabschnitt und dem Isolationsflächenabschnitt stufenartig ausgebildet. Die die Anschlussfläche bildende strukturierten Metallisierung des Metall-Keramik-Substrates wird mittels Stufenätzen oder anderer formgebender Bearbeitungsverfahren beispielsweise Stufenfräsen in den Anschlussflächenabschnitt und den Isolationsflächenabschnitt unterschiedlicher Schichtdicke unterteilt und anschließend die entstandene Stufe bzw. Ausnehmung in der Metallisierung mit dem dielektrischen Füllmaterial zur Bildung der Isolationsschicht verfüllt. Vorzugsweise geht hierbei die Oberfläche der Isolationsschicht näherungsweise bündig in die Oberfläche des Anschlussflächenabschnittes über oder ragt über das Niveau der Oberfläche des Anschlussflächenabschnittes hinaus.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist das erfindungsgemäße Metall-Keramik-Substrat derart ausgebildet, dass der Anschlussflächenabschnitt eine Kontakt- oder Bondfläche bildet und/oder
dass das dielektrischen Füllmaterial aus Polyimid oder Polyamide mit einen Keramikanteil, vorzugsweise einem Siliziumnitridanteil, einem Aluminiumoxidanteil, einem Aluminiumnitridanteil oder einem Glasanteil hergestellt ist und/oder
dass die relative Permittivität bzw. Dielektrizitätszahl des die Isolationsschicht bildenden dielektrischen Füllmaterials zwischen 2,5 und 6,5, vorzugsweise 3,2 bis 4,0 beträgt und/oder
dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Isolationsschicht an die Metallisierung angepasst ist, vorzugsweise dem thermischen Ausdehnungskoeffizient der Metallisierung entspricht und/oder
dass die Metallisierungen mittels einem „Direct-Copper-Bonding“ Verfahren mit der Keramikschicht verbunden sind, wobei die vorgenannten Merkmale wiederum jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination vorgesehen sein können. Auch sind alternative Verfahren zur Verbindung der Metallisierung mit der Keramikschicht denkbar, beispielsweise Aktivlot-Verfahren oder „Direct-Aluminium-Bonding“-Verfahren. Grundsätzlich können auch Klebeverbindungen oder Klebe-Techniken unter Verwendung von Kunststoff-Klebern, beispielsweise unter Verwendung von Klebern auf Epoxyharz-Basis hierzu verwendet werden, und zwar insbesondere auch faserverstärkte Kleber. Vorteilhaft ist auch die Verwendung von speziellen Klebern, die Carbon-Fasern und/oder Carbon-Nanofasern und/oder Carbon-Nanotubes enthalten, und/oder Kleber, mit denen eine thermische und/oder elektrisch gut leitende Klebeverbindung möglich ist.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates umfassend eine Keramikschicht, die an einer ersten Oberflächenseite mit mindestens einer Metallisierung versehen ist. Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Metallisierung in zumindest eine Anschlussfläche umfassend einen zentralen Anschlussflächenabschnitt und einen diesen umgebenden Isolationsflächenabschnitt strukturiert wird, wobei der Isolationsflächenabschnitt zumindest abschnittsweise mit einer Isolationsschicht aus einem dielektrischen Füllmaterial beschichtet wird. In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei auf die Metallisierung eine Ätzresistschicht aufgebracht, und zwar dort, wo die Metallisierung mit der bestehenden Schichtdicke verbleiben soll und welche den Anschlussflächenabschnitt bildet. Anschließenden wird in einem weiteren Verfahrensschritt die mit der Ätzresistschicht versehene Metallisierung zur Erzeugung des Anschlussflächenabschnittes und Isolationsflächenabschnittes solange mit einer Ätzlösung beaufschlagt, bis eine Schichtdicke der Metallisierung der Anschlussfläche im Bereich des Anschlussflächenabschnittes größer als im Bereich des Isolationsflächenabschnittes ist. Die Erzeugung der Isolationsschicht ist damit schnell und einfach in den Herstellungsprozesses des Metall-Keramik-Substrates integrierbar.
Besonders vorteilhaft wird die mit der Ätzresistschicht versehene Metallisierung zur Erzeugung des Anschlussflächenabschnittes und Isolationsflächenabschnittes solange mit einer Ätzlösung beaufschlagt, bis Ausnehmungen einer vorgegebenen Tiefe in den von der Ätzresistschicht freigegebenen Bereichen der Metallisierung freigeätzt sind. Schließlich wird die Ätzresistschicht von der Metallisierung wieder entfernt und die freigeätzten Ausnehmungen werden mit dem dielektrischen Füllmaterial zur Erzeugung der Isolationsschicht verfüllt. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird zumindest teilweise auf die Metallisierung und auch auf die Isolationsschicht eine weitere Ätzresistschicht aufgebracht, und zwar dort, wo die Metallisierung und/oder Isolationsschicht zur Ausbildung der Anschlussfläche verbleiben. Schließlich werden die von der weiteren Ätzresistschicht freigegebenen Bereiche der Metallisierung und/oder Isolationsschicht mit einer Ätzlösung beaufschlagt und vollständig bis zur Keramikschicht entfernt.
Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Metall-Keramik-Substrat,
2 eine vereinfachte Draufsicht auf das Metall-Keramik-Substrat gemäß 1,
3 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch eine Anordnung aus zwei gestapelten erfindungsgemäßen Metall-Keramik-Substraten,
4 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch ein Metall-Keramik-Substrat umfassend eine vollflächig auf einer Keramikschicht aufgebrachte Metallisierung,
5 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 4 nach Aufbringen einer Ätzresistschicht,
6 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 5 mit der aufgebrachten Ätzresistschicht und nach dem Freiätzen von Ausnehmungen in der Metallisierung,
7 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 6 nach dem Entfernen der Ätzresistschicht,
8 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 7 nach Aufbringen einer weiteren Ätzresistschicht,
9 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 8 nach Entfernen der randseitigen Metallisierung mittels Ätzen,
10 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 9 nach Entfernen der weiteren Ätzresistschicht,
11 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 5 nach Einbringen von kanal- oder bahnartigen Aussparungen in die Metallisierung,
12 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 11 nach Einbringen einer randseitigen gestuften Ausnehmung in die Metallisierung mittels Ätzen und
13 das Metall-Keramik-Substrat gemäß 12 nach Auffüllen der freigeätzten Bereiche mit dem dielektrischen Füllmaterial und anschließenden Entfernen der weiteren Ätzresistschicht.
1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Metall-Keramik-Substrat 1 umfassend zumindest eine Keramikschicht 2 mit zwei gegenüberliegenden Oberflächenseiten, und zwar einer ersten und zweiten Oberflächenseite 2.1, 2.2. 2 zeigt eine Draufsicht auf die erste Oberflächenseite 2.1 des erfindungsgemäßen Metall-Keramik-Substrates 1 nach 1.
Die erste Oberflächenseite 2.1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer ersten Metallisierung 3 versehen, die vorzugsweise durch eine Folie oder Schicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet bzw. hergestellt ist und welche direkt auf der Keramikschicht 2 aufgebracht ist. In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die der ersten Oberflächenseite 2.1 gegenüberliegend zweite Oberflächenseite 2.2 mit einer zweiten Metallisierung 4 versehen, die vorzugsweise auch durch eine Folie oder Schicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet bzw. hergestellt ist. Auch können die erste und zweite Metallisierung 3, 4 aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Stahl oder einer Stahllegierung hergestellt sein.
Die erste und zweite Metallisierung 3, 4 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung sind vorzugsweise direkt unter Verwendung des eingangs beschriebenen DCB-Verfahrens flächig mit der ersten bzw. zweiten Oberflächenseite 2.1, 2.2 der Keramikschicht 2 verbunden. Alternativ kann auch eine Verbindung durch Kleben unter Verwendung eines Kunststoffklebers oder eines als Kleber geeigneten Polymers, vorzugsweise unter Verwendung eines Klebers, der Carbon-Fasern, insbesondere Carbon-Nanofasern enthält, mit der ersten bzw. zweiten Oberflächenseite 2.1, 2.2 der Keramikschicht 2 vorgesehen sein. Auch kann das eingangs beschriebene Aktivlot-Verfahren Anwendung finden. Bei Realisierung der Metallisierungen 3, 4 in Form einer Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist auch ein „Direct-Aluminium-Bonding“-Verfahren verwendbar.
Die Keramikschicht 2 ist beispielsweise aus einer Oxid-, Nitrid- oder Karbidkeramik wie Aluminiumoxid (Al2O3) oder Aluminiumnitrid (AlN) oder Siliziumnitrid (Si3N4) oder Siliziumkarbid (SiC) oder aus Aluminiumoxid mit Zirkonoxid (Al2O3 + ZrO2) hergestellt und weist eine Schichtdicke beispielsweise zwischen 0,1 mm und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,7 mm auf.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Metallisierung 3 zur Ausbildung zumindest eines Anschlussbereiches bzw. einer Anschlussfläche 5 für zumindest ein elektronisches Bauelement, insbesondere Leistungsbauelement 7 strukturiert ausgebildet, wobei die Anschlussfläche 5 durch die der Keramikschicht 2 gegenüberliegende strukturierte Oberfläche der ersten Metallisierung 3 gebildet ist. Ferner kann die erste und/oder zweite Metallisierung 3, 4 zur Ausbildung von zusätzlichen Leiterbahnen, Kontakten und/oder weiteren Befestigungsbereichen weitergehend strukturiert sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Grundgedanke der Erfindung anhand der Ausbildung einer Anschlussfläche 5 näher erläutert. Es versteht sich, dass basierend auf diesem Grundgedanken eine Vielzahl von unterschiedlichen Anschlussflächen 5 und weitere Strukturierungen der Metallisierungen 3, 4 eines Metall-Keramik-Substrates 1 herstellbar sind, welche von dem erfindungsgemäßen Grundgedanken Gebrauch machen.
Erfindungsgemäß weist die zumindest eine Anschlussfläche 5 einen zentralen Anschlussflächenabschnitt 5.1 und einen diesen umgebenden Isolationsflächenabschnitt 5.2 auf, wobei auf den Isolationsflächenabschnitt 5.2 eine Isolationsschicht 6 aus einem dielektrischen Füllmaterial aufgebracht ist. Die Anschlussfläche 5 bildet hierbei die Oberseite der strukturierten ersten Metallisierung 3, welche durch entsprechende Bearbeitungsverfahren in zwei unterschiedliche Oberflächenabschnitte unterteilt ist, und zwar den zentralen Anschlussflächenabschnitt 5.1 und den diesen umgebenden Isolationsflächenabschnitt 5.2. Auf dem der Keramikschicht 2 gegenüberliegenden Isolationsflächenabschnitt 5.2 der ersten Metallisierung 3 ist erfindungsgemäß die Isolationsschicht 6 aus einem dielektrischen Füllmaterial aufgebracht. Der zentrale Anschlussflächenabschnitt 5.1 ist hierbei zum flächigen Anschluss zumindest eines Kontaktes des Halbleiterbauteils, vorzugsweise Leistungshalbleiterbauteils 7 vorgesehen und entsprechend dimensioniert. Der Anschlussflächenabschnitt 5.1 bildet damit eine Kontakt- oder Bondfläche aus.
Vorzugsweise weist die Anschlussfläche 5 in Draufsicht einen rechteckförmigen, quadratischen oder unterschiedlich polygonen Querschnitt auf, dessen randseitiger Oberflächenabschnitt zumindest teilweise den Isolationsflächenabschnitt 5.2 bildet. In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird der Isolationsflächenabschnitt 5.2 zumindest in dem an den zentralen Anschlussflächenabschnitt 5.1 anschließenden Bereich von der Isolationsschicht 6 überdeckt. Vorzugsweise ist jedoch der Isolationsflächenabschnitt 5.2 vollständig mit der Isolationsschicht 6 überdeckt, um die Durchschlagfestigkeit und/oder Teilentladungsfestigkeit des Metall-Keramik-Substrats 1 im Anschlussbereich des Halbleiterbauteils, vorzugsweise Leistungshalbleiterbauteils 7 zu verbessern.
Die Isolationsschicht 6 ist erfindungsgemäß auf der von der Keramikschicht 2 abgewandten Oberseite der ersten strukturierten Metallisierung 3 bzw. der dadurch entstehenden Anschlussfläche 5 im Isolationsflächenabschnitt 5.2 vorgesehen. Die Isolationsschicht 6 ist vorzugsweise aus einem dielektrischen Füllmaterial hergestellt, dessen Grundsubstanz beispielsweise Polyimid oder Polyamid ist, wobei das Polyimid oder Polyamid einen Keramikanteil, beispielsweise einen Siliziumnitridanteil, einen Aluminiumoxidanteil, einen Aluminiumnitridanteil oder einen Glasanteil aufweist. Auch kann als dielektrisches Füllmaterial ein Epoxidharz oder ein thermoplastischer Kunststoff wie Polyetheretherketon Verwendung finden. Vorzugsweise beträgt die relative Permittivität bzw. Dielektrizitätszahl des die Isolationsschicht 6 bildenden dielektrischen Füllmaterials zwischen 2,5 und 6,5, vorzugsweise zwischen 3,2 und 4,0.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient bzw. Wärmeausdehnungskoeffizient der Isolationsschicht 6 ist hierbei derart gewählt, dass dieser näherungsweise dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten bzw. Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten Metallisierung 3, d.h. von Kupfer oder einer Kupferlegierung oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung entspricht. Der Ausdehnungskoeffizient von Kupfer beträgt beispielsweise ca. 16,5·10^–6 1/K und von Aluminium beispielsweise ca. 23,5·10^–6 1/K.
Die erste, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellte Metallisierung 3 weist beispielsweise eine Schichtdicke zwischen 0,1 mm und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 0,6 mm auf. Die Schichtdicke der zweiten Metallisierung 4 kann entsprechend ausgebildet sein. Bei Aluminium beträgt die Schichtdicke beispielsweise zwischen 0,1 mm und 5,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 3,0 mm.
Hierbei ist die Schichtdicke der die Anschlussfläche 5 bildenden ersten Metallisierung 3 im Bereich des Anschlussflächenabschnittes 5.1 größer als im Bereich des Isolationsflächenabschnittes 5.2, sodass sich vorzugsweise ein stufenartiger Übergangsbereich S zwischen dem Anschlussflächenabschnitt 5.1 und dem Isolationsflächenabschnitt 5.2 ausbildet. Die Randabschnitte des stufenartigen Übergangsbereiches S sind vorzugsweise abgerundet ausgebildet, was durch das jeweilige formgebende Verfahren bedingt ist. Vorteilhaft ist hierdurch ein einschlussfreies, vorzugsweise blasenfreies Auffüllen im erfindungsgemäßen Sinne mit einem dielektrischen Füllmaterial möglich.
In den Figuren ist jeweils ein gestufter Übergangsbereich S schematisch dargestellt, der den zentralen Anschlussflächenabschnitt 5.1 umgibt. Vorzugsweise weist die erste Metallisierung 3 im Bereich des Anschlussflächenabschnittes 5.1 im Falle einer Kupferschicht eine Schichtdicke von 0,1 mm bis 1,0 mm und im Bereich des Isolationsflächenabschnittes 5.2 von 0,05 mm bis 0,8 mm auf. Bei Realisierung in Form einer Aluminiumschicht beträgt die Schichtdicke im Bereich des Anschlussflächenabschnittes 5.1 von 0,1 mm bis 2,0 mm und im Bereich des Isolationsflächenabschnittes 5.2 von 0,05 mm bis 1,0 mm auf. Besonders bevorzugt beträgt die Schichtdicke im Bereich des Isolationsflächenabschnittes 5.2 näherungsweise die Hälfte der Schichtdicke im Bereich des Anschlussflächenabschnittes 5.1.
Aufgrund der Reduzierung der Schichtdicke im Bereich des Isolationsflächenabschnittes 5.2 ergibt sich ein Freiraum, der mit dem dielektrischen Füllmaterial zur Bildung der Isolationsschicht 6 verfüllt wird. Vorzugsweise ist die Isolationsschicht 6 aus einem dielektrischen Füllmaterial derart auf den Isolationsflächenabschnitt 5.2 aufgebracht, dass die der Metallisierung 3 gegenüberliegende Oberseite der Isolationsschicht 6 näherungsweise eben und vorzugsweise bündig mit dem Anschlussflächenabschnitt 5.1 verläuft. Die Anschlussfläche 5 weist somit einen den zentralen Anschlussflächenabschnitt 5.1 umgebenden, gestuft ausgebildeten Isolationsflächenabschnitt 5.2 auf, der mit dem dielektrischen Füllmaterial zur Bildung der Isolationsschicht 6 gefüllt ist. Hierdurch ergibt sich eine im Querschnitt gestuft ausgebildete, strukturierte erste Metallisierung 3, bei der die durch die in die Metallisierung 3 eingebrachte Stufung mit der Isolationsschicht 6 verfüllt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante gemäß 3 werden zwei gemäß der 1 und 2 ausgebildete Metall-Keramik-Substrate 1, 1’ in Sandwichbauweise übereinander gestapelt, und zwar derart, dass sich zumindest zwei gegenüberliegende Anschlussflächen 5, 5’ zum flächigen Anschluss des Halbleiterbauteils, insbesondere Leistungshalbleiterbauteils 7 bilden.
Das erste, untere Metall-Keramik-Substrate 1 weist analog zu 1 eine erste Metallisierung 3 auf, die auf der Keramikschicht 2 zur Ausbildung einer Anschlussfläche 5 strukturiert ist. Die Anschlussfläche 5 umfasst den zentralen Anschlussflächenabschnitt 5.1 und den diesen umgebenden Isolationsflächenabschnitt 5.2, auf dem die erfindungsgemäße Isolationsschicht 6 vorgesehen ist. Die Anschlussfläche 5 ist mit einem ersten Kontakt 7.1 des Halbleiterbauteils 7 flächig verbunden, vorzugsweise mittels einer Lotverbindung.
Das zweite, obere Metall-Keramik-Substrat 1’ ist im Wesentlichen baugleich zu dem ersten, unteren Metall-Keramik-Substrat 1 ausgebildet, vorzugsweise bei Verwendung in einer Anordnung in Sandwichbauweise näherungsweise spiegelverkehrt zum ersten, unteren Metall-Keramik-Substrate 1 realisiert. Das zweite, obere Metall-Keramik-Substrat 1’ wird um 180° gedreht, so dass die erste, eine weitere Anschlussfläche 5’ bildende weitere erste Metallisierung 3’ in Richtung des ersten, unteren Metall-Keramik-Substrate 1 orientiert ist. Das zweite, obere Metall-Keramik-Substrat 1’ weist ebenfalls eine Keramikschicht 2’ mit einer oberen und unteren Oberflächenseite 2.1’, 2.2’, wobei die weitere erste Metallisierung 3‘ auf der unteren Oberflächenseite 2.1’ aufgebracht ist, welche die weitere Anschlussfläche 5‘ mit einem weiteren zentralen Anschlussflächenabschnitt 5.1‘ und einem diesen umgebenden weiteren Isolationsflächenabschnitt 5.2‘ bildet. Der weitere Isolationsflächenabschnitt 5.2‘ ist ebenfalls mit einer weiteren Isolationsschicht 6‘ versehen. Die weitere Anschlussfläche 5’ ist mit einem zweiten Kontakt 7.2 des Halbleiterbauteils 7 flächig verbunden, vorzugsweise durch Löten, Silbersintern oder einem „Transient Liquid Phase Bonding“-Verfahren.
Durch die erfindungsgemäßen Isolationsschichten 6, 6‘ sind die die zentralen Anschlussflächenabschnitte 5.1, 5.1‘ jeweils umgebenden Isolationsflächenabschnitte 5.2, 5.2‘ der gegenüberliegenden ersten Metallisierungen 3, 3‘ größtenteils voneinander isoliert, so dass besonders vorteilhaft die Durchschlagfestigkeit und die Teilentladungsfestigkeit der Anordnung im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbessert ist.
Zusätzlich kann die nicht eingehauste Anordnung zweier in Sandwich-Bauweise gestapelten Metall-Keramik-Substrate 1, 1’ nachträglich noch vergossen werden, um eine weitere Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit und Teilentladungsfestigkeit zu erhalten. Als Vergussmasse wird vorzugsweise ein Kunststoffmaterial mit hoher Viskosität verwendet, welches auch nach dem Aushärten zumindest teilelastisch ist. Vorzugsweise finden beispielsweise Silikonelastomere Verwendung.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines voranstehend beschriebenen Metall-Keramik-Substrates 1, dessen wesentliche Verfahrensschritte in den 4 bis 8 beispielhaft dargestellt sind.
In 4 ist beispielhaft ein Querschnitt durch ein Metall-Keramik-Substrates 1 dargestellt, welches im Wesentlichen aus einer Keramikschicht 2 und einer mit der ersten Oberflächenseite 2a der Keramikschicht 2 vollflächig verbundenen Metallisierung 3 besteht. Die Verbindung der Metallisierung 3, die vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist, mit der Keramikschicht 2 erfolgt über das eingangs beschriebene DCB-Verfahren. Alternativ können auch die zuvor beschriebenen Verbindungstechnologien Anwendung finden.
Gemäß 5 wird in einem ersten Verfahrensschritt auf die Metallisierung 3 eine Ätzresistschicht 8 aufgebracht, und zwar dort, wo die Metallisierung 3 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit der bestehenden Schichtdicke verbleiben soll. Die Ätzresistschicht 8 wird mittels an sich bekannter Techniken erzeugt. Beispielsweise durch Aufbringen einer Photolackschicht unter entsprechender Maskierung der Oberfläche der Metallisierung 3, anschließendem Belichten und Aushärten der Photolackschicht.
In 5 sind bereits mittels strichliert gezeichneter Linien diejenige, nicht von der Ätzresistschicht 8 überdeckten Bereiche der Metallisierung 3 angedeutet, welche im nachfolgenden zweiten Verfahrenschritt durch Ätzen entfernt werden sollen. Hierzu wird im zweiten Verfahrensschritt die mit der Ätzresistschicht 8 versehene Metallisierung 3 mit einem Ätzmittel beaufschlagt, und zwar für eine vorgegebene Zeitdauer. Die Zeitdauer ist abhängig vom Ätzmittel und derart dimensioniert, dass Ausnehmungen 9 gewünschter Tiefe aus der Metallisierung 3 freigeätzt werden. 2 zeigt das mit der Ätzresistschicht 8 versehene Metall-Keramik-Substrat 1 nach Durchführung des Ätzschrittes und die durch das Ätzen freigelegten Ausnehmungen 9.
In einem nachfolgenden dritten Verfahrenschritt wird nun die Ätzresistschicht 8 von der Oberfläche der Metallisierung 3 entfernt, vorzugsweise unter Verwendung an sich bekannter Lösungsmittel, beispielsweise NaOH oder Na₂CO₂ und. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Metall-Keramik-Substrat 1 solange mit dem Ätzmittel beaufschlagt, bis die Ausnehmung 9 mit der gewünschten Tiefe in die Metallisierung eingebracht ist, wobei die Schichtdicke im Bereich der Ausnehmung 9 näherungsweise auf die Hälfte der ursprünglichen Schichtdicke der Metallisierung 3 reduziert ist. Schließlich wird das derart bearbeitete Metall-Keramik-Substrates 1 einer weiteren Oberflächenreinigung unterzogen.
In einem vierten Verfahrenschritt werden die freigeätzten Ausnehmungen 9 in der Metallisierung 3 mit dem dielektrischen Füllmaterial, vorzugsweise Polyimide oder Polyamidimide und einem Keramikanteil, beispielsweise einem Siliziumnitridanteil, einem Aluminiumnitridanteil oder einem Glasanteil verfüllt und hierdurch eine Isolationsschicht 6 gebildet, welche die Ausnehmungen 9 vorzugsweise vollständig ausfüllt. Zum Aufbringen des dielektrischen Füllmaterials eignet sich beispielsweise ein Siebdruckverfahren oder ein Schablonendruckverfahren. Ggf. ist der Druckvorgang mehrmals zu wiederholen, um eine homogene Füllung der Ausnehmungen 9 zu erhalten, wobei die Anzahl der Wiederholungen von der aufzufüllenden Stufendicke und/oder der Viskosität des Füllmaterials abhängig ist. Nach Aushärten des dielektrischen Füllmaterials kann eine mechanische Oberflächenbearbeitung der Metallisierung 3 und der befüllten Ausnehmungen 9 vorgenommen werden. 7 zeigt das Metall-Keramik-Substrat 1 nach dem Befüllen der Ausnehmungen 9 und dem Aushärten des dielektrischen Füllmaterials bzw. der Isolationsschicht 6. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 7 bildet die von der Isolationsschicht 6 umgebene Oberfläche der Metallisierung 3 den Anschlussflächenabschnitt 5.1 der Anschlussfläche 5 und die von der Isolationsschicht 6 bedeckte Bodenfläche der Ausnehmung 9 den Isolationsflächenabschnitt 5.2 der Anschlussfläche 5 aus.
Gemäß einem fünften Verfahrenschritt wird auf die Metallisierung 3 und die Isolationsschicht 6 eine weitere Ätzresistschicht 10 aufgebracht, und zwar dort, wo der die Anschlussfläche 5 bildende Teil der Metallisierung 3 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und die Isolationsschicht 6 verbleiben sollen. Die weitere Ätzresistschicht 10 wird wiederum mittels an sich bekannter Techniken erzeugt. 8 zeigt das Metall-Keramik-Substrat 1 mit der weiteren Ätzresistschicht 10.
Anschließend werden in einem sechsten Verfahrenschritt gemäß 9 die nicht durch die Ätzresistschicht 10 abgedeckten Bereiche der Metallisierung 3 durch Ätzen entfernt, und zwar vollständig bis zur Keramikschicht 2. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verbleibt damit lediglich die mit der Ätzresistschicht 10 abgedeckte Anschlussfläche 5.
Schließlich wird einem siebten Verfahrensschritt gemäß 10 die Ätzresistschicht 10 durch ein entsprechendes Lösungsmittel entfernt und die verbleibende gestuft ausgebildete Metallisierung 3 mit aufgebrachter Isolationsschicht 6 bildet die erfindungsgemäße Anschlussfläche 5 aus. Damit entsteht im Randbereich der Metallisierung 3 ein stufenartiger Übergang zur Keramikschicht 2.
In einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß den 11 bis 13 wird in einem zweiten Verfahrensschritt die mit der Ätzresistschicht 8 versehene Metallisierung 3 mit einem Ätzmittel beaufschlagt und eine kanal- oder bahnartige Aussparung 11 aus der Metallisierung 3 freigeätzt, welche sich vorzugsweise über die vollständige Schichtdicke der Metallisierung 3, d.h. bis zur Keramikschicht 2 erstreckt. Die kanal- oder bahnartige Aussparung 11 weist beispielsweise eine Breite von 0,3 mm bis 2 mm auf.
Anschließend wird die Ätzresistschicht 8 zumindest teilweise entfernt. Alternativ kann dies auch vollständig entfernt und neu aufgebracht werden, so dass gemäß 12 die gegenüberliegenden und durch die kanal- oder bahnartige Aussparung 11 voneinander getrennten Randabschnitte der Metallisierung 5 randseitig nicht abgedeckt ist. In einem weiteren Verfahrenschritt wird der nicht abgedeckte Teil der Metallisierung 5 mit einem Ätzmittel beaufschlagt, und zwar derart, dass nur ein Teil der Metallisierung 5 entfernt wird und ein stufenartig ausgebildeter Rand der Metallisierung 5 entsteht, der den Isolationsflächenabschnitt 5.2 bildet.
Im nächsten Verfahrensschritt wird sowohl der stufenartige, den Isolationsflächenabschnitt 5.2 bildende Rand der Metallisierung 5 als auch die kanal- oder bahnartige Aussparung 11 zwischen den freigeätzten Abschnitten der Metallisierung 5 mit dem dielektrischen Füllmaterial, vorzugsweise Polyimid oder Polyamid und einem Keramikanteil, beispielsweise einem Siliziumnitridanteil, einem Aluminimuoxidanteil, einem Aluminiumnitridanteil oder einem Glasanteil verfüllt und hierdurch eine sich über die kanal- oder bahnartige Aussparung 11 und die gegenüberliegenden Isolationsflächenabschnitte 5.2 erstreckende Isolationsschicht 6 gebildet.
Abschließend wird wiederum die Ätzresistschicht 10 durch ein entsprechendes Lösungsmittel entfernt und die verbleibende gestuft ausgebildeten Metallisierung 3 mit aufgebrachter Isolationsschicht 6 bildet nun mehrere Anschlussflächen 5, 5a, 5b aus.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante können die erste und/oder zweite Metallisierung 3, 4 zumindest teilweise mit einer metallischen Oberflächenschicht versehen werden, beispielsweise einer Oberflächenschicht aus Nickel, Gold, Silber oder Nickel-, Gold- und Silber-Legierungen. Die Schichtdicke der Oberflächenschicht beträgt beispielsweise zwischen 0,1 Mikrometer und 10 Mikrometer. Eine derartige metallische Oberflächenschicht wird vorzugsweise nach dem Aufbringen der ersten und/oder zweiten Metallisierung 3, 4 auf die Keramikschicht 2 aufgebracht. Das Aufbringen der Oberflächenschicht erfolgt in einem geeigneten Verfahren, beispielsweise galvanisch und/oder durch chemisches Abscheiden und/oder durch Spritzen.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegend Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1, 1’: Metall-Keramik-Substrat
2, 2’: Keramikschicht
2.1, 2.1’: erste Oberflächenseite
2.2, 2.2’: zweite Oberflächenseite
3, 3’: erste Metallisierung
4, 4’: zweite Metallisierung
5: Anschlussfläche
5.1, 5.1’: Anschlussflächenabschnitt
5.2, 5.2’: Isolationsflächenabschnitt
5a, 5b: weitere Anschlussflächen
6: Isolationsschicht
7: Halbleiterbauteil
7.1: erster Kontakt
7.2: zweiter Kontakt
8: Ätzresistschicht
9: Ausnehmungen
10: weitere Ätzresistschicht
11: kanal- oder bahnartige Aussparung
S: Übergangsbereich

Claims

Metall-Keramik-Substrat umfassend zumindest eine Keramikschicht (2), die an zumindest einer Oberflächenseite (2.1) mit wenigstens einer Metallisierung (3) versehen ist, die zur Ausbildung zumindest einer Anschlussfläche (5) zum Anschluss zumindest eines Halbleiterbauteils strukturiert ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Anschlussfläche (5) einen zentralen Anschlussflächenabschnitt (5.1) und einen diesen umgebenden Isolationsflächenabschnitt (5.2) aufweist, wobei auf dem Isolationsflächenabschnitt (5.2) zumindest abschnittsweise eine Isolationsschicht (6) aus einem dielektrischen Füllmaterial aufgebracht ist, und wobei die Schichtdicke der Metallisierung (3) der Anschlussfläche (5) im Bereich des Anschlussflächenabschnittes (5.1) größer als im Bereich des Isolationsflächenabschnittes (5.2) ist.
Metall-Keramik-Substrat nach Anspruch 1, wobei die Metallisierung (3) zur Ausbildung zumindest einer Anschlussfläche (5) zum Anschluss eines Leistungshalbleiterbauteils (7) strukturiert ausgebildet ist.
Metall-Keramik-Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (S) zwischen dem Anschlussflächenabschnitt (5.1) und dem Isolationsflächenabschnitt (5.2) stufenartig ausgebildet ist.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Isolationsschicht (6) näherungsweise bündig in die Oberfläche des Anschlussflächenabschnittes (5.2) übergeht oder über das Niveau der Oberfläche des Anschlussflächenabschnittes (5.2) hinausragt.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussflächenabschnitt (5.1) eine Kontakt- oder Bondfläche bildet.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Füllmaterial aus Polyimid oder Polyamid mit einem Keramikanteil, vorzugsweise einem Siliziumnitridanteil, einem Aluminiumoxidanteil, einem Aluminiumnitridanteil oder einem Glasanteil, hergestellt ist.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Permittivität bzw. Dielektrizitätszahl des die Isolationsschicht (6) bildenden dielektrischen Füllmaterials zwischen 2,5 und 6,5, vorzugsweise zwischen 3,2 und 4,0 beträgt.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der Isolationsschicht (6) an die Metallisierung (3) angepasst ist, vorzugsweise dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Metallisierung (3) entspricht.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (3) eine Schichtdicke zwischen 0,1 mm und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 0,6 mm aufweist.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (2) aus Oxid-, Nitrid- oder Karbidkeramiken wie Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid oder Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid mit Zirkonoxid hergestellt ist.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Oberflächenseite (2.2) der Keramikschicht (2) mit wenigstens einer zweiten Metallisierung (4) versehen ist.
Anordnung umfassend zwei Metall-Keramik-Substrate (1, 1’) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Keramik-Substrate (1, 1’) in Sandwichbauweise übereinander gestapelt sind, und zwar derart, dass diese zumindest zwei zumindest abschnittweise gegenüberliegende Anschlussflächen (5, 5’) zum flächigen Anschluss zumindest eines Halbleiterbauteils bilden.
Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates (2) umfassend zumindest eine Keramikschicht (2), die an einer ersten Oberflächenseite (2a) mit mindestens einer Metallisierung (3) versehen ist, bei dem die Metallisierung (3) in zumindest eine Anschlussfläche (5) umfassend einen zentralen Anschlussflächenabschnitt (5.1) und einen diesen umgebenden Isolationsflächenabschnitt (5.2) strukturiert wird, wobei der Isolationsflächenabschnitt (5.2) zumindest abschnittsweise mit einer Isolationsschicht (6) aus einem dielektrischen Füllmaterial beschichtet wird, wobei auf die Metallisierung (3) eine Ätzresistschicht (8) aufgebracht wird, und zwar dort, wo die Metallisierung (3) mit der bestehenden Schichtdicke verbleiben soll und welche den Anschlussflächenabschnitt (5.1) bildet, und wobei die mit der Ätzresistschicht (8) versehene Metallisierung (3) zur Erzeugung des Anschlussflächenabschnittes (5.1) und des Isolationsflächenabschnittes (5.2) solange mit einer Ätzlösung beaufschlagt wird, bis die Schichtdicke der Metallisierung (3) der Anschlussfläche (5) im Bereich des Anschlussflächenabschnittes (5.1) größer als im Bereich des Isolationsflächenabschnittes (5.2) ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Ätzresistschicht (8) versehene Metallisierung (3) zur Erzeugung des Anschlussflächenabschnittes (5.1) und Isolationsflächenabschnittes (5.2) solange mit einer Ätzlösung beaufschlagt wird, bis Ausnehmungen (9) einer vorgegebenen Tiefe in den von der Ätzresistschicht (8) freigegebenen Bereichen der Metallisierung (3) freigeätzt sind.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzresistschicht (8) von der Metallisierung (3) wieder entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die freigeätzten Ausnehmungen (9) mit dem dielektrischen Füllmaterial zur Erzeugung der Isolationsschicht (6) verfüllt werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise auf die Metallisierung (3) und auf die Isolationsschicht (6) eine weitere Ätzresistschicht (10) aufgebracht wird, und zwar dort, wo die Metallisierung (3) und/oder die Isolationsschicht (6) zur Ausbildung einer oder mehrerer Anschlussflächen (5, 5a, 5b) verbleiben.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die von der weiteren Ätzresistschicht (8) freigegebenen Bereiche der Metallisierung (3) und/oder der Isolationsschicht (6) mit einer Ätzlösung beaufschlagt werden und vollständig bis zur Keramikschicht (2) entfernt werden.