DE102014209106A1

DE102014209106A1 - Metallisierung auf keramischen Substraten

Info

Publication number: DE102014209106A1
Application number: DE102014209106.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dohn; Roland Leneis; Alfred Thimm; Klaus Herrmann
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2014-12-11
Also published as: JP2019043847A; WO2014195097A1; PH12015502695A1; US20160115088A1; CN109336645A; JP6619075B2; PH12015502695B1; US10207958B2; CN105246861A; TW201516018A; TWI663144B; EP3010870A1; JP2016528134A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schweiß- und lötbaren Metallisierungen auf keramischen Substraten zur elektrischen Kontaktierung sowie keramische Substrate mit solchen Metallisierungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallisierungen auf keramischen Substraten zur elektrischen Kontaktierung sowie keramische Substrate mit Metallisierungen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von schweißbaren und lötbaren Metallisierungen auf keramischen Substraten.
Aktive und passive elektronische Komponenten, die auf keramische Leiterplatten aufgebracht werden, werden üblicherweise auf den Leiterplatten mittels Weichlot verlötet oder verschweißt. Dafür müssen diese Komponenten und die Leiterplatten löt- oder schweißbare Metalle aufweisen, die beispielsweise mit üblichen Weichloten, insbesondere SnAgCu-Legierungen, Legierungen eingehen.
Passive elektrische Komponenten wie z.B. Spulenkörper umfassen einen Isolierkörper (Core) aus Keramik, der mit einem leitfähigen Metalldraht, häufig aus Kupfer, umwickelt ist. Die elektrische Anbindung der Spule, also des leitfähigen Spulendrahts, erfolgt über eine Metallisierung, die auf dem keramischen Isolierkörper aufgebracht ist. Die Metallisierung dient dabei nicht nur der elektrischen Anbindung des Spulendrahts, sondern auch der Fixierung des Spulendrahts am Spulenkörper. Der Spulendraht wird im Allgemeinen mittels Reibschweißens mit der auf der Keramik aufgebrachten Metallisierung verbunden. Über die gleiche Metallisierung kann auch die elektrische Verbindung der elektrischen Komponente beispielsweise an eine Leiterplatte erfolgen.
Die Metallisierungen an den elektrischen Komponenten und auf den Leiterplatten müssen daher löt- und/oder schweißbare, leitfähige Metalle wie Kupfer, Nickel, Gold oder Silber enthalten.
Die genannten Metalle, insbesondere gut leitende und gut lötbare und/oder gut schweißbare Metalle wie Kupfer oder Nickel, haften jedoch auf keramischen Substraten nicht ausreichend oder bilden keine löt- oder schweißbare Oberfläche. Wird beispielsweise eine Nickel-Glas-Metallisierung bei relativ niedrigen Temperaturen eingebrannt, ist die Haftung zwischen Keramik und Metallisierung nicht ausreichend. Wird die Nickel-Glas-Metallisierung bei höheren Temperaturen eingebrannt, „übersintert“ die Metallisierung. Diese „Übersinterung“ führt dazu, dass ein unregelmäßiges Metallnetz entsteht, das nicht ausreichend verlötet oder verschweißt werden kann.
Damit eine gute Verlöt- oder Verschweißbarkeit gegeben ist, wird eine geschlossene, blechartige Oberfläche der Metallisierung angestrebt. Eine solche Metallisierung kann mit den genannten Metallen derzeit nicht direkt, d.h. ohne eine aufwändig herzustellende Schichtabfolge aus unterschiedlichen Metallen, erzielt werden.
Derzeit gängige Metallisierungen weisen beispielsweise eine Schichtenabfolge aus Wolfram/Glas, Nickel, Palladium und Gold oder auch aus Silber-Palladium auf.
Die Wolfram/Glas-Grundmetallisierung dient der haftfesten Anbindung der Metallisierung auf der Keramik. Dafür wird eine Metall-Glas-Paste auf die Keramik aufgebracht, z.B. mittels Eintauchens in die Metallisierungspaste oder mittels Siebdrucks. Diese Paste muss bei Temperaturen über 1000°C eingebrannt werden.
Allerdings ist Wolfram kein guter elektrischer Leiter und kann auch nicht zufriedenstellend gelötet werden. Deshalb wird in einem nächsten Schritt eine chemisch oder stromlos Nickel-Schicht aufgebracht, die löt- und schweißbar ist. Da sich Nickel auf der Wolframschicht nicht direkt durch chemische Galvanisierung abscheidet, muss die Wolfram-Schicht vor der Nickelabscheidung mit Palladium als Katalysator bekeimt werden.
Die Nickel-Schicht kann, wenn sie ausreichend dick ausgeführt ist, verlötet oder verschweißt werden. Sollen jedoch feinere Kupfer-, Aluminium- oder Golddrähte als Spulendraht oder als Verbindung zu elektronischen Komponenten auf die Metallisierung aufgebracht werden oder soll eine elektrische Anbindung mittels Bonden erfolgen, muss zusätzlich noch eine Goldbeschichtung auf der Metallisierung aufgebracht werden. Da Gold mit Nickel eine Legierung bildet, kann eine weitere Palladiumschicht zwischen der Nickel- und der Goldbeschichtung als Trennschicht vorgesehen werden. Die Palladium-Schicht dient auch dem Korrosionsschutz.
Sowohl die Palladium- als auch die Goldschicht werden in der Regel durch elektrochemische Galvanisierung oder aus stromlos arbeitenden Bädern abgeschieden.
Aus diesen Ausführungen wird deutlich, dass die elektrische Anbindung auf keramischen Substraten mittels Metallisierung mit vielen verschiedenen Arbeitsschritten, vielen verschiedenen Verfahren und teuren Materialien, insbesondere Palladium, Silber und Gold verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einerseits die Herstellung von Metallisierungen auf keramischen Substraten zu vereinfachen und andererseits auch die Herstellkosten durch die Vermeidung von teuren Materialien und durch die Vereinfachung des Verfahrens zu senken.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Produkt gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Demgemäß umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Metallisierung auf keramischen Substraten, wobei die Metallisierung in direktem Kontakt mit dem keramischen Substrat steht und löt- und/oder schweißfähig ist, die folgenden Schritte:

a) Herstellen einer Metallisierungspaste, umfassend zumindest ein elektrisch leitfähiges, löt- und/oder schweißfähiges Metall;
b) Aufbringen der Metallisierungspaste auf das keramische Substrat;
c) Einbrennen der Metallisierungspaste.

Dieses Verfahren hat gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren den Vorteil, dass die elektrisch leitfähige, löt- und/oder schweißbare Metallisierung direkt auf das keramische Substrat aufgebracht werden kann. Nach den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren muss zunächst eine Haftvermittlerschicht auf das keramische Substrat aufgebracht werden, meist aus Wolfram, da elektrisch leitfähige, löt- und/oder schweißbare Metalle leicht übersintern oder auf keramischen Substraten nicht ausreichend haften. Dies trifft insbesondere auf das günstige und daher häufig verwendet Nickel zu.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch keramische Substrate mit einer elektrisch leitfähigen Metallisierung, wobei die Metallisierung löt- und/oder schweißfähig ist. Diese keramischen Substrate unterscheiden sich von den aus dem Stand der Technik bekannten metallisierten Substraten dadurch, dass die Metallisierung in direktem Kontakt mit dem keramischen Substrat steht und nicht auf eine Grundmetallisierung, beispielsweise aus Wolfram, aufgebracht ist.
Als keramische Substrate kommen insbesondere Oxidkeramiken wie Al₂O₃, Al₂O₃-ZrO₂, Al₂O₃-SiO₂, aber auch dielektrische oder magnetische Werkstoffe infrage. Grundsätzlich können alle gängigen Keramiksubstrate Verwendung finden.
Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Metallisierungspaste so zusammengesetzt, dass eine Schmelze aus dem elektrisch leitfähigen Material oder die Schmelze aus dem elektrisch leitfähigen Material und den Additiven eine Oberflächenspannung von kleiner als 1,4 N/m, bevorzugt kleiner als 1,2 N/m und besonders bevorzugt kleiner als 1,0 N/m bzw. kleiner als 0,9 N/m aufweist.
Analog ist die Erfindung dann besonderes vorteilhaft, wenn leitfähige Metalle, deren Schmelzen eine hohe Oberflächenenergie, beispielsweise oberhalb von 0,9 N/m, bevorzugt größer 1,0 N/m, besonders bevorzugt größer 1,2 N/m und insbesondere größer 1,4 N/m, aufweisen, verwendet werden sollen. Diese hohen Oberflächenenergien können herabgesetzt werden, so dass die Metalle besser die Keramik und das eventuell zur Erhöhung der Haftfestigkeit zugegebene Glas benetzen. Dadurch wird das Einbrennen als Metallisierung direkt auf einem Keramiksubstrat möglich.
Über die Einbrenn-Atmosphäre kann die Benetzung weiter verbessert werden. Indem geringste Mengen Sauerstoff oder Wasserdampf zudosiert werden, kann die Oxidbildung der Metalle angeregt und damit die Reaktion mit der Keramik verstärkt werden.
Als das zumindest eine elektrisch leitfähige Metall ist bevorzugt zumindest ein Element der Übergangselemente VIIIB, insbesondere Fe, Co, Ni und/oder Cu umfasst.
Werden diese Grenzwerte eingehalten, können Metallisierungen direkt auf die Keramik aufgesintert werden, da das Problem der „Übersinterung“ des elektrisch leitfähigen Materials nicht auftritt. Die Erfinder haben erkannt, dass das Phänomen der Übersinterung im Wesentlichen mit der Oberflächenenergie der Schmelze des elektrisch leitfähigen Materials zusammenhängt. Ist diese Oberflächenenergie hoch, wie z.B. bei dem häufig verwendeten Nickel (Oberflächenenergie der Schmelze: 1,77 N/m), weist das sinternde elektrisch leitfähige Material eine starke Tendenz zur Oberflächenverkleinerung als energetisch günstigstem Zustand auf. Die Folge dieser Tendenz ist das Übersintern des Materials schon bei Temperaturen, die eigentlich unterhalb der Schmelztemperatur dieses Materials liegen.
Die Oberflächenenergie eines Materials bestimmt seine Benetzungseigenschaften. Bei hohen Oberflächenenergien liegt ein schlechtes Benetzungsvermögen vor und umgekehrt. Aus diesem Grund kann die Übersinterung vermieden werden, indem die Oberflächenenergie der aufzubringenden Metalle herab gesetzt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Metallisierungspaste lediglich das elektrisch leitfähige Metall und die zur Anpastung notwenigen Zusatzstoffe, also ein Anpastungsmittel. Das Anpastungsmittel kann beispielsweise eine Lösung aus 5 bis 25 Gew.-% Ethylcellulose in Terpineol umfassen. Das System Binder-Lösungsmittel kann aber auch aus anderen (üblichen) Komponenten wie Polyvinylbutyral oder Polyacrylaten mit Texanol, Butylcarbitol u.a., bevorzugt mit einem Anteil von 5 bis 25 Gew.-%, bestehen.
Diese Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise für reine Kupfer-Metallisierungen möglich. Eine Kupferschmelze hat im Vergleich zu beispielsweise einer Nickelschmelze eine geringe Oberflächenenergie, die bei 1,36 N/m liegt. Damit ist die Oberflächenenergie ohne weitere Zusätze so niedrig, dass Kupfer-Pulver nur mit entsprechenden Zusätzen angepastet werden muss und eingebrannt werden kann.
Anders ist dies bei Nickel. Die Oberflächenenergie einer Nickelschmelze liegt bei 1,77 N/m und ist damit zu hoch, um ohne weitere Zusätze direkt auf dem keramischen Substrat eine löt- und/oder schweißfähige Schicht ausbilden zu können. Es ist daher notwendig Additive zuzusetzen, um die vergleichsweise hohe Oberflächenenergie einer Nickelschmelze zu verringern.
Daher sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Additive danach ausgewählt werden, dass eine Schmelze aus der Mischung aus dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Metall und den Additiven eine geringere Oberflächenenergie aufweist als eine Schmelze, die nur aus dem elektrisch leitfähigen Metall besteht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht als Additive zumindest ein Element der Übergangsgruppen IVB, VB, VIB, insbesondere Ti, Zr, W und/oder Al und/oder deren Verbindungen wie kristalline oder glasartige Oxide, Nitride, Boride, Carbide oder Verbindungen mit Mischanionen wie Carbonitriden vor.
Besonders bevorzugt können dies Additive Metalle sein, insbesondere Metalle, die mit dem oder den elektrisch leitfähigen Metallen Legierungen eingehen. Besonders bevorzugt werden die Metalle aus Cu, Fe, Ti, Zr, W und/oder Al ausgewählt. Die Legierungen können die Oberflächenenergie senken, indem das oder die Additive die inneren Strukturen der Schmelze des elektrisch leitfähigen Materials aufbrechen, die für die hohen Oberflächenenergien verantwortlich sind. Die Kohäsionskräfte in der Schmelze werden verringert. Über die Butler-Gleichung kann der Zusammenhang zwischen den Oberflächenenergien und der Legierung abgeschätzt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können als Additive auch kristalline oder glasartige Oxide, Carbide, Nitride, Boride oder Carbonitride verwendet werden, die in der Schmelze des elektrisch leitfähigen Metalls gelöst oder wenigstens fein dispergiert sind.
Die Oxidation oder Nitrierung von beispielsweise Metallen kann vorteilhaft auch während des Einbrennens erfolgen, indem unter einer bestimmten Atmosphäre, z.B. unter N₂-Gas oder bei feuchter Luft eingebrannt wird. So können Metalle verwendet werden, die zunächst mit dem elektrisch leitfähigen Metall legieren und damit zur Senkung der Oberflächenenergie beitragen. Bei fortschreitender Oxidierung oder Nitrierung übernimmt dann das Metalloxid oder das Metallnitrid die Rolle des Metalls als Additiv, so dass sich hier ein Synergie-Effekt erzielen lässt.
Beispiele für solche Verbindungen sind ohne Beschränkung der Allgemeinheit: TiN, ZrN, ZrC, ZrB₂, TiCN. Wesentlich ist, dass die Verbindungen eine gute Benetzbarkeit für das elektrisch leitfähige Metall aufweisen, so dass über die Benetzung die Kohäsion der Schmelze überwunden werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht den Zusatz von Haftvermittlern zu der Metallisierungspaste vor. Werden Gläser verwendet, können diese zum einen die Haftung zur Keramik verbessern, also ihre Funktion als Haftvermittler erfüllen und andererseits aber auch zur Senkung der Oberflächenenergie der Schmelze des elektrisch leitenden Metalls beitragen. Dies trifft insbesondere für oxidische Gläser wie SiO₂, Bi₂O₃, ZnO, Erdalkalimetalloxide oder Oxide aus der Hauptgruppe III oder Mischungen aus diesen Verbindungen zu.
Die Metallisierungspaste kann über unterschiedliche Verfahren auf das keramische Substrat aufgebracht werden. Bevorzugt werden das Tauchen in die Metallisierungspaste, beispielsweise für Terminationen von U-förmigen Spulenkörpern. Siebdruck- oder Tampondruck-Verfahren, Sprühen oder ähnliche Verfahren, eignen sich eher für das Aufbringen von Metallisierungen auf Leiterplatten oder andere beliebig geformte, insbesondere flächige keramische Substrate.
Ein großer Vorteil der hier vorgestellten Metallisierungspasten sind auch die niedrigen Einbrenntemperaturen im Vergleich mit den Einbrenntemperaturen der üblichen Wolfram-Grundmetallisierung. Bevorzugt liegen diese zwischen 800 und 900°C und besonders bevorzugt zwischen 830 und 870°C.
Anschließend an das Einbrennen der Metallisierungspaste kann über die elektrisch leitfähige Metallisierung eine weitere Schicht aufgebracht werden. Soll beispielsweise eine besonders dicke Nickelschicht vorhanden sein, die gut schweißbar ist, kann anschließend noch eine stromlos Nickel-Schicht aufgebracht werden. Besteht die eingebrannte Metallisierung schon aus Nickel als leitfähigem Metall ist, im Gegensatz zum Stand der Technik, keine vorherige Bekeimung mit Palladium als Katalysator nötig, weil stromlos Nickel direkt auf einer Nickel-haltigen Schicht abgeschieden werden kann. Dies vermeidet zum einen den teuren Rohstoff Pd und andererseits den Verfahrensschritt des Tauchens in eine Pd-Salzlösung.
Auf die Metallisierung könnte bei Bedarf auch problemlos Silber oder Gold galvanisch abgeschieden werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.
Grundsätzlich wäre eine Metallisierung aus Kupfer oder Nickel, die über preiswerte glasartige oder kristalline Oxide an die Grundkeramik angebunden wird hinsichtlich Leitfähigkeit und Schweiß- bzw. Lötbarkeit optimal. Insbesondere bei der Verwendung von Nickel besteht aber das Problem der schnellen und starken Sinterung, was eine Folge seiner hohen Oberflächenenergie von 1,77 N/m ist.
Kupfer hat dagegen nur eine Oberflächenenergie von 1,36 N/m, weshalb Kupfermetallisierungen auch direkt auf keramischen Substraten mit und ohne Haftvermittler eingebrannt werden können. Soll die Metallisierung jedoch ferromagnetisch sein, ist die Zugabe eines entsprechenden Metalls notwendig. Dadurch wird die Oberflächenenergie der Cu-Schmelze erhöht. Eine solche Metallisierung kann ohne energiesenkende Additive nicht eingebrannt werden.
Hohe Oberflächenenergien insbesondere des Nickels, aber auch von ferromagnetischen Metalllegierungen müssen herabgesetzt werden, um die Neigung zur Oberflächenreduzierung abzufangen. Für binäre Systeme gibt die BUTLER-Gleichung den Zusammenhang zwischen den Oberflächenenergien der Elemente und der Legierung wieder.
Eine binäre Legierung von 60 Gew.-% Kupfer mit 40 Gew.-% Eisen hat beispielsweise nur noch eine Oberflächenenergie von 1,22 N/m, obwohl die Oberflächenenergie beider Metalle deutlich über diesem Wert liegen. Kupfer hat eine Oberflächenenergie von 1,36 N/m und Eisen sogar von 1,92 N/m. Die Oberflächenenergie der Legierung kann durch Zugabe von Aluminium mit einer Oberflächenenergie von 0,50 N/m sogar noch weiter gesenkt werden. Selbst durch Zugabe von Eisen zum Nickel kann dessen Oberflächenenergie leicht um 2% gesenkt werden.
Auch durch Zugabe von trennenden Partikeln wie Metallverbindungen mit niedrigerer Oberflächenenergie und/oder schlechter Benetzbarkeit wie Oxide, Nitride, Carbide, Boride kann die Neigung zur Oberflächenreduzierung (= „Übersinterung“) vermindert werden. Hierzu können Verbindungen von Nickel (wie NiO) oder Kupfer (wie Cu₂O, das in Gläsern oder in Substanz sowohl die Haftung auf Kupfer als auch auf Keramiken verbessert) oder Gläser (wie SiO₂-ZnO-B₂O₃ oder MnO-SiO₂-Al₂O₃) dienen, die auch die Haftung zur Keramik verbessern.
Ferner kann eine Zugabe weiterer Metalle zum Nickel als elektrisch leitfähigem Metall, beispielsweise Ti, Zr, Fe oder W, in elementarer Form oder als Verbindung erfolgen. Beim Aufsintern auf die Keramik erfolgt eine Legierungsbildung mit dem Cu bzw. Ni, d.h. dem elektrisch leitfähigen Metall.
Durch die geeignete Wahl des Reaktionsgases (N₂, Feuchtigkeit) können aus den Additiven auch Verbindungen wie TiN oder FeO erzeugen, welche die Übersinterung des Nickels hemmen und die Haftung zur Keramik verbessern.
Beispiele:
Ein U-förmiger oxidkeramischer Spulenkörper wird metallisiert durch Tauchen der Enden in eine Paste aus Ni, Fe, Cu und ggf. weitere Materialien sowie Glas. Die Metallisierungspaste kann beispielsweise folgende Zusammensetzung aufweisen: 50 Gew.-% Ni, 0 bis 20 Gew.-% Fe und/oder 0 bis 20 Gew.-% Ti und/oder 0 bis 20 Gew.-% Al, 10 bis 20 Gew.-% Cu und/oder 0 bis 20 Gew.-% CuO und/oder 0 bis 20 Gew.-% Cu₂O, 10 Gew.-% eines MnO-SiO₂-Al₂O₃-Glases.
In dem Ausführungsbeispiel umfasst die Paste 50% feines Nickelpulver (d50 = 5 µm), 20% Eisenpulver (d50 = 5 µm), 20% Kupferpulver (d50 = 5 µm) und 10% eines Glaspulvers MnO (50 Gew.-%)-SiO₂ (40 Gew.-%) -Al₂O₃ (10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Glases), angepastet in einer Lösung aus 10 Gew.-% Ethylcellulose in Terpineol, bei einer Viskosität von 30 Pa·s.
Das Kupferpulver kann teilweise oder ganz durch Kupferoxid, CuO oder Cu₂O, ersetzt werden.
Das Eisen kann teilweise oder vollständig ersetzt werden durch Titanpulver und/oder Aluminium-Pulver.
In einem weiteren Beispiel wird die Metallisierungspaste aus einer Mischung aus Ni, W, W(VI)-oxid sowie Glas und dem vorstehend beschriebenen Anpastungsmittel hergestellt. Es werden 70 Gew.-% Ni, 15 Gew.-% W, 5 Gew.-% W(VI)-oxid und 10 Gew.-% Glas als Pulver (d50 = 5 µm) miteinander vermischt und angepastet. Das Glas hat die Zusammensetzung 50 Gew.-% MnO, 40 Gew.-% SiO₂ und 10 Gew.-% Al₂O₃. Die Metallisierungspaste wird 30 min bei 1100°C in feuchtem Wasserstoff mit Taupunkt 20°C aufgesintert.
Als Glaspulver kann auch eine Mischung aus ZnO-SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃-TiO₂-ZrO₂ verwendet werden, beispielsweise: 35 Gew.-% ZnO, 35 Gew.-% SiO₂, 20 Gew.-% B₂O₃, 5 Gew.-% Al₂O₃, Rest TiO₂ und ZrO₂.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Metallisierung auf keramischen Substraten, wobei die Metallisierung in direktem Kontakt mit dem keramischen Substrat steht und löt- und/oder schweißfähig ist, umfassend die Schritte: a) Herstellen einer Metallisierungspaste, umfassend zumindest ein elektrisch leitfähiges, löt- und/oder schweißfähiges Metall; b) Aufbringen der Metallisierungspaste auf das keramische Substrat; c) Einbrennen der Metallisierungspaste.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungspaste neben dem zumindest einen elektrisch leitfähigen Metall zumindest ein Additiv umfasst ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmelze aus dem elektrisch leitfähigen Material oder die Schmelze aus dem elektrisch leitfähigen Material und ggf. den Additiven eine Oberflächenenergie von kleiner als 1,4 N/m, bevorzugt kleiner als 1,2 N/m und besonders bevorzugt kleiner als 1,0 N/m oder kleiner 0,9 N/m aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elektrisch leitfähige Metall zumindest ein Element der Übergangselemente VIIIB, insbesondere Fe, Co, Ni und/oder Cu umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als das zumindest eine Additiv Elemente der Übergangsgruppen IVB, VB, VIB, insbesondere Ti, Zr, W und/oder Al und/oder deren Verbindungen wie kristalline oder glasartige Oxide, Nitride, Boride, Carbide und/oder Verbindungen mit Mischanionen wie Carbonitriden umfasst sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungspaste zusätzlich Haftvermittler, insbesondere Gläser, besonders bevorzugt umfassend SiO₂, Bi₂O₃, ZnO, TiO₂, MnO, Erdalkalimetalloxide oder Oxide aus der Hauptgruppe III oder Mischungen aus diesen Verbindungen umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Anpastungsmittel eine Lösung aus 5 bis 25 Gew.-% Ethylcellulose in Terpineol oder Polyvinylbutryral oder Polyacrylaten mit Texanol oder Butylcarbitol umfasst ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b), das Aufbringen der Metallisierungspaste auf das keramische Substrat, durch Tauchen des Substrats in die Metallisierungspaste oder durch Aufbringen der Metallisierungspaste mittels eines Siebdruck- oder Tampondruck-Verfahrens oder mittels Sprühens umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c), das Einbrennen, bei Temperaturen zwischen 800 und 900°C, bevorzugt zwischen 830 und 870°C, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbrennen unter Verwendung eines Reaktionsgases, insbesondere unter N₂-Atmosphäre oder mit feuchter Luft, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die elektrisch leitfähige Metallisierung eine weitere Schicht, insbesondere aus Ni, Ag oder Au aufgebracht wird.
Keramisches Substrat mit einer elektrisch leitfähigen Metallisierung, wobei die Metallisierung löt- und/oder schweißfähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die löt- und/der schweißfähige Metallisierung in direktem Kontakt mit dem keramischen Substrat steht.
Keramisches Substrat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung zumindest ein elektrisch leitfähiges Metall ausgewählt aus den Übergangselementen VIIIB, insbesondere Fe, Co, Ni und/oder Cu umfasst.
Keramisches Substrat nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung zusätzlich zumindest ein Additiv umfasst, ausgewählt aus den Elementen der Übergangsgruppen IVB, VB, VIB, insbesondere Ti, Zr, W und/oder Al und/oder deren Verbindungen wie kristalline oder glasartige Oxide, Nitride, Boride, Carbide und/oder Verbindungen mit Mischanionen wie Carbonitride.
Keramisches Substrat nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung zusätzlich einen Haftvermittler umfasst, insbesondere Gläser, besonders bevorzugt umfassend SiO₂, Bi₂O₃, ZnO, TiO₂, MnO, Erdalkalimetalloxide oder Oxide aus der Hauptgruppe III oder Mischungen aus diesen Verbindungen.