DE102014221306A1 - Schaltungsträger und Schaltungsmodul - Google Patents

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electrical
electrically conductive
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nickel silver
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Erik Sueske
Steffen ORSO
Kathrin Rueschenschmidt
Arno Rosinus
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger für eine elektrische und/oder elektronische Schaltung. Dabei umfasst der Schaltungsträger zumindest eine Leiterbahn und/oder einen elektrisch leitenden Kontakt. Die zumindest eine Leiterbahn und/oder der zumindest eine elektrisch leitende Kontakt weist mindestens eine Kontaktoberfläche auf, welche zur Ausbildung der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement kontaktierbar ist. Die mindestens eine Kontaktoberfläche der zumindest einen Leiterbahn und/oder des zumindest einen leitenden Kontaktes ist dabei durch eine Schicht aus Neusilber gebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger für eine elektrische und/oder elektronische Schaltung, ein Ausgangssubstrat für diesen Schaltungsträger, ein Schaltungsmodul erhaltend den Schaltungsträger und dessen Erstellung.
  • Stand der Technik
  • Elektrische und/oder elektronische Schaltung werden auf einem Schaltungsträger angeordnet. Hierbei umfasst der Schaltungsträger zumindest eine Leiterbahn und/oder einen elektrisch leitenden Kontakt. Indem die zumindest eine Leiterbahn und/oder elektrische Kontakt mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement elektrisch kontaktiert wird, wird die elektrische und/oder elektronische Schaltung auf dem Schaltungsträger ausgebildet. Die Leiterbahn und/oder der elektrisch leitende Kontakt weisen hierzu eine elektrisch kontaktierbare Kontaktoberfläche auf.
  • Das elektrische Kontaktieren des elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes mit der Leiterbahn und/oder mit dem elektrischen Kontakt erfolgt beispielsweise mittels eines Lotes. Für einen fehlerfreien Lötvorgang ist es wichtig, dass die Kontaktoberfläche der Leiterbahn und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes frei von Oxidationen ist. Zur Vermeidung von derartigen Oxidationen ist es bekannt, den Lötvorgang unter Schutzgas, wie z.B. N2 oder N2 zusammen mit H2 (Formiergas), durchzuführen. Dies stellt allerdings hohe Ansprüche an den Anlagenbau. Zusätzlich entstehen hohe Kosten für die Bereitstellung der genannten Schutzgase.
  • Das elektrische Kontaktieren kann beispielsweise auch mittels einer Sinterschicht erfolgen, beispielsweise einer Silbersinterschicht. Die Silbersinterschicht wird aus einer Silbersinterpaste gebildet, welche infolge einer Druck- und Temperatureinwirkung versintert. Diverse Sinterpasten beinhalten neben den Silberpartikeln auch organische Hilfsstoffe, die während des Sintervorgangs chemisch umgewandelt werden. Für diese chemische Reaktion muss Sauerstoff als Reaktionspartner anwesend sein. Ist die Kontaktoberfläche der Leiterbahn und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes allerdings oxidationsgefährdet, wie z.B. bei einer Kupferoberfläche, so oxidiert die Kontaktoberfläche bei den üblichen Sinterprozesstemperaturen, z.B. von 200–250°C, und der Anwesenheit von Sauerstoff. Eine dann oxidierte Kontaktoberfläche erschwert oder verhindert sogar die elektrische Kontaktierung des zu kontaktierenden elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes mit der Leiterbahn und/oder mit dem elektrisch leitenden Kontakt des Schaltungsträgers. Einen Ausweg bieten daher Ausführungen, bei welchen die Leiterbahn und oder der elektrisch leitende Kontakt durch Aufbringen einer Passivierungsschicht, wie z.B. aus Pd, Au oder Ag vor einer Oxidation geschützt werden.
  • Ferner ist es bekannt, eine elektrische Kontaktierung durch eine Bondtechnik herzustellen, beispielsweise mit einem Bonddraht oder -bändchen. Eine bondfähige Kontaktoberfläche muss dabei nicht nur möglichst frei von Oxidationen sein. Zusätzlich muss sie einen mechanischen Schutz für die beim Bonden auftretenden Belastungen aufweisen. Es sind bondfähige Ausführungen von Leiterbahnen und/oder elektrisch leitenden Kontakten auf einem Schaltungsträger derart bekannt, dass diese als ein aus übereinander angeordneten Schichten gebildetes Schichtsystem vorgesehen sind. Derartige Schichtsysteme sind so ausgelegt, dass sie erhöhten mechanischen Belastungen standhalten können, wie sie beispielsweise beim Draht- oder Bändchenbonden auftreten. Leiterbahnen und/oder elektrisch leitende Kontakte auf Substraten wie DBC (Direct Bonded Copper), AMB (Active Metal Brazing), LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics), Stanzgitter oder PCB (Printed Circuit Board) bestehen oft aus Kupfer. Zur Erhöhung einer Bondhaftung und zur Erreichung eines Oxidations- und Korrosionsschutzes wird das Kupfer durch ein Plating weiterer Schichten, beispielsweise aus Au, Ag, Ni, Ni, NiP veredelt. Die Herstellung derartiger Schichtsysteme ist sehr aufwendig und insbesondere durch die enthaltenen Edelmetalle auch sehr kostspielig.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfache und sichere elektrische Kontaktierung eines elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes mit einem Schaltungsträger zu ermöglichen. Insbesondere ist eine derartige elektrische Kontaktierung mit zumindest einer Leiterbahn und/oder einem elektrisch leitenden Kontakt des Schaltungsträgers beabsichtigt. Ferner ist es Aufgabe, ein Ausgangssubstrat für einen solchen Schaltungsträger anzugeben sowie ein Schaltungsmodul, insbesondere ein Leistungsmodul, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaltungsmodules enthaltend den zuvor genannten Schaltungsträger.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Schaltungsträger, ein Ausgangssubstrat für diesen Schaltungsträger, ein Schaltungsmodul sowie ein Verfahren zur Erstellung eines derartigen Schaltungsmodules, insbesondere als ein Leistungsmodul, mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Die Erfindung geht aus von einem Schaltungsträger für eine elektrische und/oder elektronische Schaltung, umfassend zumindest eine Leiterbahn und/oder einen elektrisch leitenden Kontakt. Dabei weist die zumindest eine Leiterbahn und/oder der zumindest eine elektrisch leitende Kontakt mindestens eine Kontaktoberfläche auf, welche zur Ausbildung der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement kontaktierbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Kontaktoberfläche der zumindest einen Leiterbahn und/oder des zumindest einen elektrisch leitenden Kontaktes durch eine Schicht aus Neusilber gebildet. Unter Neusilber ist eine Legierung zu verstehen, welche Kupfer in einem Anteil von 47–64% und Nickel in einem Anteil von 10–25% und Zink in einem Anteil von 15–42% enthält. Zusätzlich können in kleineren Anteilen weitere Elemente, wie beispielsweise Eisen, Mangan, Aluminium, Blei und/oder Zinn beigemischt sein. Derartige Beimischungen sind beispielsweise in den Legierungen CuNi12Zn37Mn6Pb2 oder CuNi12Zn36Mn5Pb2 enthalten.
  • In vorteilhafter Weise ermöglicht die eine Schicht aus Neusilber eine insbesondere oxidationsträge Kontaktoberfläche der zumindest einen Leiterbahn und/oder des einen elektrisch leitenden Kontaktes. Auf diese Weise ist eine sehr sichere elektrische Kontaktierung eines elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes, insbesondere durch eine Lotschicht oder eine Sinterschicht, ermöglicht. In vorteilhafter Weise kann ein elektrisches Kontaktieren unter vereinfachten Prozessbedingungen stattfinden, insbesondere muss kein Schutzgas zur Vermeidung einer Oxidation vorgehalten werden. Außerdem kann der Schaltungsträger noch vor einem elektrischen Kontaktieren ohne besondere Vorkehrungen gelagert werden, selbst bei hoher Luftfeuchtigkeit und erhöhten Lagerungstemperaturen. Dies bedeutet, dass durch die vorgesehene Schicht aus Neusilber auch in vorteilhafter Weise ein Korrosionsschutz gegeben ist. Folglich bleiben die Bedingungen für ein elektrisches Kontaktieren mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement für lange Zeit erhalten. Ferner weist die Schicht aus Neusilber eine im Vergleich z.B. mit Kupfer oder Silber höhere Härte auf. Dadurch sind besonders vorteilhafte Bedingungen für ein elektrisches Kontaktieren der Leiterbahn und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes mittels einer Bondtechnik, beispielsweise durch einen Bonddraht oder -bändchen, umsetzbar. Die Schicht aus Neusilber bietet daher einen mechanischen Schutz für mechanische Belastungen, welche beim Ausführen eines Bondvorganges auf die Leiterbahn und/oder den elektrisch leitenden Kontakt einwirken.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zumindest eine Leiterbahn und/oder der zumindest eine elektrisch leitende Kontakt ausschließlich aus Neusilber gebildet ist/sind. Auf diese Weise ist ein sehr kostengünstiger Schaltungsträger erhalten, welcher trotzdem ein sicheres elektrisches Kontaktieren eines elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes ermöglicht.
  • Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Schaltungsträger als eine Leiterplatte (PCB), ein DBC, ein AMB, ein IMS (Insulated Metal Substrat), ein LTCC, eine Flexfolie oder ein Stanzgitter ausgebildet. Das Stanzgitter kann beispielsweise aus Kupfer, Nickel oder Eisen bestehen oder aus einer deren Legierungen. Die Schicht aus Neusilber ist dann auf dem Stanzgitter aufgebracht. Enthält der Schaltungsträger anteilig eine Keramik, insbesondere in Form eines Keramiksubstrates und/oder eines Keramikkerns und/oder einer Keramiklage, wie beispielsweise bei einer Ausführung als DBC oder AMB, so ist die Keramik bevorzugt aus AL2O3, aus Al2O3 mit ZrO2 (bekannt als ZTA (zirconia toughened alumina)), aus AlN, aus Si2N4 oder aus BeO vorzusehen. Auf der Keramik können eine oder mehrere Schichten aufgebracht werden. So kann eine derartige aufgebrachte Schicht aus Kupfer, aus Aluminium oder aus einer deren Legierungen bestehen. Auf der einen oder den mehreren auf die Keramik aufgebrachten Schichten ist abschließend die eine Schicht aus Neusilber aufgebracht. In vorteilhaft einfacher Weise können bereits bekannte Ausführungen von Schaltungsträger erfindungsgemäß mit einer Schicht aus Neusilber derart versehen werden, das die mindestens eine Kontaktoberfläche der Leiterbahn und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes des Schaltungsträgers durch eine Schicht aus Neusilber gebildet ist.
  • Grundsätzlich umfasst der erfindungsgemäße Schaltungsträger Ausführungen derart, dass die zumindest eine Leiterbahn und/oder der zumindest eine elektrisch leitende Kontakt als ein Schichtsystem aus übereinander angeordneten Schichten aus der Schicht aus Neusilber und mindestens einer weiteren Schicht gebildet ist. Dabei bildet die Schicht aus Neusilber eine äußerste Schicht des Schichtsystems mit der mindestens einen Kontaktoberfläche. Demnach ist die äußerste Schicht als die am weitesten abstehende Schicht des Schichtsystems in Bezug auf eine Oberseite bzw. einer Unterseite des Schaltungsträgers zu verstehen, wobei das Schichtsystem insgesamt auf der Oberseite bzw. auf der Unterseite angeordnet ist. Neben der Schicht aus Neusilber kann das Schichtsystem eine weitere Schicht aus Cu, Al, Ni, Ag, Au und/oder zumindest einer deren Legierungen umfassen. In Vorteilhafter Weise können Prozesse zur Herstellung bereits bekannter Schaltungsträger im Wesentlichen beibehalten werden. Es muss lediglich der Prozess um ein zusätzliches Aufbringen der Schicht aus Neusilber als eine äußere Schicht einer als Schichtsystem vorliegenden Leiterbahn und/oder einen elektrisch leitenden Kontaktes erweitert werden. In einfacher Weise kann dadurch die Löt-, Sinter- und/oder Bondfähigkeit des Schaltungsträgers mit einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement verbessert werden.
  • Die Schicht aus Neusilber weist bevorzugt eine Schichtdicke von 20 nm–5 mm auf. Für eine oxidationsträge und korrosionsfreie Kontaktoberfläche der Leiterbahn und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes reicht eine Schichtdicke im unteren Schichtdickenbereich aus, beispielsweise bis 500 µm. Für einen mechanischen Schutz, insbesondere zum Erhalt einer bondfähigen Kontaktoberfläche werden Schichtdicken im oberen Schichtdickenbereich notwendig, beispielsweise ab 1 mm. Die Schicht aus Neusilber kann dabei auf einer Oberseite des Schaltungsträgers oder als äußerste Schicht eines aus übereinander angeordneten Schichten gebildeten Schichtsystems galvanisch abgeschieden, als Pulver thermisch- oder kaltgespritzt oder geplatet werden, oder als dünnes Blech oder Folie aufgelötet oder aufgesintert werden. Damit ist ein Vorsehen der Schicht aus Neusilber durch bekannte und kostengünstige Verfahren ermöglicht.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Ausgangssubstrat für den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsträger. Bevorzugt umfasst das Ausgangssubstrat mindestens ein Keramiksubstrat, beispielsweise aus AL2O3, aus Al2O3 mit ZrO2 (bekannt als ZTA (zirconia toughened alumina)), AlN, Si2N4 oder aus BeO. Das Keramiksubstrat weist eine Ober- und einer Unterseite auf. Dabei ist die eine Schicht aus Neusilber auf der Oberseite und/oder der Unterseite angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die gesamte Fläche der Oberseite und/oder der Unterseite des Keramiksubstrates jeweils durch die eine Schicht aus Neusilber überdeckt ist. In vorteilhafter Weise kann durch eine weitere Bearbeitung des Ausgangssubstrates, z.B. durch einen galvanischen Ätzprozess oder einen Laserabtrag, zumindest eine Leiterbahn und/oder ein elektrisch leitender Kontakt an einer beliebigen Stelle der Oberseite und/oder der Unterseite des Keramiksubstrates ausgebildet werden.
  • Das Ausbilden einer Schicht aus Neusilber kann verschiedenartig erfolgen. In einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausgangssubstrates ist die mindestens eine Schicht aus Neusilber durch ein Blech und/oder Folie aus Neusilber gebildet, welches mittels eines Hartlotes durch einen bekannten AMB(activ metal brazing)-Prozess mit der Oberseite und/oder der Unterseite des Keramiksubstrates verbunden ist. Bevorzugt kommt ein Hartlot auf Silberbasis zum Einsatz.
  • In einer alternativen Ausführung ist die zumindest eine Schicht aus Neusilber aus einer Sinterpaste aus Neusilber gebildet. Dabei wird mittels eines Stempels oder eines Rakelvorganges eine Sinterpaste aus Neusilber auf der Oberseite und/oder der Unterseite des Keramiksubstrates aufgebracht. Anschließend wird über einen Druckprozess und einen Brennprozess die Sinterpaste aus Neusilber zu einer festen Schicht aus Neusilber verdichtet.
  • Ferner betrifft die Erfindung auch ein Schaltungsmodul, insbesondere ein Leistungsmodul, enthaltend den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsträger und eine auf dem Schaltungsträger ausgebildete elektrische und/oder elektronische Schaltung. Zusätzlich umfasst das erfindungsgemäße Schaltungsmodul mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement. Das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauelement weist zumindest einen Anschlussbereich auf, wobei dieser zur Ausbildung der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung mit der mindestens einen Kontaktoberfläche der zumindest einen Leiterbahn und/oder des zumindest einen elektrisch leitenden Kontaktes elektrisch kontaktiert ist. Das elektrische Kontaktieren erfolgt insbesondere durch eine Sinterschicht oder einer Lotschicht, beispielsweise mittels einer Drahtbondtechnik oder einer Cliplötung. Derartige Schaltungsmodule können in vorteilhafter Weise eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Kontaktierungsmöglichkeiten für die im Schaltungsmodul vorgesehenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteile nutzen. Die aus einer Schicht aus Neusilber gebildete Kontaktoberfläche der zumindest einen Leiterbahn und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes des im Schaltungsmodul enthaltenden erfindungsgemäßen Schaltungsträgers ist vorteilhaft in gleicher Weise lötbar, sinterbar und/oder bondbar. Ein Vorteil ergibt sich dann insbesondere dadurch, dass alle auf dem Schaltungsträger ausgebildeten Leiterbahnen und/oder ausgebildeten elektrisch leitenden Kontakte gleich ausgeführt werden können, ohne dass eine vorgesehene elektrische Kontaktierungsmöglichkeit eine Änderung oder Anpassung dieser erfordert.
  • Die Erstellung eines erfindungsgemäßen Schaltungsmodules erfolgt in einfacher Weise. Zuerst wird ein Schaltungsträger für die elektrische und/oder elektronische Schaltung bereitgestellt. Dann wird auf diesem mindestens eine Leiterbahn und/oder mindestens ein elektrisch leitender Kontakt ausgebildet. Zur elektrischen Kontaktierung mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement wird eine Kontaktoberfläche der Leiterbahn und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes aus einer Schicht Neusilber vorgesehen. Anschließend wird zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement mit der Kontaktoberfläche der mindestens einen Leiterbahn und/oder mit dem mindestens einen elektrisch leitenden Kontakt elektrisch kontaktiert. Das elektrische Kontaktieren erfolgt bevorzugt in der Art, dass das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauelement mit der Kontaktoberfläche der mindesten einen Leiterbahn und/oder mit dem mindesten einen elektrisch leitenden Kontakt versintert, mit einem Draht oder Bändchen gebondet oder mit einem Clip verlötet wird.
  • Ein besonderer Vorteil ist gegeben, indem ein erfindungsgemäßes Ausgangssubstrat für den Schaltungsträger vorgesehen wird. Bevorzugt wird hierbei die mindestens eine Leiterbahn und/oder der mindestens eine elektrisch leitende Kontakt durch einen Ätzprozess aus der auf der Oberseite und/oder der Unterseite des Ausgangssubstrates angeordneten Schicht aus Neusilber hergestellt.
  • Alternativ wird vorgesehen, die Kontaktoberfläche der mindestens einen Leiterbahn und/oder des mindestens einen elektrisch leitenden Kontaktes aus einer Schicht Neusilber durch einen galvanischen Abscheidungsprozess oder durch ein thermisches oder kaltgasgespritztes Pulver aus Neusilber herzustellen. Dies kann beispielsweise auch auf einer bereits auf dem Schaltungsträger vorliegenden Schicht, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder einer deren Legierungen, erfolgen. Dabei wird ein Schichtsystem aus übereinander angeordneten Schichten gebildet, wobei die Schicht aus Neusilber als äußerste Schicht des Schichtsystems aufgetragen wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
  • 1: ein vereinfacht dargestelltes erfindungsgemäßes Schaltungsmodul 100, insbesondere ein Leistungsmodul, aus einer perspektivischen Sicht,
  • 2: das erfindungsgemäße Leistungsmodul 100 aus 1 in einer Schnittdarstellung,
  • 3: ein erfindungsgemäßes Ausgangssubstrat 200.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt in einer sehr vereinfachten Darstellung schematisch ein erfindungsgemäßes Schaltungsmodul 100 aus einer perspektivischen Sicht. Das erfindungsgemäße Leistungsmodul 100 aus 1 ist zusätzlich in 2 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Grundsätzlich weist das erfindungsgemäße Schaltungsmodul 100 einen Schaltungsträger 110 auf. Der Schaltungsträger 110 umfasst auf einer Oberseite 111 mehrere Leiterbahnen 10 und einen elektrisch leitenden Kontakt 20. Auf dem elektrisch leitenden Kontakt 20 ist ein Leistungshalbleiter 50 angeordnet. Dabei weist der Leistungshalbleiter 50 auf einer Unterseite 51 einen elektrischen Anschlussbereich 55 auf, welcher mit dem elektrisch leitende Kontakt 20 elektrisch kontaktiert ist. Die elektrische Kontaktierung ist beispielsweise mittels einer zwischen dem elektrischen Anschluss 55 und dem elektrischen Kontakt 20 angeordneten Lotschicht 40 gebildet. Alternativ ist auch eine elektrische Kontaktierung durch eine Sinterschicht, insbesondere durch eine Silbersinterschicht, möglich. Der Leistungshalbleiter weist auf einer Oberseite 52 noch mindestens einen weiteren Anschlussbereich 55 auf. Dieser ist mittels mindestens einem Draht- oder Bändchenbond 60 elektrisch mit einer der Leiterbahnen 10 kontaktiert. In der 1 ist auch ein Anschlussbereich 55 des Leistungshalbleiters 50 zu sehen, welcher über drei Draht- oder Bändchenbonds 60 mit einer Leiterbahn 10 elektrisch kontaktiert ist. Als ein Anschlussbereich 55 kann beispielsweise der Ermitter-, der Gate- und/oder der Kollektoranschluss eines MOSFETs, insbesondere eines IGBTs als Leistungshalbleiter, angesehen werden. Durch elektrisches Kontaktieren der im Beispiel gezeigten drei Anschlussbereiche 55 des Leistungshalbleiters 50 mit den Leiterbahnen 10 bzw. dem elektrisch leitenden Kontakt 20 ist eine elektrische Schaltung des Schaltungsmodules 100 ausgebildet. Dabei können außer dem in 1 und 2 gezeigten Leistungshalbleiter 50 auch weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente Teil der elektrischen Schaltung sein.
  • Zu Verbesserung und Sicherstellung der elektrischen Kontaktierung ist jeweils eine Kontaktoberfläche 80 der Leiterbahnen 10 und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes 20 durch eine Schicht aus Neusilber gebildet. Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 sind die Leiterbahnen 10 und/oder der elektrisch leitende Kontakt 20 ausschließlich aus einer Schicht aus Neusilber gebildet. Sowohl die Leiterbahnen 10 als auch der elektrisch leitende Kontakt sind dabei auf einem Keramiksubstrat 120, beispielsweise aus AL2O3, aus Al2O3 mit ZrO2 (bekannt als ZTA (zirconia toughened alumina)), AlN, Si2N4 oder aus BeO, aufgebracht. Neben einer einseitigen Anordnung der Leiterbahnen 10 und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes 20 auf dem Keramiksubstrat 120 ist selbstverständlich auch eine beidseitige Anordnung auf dem Keramiksubstrat 120 denkbar. In einem solchen Fall kann für das Schaltungsmodul 100 beispielsweise auch ein DBC, ein PCB oder ein IMS als Schaltungsträger 110 vorgesehen werden. Derartige Schaltungsträger weisen üblicherweise eine Außenbeschichtung aus Kupfer, Aluminium oder einer deren Legierungen auf. Erfindungsgemäß ist auf dieser ursprünglichen Außenbeschichtung zusätzlich eine Schicht aus Neusilber aufgebracht. Diese Schicht aus Neusilber bildet dann eine Kontaktoberfläche, welche besonders gut lötbar, sinterbar und/oder bondbar ist. Demnach bildet die Schicht aus Neusilber eine äußere Schicht eines Schichtsystems enthaltend die ursprüngliche Außenbeschichtung des DBCs, des AMB, des PCBs oder des IMSs und die Schicht aus Neusilber.
  • In 3 ist ein Ausgangssubstrat 200 für einen erfindungsgemäßen Schaltungsträger 110 gezeigt. Der erfindungsgemäße Schaltungsträger 110 ergibt sich aus einer Weiterverarbeitung des dargestellten Ausgangssubstrates 200, insbesondere durch Ausbilden mindesten einer Leiterbahn und/oder eines elektrisch leitenden Kontaktes. Grundlage für das Ausgangssubstrat 200 bildet ein Keramiksubstrat 210, welches bevorzugt aus AL2O3, aus Al2O3 mit ZrO2 (bekannt als ZTA (zirconia toughened alumina)), AlN, Si2N4 oder aus BeO gebildet ist. Ferner ist beidseitig auf dem Keramiksubstrat 210 eine Schicht aus Neusilber 80‘ aufgebracht. Konkret ist die Schicht aus Neusilber 80‘ aus einem Blech und/oder aus einer Folie aus Neusilber gebildet. Das Blech und/oder die Folie aus Neusilber 80‘ werden dann mittels einer Hartlotschicht 40‘ mit dem Keramiksubstrat 210 verbunden. Alternativ kann auf das Keramiksubstrat 210 beidseitig eine Sinterpaste aus Neusilber aufgetragen werden. Das Auftragen erfolgt beispielsweise mittels eines geeigneten Stempel oder einem Rakel. Anschließend wird die Sinterpaste getrocknet und bei geeigneter Temperatur zu einer festen Sinterschicht versintert.
  • Grundsätzlich kann das Ausgangssubstrat 200 auch nur einseitig die Schicht aus Neusilber 80‘ aufweisen. Die einseitig oder zweiseitig aufgebrachte Schicht aus Neusilber kann dann mittels bekannten Ätzprozessen oder durch ein Laserabtragen derart bearbeitet werden, dass infolge der Bearbeitung zumindest eine Leiterbahn und/oder ein elektrisch leitender Kontakt enthaltend die eine Schicht aus Neusilber 80‘ ausgebildet ist. Ein derart bearbeitetes Ausgangssubstrat 200 entspricht einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Schaltungsträger 110.

Claims (15)

  1. Schaltungsträger (110) für eine elektrische und/oder elektronische Schaltung, umfassend zumindest eine Leiterbahn (10) und/oder einen elektrisch leitenden Kontakt (20), wobei die zumindest eine Leiterbahn (10) und/oder der zumindest eine elektrisch leitende Kontakt (20) mindestens eine Kontaktoberfläche (80) aufweist, welche zur Ausbildung der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement (50) kontaktierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktoberfläche (80) der zumindest einen Leiterbahn (10) und/oder des zumindest einen elektrisch leitenden Kontaktes (20) durch eine Schicht aus Neusilber gebildet ist.
  2. Schaltungsträger (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Leiterbahn (10) und/oder der zumindest eine elektrisch leitende Kontakt (20) ausschließlich aus Neusilber gebildet ist.
  3. Schaltungsträger (110) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (110) eine Leiterplatte (PCB), ein DBC, ein AMB, ein IMS, ein LTCC, eine Flexfolie oder ein Stanzgitter ist.
  4. Schaltungsträger (110) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Neusilber eine Schichtdicke von 20 nm–5 mm aufweist.
  5. Schaltungsträger (110) nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Leiterbahn (10) und/oder der zumindest eine elektrisch leitende Kontakt (20) als ein Schichtsystem aus übereinander angeordneten Schichten aus der Schicht aus Neusilber und mindestens einer weiteren Schicht gebildet ist, wobei die Schicht aus Neusilber eine äußerste Schicht des Schichtsystems mit der mindestens einen Kontaktoberfläche bildet.
  6. Schaltungsträger (110) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem zumindest eine Schicht aus Kupfer und/oder aus Silber und/oder aus Aluminium und/oder einer deren Legierungen umfasst.
  7. Schaltungsmodul (100), insbesondere ein Leistungsmodul, mit einem Schaltungsträger (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mit mindestens einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement (50), welches zumindest einen Anschlussbereich aufweist und der zumindest eine Anschlussbereich zur Ausbildung der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung mit der mindestens einen Kontaktoberfläche (80) der zumindest einen Leiterbahn (10) und/oder des zumindest einen elektrisch leitenden Kontaktes (20) elektrisch kontaktiert ist, insbesondere durch eine Sinterschicht oder einer Lotschicht (40), beispielsweise mittels einer Drahtbondtechnik oder einer Cliplötung.
  8. Ausgangssubstrat (200) für einen Schaltungsträger (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssubstrat (200) mindestens ein Keramiksubstrat (210) mit einer Ober- und einer Unterseite umfasst, wobei auf der Oberseite und/oder der Unterseite mindestens eine Schicht aus Neusilber (80‘) angeordnet ist.
  9. Ausgangssubstrat (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schicht aus Neusilber durch ein Blech und/oder eine Folie aus Neusilber (80‘) gebildet ist, welches mittels eines Hartlotes (40‘) mit der Oberseite und/oder der Unterseite des Keramiksubstrates (210) verbunden ist.
  10. Ausgangssubstrat (200) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hartlot (40‘) auf Silberbasis gebildet ist.
  11. Ausgangssubstrat (200) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramiksubstrat (210) aus Al2O3, aus Al2O3 mit Zro2, aus AIN, aus Si3N4 oder aus BeO gebildet ist.
  12. Verfahren zur Erstellung eines Schaltungsmodules (100) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Schaltungsträgers (110) für eine elektrische und/oder elektronische Schaltung – Ausbilden mindestens einer Leiterbahn (10) und/oder mindestens eines elektrisch leitenden Kontaktes (20) auf dem Schaltungsträger (110), wobei zur elektrischen Kontaktierung mit zumindest einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement (50) eine Kontaktoberfläche (80) der zumindest einen Leiterbahn (10) und/oder des elektrisch leitenden Kontaktes (20) aus einer Schicht aus Neusilber vorgesehen wird – Elektrisches Kontaktieren des zumindest einen elektrischen und/oder elektronischen Bauelements (50) mit der Kontaktoberfläche (80) der mindestens einen Leiterbahn (10) und/oder des mindestens einen elektrisch leitenden Kontaktes (20).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum elektrischen Kontaktieren das zumindest eine elektrische und/oder elektronische Bauelement (50) mit der Kontaktoberfläche (80) der mindesten einen elektrischen Leiterbahn (10) und/oder des mindesten einen elektrisch leitenden Kontaktes (20) versintert, mit einem Draht oder Bändchen (60) gebondet oder mit einem Clip verlötet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangssubstrat (200) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 bereitgestellt wird, wobei die mindestens eine Leiterbahn (10) und/oder der mindestens eine elektrisch leitende Kontakt (20) durch einen Ätzprozess oder durch einen Laserabtrag aus der auf der Oberseite und/oder der Unterseite angeordneten Schicht aus Neusilber (80‘) hergestellt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktoberfläche (80) der mindestens einen elektrischen Leiterbahn (10) und/oder des mindestens einen elektrisch leitenden Kontaktes (20) aus einer Schicht Neusilber durch einen galvanischen Abscheidungsprozess oder durch ein thermisches oder kaltgasgespritztes Pulver aus Neusilber hergestellt wird.
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