DE102019216605A1 - Form-fitting and / or force-fitting material composite - Google Patents

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Dr. Schuh Carsten
Eric Schwarzer
Thomas Soller
Johannes Abel
Stefan Denneler
Tassilo Moritz
Peter Neumeister
Uwe Scheithauer
Steven Weingarten
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Abstract

Die Erfindung gibt einen Materialverbund (4), aufweisend ein erstes Material (1) und ein zweites Material (2) an, wobei das erste Material (1) einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) als das zweite Material (2) aufweist, wobei das erste Material (1) mindestens eine Oberfläche mit Strukturelementen (3) aufweist, wobei zwischen dem ersten Material (1) und dem zweiten Material (2) eine durch die Strukturelemente (3) hergestellte formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung bildbar ist. Außerdem gibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Materialverbundes (4) an.The invention specifies a material composite (4) comprising a first material (1) and a second material (2), the first material (1) having a lower coefficient of thermal expansion (CTE) than the second material (2), the The first material (1) has at least one surface with structural elements (3), a positive and / or non-positive connection produced by the structural elements (3) being able to be formed between the first material (1) and the second material (2). The invention also specifies a method for producing a composite material (4).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Materialverbund für eine Leistungselektronik-Komponente oder zum Verbinden von Konstruktionselementen und ein Verfahren zur Herstellung eines Materialverbunds.The present invention relates to a material composite for a power electronics component or for connecting construction elements and a method for producing a material composite.

Beschreibung des Stands der TechnikDescription of the prior art

Nach dem heutigen Stand der Technik bestehen die in der Leistungselektronik eingesetzte Substrate aus den Keramiken AlN, Al2O3, Si3N4, HPS (Al2O3 + ZrO2). Diese werden mit einem elektrisch leitfähigen metallischen Träger entweder mittels einer Spinell-Verbindung (DCB) oder eines Aktivlotes (AMB) verbunden. Der metallische Träger weist üblicherweise eine maximale Dicke von 0,3 mm auf, so dass eine zu starke Vorwölbung bzw. eine frühzeitige Brucheinleitung verhindert wird. Bei bruchfesten Si3N4-Substraten in Verbindung mit einer AME-Technik können auch Metallisierungsdicken von 0,8 mm erreicht werden. Letzteres besitzt jedoch den Nachteil, dass die eingesetzten Hartlote einerseits eine signifikante niedrigere Wärmeleitung aufweisen und somit in erheblichen Maße den Wärmestrom in lateraler als auch in Dickenrichtung bremsen und andererseits damit hohe Kosten verbunden sind, um späteren benötigen Strukturen zu ätzen. Eine Verringerung der Keramikdicke zur Minimierung des thermischen Widerstands ist durch die Anforderungen an die Isolations- und Teilentladungsfestigkeit des Isolationssubstrats limitiert.According to the current state of the art, the substrates used in power electronics consist of the ceramics AlN, Al2O3, Si3N4, HPS (Al2O3 + ZrO2). These are connected to an electrically conductive metallic carrier either by means of a spinel connection (DCB) or an active solder (AMB). The metallic carrier usually has a maximum thickness of 0.3 mm, so that excessive bulging or premature initiation of breakage is prevented. With break-proof Si3N4 substrates in connection with AME technology, metallization thicknesses of 0.8 mm can also be achieved. The latter, however, has the disadvantage that the hard solders used on the one hand have a significantly lower thermal conductivity and thus slow down the heat flow in the lateral as well as in the thickness direction to a considerable extent and, on the other hand, are associated with high costs in order to etch structures that will be required later. A reduction in the ceramic thickness to minimize the thermal resistance is limited by the requirements placed on the insulation and partial discharge resistance of the insulation substrate.

Die in Hochleistungsmodulen eingesetzte und deutlich besser wärmeleitende Aluminiumnitrid (AlN)-Keramik (> 200 W/mK) weist eine zu geringe Risszähigkeit bzw. Bruchfestigkeit auf, um den thermomechanischen Stress bei dicken Metallisierungsschichten standzuhalten. Die Lebensdauer von keramischen Isolationssubstraten sinkt signifikant mit steigender Metallisierungsdicke. Das klassische Ausfallbild ist dabei der Muschelbruch der Keramik bzw. die Delamination der Metallisierungsschichten, einhergehend mit dem Verlust der thermischen Anbindung. Daher sind nach dem Stand der Technik keine „Dick-Kupferisoliersubstrate“ mit hochwärmeleitfähigen AlN-Keramiken herstellbar, die ausreichende Temperaturwechselfestigkeiten aufweisen. Die einzige am Markt existierende Möglichkeit dickere Leiterbahnen (> 300 um) auf AIN-Keramiken aufzubringen, basiert auf dem Aufbrennen von Kupferpasten. Neben den hohen Prozesskosten ist die verminderte thermische und elektrische Leitfähigkeit der porösen Metall- bzw. Kupferpasten ein signifikanter Nachteil.The aluminum nitride (AlN) ceramic (> 200 W / mK), which is used in high-performance modules and has a significantly better thermal conductivity, has too little fracture toughness or breaking strength to withstand the thermomechanical stress of thick metallization layers. The service life of ceramic insulation substrates decreases significantly with increasing metallization thickness. The classic failure pattern is the shell breakage of the ceramic or the delamination of the metallization layers, accompanied by the loss of the thermal connection. Therefore, according to the state of the art, it is not possible to produce “thick copper insulating substrates” with highly thermally conductive AlN ceramics that have sufficient thermal shock resistance. The only option on the market to apply thicker conductor tracks (> 300 µm) to AIN ceramics is based on the burning of copper pastes. In addition to the high process costs, the reduced thermal and electrical conductivity of the porous metal or copper pastes is a significant disadvantage.

Für hochbelastete elektronische Komponenten in der Leistungselektronik steigen ständig die Anforderungen an Wärmeableitung und Lebensdauer. Es besteht ein Bedarf an einer Fügetechnologie, welche hohe Wärmeableitung ermöglicht und den thermomechanischen Stress minimiert. Es geht hier um die Verbindung von Keramik-Substraten (AlN, A12O3, Si3N4, HPS (Al2O3 + ZrO2)) mit relevanten Metallisierungen (Kupfer, Aluminium) in Form von Dickschicht- oder Kompaktform.For highly stressed electronic components in power electronics, the requirements for heat dissipation and service life are constantly increasing. There is a need for a joining technology that enables high heat dissipation and minimizes thermomechanical stress. It is about the connection of ceramic substrates (AlN, A12O3, Si3N4, HPS (Al2O3 + ZrO2)) with relevant metallizations (copper, aluminum) in the form of thick-film or compact form.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lösung für eine Verbindung eines starren Materials, insbesondere einer Keramik und eines plastisch verformbaren Materials, insbesondere eines Metalls anzugeben.The object of the invention is to provide a solution for connecting a rigid material, in particular a ceramic, and a plastically deformable material, in particular a metal.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are the subject matter of the dependent claims. Further features, possible applications and advantages of the invention emerge from the following description.

Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Strukturelementen eines ersten Materials und einem zweiten Material hergestellt wird.One aspect of the invention is that a form-fitting and / or force-fitting connection is produced between structural elements of a first material and a second material.

Die Erfindung beansprucht einen Materialverbund, aufweisend ein erstes Material und ein zweites Material, wobei das erste Material einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) als das zweite Material aufweist, wobei das erste Material mindestens eine Oberfläche mit Strukturelementen aufweist, wobei zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material eine durch die Strukturelemente hergestellte formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung bildbar ist.The invention claims a composite material comprising a first material and a second material, the first material having a smaller coefficient of thermal expansion (CTE) than the second material, the first material having at least one surface with structural elements, with between the first material and the second material, a positive and / or non-positive connection produced by the structural elements can be formed.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass Zugspannungen in einem starren Material, zum Beispiel einer Keramik, durch thermische Ausdehnung eines thermisch verformbaren Materials, zum Beispiel eines Metalls, reduziert werden können.The invention offers the advantage that tensile stresses in a rigid material, for example a ceramic, can be reduced by thermal expansion of a thermally deformable material, for example a metal.

Die Strukturelemente können dadurch entstehen, dass an bestimmten Stellen Aussparungen oder Vertiefungen im ersten Material eingebracht werden.The structural elements can arise in that cutouts or depressions are made in the first material at certain points.

Die Form, Größe und Anordnung der Strukturelemente können durch eine Simulation der thermomechanischen Spannungen hinsichtlich einer Reduzierung der thermomechanischen Spannungen ausgebildet sein.The shape, size and arrangement of the structural elements can be formed by a simulation of the thermomechanical stresses with a view to reducing the thermomechanical stresses.

Die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung kann dadurch hergestellt sein, dass das zweite Material in die Strukturelemente des ersten Materials ragt/ eindringt/ eingreift.The form-fitting and / or force-fitting connection can be produced in that the second material protrudes / penetrates / engages in the structural elements of the first material.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Materialverbund Teil einer Leistungselektronik-Komponente und/oder zur Verbindung von Konstruktionselementen verwendbarIn a further embodiment, the composite material is part of a power electronics component and / or can be used to connect construction elements

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Strukturelemente punktuell und/ oder linienförmig und/ oder konzentrisch und/ oder mäanderförmig und/oder in Schlangenlinien auf dem ersten Material verteilt.In a further embodiment, the structural elements are punctiform and / or linear and / or concentric and / or meandering and / or distributed in serpentine lines on the first material.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Strukturelemente in Form von in die Oberfläche hineinragenden Materialvertiefungen mit Hinterschneidungen und/ oder Nasen und/ oder Pilzen und/ oder Pins und/ oder Zähnen und/ oder Stege und/oder Schubankern und / der Scherankern und/oder einer Haftstruktur ausgebildet. Hinterschneidungen sind in diesem Zusammenhang Materialausbeulungen, die eine formschlüssige Verbindung möglich machen.In a further embodiment, the structural elements are in the form of material depressions protruding into the surface with undercuts and / or noses and / or mushrooms and / or pins and / or teeth and / or webs and / or shear anchors and / or an adhesive structure educated. In this context, undercuts are bulges in the material that make a positive connection possible.

Eine Haftstruktur dient zur Erzeugung eines Anpressdrucks zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material. Durch starkes thermisches Schrumpfen des zweiten Materials (z.B. Kupfers) im Vergleich zum ersten Material (z.B. Keramik) entsteht aufgrund der geometrischen Zwänge eine Zugkraft im Hals der Haftstruktur, wenn die Halslänge 1H > 0,5*dH*tan(aK) ist (mit dH = Halsdurchmesser und aK = Kragenwinkel) . Dadurch kommt es zu einer Druckverspannung zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material in einem Gebiet um die Haftstruktur mit dem Wirkdurchmesser dw = dK + 2*1H (mit dK = Kragendurchmesser und 1H = Halslänge.An adhesive structure is used to generate a contact pressure between the first material and the second material. Strong thermal shrinkage of the second material (e.g. copper) compared to the first material (e.g. ceramic) creates a tensile force in the neck of the adhesive structure due to the geometric constraints if the neck length 1 H > 0.5 * d H * tan (a K ) is (with d H = neck diameter and a K = collar angle). This results in a compressive tension between the first material and the second material in an area around the adhesive structure with the effective diameter d w = d K + 2 * 1 H (with d K = collar diameter and 1 H = neck length.

Ein Scheranker bzw. Schubanker dient der Verhinderung des Abscherens der Oberflächen des ersten Materials und des zweiten Materials durch Aufnahme der Interphasekräfte parallel zur Interphaseoberfläche. Der Scheranker bzw. Schubanker ist gekennzeichnet durch einen ausgeprägten Hals (großer Halsdurchmesser (dH) im Verhältnis zur Halslänge (IH) mit hoher Steifigkeit zur Verhinderung von Schubdeformationen und eine Kopfform, die das Herausziehen und Herausdrehen der Struktur des zweiten Materials aus dem ersten Material verhindert. Die Kopfform zeichnet sich durch einen größeren Kopfdurchmesser (dK) im Verhältnis zur Höhe des Kopfes aus.A shear anchor or shear anchor serves to prevent the surfaces of the first material and the second material from shearing off by absorbing the interphase forces parallel to the interphase surface. The shear anchor or shear anchor is characterized by a pronounced neck (large neck diameter (d H ) in relation to the neck length (I H ) with high rigidity to prevent shear deformations and a head shape that allows the structure of the second material to be pulled out and twisted out of the first The head shape is characterized by a larger head diameter (d K ) in relation to the height of the head.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Strukturelemente als Vertiefung mit einem Vertiefungsboden ausgebildet, wobei der Vertiefungsboden eine geometrische Ausprägung aufweist, welche den Materialfluss für das zweite Material aufspreizt. Das erste Material mit dem niedrigeren CTE bildet das Strukturelement; das zweite Material (plastische deformierbar) fließt in das Strukturelement des ersten Materials und füllt dieses aus.In a further embodiment, the structural elements are designed as a recess with a recess bottom, the recess bottom having a geometric shape which spreads the material flow for the second material. The first material with the lower CTE forms the structural element; the second material (plastic deformable) flows into the structural element of the first material and fills it out.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das erste Material Aluminiumnitrit auf.In a further embodiment, the first material has aluminum nitrite.

Weitere vorteilhafte Materialien für das erste Material sind:

  • - Oxidkeramiken, speziell: Al2O3, A12O3 (hochrein), ZrO2, ZrO2-Y2O3, ZrO2-MgO, ZTA, ATZ, Y2O3, MgO, TiO2, TiOx, SiO2, A12O3+TiO2, BaO+TiO2, (Pb[ZrxTil-x]O3 mit 0≤x≤1), La2Zr2O7, 3A1203·2SiO2, Mg2Al4Si5O18, Mg3Si4O10(OH)2, Mg2SiO4, CaO, ZnO
  • - Nichtoxidkeramiken, speziell: Carbide (SiC, SiSiC, SiC-SiSiC, SSiC, HP SiC, B4C, TaC, TiC, ZrC), Nitride (Si3N4, SSN (Si3N4), HP SN (Si3N4), AlN, BN, TiN, TaN) und Boride (MgB2, TiB2, ZrB2)
  • - glasgebundene Keramik für LTCC
  • - Hartmetalle, speziell WC-Co und WC-Ni
  • - Graphit
  • - Glaskohlenstoff SIGRADUR® (C-amorph), besonders vorteilhaft, da nahezu keine Benetzung mit Metallen möglich und das Verfahren prädestiniert zum Fügen von Glaskohlenstoff ist.
  • - Refraktärmetalle, speziell W, Mo und Zr.
Other advantageous materials for the first material are:
  • - Oxide ceramics, especially: Al2O3, A12O3 (high purity), ZrO2, ZrO2-Y2O3, ZrO2-MgO, ZTA, ATZ, Y2O3, MgO, TiO2, TiOx, SiO2, A12O3 + TiO2, BaO + TiO2, (Pb [ZrxTil-TiO2, (Pb [ZrxTil ] O3 with 0≤x≤1), La2Zr2O7, 3A1203 · 2SiO2, Mg2Al4Si5O18, Mg3Si4O10 (OH) 2, Mg2SiO4, CaO, ZnO
  • - Non-oxide ceramics, especially: Carbides (SiC, SiSiC, SiC-SiSiC, SSiC, HP SiC, B4C, TaC, TiC, ZrC), nitrides (Si3N4, SSN (Si3N4), HP SN (Si3N4), AlN, BN, TiN, TaN) and borides (MgB2, TiB2, ZrB2)
  • - glass-bonded ceramics for LTCC
  • - Hard metals, especially WC-Co and WC-Ni
  • - graphite
  • - Vitreous carbon SIGRADUR® (C-amorphous), particularly advantageous, since almost no wetting with metals is possible and the process is predestined for joining vitreous carbon.
  • - Refractory metals, especially W, Mo and Zr.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das zweite Material Kupfer oder eine Kupferlegierung auf.In a further embodiment, the second material has copper or a copper alloy.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das zweite Material Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.In a further embodiment, the second material is aluminum or an aluminum alloy.

Weitere vorteilhafte Materialien für das zweite Material sind Titan und Titanlegierungen, Stähle und/oder Zinn und Zinnlegierungen.Further advantageous materials for the second material are titanium and titanium alloys, steels and / or tin and tin alloys.

Für leistungselektronische Anwendungen und dafür typische Dicken für kann das zweite Material eine Schichtdicke von größer 1 mm aufweisen kann und das erste Material eine Schichtdicke von zum Beispiel 1 mm. Für den lateralen Wärmetransport und den Stromfluss sind hohe Schichtdicken des zweiten Materials von Vorteil.For power electronics applications and typical thicknesses for them, the second material can have a layer thickness of greater than 1 mm and the first material can have a layer thickness of, for example, 1 mm. High layer thicknesses of the second material are advantageous for the lateral heat transport and the flow of current.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Strukturelemente mittels additiver Fertigung (punktuell und/ oder linienförmig und/ oder konzentrisch und/ oder mäanderförmig und/oder in Schlangenlinien) hergestellt. So lassen sich definierte Strukturelemente (Form, Größe und Anordnung) herstellen. Strukturelemente in Form von Vertiefungen lassen sich durch additive Fertigung herstellen in dem Materialerhebungen an anderen Stellen additiv angebracht werden.In a further embodiment, the structural elements are produced by means of additive manufacturing (punctiform and / or linear and / or concentric and / or meandering and / or in serpentine lines). In this way, defined structural elements (shape, size and arrangement) can be produced. Structural elements in the form of depressions can be produced by additive manufacturing in the Material elevations can be added at other locations.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Strukturelemente derart ausgebildet, dass thermomechanische Spannungen zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material reduziert werden. Dies kann durch zu Hilfenahme einer Simulation erfolgen. Die thermomechanischen Spannungen können infolge der Abkühlung im Herstellungsprozess und/oder erneuter Erwärmung des Materialverbunds nach Herstellung auftreten und durch die Strukturelemente auf einem notwendigen Niveau gehalten werden / reduziert werden.In a further embodiment, the structural elements are designed in such a way that thermomechanical stresses between the first material and the second material are reduced. This can be done with the help of a simulation. The thermomechanical stresses can occur as a result of the cooling in the manufacturing process and / or renewed heating of the composite material after manufacture and can be kept / reduced at a necessary level by the structural elements.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Strukturelemente mittels Extrusion (nur linear) und/ oder über Mehrlagentechnologie (punktuell und/ oder linienförmig und/ oder konzentrisch und/ oder mäanderförmig und/oder in Schlangenlinien) und/ oder mittels Grünbehandlung und/ oder mittels Laserbearbeitung und/ oder Spritzguss mit verlorenen Kernen hergestellt. So lassen sich definierte Strukturelemente (Form, Größe und Anordnung) herstellen.In a further embodiment, the structural elements are made by means of extrusion (only linear) and / or by means of multi-layer technology (punctiform and / or linear and / or concentric and / or meandering and / or in serpentine lines) and / or by means of green treatment and / or by means of laser processing and / or injection molded with lost cores. In this way, defined structural elements (shape, size and arrangement) can be produced.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung durch Einprägen und/ oder Infiltration des zweiten Materials in die Strukturelemente des ersten Materials hergestellt. Für das Einprägen können verschiedene Temperaturen verwendet werden.In a further embodiment, the form-fit and / or force-fit connection is produced by embossing and / or infiltration of the second material into the structural elements of the first material. Different temperatures can be used for the embossing.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das Einprägen mittels Niettechniken oder Clinchtechniken oder Stemmtechniken oder Heißpressen oder Walzplattieren (mechanisches Einprägen) bei einer Temperatur oberhalb der Einsatztemperatur des Materialverbundes und unterhalb der Schmelztemperatur des zweiten Materials durchgeführt.In a further embodiment, the embossing is carried out by means of riveting techniques or clinching techniques or caulking techniques or hot pressing or roll cladding (mechanical embossing) at a temperature above the use temperature of the material composite and below the melting temperature of the second material.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die Infiltration als Druckfiltration und/ oder Vakuuminfiltration bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des zweiten Materials durchgeführt.In a further embodiment, the infiltration is carried out as pressure filtration and / or vacuum infiltration at a temperature above the melting temperature of the second material.

Die Erfindung beansprucht außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Materialverbundes, mit dem Schritt:

  • - Herstellen einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen einem ersten Material und einem zweiten Material,
wobei das erste Material einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) als das zweite Material aufweist, wobei das erste Material mindestens eine Oberfläche mit Strukturelementen aufweist,
wobei die formschlüssige Verbindung durch die Strukturelemente hergestellt ist.The invention also claims a method for producing a composite material according to the invention, with the step:
  • - Establishing a form-fitting and / or force-fitting connection between a first material and a second material,
wherein the first material has a smaller coefficient of thermal expansion (CTE) than the second material, wherein the first material has at least one surface with structural elements,
wherein the positive connection is made by the structural elements.

Die Erfindung beansprucht außerdem eine Herstellung einer Verbindung mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Zweite Material kann dabei beispielsweise Stahl sein, das erste Material Si3N4.The invention also claims the production of a connection by means of a method according to the invention. The second material can be steel, for example, the first material Si3N4.

Die Erfindung beansprucht außerdem eine Leistungselektronik-Komponente mit einem erfindungsgemäßen Materialverbund oder hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren.The invention also claims a power electronics component with a material composite according to the invention or produced using a method according to the invention.

Die Erfindung stellt eine Fügetechnologie dar, um eine zuverlässige, langhaltende, direkte Verbindung von einer hinreichend starren Komponente (vorzugsweise Keramik oder auch ein starres Metall, Polymer, Mischungen derer) mit einer gut plastisch verformbaren Komponente (vorzugsweise Metall oder auch ein gut plastisch verformbares Polymer, Mischungen derer). Anstatt der gut plastisch verformbaren Komponente kann auch eine gut in einer Schmelze/ Lösung/ Feedstock verarbeitbare Komponente (Keramik, Metall, Polymer, Mischungen derer) verwendet werden.The invention represents a joining technology to create a reliable, long-lasting, direct connection of a sufficiently rigid component (preferably ceramic or a rigid metal, polymer, mixtures thereof) with a readily plastically deformable component (preferably metal or a well plastically deformable polymer , Mixtures of these). Instead of the readily plastically deformable component, a component (ceramic, metal, polymer, mixtures thereof) that can be processed easily in a melt / solution / feedstock can also be used.

Die Erfindung bietet den Vorteil, einen Materialverbund über Formschluss und/oder Kraftschluss zu realisieren. Dadurch werden keine Hart- oder Aktivlote benötigt und es kann mit Reinkupfer gearbeitet werden, welches eine hohe elektrische Leitfähigkeit (58 * 106 S/cm) und hervorragende Wärmeleitfähigkeit (400 W/mK) aufweist. Dadurch wird ein deutlicher Performancegewinn erreicht.The invention offers the advantage of realizing a material composite via a form fit and / or a force fit. As a result, no hard or active solders are required and pure copper can be used, which has a high electrical conductivity (58 * 10 6 S / cm) and excellent thermal conductivity (400 W / mK). This results in a significant gain in performance.

Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialsysteme treten thermomechanischen Spannungen auf. Die thermomechanischen Spannungen können gezielt durch die simulationsgestützte Optimierung der Form, Größe und Anordnung der genutzten Strukturelemente reduziert werden. Dadurch wird eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer erreicht.Due to the different coefficients of thermal expansion of the material systems, thermomechanical stresses occur. The thermomechanical stresses can be reduced in a targeted manner through the simulation-based optimization of the shape, size and arrangement of the structural elements used. This results in a significant increase in service life.

Gleichzeitig führen die optimierten Strukturelemente zu einer spaltfreien Verbindung der Materialien, die einen dauerhaft guten Wärmeübergang sicherstellt. Dadurch wird die alterungsbeständig verbessert und konstante Eigenschaften über die Lebensdauer hinweg erreicht.At the same time, the optimized structural elements lead to a gap-free connection between the materials, which ensures good heat transfer over the long term. This improves the aging resistance and achieves constant properties over the service life.

Diese Fügetechnologie macht es über den Formschluss / Kraftschluss möglich Metalle (z.B. Kupfer) mit nicht benetzender Keramik (AIN) fest und ohne Spalt miteinander zu verbinden.This joining technology makes it possible to connect metals (e.g. copper) with non-wetting ceramics (AIN) firmly and without a gap via the form fit / force fit.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.The special features and advantages of the invention will become apparent from the following explanations of several exemplary embodiments with the aid of schematic drawings.

Es zeigen

  • 1 ein erstes Material mit Strukturelementen und ein zweites Material,
  • 2 ein durch Heißpressen eines zweiten Materials in Strukturelemente (Vertiefungen) eines ersten Materials hergestellter Materialverbund,
  • 3 Strukturelemente eines ersten Materials,
  • 4 einen Materialverbund,
  • 5 eine Haftstruktur,
  • 6 einen Schub- / Scheranker,
  • 7 eine Materialflussführung,
  • 8 eine angepasste Anordnung für feste Kupferbandlayouts und
  • 9 eine überschnittene Anordnung für freie Kupferbandlayouts.
Show it
  • 1 a first material with structural elements and a second material,
  • 2 a material composite produced by hot pressing a second material into structural elements (depressions) of a first material,
  • 3 Structural elements of a first material,
  • 4th a composite material,
  • 5 an adhesive structure,
  • 6th a shear / shear anchor,
  • 7th a material flow management,
  • 8th an adapted arrangement for fixed copper tape layouts and
  • 9 an overlapping arrangement for free copper tape layouts.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

1 zeigt ein erstes Material 1 und ein zweites Material 2. Das erste Material 1 weist Strukturelemente 3 auf. Zwischen dem ersten Material 1 und dem zweitem Material 2 kann über die Strukturelemente 3 eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden. Die Strukturelemente 3 sind in Form von gleichmäßig zueinander beanstandeten pilzförmigen Vertiefungen ausgebildet. 1 shows a first material 1 and a second material 2 . The first material 1 has structural elements 3 on. Between the first material 1 and the second material 2 can via the structural elements 3 a form-fitting and / or force-fitting connection can be established. The structural elements 3 are designed in the form of mushroom-shaped depressions that are evenly spaced from one another.

Die Strukturelemente 3 können mittels additiver Fertigung (punktuell und/ oder linienförmig und/ oder konzentrisch und/ oder mäanderförmig und/oder in Schlangenlinien) hergestellt. So lassen sich definierte Strukturelemente 3 (Form, Größe und Anordnung) herstellen.The structural elements 3 can be manufactured by means of additive manufacturing (punctiform and / or linear and / or concentric and / or meandering and / or in serpentine lines). In this way, defined structural elements 3 (Shape, size and arrangement).

Die Strukturelemente 3 können derart ausgebildet sein, dass thermomechanische Spannungen zwischen dem ersten Material 1 und dem zweiten Material 2 bei Erwärmung des Materialverbunds reduziert werden. Dies kann durch zu Hilfenahme einer Simulation erfolgen.The structural elements 3 can be designed in such a way that thermomechanical stresses between the first material 1 and the second material 2 be reduced when the composite material is heated. This can be done with the help of a simulation.

Die Strukturelemente 3 können auch mittels Extrusion (nur linear) und/ oder über Mehrlagentechnologie (punktuell und/ oder linienförmig und/ oder konzentrisch und/ oder mäanderförmig und/oder in Schlangenlinien) und/ oder mittels Grünbehandlung und/ oder mittels Laserbearbeitung und/ oder Spritzguss mit verlorenen Kernen hergestellt werden. So lassen sich definierte Strukturelemente 3 (Form, Größe und Anordnung) herstellen.The structural elements 3 can also be done by extrusion (linear only) and / or by multi-layer technology (punctiform and / or linear and / or concentric and / or meandering and / or in serpentine lines) and / or by means of green treatment and / or by means of laser processing and / or injection molding with lost cores getting produced. In this way, defined structural elements 3 (Shape, size and arrangement).

Die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung kann durch Einprägen und/ oder Infiltration des zweiten Materials 2 in die Strukturelemente 3 des ersten Materials 1 hergestellt. Für das Einprägen können verschiedene Temperaturen verwendet werden.The form-fitting and / or force-fitting connection can be achieved by embossing and / or infiltrating the second material 2 in the structural elements 3 of the first material 1 produced. Different temperatures can be used for the embossing.

Das Einprägen kann mittels Niettechniken und/ oder Clinchtechniken und/ oder Stemmtechniken und/ oder Heißpressen, Walzplattieren (mechanisches Einprägen) bei einer Temperatur oberhalb der Einsatztemperatur des Materialverbundes und unterhalb der Schmelztemperatur des zweiten Materials durchgeführt werden.The embossing can be carried out by means of riveting techniques and / or clinching techniques and / or caulking techniques and / or hot pressing, roll cladding (mechanical embossing) at a temperature above the use temperature of the material composite and below the melting temperature of the second material.

Die Infiltration kann als Druckfiltration und/ oder Vakuuminfiltration bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des zweiten Materials durchgeführt.The infiltration can be carried out as pressure filtration and / or vacuum infiltration at a temperature above the melting temperature of the second material.

2 zeigt ein durch Heißpressen hergestellten Materialverbund 4 aus einem ersten Material 1 mit Strukturelementen 3 (Vertiefungen) und einem zweiten Material 2. Die Strukturelemente 3 nehmen aufgrund des kurzen Kopfes Scherkräfte gut auf. Zwischen den Strukturelementen 3 des ersten Materials 1 kann eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mit einem weiteren Material hergestellt werden. 2 shows a composite material produced by hot pressing 4th from a first material 1 with structural elements 3 (Depressions) and a second material 2 . The structural elements 3 absorb shear forces well due to the short head. Between the structural elements 3 of the first material 1 a form-fitting and / or force-fitting connection can be established with a further material.

3 zeigt ebenfalls den durch Heißpressen hergestellten Materialverbund 4 aus einem ersten Material 1 mit Strukturelementen 3 und einem zweiten Material 2 aus 2. In 3 ist die Abbildung vergrößert. Die Strukturelemente 3 sind in Form von Materialvertiefungen mit Zähnen ausgebildet. 3 also shows the composite material produced by hot pressing 4th from a first material 1 with structural elements 3 and a second material 2 out 2 . In 3 the figure is enlarged. The structural elements 3 are designed in the form of material depressions with teeth.

4 zeigt einen Materialverbund 4 aus einem ersten Material 1 und einem zweiten Material 2. Der Materialverbund 4 ist über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung durch Strukturelementen 3 des ersten Materials hergestellt. 4th shows a composite material 4th from a first material 1 and a second material 2 . The composite material 4th is via a form-fitting and / or force-fitting connection through structural elements 3 of the first material.

5 zeigt eine Haftstruktur 9 als Beispiel eines Strukturelements 3 (siehe 1 bis 4), das in die Oberfläche des ersten Materials hineinragt. Die Haftstruktur 9 dient zur Erzeugung eines Anpressdrucks zwischen Schichten des ersten Materials und des zweiten Materials. 5 shows an adhesive structure 9 as an example of a structural element 3 (please refer 1 to 4th ) that protrudes into the surface of the first material. The detention structure 9 serves to generate a contact pressure between layers of the first material and the second material.

Durch starkes thermisches Schrumpfen des zweiten Materials (z.B. Kupfers) im Vergleich zum ersten Material (z.B. Keramik) entsteht aufgrund der geometrischen Zwänge eine Zugkraft im Hals 11 der Haftstruktur 9, wenn die Halslänge 12 IH > 0,5*dH*tan (aK) ist (mit dH = Halsdurchmesser 14 und aK = Kragenwinkel 16). Dadurch kommt es zu einer Druckverspannung zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material in einem Gebiet um die Haftstruktur 9 mit dem Wirkdurchmesser 15 dw = dK + 2*IH (mit dK = Kragendurchmesser 16 und IH = Halslänge 12. Außerdem ist in 5 der Kopfdurchmesser (dK) 13 des Kopfes 10 gezeigt.Strong thermal shrinkage of the second material (e.g. copper) compared to the first material (e.g. ceramic) creates a tensile force in the neck due to the geometric constraints 11 the adhesive structure 9 when the neck length 12th I H > 0.5 * d H * tan (a K ) (with d H = neck diameter 14th and a K = collar angle 16 ). This results in a compressive stress between the first material and the second material in an area around the adhesive structure 9 with the effective diameter 15th d w = d K + 2 * I H (with d K = collar diameter 16 and I H = neck length 12th . In addition, in 5 the head diameter (d K ) 13 of the head 10 shown.

6 zeigt einen Schub- / Scheranker 20 als Beispiel eines Strukturelements 3 (siehe 1 bis 4)), das in die Oberfläche des ersten Materials hineinragt. Der Scheranker 20 bzw. Schubanker 20 dient der Verhinderung des Abscherens der Oberflächen des ersten Materials und des zweiten Materials (siehe 1 bis 4) durch Aufnahme der Interphasekräfte parallel zur Interphaseoberfläche. Der Scheranker 20 bzw. Schubanker 20 ist gekennzeichnet durch einen ausgeprägten Hals (großer Halsdurchmesser (dH) 14 im Verhältnis zur Halslänge (IH) 12) mit hoher Steifigkeit zur Verhinderung von Schubdeformationen und eine Kopfform, die das Herausziehen und Herausdrehen der Struktur des zweiten Materials aus dem ersten Material verhindert. Die Kopfform zeichnet sich durch einen größeren Kopfdurchmesser (dK) 13 im Verhältnis zur Höhe des Kopfes aus. Ein Schub- / Scheranker 20 bietet anders als das in 5 dargestellte Strukturelement keine Haftwirkung. 6th shows a shear / shear anchor 20th as an example of a structural element 3 (please refer 1 to 4th )) that protrudes into the surface of the first material. The shackle 20th or shear anchor 20th serves to prevent the surfaces of the first material and the second material from shearing off (see 1 to 4th ) by absorbing the interphase forces parallel to the interphase surface. The shackle 20th or shear anchor 20th is characterized by a pronounced neck (large neck diameter (d H ) 14 in relation to neck length (I H ) 12) with high rigidity to prevent shear deformation and a head shape that prevents the structure of the second material from being pulled out and twisted out of the first material . The head shape is characterized by a larger head diameter (d K ) 13 in relation to the height of the head. A shear / shear anchor 20th offers different than that in 5 The structural element shown has no adhesive effect.

Vorteilhafte Anordnungen der Strukturelemente auf der Oberfläche des ersten Materials zur Verankerung des zweiten Material im ersten Material (5 und 6) sind im Folgenden am Beispiel für eine Kupferleiterbahn (zweites Material ist Kupfer oder eine Kupferlegierung) beschrieben.Advantageous arrangements of the structural elements on the surface of the first material for anchoring the second material in the first material ( 5 and 6th ) are described below using the example of a copper conductor track (the second material is copper or a copper alloy).

Bei einem bekanntem und für hohe Stückzahlen festgelegtem Leiterbahnlayout ist es von Vorteil die Anordnung der Verankerungsstrukturen / Strukturelemente mit Scherankern / Schubankern am Leiterbahnenrand und Haftstrukturen in der Mitte anzupassen (siehe 8). Dies hat den Vorteil einer dichten Anordnung der lokal notwendigen Verankerungsstrukturen/ Strukturelemente. Dies hat den Nachteil eines layoutangepassten Substrates.In the case of a known conductor track layout that is fixed for high quantities, it is advantageous to adapt the arrangement of the anchoring structures / structural elements with shear anchors / shear anchors on the edge of the conductor track and adhesive structures in the middle (see 8th ). This has the advantage of a dense arrangement of the locally necessary anchoring structures / structural elements. This has the disadvantage of a substrate that is adapted to the layout.

Bei geringen Stückzahlen eines Leiterbahnenlayouts ist eine überschneidende Anordnung von Scherankern/Schubankern und Haftstrukturen zu empfehlen (siehe 9). Dies ist von Vorteil, dass ein beliebiges Kupferlayout fügbar ist (Kupferbahnabmessung >> Abstand Haftstrukturen). Dies hat den Nachteil einer geringeren Dichte der lokal benötigten Verankerungsstrukturen/ Strukturelemente).In the case of small quantities of a conductor track layout, an overlapping arrangement of shear anchors / shear anchors and adhesive structures is recommended (see 9 ). This has the advantage that any desired copper layout can be joined (copper track dimensions >> spacing of adhesive structures). This has the disadvantage of a lower density of the locally required anchoring structures / structural elements).

7 zeigt eine Materialflussführung 19 als Beispiel eines Strukturelements 3 (siehe 1 bis 4)), das in die Oberfläche des ersten Materials hineinragt. Im Fall der Materialflussführung 19 sind die Strukturelemente in Form von Vertiefungen im ersten Material ausgebildet sind, welche am Vertiefungsboden eine geometrische Ausprägung aufweisen, welche den Materialfluss für das zweite Material aufspreizt. 7th shows a material flow management 19th as an example of a structural element 3 (please refer 1 to 4th )) that protrudes into the surface of the first material. In the case of material flow management 19th the structural elements are designed in the form of depressions in the first material, which have a geometric shape on the depression base, which spreads the flow of material for the second material.

8 zeigt eine angepasste Anordnung für feste Kupferbandlayouts 17. Das zweite Material 2 kann beispielsweise eine Kupferleiterbahn sein. Das erste Material 1 kann beispielsweise eine Keramik sein. Die Kupferleiterbahn weist Haftstrukturen 20 und Schub- / Scheranker 9 auf. Bei einem bekanntem und für hohe Stückzahlen festgelegtem Leiterbahnlayout ist es von Vorteil die Anordnung der Verankerungsstrukturen / Strukturelemente wie dargestellt mit Scherankern / Schubankern am Leiterbahnenrand und Haftstrukturen in der Mitte anzupassen. 8th shows an adapted arrangement for fixed copper tape layouts 17th . The second material 2 can for example be a copper conductor. The first material 1 can for example be a ceramic. The copper conductor has adhesive structures 20th and shear / shear anchors 9 on. In the case of a known conductor track layout that is fixed for large quantities, it is advantageous to adapt the arrangement of the anchoring structures / structural elements as shown with shear anchors / shear anchors on the conductor track edge and adhesive structures in the middle.

9 eine überschnittene Anordnung für freie Kupferbandlayouts 18. Das zweite Material 2 kann beispielsweise eine Kupferleiterbahn sein. Das erste Material 1 kann beispielsweise eine Keramik sein. Die Kupferleiterbahn weist Haftstrukturen 20 und Schub- / Scheranker 9 auf. Bei geringen Stückzahlen eines Leiterbahnenlayouts ist wie dargestellt eine überschneidende Anordnung von Scherankern/Schubankern und Haftstrukturen zu empfehlen. 9 an overlapping arrangement for free copper tape layouts 18th . The second material 2 can for example be a copper conductor. The first material 1 can for example be a ceramic. The copper conductor has adhesive structures 20th and shear / shear anchors 9 on. In the case of small quantities of a conductor track layout, an overlapping arrangement of shear anchors / shear anchors and adhesive structures is recommended, as shown.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in more detail by the exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
erstes Materialfirst material
22
zweites Materialsecond material
33
StrukturelementeStructural elements
44th
MaterialverbundComposite material
99
HaftstrukturAdhesive structure
1010
Kopfhead
1111
Halsneck
1212th
Halslänge (IH)Neck length (I H )
1313th
Kopfdurchmesser (dK)Head diameter (d K )
1414th
Halsdurchmesser (dH)Neck diameter (d H )
1515th
Wirkdurchmesser (dW)Effective diameter (d W )
1616
Kragenwinkel (aK)Collar angle (a K )
1717th
festes Kupferbandlayoutfixed copper tape layout
1818th
freies Kupferbandlayoutfree copper tape layout
1919th
MaterialflussführungMaterial flow management
2020th
Schub- / ScherankerShear / shear anchor

Claims (15)

Materialverbund (4), aufweisend ein erstes Material (1) und ein zweites Material (2), wobei das erste Material (1) einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) als das zweite Material (2) aufweist, wobei das erste Material (1) mindestens eine Oberfläche mit Strukturelementen (3) aufweist, wobei zwischen dem ersten Material (1) und dem zweiten Material (2) eine durch die Strukturelemente (3) hergestellte formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung bildbar ist.Material composite (4), comprising a first material (1) and a second material (2), the first material (1) having a lower coefficient of thermal expansion (CTE) than the second material (2), wherein the first material (1) has at least one surface with structural elements (3), wherein a positive and / or non-positive connection produced by the structural elements (3) can be formed between the first material (1) and the second material (2). Materialverbund (4) nach Anspruch 1, wobei der Materialverbund (4) Teil einer Leistungselektronik-Komponente ist und/oder zur Verbindung von Konstruktionselementen verwendbar ist.Material composite (4) according to Claim 1 , wherein the composite material (4) is part of a power electronics component and / or can be used to connect construction elements. Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strukturelemente (3) punktuell und/ oder linienförmig und/ oder konzentrisch und/ oder mäanderförmig und/oder in Schlangenlinien auf dem ersten Material (1) verteilt sind.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the structural elements (3) are distributed punctually and / or linearly and / or concentrically and / or meandering and / or in serpentine lines on the first material (1). Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strukturelemente (3) als in die Oberfläche hineinragenden Materialvertiefungen mit Hinterschneidungen in Form von Nasen und/ oder Pilzen und/ oder Pins und/ oder Zähnen und/ oder Stege und/oder Schubankern und / der Scherankern und/oder einer Haftstruktur ausgebildet ist.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the structural elements (3) as material depressions protruding into the surface with undercuts in the form of noses and / or mushrooms and / or pins and / or teeth and / or webs and / or shear anchors and / the shear anchor and / or an adhesive structure is formed. Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strukturelemente (3) als Vertiefung mit einem Vertiefungsboden ausgebildet sind, wobei der Vertiefungsboden eine geometrische Ausprägung aufweist, welche den Materialfluss für das zweite Material (1) aufspreizt.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the structural elements (3) are designed as a recess with a recess bottom, wherein the recess bottom has a geometric shape which spreads the material flow for the second material (1). Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Material (1) Aluminiumnitrit aufweist.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the first material (1) comprises aluminum nitrite. Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Material (2) Kupfer oder eine Kupferlegierung und/oder Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweist.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the second material (2) comprises copper or a copper alloy and / or aluminum or an aluminum alloy. Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strukturelemente (3) mittels additiver Fertigung hergestellt sind.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the structural elements (3) are produced by means of additive manufacturing. Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strukturelemente (3) derart ausgebildet sind, thermomechanische Spannungen zwischen dem ersten Material (1) und dem zweiten Material (2) zu reduzieren.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the structural elements (3) are designed to reduce thermomechanical stresses between the first material (1) and the second material (2). Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strukturelemente (3) mittels Extrusion und/ oder über Mehrlagentechnologie und/ oder mittels Grünbehandlung und/ oder mittels Laserbearbeitung und/ oder Spritzguss mit verlorenen Kernen hergestellt sind.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the structural elements (3) are produced with lost cores by means of extrusion and / or by means of multi-layer technology and / or by means of green treatment and / or by means of laser processing and / or injection molding. Materialverbund (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung durch Einprägen und/ oder Infiltration des zweiten Materials (2) in die Strukturelemente (3) des ersten Materials (1) hergestellt ist.Material composite (4) according to one of the preceding claims, wherein the form-fitting and / or force-fitting connection is produced by embossing and / or infiltration of the second material (2) into the structural elements (3) of the first material (1). Materialverbund (4) nach Anspruch 11, wobei das Einprägen mittels Niettechniken oder Clinchtechniken oder Stemmtechniken oder Heißpressen, Walzplattieren durchgeführt wird.Material composite (4) according to Claim 11 The embossing is carried out by means of riveting techniques or clinching techniques or caulking techniques or hot pressing, roll cladding. Materialverbund (4) nach Anspruch 11, wobei die Infiltration als Druckfiltration und/ oder Vakuuminfiltration durchgeführt wird.Material composite (4) according to Claim 11 , the infiltration being carried out as pressure filtration and / or vacuum infiltration. Verfahren zur Herstellung eines Materialverbundes (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit dem Schritt: - Herstellen einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen einem ersten Material (1) und einem zweiten Material (2), wobei das erste Material (1) einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) als das zweite Material (2) aufweist, wobei das erste Material (1) mindestens eine Oberfläche mit Strukturelementen (3) aufweist, wobei die formschlüssige Verbindung durch die Strukturelemente (3) hergestellt ist.Method for producing a composite material (4) according to one of the Claims 1 to 13th , with the step: - Establishing a form-fitting and / or force-fitting connection between a first material (1) and a second material (2), the first material (1) having a smaller coefficient of thermal expansion (CTE) than the second material (2) wherein the first material (1) has at least one surface with structural elements (3), the form-fitting connection being produced by the structural elements (3). Herstellung einer Verbindung mittels eines Verfahrens nach Anspruch 14.Establishing a connection by means of a method according to Claim 14 .
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