DE102021113721A1

DE102021113721A1 - Verfahren zur herstellung eines trägers, verfahren zur herstellung eines elektrischen bauteils, träger und elektrisches bauelement

Info

Publication number: DE102021113721A1
Application number: DE102021113721.7A
Authority: DE
Inventors: Ralf Wombacher; Dirk Becker
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2022-12-01
Also published as: WO2022248496A1

Abstract

In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Trägers umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:- Bereitstellen eines Grundkörpers mit einer Metallschicht an einer Vorderseite des Grundkörpers,- Aufbringen einer dielektrische Schicht auf einer von der Vorderseite abgewandten Seite der Metallschicht,- Einbringen von mindestens einer Öffnung in die dielektrische Schicht mittels einer Laserstrahlung, wobei in der Öffnung die Metallschicht freigelegt wird und die Öffnung mit einer maximalen Breite parallel zur Vorderseite zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 100 µm ausgebildet wird.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers für ein elektrisches Bauelement angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils angegeben. Ferner werden ein Träger und ein elektrisches Bauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen Träger und ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers anzugeben, bei dem elektrische Kontaktstellen insbesondere für ein elektrisches Bauelement, welches auf den Träger montiert werden soll, besonders kleine Strukturbreiten aufweisen. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils mit einem solchen Träger anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen Träger mit einer Kontaktstelle mit besonders kleinen Strukturbreiten anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, ein elektrisches Bauteil mit einem solchen Träger anzugeben.
Diese Aufgaben werden insbesondere durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4, eines Trägers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 beziehungsweise einem elektrischen Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Trägers ein Bereitstellen eines Grundkörpers. Der Grundkörper umfasst eine Metallschicht an einer Vorderseite des Grundkörpers. Der Grundkörper umfasst beispielsweise eine Keramik. Der Grundkörper ist beispielsweise mit Al₂O₃ oder AlN gebildet. Eine Dicke des Grundkörpers, gemessen senkrecht zur Vorderseite, beträgt zum Beispiel zwischen einschließlich 250 µm und einschließlich 2,5 mm.
Die Metallschicht umfasst beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Metalle: Kupfer, Zinn, Nickel, Gold. Die Metallschicht weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 30 µm und 80 µm auf.
Zumindest eine Ausführungsform des Verfahrens oder seiner oben beschriebenen Ausführungsform umfasst ein Aufbringen einer dielektrischen Schicht auf einer von der Vorderseite abgewandten Seite der Metallschicht. In Sicht auf die Vorderseite überdeckt die dielektrische Schicht die Metallschicht beispielsweise vollständig und/oder die Vorderseite beispielsweise vollständig. Die dielektrische Schicht umfasst beispielsweise ein Glas und/oder einen Kunststoff, insbesondere ein Epoxid.
Die dielektrische Schicht umfasst ein Dielektrikum wie beispielsweise eine Folie oder ein Prepreg. Handelt es sich bei dem Dielektrikum um ein Prepreg, so umfasst das es ein Fasergewebe, welches mit einem Kunststoff, insbesondere einem Epoxid gefüllt ist. Das Fasergewebe umfasst zum Beispiel Glasfasern, Basaltfasern und/oder Kohlenstofffasern.
Nach dem Aufbringen wird die dielektrische Schicht beispielsweise ausgehärtet. Zum Beispiel wird die dielektrische Schicht thermisch ausgehärtet.
Die dielektrische Schicht weist nach dem Aufbringen und gegebenenfalls nach dem Aushärten eine Dicke zwischen einschließlich 5 µm und einschließlich 80 µm auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird mittels einer Laserstrahlung mindestens eine Öffnung in die dielektrische Schicht eingebracht. Dabei wird in der Öffnung die Metallschicht freigelegt. Das heißt, in Sicht auf die Vorderseite des Grundkörpers ist in der Öffnung die Metallschicht zu erkennen.
Beispielsweise wird durch die Laserstrahlung Material der Dielektrischen Schicht abgetragen. Dabei wird die Laserstrahlung von einem oder von mehreren Bestandteilen der dielektrischen Schicht bereichsweise absorbiert. Durch die Absorption erwärmt sich die dielektrische Schicht in den mit der Laserstrahlung bestrahlten Bereichen und Material der dielektrischen Schicht verdampft oder sublimiert. Eine Wellenlänge der Laserstrahlung ist bevorzugt an Absorptionseigenschaften der dielektrischen Schicht angepasst. Die Laserstrahlung umfasst beispielsweise eine Wellenlänge zwischen einschließlich 9,4 µm und einschließlich 10,6 µm.
Ist die dielektrische Schicht mit einem Prepreg gebildet, so wird die Laserstrahlung beispielsweise von dem Fasergewebe, also zum Beispiel von den Glasfasern des Prepreg absorbiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Öffnung mit einer maximalen Breite parallel zur Vorderseite zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 150 µm ausgebildet. Bevorzugt liegt die maximale Breite der Öffnungen zwischen einschließlich 20 µm und einschließlich 100 µm oder zwischen einschließlich 30 µm und 75 µm. Zum Beispiel beträgt die maximale Breite höchstens 90 µm. Beispielsweise wird die Öffnung in Draufsicht auf die Vorderseite gesehen in Form von Polygonen, wie zum Beispiel Rechtecken, insbesondere Quadraten, ausgebildet. Bevorzugt ist die Öffnung kreisförmig, oval oder ellipsenartig ausgebildet.
Mindestens eine Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Trägers für ein elektrisches Bauelement umfasst die folgenden Schritte:

- Bereitstellen eines Grundkörpers, insbesondere eines keramischen Grundkörpers, mit einer Vorderseite und einer Metallschicht an der Vorderseite,
- Aufbringen einer dielektrischen Schicht auf einer von der Vorderseite abgewandten Seite der Metallschicht,
- Einbringen von mindestens einer Öffnung in die dielektrische Schicht mittels einer Laserstrahlung, wobei in der Öffnung die Metallschicht freigelegt wird und die Öffnung mit einer maximalen Breite parallel zur Vorderseite zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 100 µm ausgebildet wird.

Einem hier beschriebenen Verfahren liegen unter anderem die folgenden technischen Besonderheiten zugrunde. Bei dem Betrieb von elektrischen Baudelementen ist häufig eine gute thermische Leitfähigkeit eines Trägers der Bauelementen erforderlich. Dies ist insbesondere bei sogenannten Hochstrom-Anwendungen der Fall. Herkömmliche Materialien für gedruckte Leiterplatten als Träger wie zum Beispiel sogenannte FR4-Werkstoffe kommen in solchen Fällen nicht in Frage. Bei thermisch anspruchsvollen elektrischen Bauelementen ist Keramik als Grundmaterial des Trägers eine gute Wahl. Bei einer Strukturierung des Trägers an einer Vorderseite, um elektrische Kontaktstellen für das Bauelement zu erzeugen, hat die Keramik mit Dünnfilm-Technik allerdings Nachteile gegenüber herkömmlich verwendeten Leiterplatten.
Häufig weisen Kontaktstellen von Halbleiterbauelemente wie beispielsweise bei optoelektronischen Halbleiterbauelementen in Flip-Chip Ausführung Kontaktelemente mit sehr geringer Strukturbreite auf, die am Träger Kontaktstellen erfordern, welche eine Breite von kleiner als 90 µm aufweisen, gemessen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Trägers. Wünschenswert ist, dass eine Kontaktstelle auf dem Träger etwa genauso breit ist wie ein zugehöriges Kontaktelement des Bauelements, um beispielsweise ein Risiko von Kurzschlüssen zu verringern.
Herkömmliche einlagige Keramiken für einen Grundkörper des Trägers können unter Verwendung von Dünnfilmtechnik kleine Kontaktstellen aufweisen. Insbesondere für Hochstrom-Anwendungen werden für Kontaktstellen Strukturen mit einer großen Dicke von beispielsweise 50 µm benötigt. Bei einlagigen Keramiken stehen herkömmlicherweise solch dicke Strukturen beziehungsweise Kontaktstellen nicht zur Verfügung.
Bei mehrlagigen Keramiken hingegen sind Kontaktstellen mit einer Breite von kleiner als 90 µm problematisch, da Leiterstrukturen der Keramik mit Metallpaste vor dem Brennen der Keramik gedruckt werden. Die Druckmethode beschränkt dabei die geringste mögliche Strukturbreite. Zusätzlich wird die Genauigkeit der Position der einzelnen Strukturen zueinander durch den Schrumpf während des Brennens negativ beeinflusst.
Bei Trägern, die als metallisiertes Substrat ausgebildet sind, lässt sich eine Dicke der Kontaktstellen von 50 µm oder mehr erreichen. Solche Träger lassen sich beispielsweise mit einem DPC-Verfahren herstellen. Der Begriff DPC leitet sich aus dem Englischen ab und steht kurz für „direct plated copper“. Die Kontaktstellen werden dabei additiv durch Abscheiden von Kupfer hergestellt. Die große Dicke der Kontaktstrukturen erfordert dabei jedoch eine Maskierung des Trägers, womit Strukturbreiten kleiner als 90 µm herkömmlicherweise nicht realisierbar sind.
Eine Alternative stellen Keramik-Träger vom Aufbautyp AMB oder DBC dar. „AMB“ steht für den englischen Begriff „active metal braze“. „DBC“ steht für den englischen Begriff „direct bonded copper“. Bei diesen Trägern wird eine Kupferschicht in einer gewünschten Dicke vollflächig aufgetragen und anschließend die Kontaktstellten ausgebildet, zum Beispiel mittels Ätzen. Dieses Vorgehen führt dazu, dass die minimal realisierbare Grabenbreite etwa dem Doppelten der Dicke der Kupferschicht entspricht.
Das heißt, mit herkömmlichen Verfahren, die einlagige Keramiken verwenden, lassen sich einerseits Kontaktstellen mit kleinen Strukturbreite herstellen, deren Dicke aber für Hochstrom-Anwendungen nicht ausreicht. Andererseits lassen sich mit anderen herkömmlichen Verfahren Kontaktstellen herstellen, die zwar eine ausreichende Dicke aufweisen können, aber deren Strukturbreite nicht klein genug realisiert werden kann. Herkömmlicherweise ist es daher nicht möglich mit einem Verfahren eine Kombination aus gewünschter Strukturbreite und Dicke für die Kontaktstellen zu erreichen.
Häufig werden bei der Montage der elektrischen Bauelemente daher mehrere Kontaktelemente des Bauelements, die das gleiche Potential tragen, auf einer gemeinsamen Kontaktstelle des Trägers angeordnet oder die Abstände von Kontaktelementen des Bauelements werden vergrößert. Ersteres führt zu Problemen im Lotprozess und letzteres kann die Bauelemente unnötig vergrößern. Dies führt beispielsweise zu höheren Kosten und schlechterer thermischer Performance aufgrund der reduzierten Dichte von Kontaktelementen.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird ein mittels Laser abladierbares Dielektrikum in Form einer dielektrischen Schicht auf der Metallschicht aufgebracht. Durch Strukturierung der dielektrischen Schicht mit einem Laser werden die einzelnen Kontaktstellen für ein auf dem Träger zu platzierendes elektrische Bauelement erstellt. Das Abtragen der dielektrischen Schicht mittels Laserstrahlung kann sehr präzise ausgeführt werden, sodass Kontaktstellen auf dem Träger sehr exakt mit einer gewünschten Breite ausgebildet werden können. Dabei können vorteilhafterweise kleinere Strukturen als beispielsweise mit Verwendung von Lötstopplacken realisiert werden, da das Abtragen mittels Laserstrahlung präziser als das Belichten und Entwickeln von solchen Lacken ausgeführt werden kann. Des Weiteren können Abstände zwischen mehreren Kontaktstellen auf dem Träger gering gehalten werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Trägers oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird die dielektrische Schicht mit einem Laminierprozess aufgebracht. In diesem Fall ist die dielektrische Schicht zum Beispiel mit einer Folie oder einem Prepreg gebildet. Durch das Laminieren der dielektrische Schicht auf der Vorderseite lässt sich eine Haftkraft zwischen der dielektrische Schicht und der Metallschicht beziehungsweise dem Grundkörper im Vergleich zu Lötstopplacken erhöhen. Zusätzlich ist in der weiteren Verarbeitung des Trägers ein Schrumpf der dielektrische Schicht geringer als bei Lötstopplacken. Damit lassen sich mechanische Verspannungen im Träger reduzieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Trägers oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird in der Öffnung eine Kontaktstruktur ausgebildet. Die Kontaktstruktur bildet beispielsweise eine Oberflächenveredelung der in der Öffnung freigelegten Metallschicht. Die Kontaktstruktur wird zum Beispiel mittels Sputtern oder Abscheiden hergestellt. Die Kontaktstruktur umfasst beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Metalle: Nickel, Palladium, Gold. Beispielsweise lässt sich mit einer solchen Kontaktstruktur ein elektrischer Kontaktwiderstand zwischen der Metallschicht und einem aufzubringenden elektrischen Bauelement verringern.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kontaktstruktur auch mit einer OSP-Schicht gebildet werden. Insbesondere schützt eine solche OSP-Schicht die in der Öffnung freigelegte Metallschicht bis zu einer Weiterverarbeitung, zum Beispiel einem Lötprozess. „OSP“ ist eine Abkürzung für den englischen Begriff „Organic Solderability Preservative“.
Die Kontaktstruktur weist zum Beispiel eine Dicke, gemessen senkrecht zur Vorderseite auf, die geringer ist als die Dicke der dielektrischen Schicht. Die Dicke der Kontaktstruktur liegt zum Beispiel in einem Bereich zwischen einschließlich 0,1 µm und einschließlich 30 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen einschließlich 1 µm und einschließlich 10 µm. Bevorzugt überragt die dielektrische Schicht die Kontaktstruktur in einer Richtung weg von der Vorderseite. Mit anderen Worten, die Kontaktstruktur wird bevorzugt vollständig in der Öffnung angeordnet.
Ist die Kontaktstruktur beispielsweise mit oder aus Nickel gebildet, so beträgt die Dicke der Kontaktstruktur zum Beispiel zwischen einschließlich 3 µm und 8 µm. In dem Fall, dass die Kontaktstruktur mit oder aus Gold und/oder Palladium gebildet ist, beträgt die Dicke der Kontaktstruktur zum Beispiel zwischen einschließlich 0,1 µm und 1 µm. Falls die Kontaktstruktur mit oder aus einer OSP-Schicht gebildet ist, so beträgt die Dicke zum Beispiel zwischen einschließlich 0,2 µm und 0,6 µm.
Es wird des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils angegeben. Bei dem Verfahren wird insbesondere ein Träger, der mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt ist, verwendet. Das heißt, sämtliche Merkmale, die für das Verfahren zur Herstellung des Trägers offenbart sind, sind für das Verfahren zur Herstellung des elektrischen Bauteils offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines elektrischen Bauteils wird ein Träger gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hergestellt.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird ein elektrisches Bauelement durch die Öffnung hindurch mit der Metallschicht elektrisch leitfähig verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines elektrischen Bauteils oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen wird das elektrische Bauelement mittels Löten mit der Metallschicht elektrisch leitfähig verbunden. Das elektrische Bauelement weist an einer dem Träger zugewandten Hauptfläche mindestens ein Kontaktelement auf, das zumindest teilweise mit einem Lotmaterial bedeckt ist. Das Kontaktelement umfasst beispielsweise ein Metall, wie etwa Kupfer oder Nickel. Das Lotmaterial ist beispielsweise mit Zinn oder mit einer Zinnlegierung gebildet.
Während des Lötens des elektrischen Bauelements an den Träger wird ein Flussmittel in einem Bereich zwischen der Vorderseite und der Hauptfläche zugegeben. Beispielsweise wird während des Lötens nur ein Flussmittel zugegeben. Damit ist gemeint, dass kein zusätzliches Lotmaterial zugegeben wird. Das heißt, sämtliches Lotmaterial, das für das Löten des Kontaktelements an die Metallschicht oder gegebenenfalls an die Kontaktstruktur verwendet wird, ist vor dem Löten an dem Kontaktelement des elektrischen Bauelements angeordnet. Ein solches Verfahren, bei dem lediglich ein Flussmittel beigefügt wird, wird auch als „Flux-only-Verfahren“ bezeichnet. Vorzugsweise verflüchtigt sich das Flussmittel während des Lötvorgangs.
Während des Lötvorgangs verteilt sich das Lotmaterial in der Öffnung der dielektrischen Schicht. Das Lotmaterial sammelt sich dabei beispielsweise zumindest teilweise zwischen der Metallschicht und dem Kontaktelement des elektrischen Bauelements an. Vorzugsweise ist nach dem Löten das Lotmaterial auf die Öffnung beschränkt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines elektrischen Bauteils oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst das Flussmittel ein Haftmittel. Das Haftmittel hält während des Lötens das elektrische Bauelement relativ zu dem Träger im Wesentlichen in der vorgesehenen Position. Ein derartiges Flussmittel, das ein Haftmittel umfasst, wird aus dem Englischen auch als Tacky Flux bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines elektrischen Bauteils wird das elektrische Bauelement mittels Sintern mit der Metallschicht elektrisch leitfähig verbunden. Beispielsweise wird dazu ein Sintermaterial wie eine Sinterpaste in die Öffnungen eingebracht. Bevorzugt wird das Sintermaterial auf das zumindest eine Kontaktelemente des elektrischen Bauelements aufgebracht bevor die Kontaktelemente mit der Metallschicht in Verbindung gebracht werden. Nachfolgend wird beispielsweise ein Sinterprozess durchgeführt, bei dem die Metallschicht und das elektrische Bauelement elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden. Das Sintermaterial umfasst zum Beispiel Silber oder ist eine Sinterpaste, insbesondere eine Silbersinterpaste.
Es wird des Weiteren ein Träger angegeben. Der Träger ist insbesondere mit einem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Trägers hergestellt. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind für den Träger offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform des Trägers ist dieser für elektrische Bauelemente geeignet. Beispielsweise bildet der Träger eine mechanisch tragende Komponente für das elektrische Bauelement. Insbesondere lässt sich das elektrische Bauelement über den Träger elektrisch kontaktieren.
Bei dem elektrischen Bauelement handelt es sich zum Beispiel um einen Widerstand, einen Kondensator, einen Speicherbaustein, einen integrierten Schaltkreis und/oder um einen Halbleiterchip, insbesondere einen optoelektronischen Halbleiterchip. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Leuchtdiodenchip und/oder einen Laserdiodenchip und/oder um einen Fotodetektorchip zur Erzeugung beziehungsweise zur Detektion elektromagnetischer Strahlung.
Der Träger umfasst einen Grundkörper mit einer Vorderseite. An der Vorderseite ist eine Metallschicht angeordnet. Ferner umfasst der Träger eine dielektrische Schicht mit mindestens einer Öffnung zur Metallschicht hin. Die dielektrische Schicht ist insbesondere an einer von der Vorderseite abgewandten Seite der Metallschicht angeordnet.
Eine maximale Breite der Öffnung gemessen parallel zur Vorderseite beträgt zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 150 µm, insbesondere höchstens 90 µm. Die Öffnung in der dielektrischen Schicht ist mittels einer Laserstrahlung hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers oder seiner oben beschriebenen Ausführungsform ist die dielektrische Schicht mit einem Prepreg gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht einen Füllstoff auf. Beispielsweise ist die dielektrische Schicht mit einem Matrixmaterial, in dem der Füllstoff eingebettet ist, gebildet. Im Falle, dass die dielektrische Schicht mit einem Prepreg gebildet ist, ist das Matrixmaterial zum Beispiel aus einem Glasfasergewebe zusammen mit einem Epoxid gebildet. Bei dem Füllstoff handelt es sich zum Beispiel um SiO₂ oder Al(OH)₃.
Mittels des Füllstoffs lässt sich beispielsweise mindestens eine physikalische Eigenschaft der dielektrischen Schicht verändern. Zum Beispiel lässt sich durch den Zusatz von Siliziumdioxid ein thermischer Ausdehnungskoeffizient der Dielektrischen Schicht an einen thermischen Ausdehnungskoeffizient des Grundkörpers anpassen. Damit können mechanische Verspannungen in dem Träger reduziert werden. Durch die Verwendung von Al(OH)₃ als Füllstoff lässt sich beispielsweise eine flammenhemmende Wirkung erzielen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers oder seiner oben beschriebenen Ausführungsformen weist die Metallschicht eine Dicke vom mindestens 80 µm oder mindestens 50 µm oder mindestens 25 µm auf. Bei der Dicke handelt es sich insbesondere um eine mittlere Dicke der Metallschicht. Die Dicke wird insbesondere senkrecht zur Vorderseite gemessen. Zum Beispiel beträgt eine mittlere Dicke der Metallschicht mindestens 50 µm mit einer Herstellungstoleranz von zum Beispiel 25 µm. Vorteilhafterweise ist ein Träger mit einer solch dicken Metallschicht für elektrische Bauelement geeignet, die im Betrieb eine hohe Stromstärke benötigen, da sich über die dicke Metallschicht hohe Ströme führen lassen. Handelt es sich bei dem Bauelement zum Beispiel um einen optoelektronischen Halbleiterchip, so kann dieser beispielsweise mit einer Stromstärke von mindestens 1 A oder mindestens 2 A betrieben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Grundkörper mit einer mehrlagigen Keramik gebildet. Beispielsweise umfasst der Grundkörper mehrere Lagen eines keramischen Materials, die mittels Brennen miteinander verbunden sind. Das keramische Material umfasst zum Beispiel Al₂O₃ oder AlN. Eine Dicke des Grundkörpers beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 250 µm und 2,5 mm. Eine thermische Leitfähigkeit des Grundkörpers beträgt in dieser Ausführungsform beispielsweise mindestens 12 W/mK oder mindestens 100 W/mK oder mindestens 150 W/mK. Vorteilhafterweise kann mit einem Träger mit einem derartigen Grundkörper Wärme von einem Bauelement gut abgeführt werden. Damit ist der Träger besonders für Bauelemente geeignet, die im Betrieb viel Wärme abgegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst die Metallschicht mindestens zwei Bereiche, die insbesondere getrennt voneinander vorliegen. Die Bereiche sind durch Teilbereiche der dielektrischen Schicht voneinander elektrisch isoliert. Die Bereiche weisen einen minimalen Abstand zueinander, beispielsweise gemessen parallel zur Vorderseite, zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 100 µm auf. Das heißt, ein Abstand der Bereiche weist etwa dieselbe Größenordnung auf wie eine maximale Breite der Öffnungen in der dielektrischen Schicht. Beispielsweise ist ein Zwischenraum zwischen den Bereichen vollständig mit einem Material der dielektrischen Schicht gefüllt. Dadurch lässt sich insbesondere eine Gefahr verringern, dass während eines Aufbringens eines elektrischen Bauelements beispielsweise ein Lotmaterial in den Zwischenraum vordringt und die Bereiche elektrisch miteinander verbindet. Das heißt, die Gefahr, eines Kurzschluss zwischen den Bereichen der Metallschicht lässt sich verringern. Damit lassen sich die Bereiche der Metallschicht besonders nahe zueinander anordnen.
Es wird des Weiteren ein elektrisches Bauteil angegeben. Das elektrische Bauteil umfasst insbesondere einen hier beschriebenen Träger und ist mit einem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils hergestellt. Das heißt, sämtliche für den Träger und für das Verfahren offenbarte Merkmale sind für das elektrische Bauteil offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das elektrische Bauteil einen Träger gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen und ein elektrisches Bauelement.
Das elektrische Bauelement ist an der Vorderseite des Grundkörpers des Trägers angeordnet und durch die Öffnung in der dielektrische Schicht des Trägers hindurch elektrisch leitfähig mit der Metallschicht des Trägers verbunden. Beispielsweise weist der Träger in der Öffnung eine Kontaktstruktur auf. Die Kontaktstruktur bewirkt insbesondere eine Reduzierung des Kontaktwiderstands zwischen dem elektrischen Bauelement und dem Träger. Beispielsweise besteht zwischen der Metallschicht und dem elektrischen Bauelement ein ohmscher Kontakt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des elektrischen Bauteils oder seiner oben beschriebenen Ausführungsform weist das elektrische Bauelement mindestens ein Kontaktelement an einer dem Träger zugewandten Hauptfläche auf. Das elektrische Kontaktelement des elektrischen Bauelements ist durch die Öffnung hindurch elektrisch leitfähig mit der Metallschicht des Trägers verbunden. Das Kontaktelement weist in der Öffnung eine maximale Breite parallel zur Hauptfläche von höchstens 100 µm oder höchstens 90 µm oder höchstens 70 µm auf. Alternativ oder zusätzlich weist das Kontaktelement in der Öffnung eine maximale Breite von mindestens 10 µm auf. Insbesondere ist die maximale Breite des Kontaktelements in der Öffnung kleiner als die maximale Breite der Öffnung. Beispielsweise beträgt die maximale Breite des Kontaktelements zwischen einschließlich 50 % und einschließlich 90 % der maximalen Breite der Öffnung.
Beispielsweise weist das Kontaktelement in Sicht auf die Hauptseite die Form eines Polygons, insbesondere eines Rechtecks auf. Es ist auch möglich, dass das Kontaktelement rund, insbesondere kreisrund oder oval ist. Das heißt, eine Kontur eines Querschnitts des Kontaktelements parallel zur Hauptfläche kann rechteckig, rund, oval oder ellipsenförmig sein.
Eine geometrische Form des Kontaktelements in Sicht auf die Hauptfläche des elektrischen Bauelements ist insbesondere gleich oder ähnlich zu einer geometrischen Form der Öffnung in Sicht auf die Vorderseite. Mit anderen Worten, eine Kontur der Öffnung in Sicht auf die Vorderseite kann gleich oder ähnlich zu einer Kontur eines Querschnitts des Kontaktelements parallel zur Hauptfläche sein. Mit dem Begriff „ähnlich“ ist hier insbesondere ähnlich im mathematischen Sinne gemeint. Das heißt, zwei geometrische Figuren sind ähnlich zueinander, wenn sie mittels einer Ähnlichkeitsabbildung, also beispielsweise mittels Verschiebung, Drehung, Spiegelung oder Streckung ineinander überführt werden können.
Bevorzugt ist das Kontaktelement an die Öffnung angepasst und umgekehrt, sodass das Kontaktelement in der Öffnung angeordnet werden kann. Das heißt zum Beispiel, dass die geometrische Form der Öffnung und des Kontaktelements ist derart ähnlich zueinander, dass das Kontaktelement in die Öffnung eingeführt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des elektrischen Bauteils oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen ist zwischen dem Kontaktelement und der Metallschicht ein Lotmaterial angeordnet. Das Lotmaterial ist insbesondere nur innerhalb der Öffnung der dielektrischen Schicht angeordnet. Das heißt, eine Seite der dielektrische Schicht, die von dem Grundkörper abgewandt ist, ist vorzugsweise frei von Lotmaterial. Es ist möglich, dass zwischen dem Lotmaterial und der Metallschicht eine Kontaktstruktur des Trägers angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des elektrischen Bauteils oder seiner oben beschriebenen Ausführungsformen weist der Träger mindestens zwei Öffnungen in der dielektrischen Schicht auf. Das elektrische Bauelement weist beispielsweise mindestens zwei Kontaktelemente auf. In jeweils einer Öffnung ist genau ein Kontaktelement elektrisch leitfähig mit der Metallschicht verbunden. Ein Rastermaß der Öffnungen entspricht im Wesentlichen einem Rastermaß der Kontaktelemente und beträgt zum Beispiel zwischen einschließlich 50 µm und 100 µm. Ein Rastermaß, aus dem Englischen auch als Pitch bezeichnet, bezeichnet hier und im Folgenden einen Mitte-Mitte-Abstand der Kontaktelemente beziehungsweise der Öffnungen. Im Falle der Öffnungen ist dieser Abstand der Abstand zwischen Mittelpunkten der Öffnungen in Sicht auf die Vorderseite. Im Falle der Kontaktelemente ist der Abstand von Mitte-Mitte-Abstand zwischen Mittelpunkten der Kontaktelemente in Sicht auf die Hauptfläche.
Das heißt insbesondere, Abstände der Öffnungen in der dielektrischen Schicht sind an Abstände der Kontaktelemente des elektrischen Bauelements angepasst und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des elektrischen Bauteils oder einer seiner oben beschriebenen Ausführungsformen ist das elektrische Bauelement ein optoelektronischer Halbleiterchip der dazu eingerichtet ist mit einer Stromstärke von mindestens 1 A oder mindestens 2A oder mindestens 3 A oder mindestens 4 A betrieben zu werden. Insbesondere handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen sogenannten Flip-Chip. Bei einem Flip-Chip sind insbesondere alle elektrischen Kontaktelemente an der Hauptfläche angeordnet. Alternativ kann es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip auch um einen Laserdiodenchip handeln. In diesem Fall ist der Laserdiodenchip zum Beispiel dazu eingerichtet, mit einer Stromstärke von mindestens 5 A oder mindestens 6 A betrieben zu werden.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines Trägers, ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils sowie ein hier beschriebener Träger und ein hier beschriebenes elektrisches Bauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt. Vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1 und 2 schematische Schnittdarstellungen eines Trägers in unterschiedlichen Stadien eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Trägers,
3 und 4 schematische Schnittdarstellungen eines Trägers in unterschiedlichen Stadien eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Trägers sowie Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Trägern,
5 eine schematische Schnittdarstellung eines elektrischen Bauteils in einem Stadium eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines elektrischen Bauteils sowie ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Bauteils,
6 eine schematische Schnittdarstellung eines Trägers in einem Stadium eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Trägers, und
7 eine schematische Draufsicht auf einen Träger gemäß eines Ausführungsbeispiels.

Bei den im Folgenden gezeigten Schnittdarstellungen wird jeweils ein Schnitt senkrecht zu einer Vorderseite 21 eines Grundkörpers 2 illustriert.
Im Verfahren gemäß den 1 bis 4 wird in einem ersten Schritt ein Grundkörper 2 bereitgestellt mit folgenden Bestandteilen (vergleiche 1): Der Grundkörper 2 ist mit einer mehrlagigen Keramik gebildet. Der Grundkörper 2 umfasst zum Beispiel Al₂O₃ und/oder AlN, insbesondere eine Al₂O₃-Schicht und eine AlN-Schicht. Der Grundkörper 2 weist zum Beispiel eine Dicke gemessen senkrecht zur Vorderseite zwischen einschließlich 250 µm und einschließlich 2,5 mm auf. Zum Beispiel weist der Grundkörper eine Dicke von etwa 0,25 mm oder etwa 0,38 mm oder etwa 0,5 mm auf.
Der Grundkörper 2 weist an einer Vorderseite 21 eine Metallschicht 31 auf. Die Metallschicht 31 besteht zum Beispiel aus Kupfer. Eine Dicke senkrecht zur Vorderseite 21 der Metallschicht 31 beträgt mindestens 50 µm.
Die Metallschicht 31 umfasst zwei voneinander getrennte Bereiche 34, 35. Ein minimaler Abstand 39 der Bereiche 34, 35 zueinander, parallel zur Vorderseite 21, beträgt zum Beispiel zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 100 µm.
An einer der Vorderseite 21 gegenüberliegenden Rückseite 22 des Grundkörpers 2 ist eine Rückseitenmetallschicht 32 angeordnet. Die Rückseitenmetallschicht 32 umfasst zum Beispiel Kupfer oder ist aus Kupfer. Eine Dicke der Rückseitenmetallschicht 32 beträgt beispielsweise 50 µm oder mehr. Die Rückseitenmetallschicht 32 umfasst zwei Bereiche 36, 37 die voneinander getrennt vorliegen.
In den Grundkörper 2 sind vorliegend zwei Durchkontaktierungen 33 eingebracht. Die Durchkontaktierungen 33 verbinden die Metallschicht 31 und die Rückseitenmetallschicht 32 elektrisch miteinander und sind zum Beispiel mit Kupfer gebildet oder bestehen beispielsweise vollständig aus Kupfer. Insbesondere verbindet je eine Durchkontaktierung 33 den ersten Bereich 34 der Metallschicht 31 mit dem ersten Bereich 36 der Rückseitenmetallschicht 32 und den zweiten Bereich 35 der Metallschicht 31 mit dem zweiten Bereich 37 der Rückseitenmetallschicht 32.
An einer von der Rückseite 22 abgewandten Seite der Rückseitenmetallschicht 32 sind ein erstes Anschlusselement 71 und ein zweites Anschlusselement 72 angeordnet. Über die Anschlusselemente 71, 72 sind für eine externe elektrische Kontaktierung vorgesehen. Beispielsweise umfassen die Anschlusselemente 71, 72 mindestens eines der folgenden Metalle: Nickel, Gold, Palladium. Die Anschlussbereiche sind zum Beispiel aus Gold. Alternativ oder zusätzlich können die Anschlusselemente 71, 72 mit oder aus einer OSP-Schicht gebildet sein.
Nachfolgend (vergleiche 2) wird an einer von der Vorderseite 21 abgewandten Seite der Metallschicht 31 eine dielektrische Schicht 4, die aus einem Dielektrikum gebildet ist, aufgebracht. Die dielektrische Schicht 4 ist zum Beispiel mit einem Prepreg gebildet. Das Prepreg umfasst beispielsweise ein Fasergewebe aus Glasfasern und einen Kunststoff, zum Beispiel ein Epoxid.
Die dielektrische Schicht 4 wird zum Beispiel mit einem Laminierprozess aufgebracht. Nachfolgend wird die dielektrische Schicht 4 ausgehärtet, beispielsweise thermisch.
In dem Dielektrikum der dielektrischen Schicht 4 ist beispielsweise mindestens ein Füllstoff wie etwa SiO₂ oder Al(OH)₃ eingebracht. Beispielsweise ist über den Füllstoff ein thermischer Ausdehnungskoeffizient der dielektrischen Schicht 4 an einen thermischen Ausdehnungskoeffizient des Grundkörpers 2 angepasst. Durch diese Anpassung lassen sich mechanische Verspannungen in dem fertig gestellten Träger 1 reduzieren.
Die dielektrische Schicht 4 weist nach dem Aufbringen und gegebenenfalls nach dem Aushärten eine Dicke zwischen beispielsweise einschließlich 20 µm und einschließlich 80 µm auf, zum Beispiel eine Dicke von etwa 50 µm. Ein Zwischenraum zwischen dem ersten Bereich 34 der Metallschicht 31 und dem zweiten Bereich 35 der Metallschicht 31 wird mit dem Dielektrikum der dielektrische Schicht 4 zumindest teilweise ausgefüllt. In diesem Zwischenraum steht die dielektrische Schicht 4 beispielsweise im direkten Kontakt zu dem Grundkörper 2. Die dielektrische Schicht 4 überdeckt den Grundkörper 2 und die Metallschicht 31 in Sicht auf die Vorderseite 21 teilweise oder vollständig.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens (vergleiche 3) wird in die dielektrische Schicht 4 mittels Laserstrahlung 6 eine Vielzahl von Öffnungen 41 eingebracht. Beispielsweise wird die Laserstrahlung 6 von dem Dielektrikum der dielektrischen Schicht 4 im Bereich der Öffnungen 41 absorbiert. Die Absorption bewirkt ein Erwärmen der dielektrischen Schicht 4, wodurch das dielektrische Schicht 4 in Bereichen, in denen die Öffnungen 41 ausgebildet werden, verdampft oder sublimiert. Eine Wellenlänge der Laserstrahlung ist beispielsweise an Absorptionseigenschaften des Dielektrikums der dielektrischen Schicht 4 angepasst. Die Wellenlänge der Laserstrahlung liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen einschließlich 9,4 µm und 10,6 µm.
In den Öffnungen 41 wird die Metallschicht 31 freigelegt. Das heißt, in Sicht auf die Vorderseite 21 ist in den Öffnungen 41 die Metallschicht 31 zu sehen.
Eine maximale Breite 51 der Öffnungen 41 gemessen parallel zur Vorderseite 21 beträgt höchstens 100 µm. Beispielsweise liegt die maximale Breite 51 im Bereich zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 100 µm, zum Beispiel etwa 90 µm.
Durch Ausbilden der Öffnungen 41 wird insbesondere ein Träger 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel fertig gestellt. Aufgrund der verhältnismäßig dicken Metallschicht 31 und der verhältnismäßig großen Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers 2 ist der Träger 1 insbesondere für elektrische Bauelemente geeignet, die im Betrieb viel Wärme erzeugen und/oder eine große Stromstärke benötigen. Gleichzeitig lassen sich mit dem beschriebenen Verfahren vergleichsweise kleine Öffnungen 41 zur Kontaktierung eines elektrischen Bauelements realisieren.
In einem optionalen weiteren Schritt des Verfahrens wird in den Öffnungen 41 eine Kontaktstruktur 5 ausgebildet (vergleiche 4). Die Kontaktstrukturen 5 bedecken in Sicht auf die Vorderseite 21 die Metallisierung 31 in den Öffnungen 41 vollständig. Eine Dicke der Kontaktstrukturen 5 ist geringer als eine Dicke der dielektrischen Schicht 4. Vorliegend beträgt die Dicke der Kontaktstrukturen 5 jeweils zum Beispiel höchstens 10 µm. Das heißt, die dielektrische Schicht 4 überragt in einer Richtung weg von der Vorderseite 21 die Kontaktstrukturen 5.
Die Kontaktstrukturen 5 bilden insbesondere eine Oberflächenveredelung der Metallschicht 31. Die Kontaktstrukturen 5 sind zum Beispiel mit den gleichen Materialien wie die Anschlusselemente 71, 72 gebildet. Insbesondere sind die Kontaktstrukturen mit Gold gebildet oder bestehen aus Gold. Ist die Kontaktstruktur 5 beispielsweise mit Ni gebildet, so beträgt die Dicke der Kontaktstruktur 5 zum Beispiel zwischen einschließlich 3 µm und 8 µm. In dem Fall, dass die Kontaktstruktur 5 mit Au und/oder Pd gebildet ist, beträgt die Dicke der Kontaktstruktur 5 zum Beispiel höchstens 1 µm. Falls die Kontaktstruktur 5 mit einer OSP-Schicht gebildet ist, so beträgt die Dicke zum Beispiel zwischen einschließlich 0,2 µm und 0,6 µm.
Durch das Ausbilden der Kontaktstrukturen 5 wird ein Träger 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel fertig gestellt.
5 illustriert einen Verfahrensschritt zur Herstellung eines elektrischen Bauteils 100 sowie ein elektrisches Bauteil 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das elektrische Bauteil 100 umfasst einen Träger 1, wie er in Zusammenhang mit der 4 illustriert ist. An der Vorderseite 21 ist ein elektrisches Bauelement 10 angeordnet. Das elektrische Bauelement 10 ist beispielsweise ein integrierter Schaltkreis oder ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein optoelektronisches Halbleiterbauelement. Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement handelt es sich zum Beispiel um einen Leuchtdiodenchip, speziell um einen sogenannten Flip-Chip. Kontaktelemente 12 des Bauelements 10 sind alle an einer Hauptfläche 11 angeordnet, die dem Träger 1 zugewandt ist.
Die Kontaktelemente 12 sind in den Öffnungen 41 der dielektrischen Schicht 4 mit den Kontaktstrukturen 5 elektrisch leitfähig verbunden. Beispielsweise ist in jeder Öffnung 41 genau ein Kontaktelement 12 angeordnet. Kontaktelemente 12, die elektrisch leitfähig mit dem ersten Bereich 34 der Metallschicht 31 verbunden sind, bilden beispielsweise eine Kathode des Bauelements 10. Kontaktelemente 12, die mit dem zweiten Bereich 35 der Metallschicht 31 elektrisch leitfähig verbunden sind, bilden beispielsweise eine Anode des Bauelements 10.
Eine maximale Breite 15 der Kontaktelemente 12, gemessen parallel zur Hauptfläche 11, beträgt beispielsweise höchstens 90 µm und mindestens 10 µm. Eine maximale Breite 15 der Kontaktelemente 12 beträgt beispielsweise 80 % oder 90 % einer maximalen Breite 51 der Öffnungen 41. Das heißt, dass eine maximale Breite der Öffnungen 51 größer ist als eine maximale Breite 15 der Kontaktelemente 12 (siehe auch 6). Die Öffnungen 41 sind insbesondere so an die Kontaktelemente 12 angepasst, beispielsweise hinsichtlich der maximalen Breite 15, 51, dass die Kontaktelemente 12 in die Öffnungen 41 eingebracht werden können.
In den Öffnungen 41 ist zwischen den Kontaktelementen 12 und der Metallschicht 31 beziehungsweise den Kontaktstrukturen 5 ein Lotmaterial 13 angeordnet. Das Lotmaterial 13 ist beispielsweise eine Zinnlegierung. Vorzugsweise ist das Lotmaterial 13 ausschließlich im Bereich der Öffnungen 41 angeordnet. Das heißt, die dielektrische Schicht 4 ist an einer Seite, die von dem Grundkörper 2 abgewandt ist, frei von dem Lotmaterial 13.
In 6 ist ein Verfahrensschritt illustriert, bei dem Kontaktelemente 12 eines elektrische Bauelement 10 mittels Löten elektrisch leitfähig mit einer Metallschicht 31 eines Trägers 1 verbunden werden. Die Kontaktelemente 12 des elektrischen Bauelements 10 sind zumindest teilweise von einem Lotmaterial 13 bedeckt. Während des Lötens der Kontaktelemente 12 wird ein Flussmittel 14 zugegeben. Insbesondere wird kein weiteres Lötmaterial 13 zugegeben. Das Flussmittel 14 wird in einen Bereich zwischen der Vorderseite 21 und dem Bauelement eingebracht. Während des Lötens läuft das Lotmaterial 13 in die Öffnungen 41 der dielektrischen Schicht 4, wobei die dielektrische Schicht 4 außerhalb der Öffnungen 41 frei von dem Lotmaterial 13 bleibt. Ein solches Verfahren, bei dem ausschließlich ein Flussmittel 14 zugegeben wird, wird auch als Flux-Only Verfahren bezeichnet.
Das Flussmittel 14 umfasst bevorzugt ein Haftmittel, das während des Lötens das elektrische Bauelement 10 in seiner Position relativ zum Grundkörper 2 hält.
In 7 ist illustriert, dass Öffnungen 41 in der dielektrischen Schicht 4 die geometrische Form eines Kreises aufweisen. In den Öffnungen 41 sind die Kontaktstrukturen 5 freigelegt. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorderseite 21 eines Trägers, insbesondere eines Trägers gemäß 5.
In 7 sind Kontaktelement 12 eines elektrischen Bauelements 10, welche an dem Träger 1 angeschlossen werden können, als gestrichelte Kreise angedeutet. Ein gestrichelter Kreis deutet jeweils eine Kontur eines Querschnitts eines Kontaktelements 12 parallel zur Vorderseite 21 an. Diese Konturen sind vorliegend ähnlich zu Konturen der Öffnungen 41, die in der Draufsicht zu sehen sind. Die Konturen der Kontaktelemente 12 und der Öffnungen 41 sind insbesondere derart aneinander angepasst, dass die Kontaktelemente 12 in die Öffnungen 41 eingeführt werden können.
Ein Rastermaß 42 der Öffnungen 41 stimmt mit einem Rastermaß 16 der Kontaktelemente 12 überein. Die Rastermaße 16, 42 geben dabei jeweils einen Mitte-Mitte-Abstand der Öffnungen 41 beziehungsweise der Kontaktelemente 12 an. Die Rastermaße 16, 42 liegen zum Beispiel im Bereich zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 100 µm. Die Rastermaße 16, 42 der Kontaktelemente 12 und der Öffnungen 41 sind insbesondere derart aneinander angepasst, dass die Kontaktelemente 12 in die Öffnungen 41 eingeführt werden können.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Träger
2: Grundkörper
21: Vorderseite
22: Rückseite
31: Metallschicht
32: Rückseitenmetallschicht
33: Durchkontaktierung
34: erster Bereich der Metallschicht
35: zweiter Bereich der Metallschicht
36: erster Bereich der Rückseitenmetallschicht
37: zweiter Bereich der Rückseitenmetallschicht
39: Abstand
4: dielektrische Schicht
41: Öffnung
42: Rastermaß der Öffnung
5: Kontaktstruktur
51: Breite
6: Laserstrahlung
71: erste Anschlusselement
72: zweites Anschlusselement
10: elektrisches Bauelement
11: Hauptfläche
12: Kontaktelement
13: Lotmaterial
14: Flussmittel
15: Breite
16: Rastermaß der Kontaktelemente
100: elektrisches Bauteil

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Trägers (1) für ein elektrisches Bauelement mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines keramischen Grundkörpers (2) mit einer Vorderseite (21) und einer Metallschicht (31) an der Vorderseite (21), - Aufbringen einer dielektrischen Schicht (4) auf einer von der Vorderseite (21) abgewandten Seite der Metallschicht (31), - Einbringen von mindestens einer Öffnung (41) in die dielektrische Schicht (4) mittels einer Laserstrahlung (6), wobei - in der Öffnung (41) die Metallschicht (31) freigelegt wird, - die Öffnung (41) mit einer maximale Breite (51) parallel zur Vorderseite (21) ausgebildet wird, die zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 150 µm liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die dielektrische Schicht (4) mit einem Laminierprozess aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in der Öffnung (41) eine Kontaktstruktur (5) ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils (100), bei dem - ein Träger (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt wird, und - ein elektrisches Bauelement (10) durch die Öffnung (41) hindurch mit der Metallschicht (31) elektrisch leitfähig verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem - das elektrische Bauelement (10) mittels Löten mit der Metallschicht (31) elektrisch leitfähig verbunden wird, wobei - das elektrische Bauelement (10) an einer dem Träger (1) zugewandten Hauptfläche (11) mindestens ein Kontaktelement (12) aufweist, das zumindest teilweise mit einem Lotmaterial (13) bedeckt ist, und - während des Lötens ein Flussmittel (14) in einem Bereich zwischen der Vorderseite (21) und der Hauptfläche (11) zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Flussmittel (14) ein Haftmittel umfasst, das während des Lötens das elektrische Bauelement (10) relativ zu der Trägerstruktur (1) in einer vorgesehenen Position hält.
Träger (1) für ein elektrisches Bauelement (10) umfassend - einen Grundkörper (2) mit einer Vorderseite (21), - eine Metallschicht (31) an der Vorderseite (21), - eine dielektrische Schicht (4) mit mindestens einer Öffnung (41) zur Metallschicht (31) hin, wobei - eine maximale Breite (51) der Öffnung (41) parallel zur Vorderseite (21) zwischen einschließlich 10 µm und einschließlich 150 µm beträgt, und - die Öffnung (41) in der dielektrischen Schicht (4) mittels einer Laserstrahlung (6) hergestellt ist.
Träger (1) nach Anspruch 7, bei dem die dielektrische Schicht (4) mit einem Prepreg gebildet ist.
Träger (1) nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Metallschicht (31) eine Dicke von mindestens 25 µm aufweist.
Träger (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der Grundkörper (2) mit einer mehrlagigen Keramik gebildet ist.
Träger (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem - die Metallschicht (31) mindestens zwei Bereiche (34, 35) umfasst, wobei - die Bereiche (34, 35) durch Teilbereiche der dielektrischen Schicht (4) voneinander elektrisch isoliert sind, und - die Bereiche (34, 35) einen minimalen Abstand zueinander zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 100 µm aufweisen.
Elektrisches Bauteil (100) umfassend - einen Träger (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, und - ein elektrisches Bauelement (10), wobei - das elektrische Bauelement (10) an der Vorderseite (21) des Grundkörpers (2) des Trägers (1) angeordnet ist, und - das elektrische Bauelement (10) durch die Öffnung (41) in der dielektrischen Schicht (4) hindurch elektrisch leitfähig mit der Metallschicht (31) des Trägers (1) verbunden ist.
Elektrisches Bauteil (100) nach Anspruch 12, bei dem - das elektrische Bauelement (10) mindestens ein Kontaktelement (12) an einer dem Träger (1) zugewandten Hauptfläche (11) aufweist, wobei - das elektrische Kontaktelement (12) durch die Öffnung (41) hindurch elektrisch leitfähig mit der Metallschicht (31) verbunden ist, und - das Kontaktelement (12) in der Öffnung (41) eine maximale Breite (15) parallel zur Hauptfläche (11) von höchstens 90 µm aufweist.
Elektrisches Bauteil (100) nach Anspruch 13, bei dem - zwischen dem Kontaktelement (12) und der Metallschicht (31) ein Lotmaterial (13) angeordnet ist, wobei - das Lotmaterial (13) nur innerhalb der Öffnung (41) der dielektrischen Schicht (4) angeordnet ist.
Elektrisches Bauteil (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem - der Träger (1) mindestens zwei Öffnungen (41) in der dielektrischen Schicht (4) aufweist, - das elektrische Bauelement (10) mindestens zwei Kontaktelemente (12) aufweist, - in einer Öffnungen (41) genau ein Kontaktelement (12) elektrisch leitfähig mit der Metallschicht (31) verbunden ist, und - ein Rastermaß (42) der Öffnungen (41) im Wesentlichen einem Rastermaß (16) der Kontaktelemente (12) entspricht.
Elektrisches Bauteil (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem das elektrische Bauelement (10) ein optoelektronischer Halbleiterchip ist, der dazu eingerichtet ist, mit einer Stromstärke von mindestens 1 A betrieben zu werden.