DE102022119688B3

DE102022119688B3 - Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats und Anlage für ein solches Verfahren

Info

Publication number: DE102022119688B3
Application number: DE102022119688.7A
Authority: DE
Inventors: Marco Zimnol
Original assignee: Rogers Germany GmbH
Current assignee: Rogers Germany GmbH
Priority date: 2022-08-05
Filing date: 2022-08-05
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2042-08-06

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats (1), umfassend:- Bereitstellen eines Keramikelements (20), einer Bauteilmetallschicht (10) und einer Rückseitenmetallschicht (30),- Anbinden der Bauteilmetallschicht (10) an eine Bauteilseite (BS) des Keramikelements (20) und Anbinden der Rückseitenmetallschicht (30) an eine der Bauteilseite gegenüberliegenden Rückseite des Keramikelements (20), vorzugsweise mittels eines Direktanbindungsverfahrens oder eines Lötverfahrens,wobei nach dem Anbinden ein seitlicher Versatz (VS) und/oder eine Verdrehung zwischen Bauteilmetallschicht (10) und Rückseitenmetallschicht (30), bestimmt, insbesondere quantifiziert, wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats, eine Anlage für ein solches Verfahren und ein Metall-Keramik-Substrat hergestellt mit einem solchen Verfahren.
Trägersubstrate für elektrische Bauteile, beispielsweise in Form von Metall-Keramik-Substraten, sind beispielsweise als Leiterplatten oder Platinen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2013 104 739 A1 , der DE 19 927 046 B4 und der DE 10 2009 033 029 A1 . Typischerweise werden auf einer Bauteilseite des Metall-Keramik-Substrats Anschlussflächen für elektrische Bauteile und Leiterbahnen angeordnet, wobei die elektrischen Bauteile und Leiterbahnen zu elektrischen Schaltkreisen zusammenschaltbar sind. Wesentliche Bestandteile der Metall-Keramik-Substrate sind eine Isolationsschicht, die bevorzugt aus einer Keramik gefertigt ist, und eine an die Isolationsschicht angebundene Metallschicht bzw. Bauteilmetallisierung. Wegen ihren vergleichsweise hohen Isolationsfestigkeiten haben sich aus Keramik gefertigte Isolationsschichten in der Leistungselektronik als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch eine Strukturierung der Metallschicht können sodann Leiterbahnen und/oder Anschlussflächen für die elektrischen Bauteile realisiert werden.
Im Rahmen der Fertigung mehrerer Metall-Keramik-Substrate, insbesondere in der Massenfertigung, ist es üblich zum einen im Rahmen eines Bindungsschrittes eine Anbindung zwischen der Metallschicht und dem Keramikelement zu veranlassen und zum anderen in einem Weiterverarbeitungsschritt mindestens eine Maßnahme vorzunehmen, die aus einem Ausgangssubstrat ein anwendungsfähiges Metall-Keramik-Substrat herstellt, das als Leiterplatte verwendet werden kann. Ein Beispiel für einen Weiterverarbeitungsschritt ist ein Ätzen, mit dem eine Strukturierung in der Metallschicht vorgenommen wird, wodurch einzelne Metallabschnitte in der Metallschicht voneinander isoliert werden, um Leiterbahnen oder Anschlussflächen zu bilden, deren räumliche Lage und Gestalt vom jeweiligen Anwendungsfall der Leiterplatte abhängt.
Allerdings ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass es im Rahmen der Positionierung und Ausrichtung der miteinander zu verbindenden Bauteilmetallschicht bzw. Rückseitenmetallschicht und des Keramikelements zu Ungenauigkeiten kommen kann, die dazu führen, dass die Bauteilmetallschicht und Rückseitenmetallschicht zueinander versetzt oder verdreht sind. Sofern dieser seitliche Versatz und/oder das Verdrehen zwischen Metallschicht bzw. Bauteilmetallschicht und Rückseitenmetallschicht einen kritischen Schwellenwert überschreiten, kann das im Weiteren gefertigte Metall-Keramik-Substrat nicht als Leiterplatte sinnvoll verwendet werden oder dieser Versatz bzw. diese Verdrehung muss bei den Weiterverarbeitungsschritten berücksichtigt werden. Es kann eventuell sogar zum Ausschluss des Metall-Keramik-Substrates nach dem Fertigungsprozess kommen, insbesondere wenn seitlicher Versatz bzw. Verdrehen unberücksichtigt bleiben.
Aus der DE 10 2018 119 313 A1 ist Verfahren zum Bearbeiten eines Metall-Keramik-Substrats bekannt, bei dem das Metall-Keramik-Substrats durch Bestrahlen des Metall-Keramik-Substrats mit Laserlicht bearbeitet wird, wobei eine Oberflächentopographie des Metall-Keramik-Substrats zumindest bereichsweise gemessen wird.
Aus der EP 3 184 500 A1 ist ein Metall-Keramik-Substrat bekannt, bei welchem auf einem im Wesentlichen rechteckigen Keramik-Substrat mindestens eine Metallschicht vorgesehen ist, wobei das Keramik-Substrat teilweise frei von metallischer Beschichtung ist.
Daher macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, rechtzeitig Metall-Keramik-Substrate zu identifizieren, die anderenfalls nach Fertigstellung des Fertigungsprozesses aussortiert werden müssten oder die einer Modifikation bei der Weiterbehandlung bedürfen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, die Anlage gemäß Anspruch 9 und das Metall-Keramik-Substrat gemäß Anspruch 10. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats, vorgesehen, umfassend:

- Bereitstellen eines Keramikelements, einer Bauteilmetallschicht und einer Rückseitenmetallschicht,
- Anbinden der Bauteilmetallschicht an eine Bauteilseite des Keramikelements und Anbinden der Rückseitenmetallschicht an eine der Bauteilseite gegenüberliegenden Rückseite des Keramikelements, vorzugsweise mittels eines Direktanbindungsverfahrens oder eines Lötverfahrens, wobei nach dem Anbinden ein seitlicher Versatz und/oder eine Verdrehung zwischen
- Bauteilmetallschicht und Rückseitenmetallschicht und/oder
- Bauteilmetallschicht und Keramikelement

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es vorgesehen, dass nach dem Anbinden der Bauteilmetallschicht an das Keramikelement bzw. nach dem Anbinden der Rückseitenmetallschicht an das Keramikelement ein seitlicher Versatz oder eine Verdrehung ermittelt, insbesondere quantifiziert, wird. Dadurch ist es in vorteilhafterweise möglich, rechtzeitig bzw. frühzeitig solche Metall-Keramik-Substrate auszusortieren, die anderenfalls nach der Strukturierung und Weiterbearbeitung aussortiert werden müssten, weil der seitliche Versatz zwischen Bauteilseite und/oder Rückseite bzw. deren Verdrehung zu groß ist. Außerdem gestattet das Verfahren in vorteilhafterweise die Quantifizierung des seitlichen Versatzes und/oder der Verdrehung, wodurch es beispielsweise möglich ist, einen Nachweis für den seitlichen Versatz und/oder das Verdrehen der Bauteilmetallschicht und der Rückseitenmetallschicht dann anzugeben, wenn beispielsweise seitlicher Versatz und/oder Verdrehungsausmaß innerhalb bestimmter Fertigungstoleranzen liegen müssen. Ferner ist es möglich, den Versatz/die Verdrehung bei der Weiterbearbeitung zu berücksichtigen und gegebenenfalls entsprechende Gegenmaßnahmen zur ergreifen. Dabei bemisst sich insbesondere der seitliche Versatz in eine Richtung, die parallel zur Haupterstreckungsebene verläuft, und die Verdrehung beziffert ein Ausmaß einer Verdrehung bezogen auf eine Drehachse, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene verläuft.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass nach dem Anbinden der Metallschichten an das Keramikelement eine Maskierung, insbesondere eine Resistschicht, auf der Bauteilmetallschicht und insbesondere auf der Rückseitenmetallschicht aufgebracht wird. Diese Resistschicht ist dabei strukturiert und gibt vor, an welchen Stellen und in welchen Bereichen die Metallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht mittels eines Ätzverfahrens von Metall befreit werden soll, um Strukturen für Leiterbahnen oder Anschlussflächen in der Bauteilmetallschicht zu realisieren. Insbesondere ist es vorgesehen, nach dem Auftragen der Maskierung, aber vor dem Strukturierungsschritt mittels Ätzens, einen seitlichen Versatz oder eine Verdrehung zwischen der Maskierung auf der einen Seite und der Bauteilschicht und/oder Rückseitenmetallschicht auf der anderen Seite festzustellen. Dadurch ist es in vorteilhafterweise möglich, vor dem tatsächlichen Ätzschritt zu erkennen, ob ein seitlicher Versatz/eine Verdrehung erfolgte, wodurch nicht die gesamte geplante Maskierung auf der Bauteilmetallschicht aufliegt bzw. nicht in der gewünschten Form realisiert wurde. In diesem Fall kann die Maskierung wieder entfernt werden.
Mit anderen Worten: ein sogenanntes Layout, d. h. eine vorgesehene Maskierung, könnte derart gegenüber der Bauteilmetallschicht und/oder der Rückseitenmetallschicht versetzt sein, dass nicht das gesamte Layout auf der Bauteilmetallschicht aufgetragen wurde. Sofern man dies rechtzeitig, d. h. vor dem tatsächlichen Ätzschritt realisiert, besteht somit die Möglichkeit, die Maskierung bzw. die Resistschicht wieder von der Bauteilmetallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht zu entfernen, um anschließend in einem erneuten Maskierungsschritt den Versatz zu vermeiden und vorzugsweise das gesamte Layout auf der Bauteilmetallschicht/Rückseitenmetallschicht zu platzieren. Dadurch wird verhindert, dass ein vollständig strukturiertes Metall-Keramik-Substrat zur Ausschlussware wird und anstelle dessen wird lediglich der Maskierungsprozess wiederholt. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ergänzend ein Versatz bzw. eine Verdrehung zwischen der Rückseitenmetallschicht und einer Maskierung, die auf der Rückseitenmetallschicht aufgebracht wird, bestimmt, insbesondere quantifiziert, wird.
Weiterhin ist es vorstellbar, dass nach dem Strukturieren ein seitliches Versetzen und/oder eine Verdrehung der realisierten Strukturierung gegenüber der Bauteilmetallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht geprüft wird. Dadurch ist es in vorteilhafterweise möglich, zu prüfen, ob tatsächlich das gewünschte Layout auf der Bauteilmetallschicht realisiert worden ist und ob das hergestellte Metall-Keramik-Substrat weiterbearbeitet werden kann, beispielsweise mit Versiegelungsschichten und/oder Schutzschichten bearbeitet werden kann.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass vor dem Maskieren ein seitlicher Versatz und/oder ein seitliches Verdrehen zwischen der Bauteilmetallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht auf der einen Seite und dem Keramikelement auf der anderen Seite festgestellt wird. Dadurch lässt sich bereits vor dem Auftragen der Maskierung feststellen, ob beispielsweise die Bauteilmetallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht versetzt sind und es erforderlich bzw. möglich ist, die Positionierung in der geplanten Maskierung entsprechend anzupassen. Durch eine entsprechende Bestimmung des seitlichen Versatzes der Bauteilmetallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht ist es in vorteilhafter Weise möglich, bereits den Maskierungsprozess an die Erkenntnis bezüglich des seitlichen Versatzes/der Verdrehung zwischen Bauteilmetallschicht und Keramikelement anzupassen.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Information über den seitlichen Versatz und/oder die Verdrehung einer Vorrichtung übermittelt wird, die dazu vorgesehen ist, die Maskierung auf die Bauteilmetallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht aufzutragen. Insbesondere umfasst die Vorrichtung zum Aufbringen der Maskierung dabei eine Anpassungsvorrichtung, die auf Grundlage der Information über den seitlichen Versatz und/oder Verdrehung zwischen Bauteilmetallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht zu Keramikelement und/oder auf Grundlage der Information zum seitlichen Versatz und/oder der Verdrehung zwischen Bauteilmetallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht, die geplante Position der aufzutragenden Maskierung entsprechend anpasst, insbesondere neu platziert bzw. ausrichtet. Dadurch ist es beispielsweise möglich, im Falle eines seitlichen Versatzes oder einer Verdrehung die Position der durchzuführenden Maskierung derart anzupassen, dass das gesamte Layout auf der Bauteilmetallisierung und/oder Rückseitenmetallisierung aufgetragen werden kann.
Eine weitere Prüfung des seitlichen Versatzes und/oder der Verdrehung, beispielsweise zwischen Bauteilmetallschicht und Keramikelement oder zwischen Maskierung und Bauteilmetallschicht, kann beispielsweise vor und nach einem Arbeitsschritt zur Bearbeitung des Metall-Keramik-Substrats erfolgen, um jeweils als Kontrollinstanz zu dienen. Beispielsweise wird der seitliche Versatz bzw. die Verdrehung vor und nach dem Erstellen der Maskierung bestimmt, insbesondere quantifiziert. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaft hergestellten Metall-Keramik-Substrats weiter reduziert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der seitliche Versatz bzw. die Verdrehung zwischen Bauteilmetallschicht und Keramikelement sowie der seitliche Versatz bzw. die Verdrehung zwischen Rückseitenmetallschicht und Keramikelement jeweils in einem Arbeitsschritt festgestellt. Gleiches gilt in vorteilhafterweise für die Bestimmung des seitlichen Versatzes bzw. der Verdrehung im Falle der Bauteilmetallschicht und Maskierung auf der einen Seite und der Rückseitenmetallschicht und der Maskierung auf der anderen Seite.
Wesentliche Bestandteile der Metall-Keramik-Substrate sind eine Isolationsschicht, die bevorzugt vollständig aus einer Keramik gefertigt ist, und wenigstens eine an die Isolationsschicht angebundene Metallschicht. Wegen ihrer vergleichsweise hohen Isolationsfestigkeiten haben sich aus Keramik gefertigte Isolationsschichten in der Leistungselektronik als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch eine Strukturierung der Metallschicht können sodann Leiterbahnen und/oder Anschlussflächen für die elektrischen Bauteile realisiert werden. Voraussetzung für das Bereitstellen eines solchen Metall-Keramik-Substrats ist eine dauerhafte Anbindung der Metallschicht an die Keramikschicht. Neben einem sogenannten Direktmetallanbindungsverfahren, d. h. einem DCB- oder DAB-Verfahren, ist auch die Anbindung über ein Aktivlotverfahren, ein Dickfilmschichtverfahren, Diffusionsbonden und/oder heißisostatisches Anbinden denkbar.
Als Materialien für die Metallschicht bzw. Metallisierungen sind Kupfer, Aluminium, Molybdän, Wolfram und/oder deren Legierungen wie z. B. CuZr, AlSi oder AlMgSi, sowie Laminate wie CuW, CuMo, CuAI und/oder AlCu oder MMC (metal matrix composite), wie CuW, CuMo oder AlSiC, vorstellbar. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Metallschicht bzw. Metallisierung am gefertigten Metall-Keramik-Substrat, insbesondere als Bauteilmetallisierung, oberflächenmodifiziert ist. Als Oberflächenmodifikation ist beispielsweise eine Versiegelung mit einem Edelmetall, insbesondere Silber; und/oder Gold, oder (electroless) Nickel oder ENIG („electroless nickel immersion gold“) oder ein Kantenverguss an der Metallisierung zur Unterdrückung einer Rissbildung bzw. -weitung denkbar. Beispielsweise unterscheidet sich auch das Metall der Bauteilmetallisierung von dem Metall der Rückseitenmetallisierung.
Vorzugsweise weist das Keramikelement Al₂O₃, Si₃N₄, AlN, eine HPSX-Keramik (d. h. eine Keramik mit einer Al₂O₃- Matrix, die einen x-prozentigen Anteil an ZrO₂ umfasst, beispielsweise Al₂O₃ mit 9% ZrO₂ = HPS9 oder Al₂O₃ mit 25% ZrO₂ = HPS25), SiC, BeO, MgO, hochdichtes MgO (> 90% der theoretischen Dichte), TSZ (tetragonal stabilisiertes Zirkonoxid) als Material für die Keramik auf. Es ist dabei auch vorstellbar, dass das Keramikelement als Verbund- bzw. Hybridkeramik ausgebildet ist, bei der zur Kombination verschiedener gewünschter Eigenschaften mehrere Keramikschichten, die sich jeweils in Hinblick auf ihre materielle Zusammensetzung unterscheiden, übereinander angeordnet und zu einem Keramikelement zusammengefügt sind.
Erfindungsgemäß wird zur Bestimmung des seitlichen Versatzes und/oder der Verdrehung eine Detektionsvorrichtung zur Erfassung einer Ausrichtung der Bauteilmetallschicht und zur Erfassung einer Ausrichtung der Rückseitenmetallschicht verwendet. Vorzugsweise umfasst die Detektionseinrichtung eine Auswerteeinrichtung, mit der die für die Bauteilmetallschicht und für die Rückseitenmetallschicht erfassten Daten ausgewertet werden. Die für die Bauteilmetallschicht und die Rückseitenmetallschicht erfassten Daten betreffen und/oder umfassen die Ausrichtung der Bauteilmetallschicht bzw. der Rückseitenmetallschicht, insbesondere bezogen auf das Keramikelement oder eine Referenzkennzeichnung. Beispielsweise handelt sich bei den Daten um ein Bild oder eine topographische Information über die jeweilige Oberseite des Metall-Keramik-Substrats.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass für die Bauteilmetallschicht und für die Rückseitenmetallschicht jeweils ein Datensatz bereitgestellt wird, der Auskunft gibt über die Ausrichtung der Bauteilmetallschicht bzw. der Rückseitenmetallschicht, jeweils gegenüber dem Keramikelements. Dadurch lässt sich beispielsweise anhand des Keramikelements bzw. anhand der jeweiligen Ausrichtung der Bauteilmetallschicht und der Rückseitenmetallschicht zu dem Keramikelement ein Bezugssystem festlegen, der einen direkten Vergleich von Bauteilseite und Rückseite erlaubt, um somit den seitlichen Versatz und/oder die Verdrehung zu bestimmen.
Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, dass beispielsweise eine einzelne Detektionseinrichtung, beispielsweise eine Kamera an einem Schienensystem befestigt ist und innerhalb kürzester Zeit (beispielsweise weniger als 1 Sekunde) die Ausrichtung der Bauteilmetallschicht und die Ausrichtung der Rückseitenmetallschicht erfasst, insbesondere indem die einzelne Detektionseinrichtung über das Schienensystem geführt wird, um in einer ersten Position auf die Bauteilseite ausgerichtet zu sein und in einer zweiten Position auf eine Rückseite aufgerichtet zu sein.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Detektionsvorrichtung mindestens einen Detektionspaar, insbesondere eine Kamera, mit einer ersten Detektionseinrichtung zur Erfassung einer Ausrichtung der Bauteilmetallschicht und einer zweiten Detektionseinrichtung zur Erfassung der Rückseitenmetallschicht, insbesondere zur simultanen Erfassung der Ausrichtung der Bauteilmetallschicht und zur Erfassung der Ausrichtung der Rückseitenmetallschicht, aufweist. Insbesondere die ortsfeste Ausrichtung der ersten Detektionsvorrichtung der zweiten Detektionseinrichtung gestattet es, ein festgelegtes Bezugssystem zu haben, das herangezogen werden kann zur Bestimmung der relativen Ausrichtung von Bauteilmetallschicht und Rückseitenmetallschicht, insbesondere zur Bestimmung des seitlichen Versatzes und/oder der Verdrehung.
Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Detektionspaar, d. h. die erste Detektionseinrichtung und die zweite Detektionseinrichtung, einander gegenüberliegen und zwischen der ersten Detektionseinrichtung und der zweiten Detektionseinrichtung während der Aufnahmen von Datensätzen zur Bestimmung der Ausrichtung der Bauteilmetallschicht und der Rückseitenmetallschicht das Metall-Keramik-Substrat zwischen ihnen angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten und/oder zweiten Detektionseinrichtung um eine Kamera zur Aufnahme eines Bildes. Insbesondere erweist sich die Verwendung von Kameras als vorteilhaft, weil sie auch dann bei solchen Leiterplattensystem herangezogen werden kann, die ungeeignet sind für die Auswertung bzw. Analyse mit Röntgenstrahlung. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass simultan, d. h. zeitgleich, die Ausrichtung der Bauteilseite und die Ausrichtung der Rückseitenmetallschicht festgestellt werden.
Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik üblichen Vorgehensweisen wird somit darauf verzichtet, nacheinander Bauteilseite und Rückseite des Metall-Keramik-Substrates, beispielsweise mittels eines Bildes, festzuhalten. Dies erweist sich insbesondere deswegen als vorteilhaft, da dadurch ein Erfassungsschritt bzw. der Zeitaufwand für einen solchen Erfassungsschritt wegfällt und zum Anderen verhindert werden kann, dass zwischen den zwei Aufnahmen die Änderung der Position des Metall-Keramik-Substrates zu Verfälschungen in den erfassten Daten führt (wegen des wechselnden Bezugssystems).
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Detektionseinrichtung ein erstes Bild aufnimmt und die zweite Detektionseinrichtung ein zweites Bild, wobei das Bildpaar aus erstem Bild und zweitem Bild einer Auswerteeinrichtung zur Verfügung gestellt wird, um anhand der aufgenommenen Bilder und deren Vergleich festzustellen, wie groß ein seitlicher Versatz ist und/oder wie groß eine Verdrehung von Bauteilmetallschichten und Rückseitenmetallschicht ist.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein Abstand des Metall-Keramik-Substrates zu der ersten Detektionseinrichtung bzw. der zweiten Detektionseinrichtung größer ist als 10 cm, vorzugsweise größer als 20 cm und besonders vorzugsweise größer als 25 cm. Dadurch ist es in vorteilhafterweise möglich, beispielsweise mittels einer Kamera, das insbesondere als Großkarte bereitgestellte Metall-Keramik-Substrat zu erfassen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, auch den äußersten Umfang des Keramikelements als Referenzkennzeichnung mit zu erfassen, insbesondere in einem Bild. Hierbei ist es vorstellbar, dass eine entsprechende Linse verwendet wird, um die Großkarte als solches bildlich zu erfassen.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Detektionsvorrichtung in einer Förderstrecke und/oder einen ortsfesten Messplatz integriert ist. Insbesondere erweist sich die Integration in eine Förderstrecke insofern als vorteilhaft, da dadurch der Zeitaufwand zur Bestimmung des seitlichen Versatzes und/oder der Verdrehung weiter reduziert werden kann. Die Nutzung eines ortsfesten Messplatzes erweist sich insbesondere deswegen als vorteilhaft, weil dadurch Maßnahmen getroffen werden können, die die Qualität der Auswertungen erhöhen, wie beispielsweise die Reduktion von störendem Umgebungslicht oder ein Herausrücken des Metall-Keramik-Substrates aus dem Fokus der ersten und/oder Detektionseinrichtung. Insbesondere kann die Position des Metall-Keramik-Substrates während der Aufnahme mit der ersten Detektionseinrichtung und der zweiten Detektionseinrichtung standardisiert werden, wodurch der Automatisierungsprozess vereinfacht wird.
Erfindungsgemäß wird zeitlich vor einem Erstellen der Maskierung auf der Bauteilmetallschicht der seitlicher Versatz und/oder die Verdrehung zwischen

- Bauteilmetallschicht und Rückseitenmetallschicht und/oder
- zwischen Bauteilmetallschicht und Keramikelement

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass nach dem Bestimmen des Versatzes und/oder der Verdrehung eine Strukturierung der Bauteilmetallschicht zur Bildung einer Bauteilmetallisierung durchgeführt wird. Es ist auch vorstellbar, dass nach dem Bestimmen des Versatzes unter der Verdrehung eine Strukturierung der Rückseitenmetallschicht, beispielsweise zur Bildung einer Kühlstruktur, durchgeführt wird. Insbesondere zeichnet sich dieses Verfahren dadurch aus, dass möglichst frühzeitig ein seitlicher Versatz und/oder eine Verdrehung identifiziert wird, sodass möglichst wenig weitere Arbeitsschritte oder Weiterverarbeitungsschritte bei solchen Metall-Keramik-Substraten durchgeführt werden, die ohnehin ein erhöhtes Risiko haben, nach dem Fertigungsprozess aussortiert zu werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass an der Bauteilseite und der Rückseite des Keramikelements eine Referenzkennzeichnung, beispielsweise vorzugsweise in Form eines Kantenverlaufes und/oder einer Bohrung, insbesondere einer Durchgangsbohrung, bereitgestellt wird. Dadurch ist es in vorteilhafterweise möglich, anhand der Referenzkennzeichnung eine Überlagerung der aufgenommenen Daten, insbesondere Bilder, durchzuführen, um so den Auswerteschritt zu vereinfachen und zu optimieren. Vorzugsweise umfasst das Metall-Keramik-Substrat mindestens eine Referenzkennzeichnung, vorzugsweise mindestens zwei Referenzkennzeichnungen, um eine Ausrichtung im zweidimensionalen Raum festzulegen. Beispielsweise handelt es sich um zwei Durchgangsbohrungen und/oder zwei Kanten des Metall-Keramik-Substrates. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass beispielsweise durch eine Farbkodierung und/oder eine Markierung in Form einer geometrischen Struktur einer Referenzkennzeichnung an Bauteilseite und Rückseite vorgenommen wird.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Metall-Keramik-Substrat während der Aufnahme der Bilder mit einer Lichtquelle beleuchtet wird, wobei vorzugsweise Bauteilseite und Rückseite mit jeweils einer oder mehreren Lichtquellen beleuchtet werden, und/oder das Metall-Keramik-Substrat zum Blocken von externem Licht in einem Gehäuse angeordnet wird. Dadurch ist es in vorteilhafterweise möglich, die Qualität der aufgenommenen Bilder zu erhöhen, wodurch auch die Auswertung vereinfacht und insbesondere qualitativ verbessert wird. Vorzugsweise wird dabei vorgesehen, dass eine Ausleuchtung von Bauteilseite und Rückseite vergleichbar ist, um insbesondere das Übereinanderlegen der aufgenommenen Bilder im Rahmen der Auswertung zu vereinfachen. Insbesondere ist es in diesem Fall nicht zwingend notwendig, dass grafische Nachbearbeitungsschritte vorgenommen werden, um einen Vergleich beider Seiten, d. h. der Bauteilseite und der Rückseite, vorzunehmen.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass Metall-Keramik-Substrate heraussortiert werden, deren Versatz und/oder Verdrehung von Bauteilschicht und Rückseitenmetallschicht einen Schwellenwert überschreitet. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass für solche Metall-Keramik-Substrate deren seitlicher Versatz und/oder Verdrehens oberhalb eines Schwellenwertes liegen, die Randabschnitte des Metall-Keramik-Substrates entfernt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass beispielsweise anhand einer Tabelle auf Grundlagen von Daten ein einheitlicher Schwellenwert verwendet wird, der sowohl einen seitlichen Versatz als auch eine Verdrehung berücksichtigt, ohne das jeweils ein Schwellenwert für den seitlichen Versatz und ein Schwellenwert für die Verdrehung erforderlich wären.. Dadurch kann sowohl ein seitlicher Versatz als auch ein Verdrehen mit berücksichtigt werden für das Weiterverfolgen oder die Weiternutzung des Metall-Keramik-Substrates.
Weiterhin ist es besonders bevorzugt, dass die von der Auswertereinrichtung zur Verfügung gestellte Bestimmung des seitlichen Versatzes und/oder der Verdrehung gespeichert wird, insbesondere unter Zuordnung zu dem gemessenen Metall-Keramik-Substrates gespeichert wird. Dadurch ist es in vorteilhafterweise möglich, insbesondere für eine Rückverfolgung oder Nachverfolgung, den ermittelten seitlichen Versatz und/oder die Verdrehung zu erfassen und insbesondere zu dokumentieren. Dieser lässt sich beispielsweise dann als vorteilhaft erweisen, wenn bestimmte Fertigungstoleranzen oder Anforderungen an das Metall-Keramik-Substrat gestellt werden, sodass unter Bezugnahme auf die Dokumentation bzw. die gespeicherte Analyse eine Auswahl des speziellen Metall-Keramik-Substrats erfolgen kann.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anlage zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Alle Eigenschaften und Vorteile die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, gelten analog für die Anlage und andersrum.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Metall-Keramik-Substrat hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Alle für das Verfahren und die Anlage beschriebenen Eigenschaften und Vorteile gelten analog für das Metall-Keramik-Substrat und andersrum.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsform können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.
Es zeigt:

1: schematisch ein Metall-Keramik-Substrat gemäß dem Stand der Technik,
2 schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegende Erfindung und
3 ein Teilschritt eines Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
4 einen Auswerteschritt des Verfahrens zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

In 1 ist schematisch ein Metall-Keramik-Substrat 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Bei solch einem Metall-Keramik-Substrat 1 handelt es sich vorzugsweise um einen Träger für elektrische Bauteile in Form einer Leiterplatte. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Metall-Keramik-Substrat 1 ein Keramikelement 20 und mindestens eine Metallschicht 10 aufweist, wobei sich das Keramikelement 20 und die mindestens eine Metallschicht 10 entlang einer Haupterstreckungsebene HSE erstrecken. Dabei ist die mindestens eine Metallschicht 10 an dem Keramikelement 20 angebunden, wobei die mindestens eine Metallschicht 10 und das Keramikelement 20 in einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Stapelrichtung S übereinander angeordnet sind. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die mindestens eine Metallschicht 10 eine Mehrzahl an Metallabschnitten 10` aufweist, die beispielsweise elektrisch isoliert voneinander und nebeneinander entlang einer parallel zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Richtung angeordnet sind.
Auf der der Metallschicht 10 gegenüberliegenden Seite des Keramikelements 20 ist vorzugsweise eine Rückseitenmetallschicht 30 angebunden, die insbesondere zeitgleich, d. h. in einem gemeinsamen Arbeitsschritt, mit der mindestens einen Metallschicht 10 oder alternativ zeitlich nach oder vor der Metallschicht 10 an das Keramikelement 20 angebunden wird. Eine solche Rückseitenmetallschicht 30 dient insbesondere der Kompensation von thermomechanischen Spannungen im Metall-Keramik-Substrat 1, die aufgrund der unterschiedlichen thermomechanischen Ausdehnungskoeffizienten in der mindestens einen Metallschicht 10 und dem Keramikelement 20 veranlasst werden.
Insbesondere ist es im Stand der Technik üblich, zunächst eine Anbindung der Metallschicht 10 und/oder der Rückseitenmetallschicht 30 an das Keramikelement 20 vorzunehmen, insbesondere mittels eines Direktmetallanbindungsverfahren (DCB, DAB) und/oder eines Aktivlötverfahrens bzw. AMB-Verfahrens. Solche Anbindungsverfahren sind Hochtemperaturverfahren, bei denen die Anordnung aus Keramikelement 20 und der mindestens einen Metallschicht 10 einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden, insbesondere Temperaturen oberhalb von 500 °C. Nach dem Anbindungsprozess erfolgt anschließend im Rahmen eines Weiterverarbeitungsschritts mittels eines Ätzverfahrens die Strukturierung, um voneinander elektrisch isolierte Metallabschnitte 10` zu realisieren, die als Leiterbahn und/oder Anschlussflächen, sogenannte Pads, für elektrische Schaltkreise genutzt werden können.
Somit kann man den Fertigungsprozess, mit dem gefertigten Metall-Keramik-Substrate 1 produziert werden, in einen Bindungsschritt, in dem im Wesentlichen ausschließlich die Bindung der Metallschicht 10 und/oder der Rückseitenmetallschicht 30 an das Keramikelement vorgenommen wird und einen Weiterverarbeitungsschritt unterteilen. Nach dem Bindungsschritt erfolgt dabei in einem Weiterverarbeitungsschritt die Realisierung eines Metall-Keramik-Substrats 1, das als Leiterplatte dient und beispielsweise eine anwendungsspezifische Anordnung von Metallabschnitten 10` aufweist. Der Weiterverarbeitungsschritt kann beispielsweise eine Strukturierung, eine Ausprägen einer Sollbruchstelle, insbesondere als Linie bzw. Perforation, und/oder ein Vereinzeln in einzelne Metall-Keramik-Substrate 1 sein. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass durch das Verbinden der mindestens einen Metallschicht 10 mit dem Keramikelement 20 während des Bindungsschritts ein Metall-Keramik-Substrat in Form einer Großkarte, aus der im Rahmen eines beispielhaften Weiterverarbeitungsschritts durch eine Vereinzelung mehrere einzelne Metall-Keramik-Substrate 1 im Rahmen des Fertigungsprozesses gebildet werden.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen, insbesondere solcher Fertigungstoleranzen die die Positionierung der zur Verfügung gestellten mindestens einen Metallschicht 10 und/oder des Keramikelements 20 betreffen, werden allerdings regelmäßig solche Metall-Keramik-Substrate gebildet, bei der die Metallschicht an der Bauteilseite BS und die Rückseitenmetallschicht 30 zueinander seitlich versetzt sind. Der seitliche Versatz erfolgt dabei in einer parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Richtung. Auch können die Metallschicht und/oder Rückseitenmetallschicht zueinander verdreht sein bezogen auf eine Drehachse, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verläuft. Sobald der seitliche Versatz und/oder eine Verdrehung zueinander einen kritischen Schwellenwert überschreitet, kann das Metall-Keramik-Substrat nicht sinnvoll als Leiterplatte gefertigt werden bzw. der relative Versatz zueinander muss bei der Weiterverarbeitung berücksichtigt werden.
Um zu vermeiden, dass solche Metall-Keramik-Substrate 1 weiter bearbeitet werden, deren seitlicher Versatz (VS) und/oder deren Verdrehung einen Schwellenwert überschreitet, ist eine Detektionsvorrichtung vorgesehen mit der, vorzugsweise vor dem Strukturieren der Bauteilmetallschicht 10 und/oder der Rückseitenmetallschicht 30, und/oder nach dem Strukturieren der Bauteilmetallschicht 10 und/oder der Rückseitenmetallschicht 30, der seitliche Versatz VS und/oder die Verdrehung zwischen Bauteilmetallschicht 10 und Rückseitenmetallschicht 30 bestimmt, insbesondere quantifiziert, wird. Insbesondere ergibt sich durch das Quantifizieren des seitlichen Versatzes VS und/oder der Verdrehung der Bauteilmetallschicht 10 bzw. der Rückseitenmetallschicht 30 in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, das Strukturieren an den seitlichen Versatz VS und/oder die Verdrehung entsprechend anzupassen, beispielsweise indem die Maskierung entsprechend verschoben bzw. verdreht wird.
In der in 2 schematisch dargestellten ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Metall-Keramik-Substrate 1 nach dem Anbinden in einem Ofen 40 über eine Förderstrecke 15 einer Weiterbehandlungseinrichtung, insbesondere einer Strukturierungsvorrichtung 50, zugeführt werden. Zur Bestimmung des Versatzes und/oder eines Ausmaßes der Verdrehung umfasst die Detektionsvorrichtung eine erste Detektionseinrichtung 31 und eine zweite Detektionseinrichtung 32, die vorzugsweise ein Detektionspaar 33 bilden. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Detektionseinrichtung 31 und/oder der zweiten Detektionseinrichtung 32 um eine Kamera, mit der Bilder beispielsweise der Bauteilseite BS und der Rückseite RS des Metall-Keramik-Substrates 1 aufgenommen werden können. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Detektionseinrichtung 31 die Ausrichtung der Bauteilmetallschicht 10 und die zweite Detektionseinrichtung 32 die Ausrichtung der Rückseitenmetallschicht 30 erfasst, beispielsweise durch die Aufnahme eines Bildes. Vorstellbar ist allerdings auch, dass die erste Detektionseinrichtung 31 und/oder die zweite Detektionseinrichtung 32 einen Laserscanner, insbesondere ein Laserscanner zur Bestimmung der Oberflächentopographie, aufweist, mit dem beispielsweise die Ausrichtung der Bauteilmetallschicht 10 und der Rückseitenmetallschicht 30 jeweils bezogen auf das Keramikelements 20 erfasst wird. Die Verwendung eines Laserscanners zur Bestimmung der Oberflächentopographie erweist sich insbesondere deshalb als vorteilhaft, weil auf diese Weise zusätzlich Informationen über ein Höhenprofil an Oberseite und/oder Unterseite des Metall-Keramik-Substrats 1 erhalten werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Detektionseinrichtung 31 und die zweite Detektionseinrichtung 32 einander gegenüberliegen und während der Aufnahme bzw. der jeweiligen Erfassung der Ausrichtung der Bauteilseite BS und der Rückseite RS das Metall-Keramik-Substrat 1 zwischen der ersten Detektionseinrichtung 31 und der zweiten Detektionseinrichtung 32 angeordnet ist. Dabei ist insbesondere die erste Detektionseinrichtung 31 der Bauteilseite BS und die zweite Detektionseinrichtung 32 der Rückseite RS des Metall-Keramik-Substrates 1 zugewandt.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Detektionseinrichtung 31 und die zweite Detektionseinrichtung 32 simultan, d.h. im Wesentlichen zeitgleich, eine Aufnahme der Bauteilseite BS bzw. der Rückseite RS des Metall-Keramik-Substrates 1 machen. Die aufgenommenen Daten zur Erfassung der jeweiligen Ausrichtung der Bauteilmetallschicht 10 und der Rückseitenmetallschicht 30 werden vorzugsweise an eine Auswertereinrichtung der Detektionsvorrichtung übermittelt. Durch den Vergleich der Ausrichtung der Bauteilmetallschicht 10 und der Ausrichtung der Rückseitenmetallschicht 30, jeweils erfasst mit der ersten Detektionseinrichtung 31 und der zweiten Detektionseinrichtung 32, ist es dann möglich, einen seitlichen Versatz VS oder eine Verdrehung zu bestimmen, insbesondere zu quantifizieren. In dem in 2 dargestellte Ausführungsbeispiele erfolgen die Erfassung der Ausrichtung der Bauteilmetallschicht 10 und/oder der Rückseitenmetallschicht 30 während des Transports der Metall-Keramik-Substrate 1 entlang der Förderstrecke 15. Sowohl durch die simultane Aufnahme von Bildern von der Bauteilseite BS und der Rückseite RS des Metall-Keramik-Substrats 1 auch als auch die Integration in die Förderstrecke 15 ist es somit in vorteilhafterweise möglich, den Fertigungsprozess der Metall-Keramik-Substrate 10 nicht zu verlangsamen-Gleichzeitig ist es möglich, ausreichend Informationen bereitzustellen, die es frühzeitig erlauben, evtl. ungeeignete Metall-Keramik-Substrate 1 nach dem Anbinden auszusortieren, um insbesondere nicht notwendige Arbeitsschritte an ungeeigneten Metall-Keramik-Substraten 1 durchzuführen.
In 3 ist schematisch ein Teilschritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrates gemäß einer zweiten beispielshaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 2 ist es in dem Ausführungsbeispiel der 3 vorgesehen, dass der Verfahrensschritt zur Bestimmung des seitlichen Versatzes VS und/oder eines Verdrehens an einem ortsfestem Messplatzes durchgeführt wird. Insbesondere ist es hier vorgesehen, dass zur Aufnahme bzw. Erfassung der Ausrichtung der Bauteilmetallschicht 10 und der Rückseitenmetallschicht 30 das Metall-Keramik-Substrat 1 schräg zu einer horizontal verlaufenden Ebene ausgerichtet wird. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass mittels einer Lichtquelle 7 die Bauteilseite BS beleuchtet wird. Vorzugsweise (nicht dargestellt) werden Bauteilseite BS und Rückseite RS des Metall-Keramik-Substrates 1 jeweils durch eine Lichtquelle 7 beleuchtet. Weiterhin ist es besonders bevorzugt vorgesehen, wenn der Messplatz innerhalb eines Gehäuses ausgebildet ist, insbesondere eines abschirmenden Gehäuses, das externes Licht abblockt. Dadurch lässt es sich vermeiden, dass durch eventuelle Reflexe oder Lichtstreuung Messungen zur Auswertung ungeeignet sind. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Lichtquelle 7 ein diffuses Licht bereitstellt, um möglichst wenig lokale Reflexe auf dem Metall-Keramik-Substrat 1 zu verursachen.
Vorzugsweise ist das Metall-Keramik-Substrat 1 um einen Winkel zwischen 15 und 80 Grad, besonders bevorzugt zwischen 60 und 80 Grad und am meisten bevorzugt zwischen 75 und 80 Grad gegenüber einer horizontal verlaufenden Ebene ausgerichtet während die erste Detektionseinrichtung 31 die zweite Detektionseinrichtung 32 simultan ein Bild der Bauteilmetallschicht 10 und/oder der Rückenseitenmetallschicht 30 aufnimmt.
In 4 ist ein Ergebnis einer graphischen Auswertung einer Auswerteeinrichtung gemäß einer beispielshaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere ist es hierbei vorgesehen, dass die aufgenommenen Bilder, erfasst durch die erste Detektionseinrichtung 31 und die zweite Detektionseinrichtung 32, mittels der Auswerteeinrichtung elektronisch übereinander gelegt werden und mit Hilfe eines Referenzwertes bzw. einer Referenzkennzeichnung übereinander gelegt werden, wodurch der seitliche Versatz VS und/oder die Verdrehung visualisiert werden kann. Die Bilder zeigen insbesondere dünne Linien, die einen gewinkelten Verlauf im Zentrum der jeweiligen Aufnahme nehmen. Dabei ist eine Linie auf die Aufnahme durch die erste Detektionseinrichtung 31 und die andere Linie auf die Aufnahme durch die zweite Detektionseinrichtung 32 zurückzuführen. Die Linien geben den Verlauf der jeweiligen Layouts für die Bauteilmetallschicht 10 und/oder Rückseitenmetallschicht 30 wieder.
Man erkennt, dass die beiden Verläufe nach dem elektronischen Übereinanderlegen zueinander versetzt sind. Abhängig von der Toleranz, die für einen Versatz zwischen den Layout akzeptiert werden kann, kann ein solches Metall-Keramik-Substrat 1 aussortiert werden (und dann beispielsweise mit einem versetzten Layout bzw. einer versetzten Maskierung neu maskiert werden) oder der weitere Fertigungsprozess kann fortgesetzt werden.
Als Referenz für das Übereinanderlegen dient der Randverlauf des Keramikelements 20. Dies ist insbesondere für solche Metall-Keramik-Substrate 1 von Vorteil, bei denen die Bauteilmetallschicht 10 und die Rückseitenmetallschicht 30 unterschiedliche groß sind und sich deshalb nicht als Referenz geeignet sind.
Vorstellbar ist beispielsweise auch, dass die in der Auswerteeinrichtung vorgenommene Auswertung, insbesondere grafische Auswertung, gespeichert wird und insbesondere dem fertiggestellten Metall-Keramik-Substrat 1 zugeordnet wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, im Nachgang des Fertigungsprozesses eine solche grafische Darstellung als Qualitätsnachweis zusammen mit dem Metall-Keramik-Substrat 1 zur Verfügung zu stellen. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn bezüglich des Versatzes VS und/oder des Verdrehens der Bauteilmetallschicht 10 und der Rückseitenmetallschicht 30 besondere Fertigungstoleranzen gefordert sind.
Bezuqszeichenliste:

1: Metall-Keramik-Substrat
7: Lichtquelle
10: Bauteilmetallschicht
10`: Metallabschnitt
20: Keramikelement
30: Rückseitenmetallschicht
31: erste Detektionseinrichtung
32: zweite Detektionseinrichtung
33: Detektionspaar
40: Ofen
50: Strukturierungsvorrichtung
S: Stapelrichtung
VS: Versatz
D: Drehachse
BS: Bauteilseite
RS: Rückseite
HSE: Haupterstreckungsebene

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats (1), umfassend: - Bereitstellen eines Keramikelements (20), einer Bauteilmetallschicht (10) und einer Rückseitenmetallschicht (30), - Anbinden der Bauteilmetallschicht (10) an eine Bauteilseite (BS) des Keramikelements (20) und Anbinden der Rückseitenmetallschicht (30) an eine der Bauteilseite (BS) gegenüberliegenden Rückseite (RS) des Keramikelements (20), vorzugsweise mittels eines Direktanbindungsverfahrens oder eines Lötverfahrens, wobei nach dem Anbinden ein seitlicher Versatz (VS) und/oder eine Verdrehung zwischen - Bauteilmetallschicht (10) und Rückseitenmetallschicht (30) und/oder - Bauteilmetallschicht (10) und Keramikelement (20) bestimmt, insbesondere quantifiziert, wird, wobei zur Bestimmung des seitlichen Versatzes (VS) und/oder der Verdrehung eine Detektionsvorrichtung zur Erfassung einer Ausrichtung der Bauteilmetallschicht (10) und zur Erfassung einer Ausrichtung der Rückseitenmetallschicht (30) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung mindestens ein Detektionspaar (33), insbesondere ein Kamerapaar, mit einer ersten Detektionseinrichtung (31) zur Erfassung einer Ausrichtung der Bauteilmetallschicht (10) und einer zweite Detektionseinrichtung (32) zur Erfassung der Ausrichtung der Rückseitenmetallschicht (30), aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats (1), umfassend: - Bereitstellen eines Keramikelements (20), einer Bauteilmetallschicht (10) und einer Rückseitenmetallschicht (30), - Anbinden der Bauteilmetallschicht (10) an eine Bauteilseite (BS) des Keramikelements (20) und Anbinden der Rückseitenmetallschicht (30) an eine der Bauteilseite (BS) gegenüberliegenden Rückseite (RS) des Keramikelements (20), vorzugsweise mittels eines Direktanbindungsverfahrens oder eines Lötverfahrens, wobei nach dem Anbinden ein seitlicher Versatz (VS) und/oder eine Verdrehung zwischen - Bauteilmetallschicht (10) und Rückseitenmetallschicht (30) und/oder - Bauteilmetallschicht (10) und Keramikelement (20) bestimmt, insbesondere quantifiziert, wird, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich vor einem Erstellen einer Maskierung auf der Bauteilmetallschicht (10) der seitlicher Versatz (VS) und/oder die Verdrehung zwischen - Bauteilmetallschicht (10) und Rückseitenmetallschicht (30) und - Bauteilmetallschicht (10) und Keramikelement (20) bestimmt wird
Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats (1), umfassend: - Bereitstellen eines Keramikelements (20), einer Bauteilmetallschicht (10) und einer Rückseitenmetallschicht (30), - Anbinden der Bauteilmetallschicht (10) an eine Bauteilseite (BS) des Keramikelements (20) und Anbinden der Rückseitenmetallschicht (30) an eine der Bauteilseite (BS) gegenüberliegenden Rückseite (RS) des Keramikelements (20), vorzugsweise mittels eines Direktanbindungsverfahrens oder eines Lötverfahrens, wobei nach dem Anbinden ein seitlicher Versatz (VS) und/oder eine Verdrehung zwischen Bauteilmetallschicht (10) und einer Maskierung, die für eine Strukturierung der Bauteilmetallschicht (10) auf die Bauteilmetallschicht (10) aufgebracht wird quantifiziert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei von der Detektionsvorrichtung erfasste Daten für die Bauteilmetallschicht (10) und der Rückseitenmetallschicht (30) an eine Auswerteeinrichtung weitergeleitet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 4, wobei die Detektionsvorrichtung in eine Förderstrecke (15) oder einen ortsfesten Messplatz integriert ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Bauteilseite (BS) und der Rückseite (RS) des Keramikelements (30) eine Referenzkennzeichnung, beispielsweise in Form eines Kantenverlaufs und/oder einer Bohrung, insbesondere einer Durchgangsbohrung, bereitgestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 4, wobei das Metall-Keramik-Substrat (1) während der Erfassung der Bauteilmetallschicht (10) und der Rückseitenmetallschicht (30) mit der Detektionsvorrichtung mit einer Lichtquelle (7) beleuchtet werden, wobei vorzugsweise Bauteilseite (BS) und Rückseiten (RS) mit jeweils einer oder mehreren Lichtquelle (7) beleuchtet werden, und/oder das Metall-Keramik-Substrat (1) zum Blocken von externem Licht in einem Gehäuse angeordnet wird.
Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7.