DE19603822A1 - Keramik-Substrat sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kermik-Substrat gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1
sowie auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 12.
Keramik-Substrate für elektrische Schaltkreise oder Baugruppen, insbesondere für Leistungs-
Schaltkreise oder Baugruppen sind in den unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Bekannt
ist hierbei insbesondere auch, die zum Herstellen von Leiterbahnen, Anschlüssen usw. benötigte
Metallisierung auf einer Aluminiumoxid-Keramik mit Hilfe des sogenannten "DCB-
Verfahrens" (Direct-Copper-Bond-Technology) herzustellen, und zwar unter Verwendung von
die Metallisierung bildenden, an ihren Oberflächen oxidierten Kupferfolien. Die
Kupferoxidschicht dieser Folien bildet ein Eutektikum mit einer Schmelztemperatur unter der
Schmelztemperatur des Kupfers, so daß durch Auflegen der Folien auf die Keramik und durch
Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander verbunden werden können, und zwar durch
Aufschmelzen des Kupfers im wesentlichen nur im Bereich der Oxidschicht.
Vielfach wird insbesondere auch bei Leistungsschaltkreisen die Verwendung einer
Aluminiumnitrid-Keramik anstelle ein Aluminiumoxid-Keramik angestrebt, und zwar wegen
der im Vergleich zur Aluminiumoxid-Keramik höheren Wärmeleitfähigkeit der
Aluminiumnitrid-Keramik.
Grundsätzlich nachteilig ist hier aber, daß der übliche und bewährte DCB-Prozeß bei
Aluminiumnitrid-Keramiken nicht ohne weiteres anwendbar ist.
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, auf die Schicht aus der Aluminiumnitird-Keramik
zunächst eine Schicht aus Aluminiumoxid aufzubringen, und zwar derart, daß diese Zwischen-
oder Hilfsschicht, die ein Aufbringen der Metallisierung bzw. der Kupferschicht mit Hilfe des
DCB-Prozeßes ermöglichen soll, an ihrer freiliegenden Oberfläche noch eine die Haftung
verbessernde Rauhigkeit aufweist (DE-OS 35 34 886).
Weiterhin wurde vorgeschlagen, auf ein Ausgangsubstrat oder einen Trägerkörper aus
Aluminiumnitrid eine Aluminiumoxydschicht aufzubringen, und zwar insbesondere durch
Flammspritzen eines Aluminiumoxydpulvers oder aber im Siebdruckverfahren (DE-OS 38 44
264).
Nachteilig ist bei allen diesen bekannten Verfahren, daß trotz des Aufbringens der Hilfs- oder
Zwischenschicht aus Aluminiumoxid eine einwandfreie, homogene und keine Fehlstellen
aufweisende flächige Verbindung zwischen der Schicht aus der Aluminiumnitrid-Keramik und
der Metallisierung im DCB-Prozeß nicht erreicht wird, es vielmehr zu zahlreichen Fehlstellen
kommt, d. h. zu Bereichen, an denen eine Verbindung nicht zustandegekommen ist oder aber
sich die Metallisierung durch Blasenbildung von der Keramik abgehoben hat. Hiermit werden
die Haftfestigkeit der Metallisierungen und die Wäremleitfähigkeit des Substrates insgesamt
stark beeinträchtigt.
Zur Verbesserung der Haftfestigkeit bzw. der Bond-Qualität, d. h. zur Reduzierung des
Blasenanteils ist in der DE 41 04 860.1 vorgeschlagen, die Oxidation des Aluminiumnitrids
(AIN) zur Ausbildung der Zwischenschicht aus Aluminiumoxid (AI₂O₃) in einer
wasserdampffreien Sauerstoffatmosphäre durchzuführen.
In der WO 92/11113 wird dagegen vorgeschlagen, für die Bildung der Zwischenschicht
aus Aluminiumoxid das Aluminiumnitrid unter wasserdampfhaltiger Atmosphäre zu
oxidieren und gesteuert abzukühlen.
In der JP 02-124 773 A (In Patents Abstracts of Japan C - 743, Vol. 14/No. 342) wird
vorgeschlagen, durch den Einbau von CaO und SiO₂ in die Schicht aus Aluminiumoxid
(Al₂O₃) die Haftfestigkeit der Metallisierung zu erhöhen, wobei CaO und SiO₂ aus den
Sinterhilfsmitteln des Körpers aus Aluminiumnitrid (AlN) stammen.
Ein Nachteil der vorgenannten bekannten Verfahren besteht u. a. darin, daß die
Prozeßparameter sehr genau eingehalten werden müssen und sich diese Verfahren
insbesondere auch nicht auf hochwärmeleitendes Aluminiumnitrid anwenden lassen,
welches Yttrimoxid (Y₂O₃) als Sinterhilfsmiffel enthält.
In der JP 03-228 885 A (Patent Abstracts of Japan C-890, Vol. 16/No. 1) wird zur
Erhöhung der Haftfestigkeit vorgeschlagen, die Aluminiumoxid-Schichten mit einem
oder mehreren Elementen der Gruppe aus Ti, V, Mo, Mb, W, Co oder Ni zu dotieren.
In der WO 92/11113 wird auf eine Veröffentlichung von Kuromitsu at al verwiesen, die
sich mit SiO₂-Al₂O₃-Zwischenschichten zur Erhöhung der Haftfestigkeit befaßt.
In umfangreichen eigenen Untersuchungen, konnten aber die beschriebenen Ergebnisse
der vorgenannten bekannten Verfahren nicht bestätigt werden. Es ist offenbar so, daß die
Prozeßparameter derart genau gesteuert werden müssen, daß sich bereits bei geringen
Abweichungen negative Resultate einstellen.
Der in der WO 92/11113 zitierte Einbau von SiO₂ bedingt darüber hinaus auch die
Gefahr, daß SiO₂ nicht als Mullit gebundenes, sondern als freies SiO₂ vorliegt, welches
bei der eutektischen Temperatur mit Kupferoxid zu einer flüssigen Phase reagiert und
das für den DCB-Prozeß notwendige Cu-Cu₂O-Eutektikum verbraucht, womit die
Haftfestigkeit bzw. Bond-Qualität stark reduziert würden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Keramiksubstrat sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
aufzuzeigen, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet und es ermöglicht, eine
Metallisierung auf eine Aluminiumnitrid-Keramik großflächig ohne Fehlstellen aufzubringen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Substrat entsprechend dem kennzeichnenden Teil des
Patentanspruches 1 und ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des
Patentanspruches 12 ausgebildet.
Die Besonderheit der Erfindung besteht u. a. darin, daß die auf die Aluminiumnitridschicht
aufgebrachte Zwischenschicht einen Anteil an Kupferoxid enthält, welches abgebunden in Form
eines Spinells z. B. als CuAl₂O₄ vorliegt. Durch den Anteil an Kupferoxid ergibt sich in
überraschender Weise eine erhebliche Verdichtung der Zwischen- oder Zwischenschicht aus
Aluminiumoxid, so daß eine für die Fehlstellen und Blasenbildung beim Stand der Technik
verantwortliche Diffusion von Stickstoff durch die Zwischenschicht wirksam vermieden wird.
Nach einer der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis ist die erhöhte Dichtigkeit darauf
zurückzuführen, daß durch den Zusatz von Kupferoxid in der Zwischen- oder Hilfsschicht
diejenigen Temperaturänderungen, die ein Substrat bei den üblichen Verfahren unvermeidbar
erfährt, nicht zu Rissen oder dergl. Undichtigkeiten in dieser Zwischenschicht führen können.
Hierdurch ist ein Gasdurchtritt durch diese Schicht und damit insbesondere beim DCB-Prozeß
auch die die Fehlstellung Blasen verursachende Reaktion des Aluminiumnitrids mit dem
Sauerstoff des Kupferoxids der beim DCB-Prozeß verwendeten Kupferfolien wirksam
vermieden. Im Vergleich zur reinen Al₂O₃-Schicht wird darüber hinaus bei der Erfindung die
Reagierbarkeit der Al₂O₃-CuAl₂O₄-Zwischensicht mit dem flüssigem Cu-Cu₂O-Eutektikum
während des DCB-Prozeßes wesentlich verbessert.
Nach der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis ist die erhöhte Dichtigkeit auf die
Reduzierung des Porenvolumens und die Verhinderung von Rißbildungen bei den
notwendigerweise auftretenden Temperaturänderungen, die ein Substrat bei dem üblichen
Verfahren erfährt, als Folge des Einbaus von Kupferoxid in die Al₂O₃-Phase zurückzuführen.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird in Folgenden anhand der Fig. 1-5, die jeweils in vereinfachter
Darstellung und im Schnitt verschiedene mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Substrates wiedergeben, näher erläutert.
In den Figuren ist 1 ein Ausgangssubstrat oder eine Schicht aus einer Aluminium-Nitrid-
Keramik (Al N).
Bei der für die Fig. 1 angenommenen Ausführungsformen soll dieses Ausgangssubstrat 1
beidseitig mit Hilfe des dem Fachmann bekannten DCB-Verfahrens jeweils mit einer
Metallisierung, d. h. mit einer dünnen Kupferschicht oder -folie 2 versehen werden, wobei jede
Kupferfolie 2 an beiden Oberflächenseiten jeweils oxidiert ist, d. h. aus einen Kern 3 aus Kupfer
(Cu) und aus einer dünnen Kupferoxidschicht 4 (Cu₂O/CuO) an beiden Oberflächenseiten
besteht. Der Kern 3 besitzt dabei eine wesentlich größere Dicke als jede der beiden
Oxidschichten 4.
Um die Kupferschichten 2 mit Hilfe des DCB-Prozesses mit dem Ausgangssubstrat 1
verbinden zu können, weist dieses bei der in der Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform
zusätzlich zu dem Kern 5 aus der Aluminiumnitrit-Keramik (AlN) an beiden Oberflächenseiten
eine Schicht 6 auf, die aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) besteht und die einen Anteil an Kupferoxid
(Cu₂O /CuO) enthält, und zwar in der Größenordnung zwischen 0,05 bis 44 Gewichtsprozent.
Die Dicke der Schichten 6 ist wesentlich kleiner als die Dicke des Kernes 5 und liegt jeweils in
der Größenordnung zwischen 0,5 und 10 Micrometer.
Es hat sich gezeigt, daß erst durch den Anteil an Kupferoxid in der Zwischenschicht 6 eine
homogene Verbindung des Ausgangssubstrates 1 mit den Kupferschichten 2 mit Hilfe des
DCB-Prozesses möglich ist, d. h. insbesondere eine ganzflächige Verbindung ohne Fehlstellen,
d. h. ohne Bereiche, an denen die Verbindung zwischen der jeweiligen Kupferschicht 2 und dem
Ausgangssubstrates 1 nicht zustandegekommen oder durch Blasenbildung gestört ist.
Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, ist dies nach der der Erfindung zugrundeliegenden
Erkenntnis nur dann erreichbar, wenn die für die Durchführung des DCB-Prozesses
grundsätzlich notwendigen Zwischenschichten 6 aus Aluminiumoxid-Keramik (Al₂O₃) den
vorstehend genannten Anteil an Kupferoxid aufweisen, da sich in den üblichen
Verfahrensschritten erhebliche Temperaturänderungen des Ausgangssubstrates insbesondere
auch nach dem Aufbringen der Zwischenschichten 6 und während des DCB-Prozesses nicht
vermeiden lassen. Diese Temperaturschwankungen führen nach der der Erfindung
zugrundliegenden Erkenntnis beim Fehlen von Kupferoxid in den Zwischenschichten 6 dort zu
Rissen oder Undichtigkeiten mit der Folge, daß im Bereich solcher Undichtigkeiten das
Aluminium-Nitrid des Kernes 5 direkt mit dem Kupferoxid der Oxidschichten 4 reagiert, ohne
daß es zu der gewünschten Verbindung zwischen dem Ausgangssubstrat 1 und den
Kupferschichten kommt, vielmehr Stickstoff freigesetzt wird mit der Folge einer Blasenbildung
zwischen der jeweiligen Kupferschicht 2 und dem Ausgangssubstrat, und zwar entsprechend
der nachfolgenden Reaktionsgleichung:
2Al N + 3Cu₂O - Al₂O₃ + Cu + N₂.
Durch den in die Zwischenschichten 6 eingelagerten Anteil an Kupferoxid wird in
überraschender Weise eine Verdichtung der Zwischenschichten 6 in der Form erreicht, daß
derartige Undichtigkeiten oder Risse bei den im Verfahren unvermeidlichen
Temperaturunterschieden in den Zwischenschichten 6 und die hiermit verbundenen Nachteile
nicht auftreten.
Da die Dicke der Zwischenschichten 6 in der Größenordnung zwischen 0,5 und 10 Micrometer
liegt, sind diese Zwischenschichten zwar für eine zuverlässige Verbindung des
Ausgangssubstrates mit den Kupferschichten 2 ausreichend, der besondere Vorteil des
Aluminiumnitrits, nämlich die im Vergleich zur Aluminiumoxid-Keramik wesentlich
verbesserte Wärmeleitfähigkeit, wird insgesamt aber nicht beeinträchtigt.
Das Ausgangssubstrat kann beispielsweise so hergestellt werden, daß auf dem Kern 5 aus
Aluminiumnitrid (Al N) beidseitig jeweils eine sehr dünne Schicht, d. h. eine Schicht mit einer
Dicke von etwa 1,5 × 10-4 bis 1200 × 10-4 Micrometer, aus Kupfer oder aus Kupferoxid oder
aus entsprechenden Ionen anderer kupferhaltiger Verbindungen aufgebracht wird und danach
dieser Kern 5 bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 800-1300°C, vorzugsweise bei
einer Temperatur von 1200°C, in oxidierender Atmosphäre behandelt wird.
Für die Herstellung des Ausgangssubstrates eignen sich beispielsweise die folgenden
Verfahren:
Ein AlN-Substrat bestehend aus ca. 96% AlN und mit einem Anteil von ca. 4% Y₂O₃, mit einer
Dicke von 0,63 mm und mit den Abmessungen von 108 × 108 mm wird folgenden
Verfahrensschritten unterzogen:
- 1. Reinigen des Substrates durch Plasmaätzen;
- 2. Aufbringen einer gleichmäßigen Kupferschicht durch Sputtern auf beide Seiten des gereinigten Substrates mit jeweils einer Gesamtmenge von 1,3 mg Kupfer;
- 3. Aufheizen des Substrates in einer Atmosphäre, die N₂ und O₂ in einem Anteil von 20 : 80 enthält auf eine Temperatur von etwa 1280°C;
- 4. Halten des Substrates bei der Temperatur von 1280°C für 30 Minuten;
- 5. Abkühlen auf Raumtemperatur;
- 6. Oxidieren eines Kupferbleches mit den Abmessungen 100 × 100 mm und einer Dicke von 0,3 mm derart, daß sich eine gleichmäßige Kupferoxidschicht von ca. 0,8 Micrometer Dicke ergibt;
- 7. Auflegen des Kupferbleches auf das in den Schriften 1-5 behandelte AlN-Substrat;
- 8. Erhitzen des Verbundes Substrat und Kupferblech auf 1071°C in einer Gasatmosphäre bestehend aus Stickstoff mit einem Sauerstoffanteil von 40 × 10-6;
- 9. Halten des Verbundes auf der Temperatur für 2,5 Minuten;
- 10. Abkühlen auf Raumtemperatur.
Es wird ein Substrat aus AlN mit einer Zwischenschicht aus Al₂O₃ und CuAl₂O₄ und einer fest
verbundenen Kupferschicht mit einer Peelfestigkeit größer als 50 N/mm erhalten.
Ein AlN-Substrat bestehend aus ca. 96% AlN und mit einem Anteil von ca. 4% Y₂O₃, mit einer
Dicke von 0,63 mm und mit den Abmessungen von 108 × 108 mm wird folgenden
Verfahrensschritten unterzogen:
- 1. Reinigen des Aluminiumsubstrates mit Ultraschall in deionisiertem Wasser;
- 2. Stromlose Abscheidung von Kupfer mit einem handelsüblichen Bad solange, bis sich insgesamt eine Menge von 1,8 mg Kupfer auf jeder Seite des Substrates abgeschieden hat;
- 3. Es folgen dann die Verfahrensschritte 3-10 des Beispiels 1.
Ein AlN-Substrat bestehend aus ca. 96% AlN und mit einem Anteil von ca. 4% Y₂O₃, mit einer
Dicke von 0,63 mm und mit den Abmessungen von 108 × 108 mm wird folgenden
Verfahrensschritten unterzogen:
- 1. Reinigen des AlN-Substrats mit Ultraschall in deionisiertem Wasser;
- 2. Aufheizen des Substrates in einem Röhrenofen auf 1230°C in einer Sauerstoff und Kupferoxid haltigen Stickstoffatmosphäre, die durch Leiten eines Sauerstoff-Stickstoff- Gemisches (mit einem Sauerstoff-Stickstoff-Verhältnis von 20 : 80) über ein auf 1750°C erhitztes Kupferoxid entsteht;
- 3. Halten bei 1230°C für 45 Minuten;
- 4. Weiter wie Verfahrensschritte 5-10 bei obigen Beispiel 1.
Für die Herstellung der Al₂O₃-CuAl₂O₄-Zwischenschicht sind weitere Verfahren zum
Aufbringen von kupferhaltigen Materialien möglich, wie beispielsweise Siebdrucken,
Beschichten, Tauchen in Lösungen usw.
Auch für das Anbieten von Kupfer während der AlN-Oxidationsphase sind weitere Verfahren,
insbesondere physikalische Verfahren, wie z. B. Sputtern von CuO bei Temperaturen zwischen
800 und 1300°C denkbar. Auch hier ist wesentlich die Ausbildung einer Al₂O₃-CuAl₂O₄-
Zwischenschicht.
Mit diesen vorgenannten Verfahren erhält man das Ausgangssubstrat 1 mit dem Kern 5 aus
Al N und den dichten Zwischenschichten 6 aus Al₂O₃ und Kupferoxid. Das Verhältnis von
Al₂O₃ zu Kupferoxid läßt sich durch die Schichtdicke des zuvor aufgebrachten Kupfers oder
Kupferoxids in Kombination mit der Brenntemperatur und Brenndauer variieren.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausgangssubstrat 1a, welches sich von dem Ausgangssubstrat der Fig. 1
dadurch unterscheidet, daß die dortigen Zwischenschichten 6a zusätzlich zu den unmittelbar an
den Kern 5 anschließenden Schichten 7 aus Al₂O₃ mit dem Anteil an Kupferoxid noch eine
weitere auf jede dieser Schichten 7 aufgebrachte Schicht 7′ aufweisen, die ausschließlich aus
Aluminiumoxid-Keramik (Al₂O₃) besteht. Dieses in der Fig. 2 wiedergegebene
Ausgangssubstrat 1a läßt sich mit den einem Fachmann geläufigen Techniken erreichen,
beispielsweise durch zusätzliches Aufbringen oder Aufspritzen der Schichten 7′ im Plasma.
Fig. 3 zeigt ein Ausgangssubstrat 1b, welches sich von dem Ausgangssubstrat der Fig. 1
dadurch unterscheidet, daß beim Ausgangssubstrat 1b in den dortigen Zwischenschichten 6b
das Kupferoxid in kleinen Clustern, die einen Durchmesser kleiner als 0,01 Micrometer
aufweisen, im Aluminiumoxid gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.
Fig. 4 zeigt im Schnitt ein Substrat, welches beispielsweise aus dem Ausgangssubstrat 1 unter
Verwendung der beiden Kupferschichten 2 hergestellt ist. Dementsprechend besitzt dieses
Substrat den Kern 5 aus Al N, der beidseitig mit jeweils einer Zwischenschicht 6 versehen ist,
auf der dann an beiden Oberflächenseiten des Substrates 1c eine Metallisierung 8 mit Hilfe des
DCB-Prozesses großflächig aufgebracht ist.
Die Fig. 5 zeigt schließlich ein Substrat 1 d, welches sich von dem Substrat 1c im wesentlichen
nur dadurch unterscheidet, daß die für die Herstellung der Metallisierung 8 verwendeten
Kupferfolien an ihren Oberflächenseiten eine besonders sauerstoffreiche Kupferphase, d. h. eine
Oxyidschicht mit besonders großer Dicke, beispielsweise mit einer Dicke von mindestens 3
Micrometer aufwiesen, so daß zwischen der Zwischenschicht 6 und jeder Kupferschicht 8 noch
eine Schicht 9 vorhanden ist, die Kupfer und Kupferoxid (Cu + Cu₂O) enthält.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß
zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der
Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So ist es unter Verwendung der
vorbeschriebenen Technik insbesondere möglich, Substrate herzustellen, die nur an einer Seite
der Aluminiumnitrid-Keramik eine Metallisierung aufweisen und/oder solche Substrate
herzustellen, die eine Vielzahl von Metallschichten mit dazwischenliegenden Keramikschichten
besitzten, von denen zumindest ein Teil dann von der mit den Zwischenschichten 6 oder 6b
versehenen Aluminiumnitrid-Keramik gebildet ist.
Bezugszeichenliste
1 Ausgangssubstrat
2 Kupferfolie oder Kupferschicht
3 Kern
4 Oxidschicht
5 Kern
6 Zwischenschicht
7 Zwischenschicht
8 Metallisierung
9 Kupfer-Kupferoxid-Schicht
2 Kupferfolie oder Kupferschicht
3 Kern
4 Oxidschicht
5 Kern
6 Zwischenschicht
7 Zwischenschicht
8 Metallisierung
9 Kupfer-Kupferoxid-Schicht
Claims (18)
1. Substrat mit wenigstens einer Schicht (5) im wesentlichen aus Aluminiumnitrid (Al N), die
an wenigstens einer Oberflächenseite mit einer Zwischen- oder Hilfsschicht (6, 6a, 6b)
versehen ist, die Aluminiumoxid (Al₂ O₃) enthält und eine Dicke im Bereich von etwa 0,5-
10 Micrometer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenschicht (6, 6a, 6b)
als Zusatz 0,05-44 Gewichtsprozent wenigstens eines Kupferoxids enthalten sind.
2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferoxid in dem an die
Schicht (5) aus Aluminiumnitrid anschließenden Bereich (6) der Zwischenschicht (6a)
angereichert ist.
3. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (6a) aus einer
an die Schicht aus Aluminiumnitrid unmittelbar anschließenden ersten Schicht aus
Aluminiumoxid, die den Anteil an Kupferoxid enthält, sowie aus einer daran
anschließenden zweiten Aluminiumoxid-Schicht (7′) besteht, die keinen Anteil oder im
wesentlichen keinen Anteil an Kupfer oder Kupferoxid enthält.
4. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Kupferoxid
in der Zwischenschicht (6a) mit zunehmendem Abstand von der Schicht (5) aus
Aluminiumnitrid abnimmt.
5. Substrat nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an
Kupferoxid in der Zwischenschicht (6b) in Cluster gleichmäßig verteilt vorgesehen ist,
wobei die Cluster vorzugsweise einen Durchmesser kleiner als etwa 0,01 Micrometer
aufweisen.
6. Substrat nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an
Kupferoxid im Aluminiumoxid als Kupfer-Aluminium-Spinell (CuAl₂O₄ oder CuAlO)
vorliegt.
7. Substrat nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) aus
Aluminiumnitrid wenigstens einseitig über die dortige Zwischenschicht (6, 6a, 6b) mit einer
Kupferschicht oder Metallisierung (8), vorzugsweise mit einer 0,1-0,8 mm dicken
Kupferschicht flächig verbunden ist.
8. Substrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschicht (8) über eine
sauerstoffreiche Kupferphase (9), vorzugsweise über eine sauerstoffreiche Kupferphase mit
einer Dicke von mindestens 3 Micrometer mit der einen Seite der Schicht (5) aus
Aluminiumnitrid bzw. mit der dortigen Zwischenschicht (6, 6a, 6b) verbunden ist.
9. Substrat nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine
Schicht (5) aus Aluminiumnitrid etwa 0,5-6 Gewichtsprozent CaO oder ein anderes
Bindemittel enthält.
10. Substrat nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an
Bindemittel ebenfalls in der Zwischenschicht vorhanden ist.
11. Substrat nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens
eine Kupferschicht (8) auf die wenigstens eine Seite der wenigstens einen Schicht (5) aus
Aluminiumnitrid bzw. auf die dortige Zwischenschicht (6, 6a, 6b) im DCB-Prozeß
aufgebracht ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Substrates mit wenigstens einer Schicht (5) aus
Aluminiumnitrid-Keramik, bei dem (Verfahren) auf wenigstens eine Seite dieser Schicht
(5) eine Hilfs- oder Zwischenschicht (6, 6a, 6b) aus Aluminiumoxid aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Zwischenschicht (6, 6a, 6b) unter
Verwendung eines kupferoxidhaltigen Materials, derart erfolgt, daß die Zwischenschicht
zumindest in einem Teil ihrer Dicke einen Anteil an Kupferoxid von
etwa 0,05-44
Gewichtsprozent enthält.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) aus
Aluminiumnitrid zunächst an wenigstens einer Oberflächenseite mit einer etwa 1,5 × 10-4
bis 1200 × 10-4 Micrometer dicken Schicht aus Kupfer oder aus Kupferoxid oder aus
anderen kupferhaltigen Verbindungen versehen und anschließend bei einer Temperatur
zwischen etwa 800-1300°C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre solange behandelt
wird, bis sich die Zwischenschicht mit der gewünschten Dicke gebildet hat.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in der
sauerstoffhaltigen Atmosphäre solange erfolgt, bis sich für die jeweilige Zwischenschicht
(6, 6a, 6b) eine Schichtdicke von etwa 0,5-10 Micrometer eingestellt hat.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
Aluminiumnitrid in sauerstoffhaltiger Atmosphäre behandelt, gleichzeitig Kupferoxid
haltiges Material über die Gasphase zur Reaktion mit dem sich bildenden Aluminiumoxid
(Al₂O₃) gebracht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in der
sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Anteil an dampfförmigen Kupferoxid solange
erfolgt bis sich eine Schichtdicke von 0,5-10 Micrometer eingestellt hat.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem
Herstellen der wenigstens einen Zwischenschicht (6, 6a, 6b) auf dieser eine Metallschicht
(8) unter Verwendung einer oxidierten Metall- oder Kupferfolie sowie unter Verwendung
des DCB-Prozesses flächig befestigt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-17, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens
eine Schicht (5) aus Aluminiumoxid-Keramik beidseitig mit jeweils einer Zwischenschicht
(6, 6a, 6b) versehen wird, und daß auf beiden Zwischenschichten jeweils unter Verwendung
des DCB-Prozesses eine Metall- oder Kupferschicht aufgebracht wird.
Priority Applications (2)
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Owner name: ROGERS GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CURAMIK ELECTRONICS GMBH, 92676 ESCHENBACH, DE Effective date: 20140729 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: GLUECK - KRITZENBERGER PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE Effective date: 20140729 Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE Effective date: 20140729 |
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R071 | Expiry of right |