DE69003092T2 - Verfahren zur herstellung eines trägers zur bestückung mit elektrischen und/oder elektronischen bauelementen. - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines trägers zur bestückung mit elektrischen und/oder elektronischen bauelementen.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers zur Bestückung mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere das Herstellen von Trägern mit guten thermischen und mechanischen Eigenschaften und kann besonders vorteilhaft für Hybridbausteine in der Leistungselektronik verwendet werden.
  • Tn der Praxis erfüllt ein Träger der o.g. Art die gleiche Funktion wie eine gedruckte Schaltplatte. Bekannte gedruckte Schaltplatten zum Bestücken von elektronischen Komponenten sind normalerweise aus einem Epoxid-Werkstoff hergestellt, auf dem ein bestimmtes elektrisches Leitungsmuster durch Elektroplattieren angeordnet ist. Aus wirtschaftlichen Gründen und um das Platzbedürfnis zu verringern, ist das Leitungsmuster normalerweise auf beiden Seiten der Tafel angeordnet, wobei die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leitungsmustern auf jeder Seite von durchplattierten Löchern in dem Epoxid- Träger hergestellt ist. Derartige Schaltungstafeln eignen sich indes am besten für elektronische Bauteile, wo geringe Spannungen und kleine Stromstärken verwendet werden und die Ausrüstungsteile keinen mechanischen und thermischen Belastungen unterworfen sind.
  • Träger, die in der Elektrotechnik oder Elektronik verwendet werden, wo hohe Spannungen und große Stromstärken auftreten und wo die Bauteile darüber hinaus großen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind, sind häufig metallische Träger, beispielsweise aus einen Blech aus Stahl und Aluminium, um eine gute Wärmeleitung zu erzielen und eine ausreichende mechanische Festigkeit sicherzustellen. Die elektrische Isolierung zwischen dem leitenden Muster und dem Metallträger wird durch eine Beschichtung mit einer Isolierschicht erreicht, z.B. in Form einer Emaille-Beschichtung, einer Aluminiumoxid-Beschichtung oder einer Verbindung von Oxiden, Nitriden oder Karbonitriden. Die Isolationsschicht kann auch dadurch erzeugt werden, daß eine Epoxidharz-Beschichtung auf den metallischen Träger aufgetragen wird. Die elektrisch isolierende Schicht kann auf beiden Seiten des Metallträgers oder auch nur auf einer Seite angebracht werden. Wenn der Träger beispielsweise in Bauteilen für die Leistungselektronik verwendet wird, wird er in diesen Fällen normalerweise mit Kühlrippen an einer seiner Seiten versehen, um die Wärme abzuleiten. Die elektrischen Isolationsschichten werden mit einem elektrisch leitenden Muster oder mit Stromleitungen mit Hilfe verschiedener Verfahren versehen, beispielsweise mit chemischen Verfahren oder durch Aufdampfen. Schalttafeln dieser Art sind beispielsweise in der DE-PS 3 447 520 und in der DE-OS 2 556 826 offenbart.
  • Aus der GB-PS 2 110 475 A ist es weiter bekannt, einen Träger aus einer Legierung aus Eisen (Fe), Chrom (Cr), Aluminium (Al) und Yttrium (Yt) zu verwenden, auf dem eine keramische Oberflächenschicht durch Erhitzen des Trägers in einer oxidierenden Atmosphäre erzeugt wird.
  • Die bekannten Schaltungstafeln oder Träger wie auch die Verfahren, mit denen diese hergestellt werden, weisen indes eine Anzahl von Nachteilen auf. Die isolierende und die leitende Schicht werden mit verschiedenen Verfahren aufgebracht, die die Eigenschaften von zuvor bereits aufgetragenen Beschichtungen häufig negativ beeinflussen. Es hat sich als schwierig erwiesen, nichtleitende Schichten mit befriedigenden dielektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften zu erzielen; wenn diese Eigenschaften durch das Anbringen eines Leitungsmusters oder das Auflöten von Bauteilen hierauf negativ beeinflußt werden, erfüllt das fertige Produkt kaum die Anforderungen, die hieran gestellt sind, z.B. bei Hybridbausteinen in der Leistungselektronik. So ist es beispielsweise schwierig, eine befriedigende Verbindung zwischen den verschiedenen Schichten oder der Isolationsschicht und dem metallischen Träger zu erzielen, der den Kern oder die Basis bildet, und die Durchschlagsfestigkeit der elektrischen Isolationsschicht ist nicht so gut, wie dies gewünscht wird. Eine Lösung dieses Problems könnte darin bestehen, die Dicke der elektrischen Isolationsschicht zu erhöhen. Diese Lösung ist jedoch teuer und führt bei keramischen Beschichtungen zu keiner Verbesserung, da diese Beschichtungen normalerweise spröde sind und eine vergleichsweise geringe Zug- und Schubfestigkeit haben, obwohl sie harte Werkstoffe sind und theoretisch eine hohe Durchschlagsfestigkeit haben. Diese letztgenannte Eigenschaft wird jedoch durch die Bildung von Poren und Verunreinigungen bzw. Störstellen verringert, die durch Wanderung entstehen. Es hat sich daher herausgestellt, daß keramische Schichten, die z.B. in einem Plasma-Spritzverfahren aufgetragen werden, keine besseren elektrischen Eigenschaften erzielen, wenn ihre Dicke über 0,3 mm vergrößert wird. Darüber hinaus beeinträchtigt die Verwendung von verschiedenen Verfahren zum Auftragen der unterschiedlichen Schichten auf den metallischen Träger die Wirtschaftlichkeit beim Herstellen.
  • Aus der Druckschrift EP-A 0 048 992 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Poren in der keramischen Schicht mit einem Harz mit einem Netz ausgefüllt werden, das fest an die Keramik gebunden ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die o.g. und andere Nachteile zu vermeiden, indem die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Trägern angibt, die eine hohe mechanische Festigkeit und große Durchschlagsfestigkeit haben und die dazu in der Lage sind, große thermische Belastungen zu ertragen und in dem dasselbe Verfahren zum Beschichten einer Basis aus einem vorzugsweise metallischen Material sowohl mit den elektrisch isolierenden als auch den leitenden Schichten verwendet werden kann.
  • Das Verfahren nach der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Weitere Merkmale und Vorteile des Verfahrens sind in den angefügten abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Das Verfahren wird anhand eines typischen Verfahrensbeispiels und in Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • Fig. 1 einen Träger nach dem Stand der Technik, in einer Schnittdarstellung;
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Plasma-Spritzpistole, wie sie bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendet wird;
  • Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Trägers, der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt ist;
  • Fig. 4 das Anbringen einer elektrisch leitenden Schicht in Form eines Leitungsmusters;
  • Fig. 5 einen fertiggestellten, bestückten Hybridbaustein für die Leistungselektronik in einer perspektivischen Darstellung und mit einem teilweise offen dargestellten Träger.
  • Fig. 1 zeigt einen bekannten Träger mit einer Transistormatrix 1, die auf einer leitenden Schicht 2 mit einem Bindemittel 3 oder durch Löten befestigt ist. Der Träger wird von vielen verschiedenen Schichten gebildet, die in verschiedenen Verfahren aufgetragen sind; so ist beispielsweise die Isolationsschicht 4 auf die Basis 5 aufgeklebt, während die wärmesenke bzw. der Kühlkörper 6 ein separates Bauteil ist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Beispiels in Verbindung mit der Herstellung eines Trägers beschrieben, an dem die Bauteile auf einer Seite angeordnet sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Der im folgenden Beispiel verwendete thermische Beschichtungsprozeß ist ein Plasma-Spritzverfahren. Die Basis 5, die ein Metallblech, vorzugsweise aus Stahl, Aluminium oder Kupfer sein kann, wird auf der Seite bzw. Oberfläche gereinigt oder entfettet, die mit der isolationsschicht 4 beschichtet werden soll, indem Trichlorethen, Azeton oder ein vergleichbares Reinigungsmittel auf die Oberfläche aufgesprüht wird. Die Oberfläche wird dann in einem ersten Verfahrensschritt mit Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) sandgestrahlt, z.B. mit "Metcolite" mit einer Korngröße von 0,2 bis 0,8 um. Die Verfahrensparameter, die bei diesem Verfahrensschritt verwendet werden, können z.B. wie folgt sein:
  • Strahldruck: 3 - 6 bar
  • Düsendurchmesser: 4 - 8 mm
  • Abstand: 100 - 200 mm
  • Strahlwinkel: 60 - 90 º
  • Oberflächenrauhigkeit: 20 um (Mittelwert)
  • Die sandgestrahlte Oberfläche muß unmittelbar anschließend von Staub gereinigt werden, indem sie mit vollständig trockener und fettfreier Druckluft oder mit Stickstoffgas abgeblasen wird.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, der spätestens ein bis zwei Stunden nach dem Sandstrahlen durchgeführt wird, wird die Oberfläche mit einer Bindeschicht 7 in einem Plasma-Spritzverfahren beschichtet. Die Bindeschicht dient als Träger für die Keramikschicht 4, die die nichtleitende Schicht bildet. Die Bindeschicht 7 besteht vorzugsweise aus Kupferpulver des Typs PT 2901, Metco 56 od.dgl.. Das Kupferpulver wird in einem Plasmaverfahren mit Hilfe einer Plasmapistole von der Art aufgesprüht, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. In diesem Verfahrensschritt wird der Träger, d.h. das Werkstück, oder die Pistole mit einer Geschwindigkeit von 1 m/sec. bewegt. Gleichzeitig wird die Plasma-Spritzpistole kontinuierlich in rechten Richtungswinkeln zu dem Träger mit einer Geschwindigkeit von 5 mm pro Überstreichung bewegt. Die Bindeschicht wird mit einer Dicke von 0,05 bis 0,15 mm aufgetragen, wobei die aufgetragene Dicke während jeder Überstreichung 15 um beträgt. Die Parameter, die in diesem Verfahrensschritt angewendet werden, sind:
  • Stromstärke: 300 - 500 A
  • Spannung: 50 - 65 V
  • Abstand (Näherungsweise) : 150 mm
  • Argon-Gas-Durchsatz: 50 - 70 L/min.
  • Wasserstoff-Gas-Durchsatz: 6 L/min.
  • Pulver-Durchsatz: 50 g/min.
  • Unmittelbar nach dem Aufbringen der Bindeschicht 7 wird nun in einem anschließenden Verfahrensschritt eine nichtleitende Schicht 4 aus einem keramischen Material aufgetragen. Die Keramikschicht 4 besteht aus Aluminiumoxid, das alternativ mit 25 % Zirkonerde gemischt sein kann. Die Korngröße beträgt normalerweise 10 bis 110 um, wenn man beispielsweise Metco 105 SFP verwendet. Wenn die keramische Schicht 4 mit einer metallischen Schicht spritz-beschichtet wird, wird eine Mischung mit 25 Gew.% Zirkonerde (ZrO&sub2;) verwendet. Die in diesem Verfahrensschritt verwendeten Parameter sind:
  • Stromstärke: 550 - 1000 A
  • Spannung: 50 - 75 V
  • Abstand: 90 - 110 mm
  • Argon-Gas-Durchsatz: 30 - 40 L/min.
  • Wasserstoff-Gas-Durchsatz: 50 - 70 L/min.
  • Pulver-Durchsatz: 20 - 1100 g/min.
  • Durchlaufdicke: 2 - 15 mm
  • Schichtdicke: 0,3 mm
  • Während die keramische Schicht 4 aufgetragen wird, muß die Temperatur des Trägers zwischen 50 und 150 ºC betragen. Dies kann leicht dadurch erreicht werden, daß der Träger mit Luft zwangsgekühlt wird.
  • In dem folgenden Verfahrensschritt wird die Keramikschicht 4 imprägniert, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erzielen. Bei einer Temperatur des Trägers, die niedriger als 50ºC ist, aber oberhalb der Umgebungstemperatur liegt, wird Silikonöl, vorzugsweise des Typs Baysilone 100, mit einem passenden Werkzeug wie einer Bürste, einer Spritzpistole od.dgl. aufgetragen, wobei ein sichtbarer, glänzender Film gebildet wird, der über der ganzen Oberfläche gesehen werden kann. Beim Auftragen wird das Silikonöl von der Keramikschicht 4 aufgenommen, während überflüssiges Silikonöl von der Oberfläche entfernt wird, wozu beispielsweise ein Feuchtigkeit absorbierendes, poröses Papier verwendet wird. Dieses Papier wird zwei- bis fünfmal gegen die Oberfläche gedrückt, so daß dort schließlich kein Silikonöl mehr sichtbar ist.
  • In einem anschließenden Verfahrensschritt wird die nichtleitende Schicht mit einem Leiterbild oder einem stromleitenden Muster aus Kupfer beschichtet. Dieser Verfahrens schritt muß innerhalb einer Stunde durchgeführt werden, nachdem der Keramikwerkstoff im Plasma- Spritzverfahren aufgesprüht wurde. Ein gewünschtes Leiterbild oder -muster wird erzielt, indem Kupferpulver durch eine Schablone aus nichtrostendem Stahl in Form eines Bleches von 2 bis 3 mm Dicke im Plasma-Spritzverfahren aufgesprüht wird, wobei das erwünschte Leiterbild aus dem Blech zuvor mit einem Laser ausgeschnitten wurde. Das Leiterbild oder -muster richtet sich hierbei nach der elektrischen Wirkungsweise, die der Träger erfüllen soll. Der Abstand zwischen der Schablone und der Keramikschicht 4 muß zwischen 0,5 und 1 mm betragen. Der Träger mit der Keramikschicht wird mit Plasma auf etwa 50ºC vorgewärmt, wozu die gleiche Plasmapistole verwendet wird, die auch beim Spritzen eingesetzt wurde. Für das Leitungsbild wird dasselbe Kupferpulver wie bei der elektrisch leitenden Schicht 2 auf der Bindeschicht verwendet, d.h. PT 2901, Metco 56 od.dgl. Die Parameter für die Sprühgeschwindigkeit und den vertikalen Vorschub sind ebenfalls die gleichen wie beim Anbringen der Bindeschicht. Die in diesem Verfahrensschritt verwendeten Kennwerte sind:
  • Stromstärke: 300 - 500 A
  • Spannung: 50 - 65 V
  • Abstand: 150 mm
  • Argon-Gas-Durchsatz: 50 - 70 L/min.
  • Wasserstoff-Gas-Durchsatz: 5 L/min.
  • Pulver-Durchsatz: 50 g/min.
  • Dicke pro Durchlauf: 0,05 - 0,15 mm
  • Schichtdicke: 0,1 - 1 mm
  • Die Kupferschicht kann bis zu ihrer erwünschten Stärke aufgesprüht werden oder ein Übermaß von 0,1 mm haben. Im letzteren Falle wird die Schicht durch Schleifen, Fräsen od.dgl. geschlichtet bzw. geglättet.
  • Im letzten Verfahrensschritt wird der Träger gereinigt, um eventuell vorhandenen Kupferstaub zu entfernen. Hierzu wird der Träger mit kleinen Glaskugeln in einer separaten Kammer strahlgereinigt, um eine Verunreinigung der Leiterschicht mit Silikon zu vermeiden. Dieser Verfahrensschritt muß sorgfältig durchgeführt werden, wobei folgende Verfahrensparameter verwendet werden:
  • Druck: 2 - 5 bar
  • Düsendurchmesser: 1 - 6mm
  • Abstand: ca. 150 mm
  • Kugeldurchmesser: 50 - 100 um
  • Mit Hilfe des Verfahrens, das im obigen Beispiel beschrieben ist, wird ein Träger bereitgestellt, der sich beispielsweise besonders gut für die Herstellung von Hybridbausteinen für die Leistungselektronik eignet, der aber auch überall dort in der Elektronik verwendet werden kann, wo Träger mit großer mechanischer Festigkeit und ausgezeichneten thermischen und elektrischen Eigenschaften erwünscht sind. Derartige Träger können auch in weniger traditionellen Anwendungsbereichen in der Elektrotechnik verwendet werden und in diesen Fällen möglicherweise ein integriertes Bauteil einer umfangreicheren elektronischen und mechanischen Anordnung darstellen. Die metallische Basis 5 kann dann beispielsweise ein Teil der Konstruktion selbst sein und mit der nichtleitenden Schicht 4 an Ort und Stelle mit Hilfe eines Plasma-Spritzverfahrens beschichtet werden, um später elektrische oder elektronische Bauteile einzubauen.
  • Ein wie oben beschrieben hergestellter Träger eignet sich besonders gut für einen automatischen Herstellungsprozeß zum Herstellen von miniaturisierten Hybridschaltkreis-Bausteinen in Form von vorgefertigten Teilen. Gegenüber den herkömmlichen Fertigungsverfahren können die Kosten hierbei um etwa 20 % verringert werden, was eine Folge der Herstellung eines Schaltkreisteiles mit einer Volumenverringerung von bis zum 70 % ist. Das Herstellungsverfahren eignet sich gut für die Produktion von Schaltkreisen nach Beschreibung oder nach Kundenwunsch und ermöglicht leicht eine mögliche Optimierung des Schaltkreisbausteines, die den speziellen Anforderungen für die mechanischen und thermischen Eigenschaften gerecht werden. Wie sich aus der Beschreibung ergibt, eignet sich das Verfahren sehr gut zum Herstellen kleiner Serien mit häufigem Wechsel des Schaltbildes, da die Ausgangskosten gering sind.
  • Die wirtschaftlichen und verfahrenstechnischen Vorteile werden in erster Linie dadurch erreicht, daß die Beschichtung auf der Verwendung eines thermischen Beschichtungsprozesses beruht, z.B. eines Plasma-Spritzverfahrens oder eines Strahl-Beschichtungsverfahrens. Darüber hinaus ist die Verwendung von thermischen Beschichtungsverfahren in der mechanischen Industrie gut bekannt, um beispielsweise Metalle mit einer abriebbeständigen Schicht aus einem keramischen Werkstoff zu versehen. Indem die keramische Schicht 4 mit einer Basis 5 aus einem metallischen Werkstoff verbunden wird, werden gute wärmeleitende Eigenschaften erzielt. Wenn der thermische Beschichtungsprozeß auch zum Aufbringen der elektrisch leitenden Schicht 2 in Form eines bestimmten Leitungsmusters verwendet wird, erhält man einen Träger mit ausgezeichneten wärmeleitenden Eigenschaften.
  • Zum Beschichten können unterschiedliche thermische Verfahren verwendet werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, ein Plasma-Spritzverfahren zum Aufbringen der keramischen Schicht 4 zu verwenden, was eine keramische Beschichtung mit einem Porenvolumen von 5 % und 5 % Oxiden (Vol.) ergibt. Es ist indes erwünscht, daß die nicht imprägnierbare leitende Schicht 2 eine größere Dichte und einen geringeren Oxidanteil aufweist. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die leitende Schicht in einem Strahl- Beschichtungsverfahren (Jet Coating) aufgetragen wird, z.B. mit einem Metco "Diamondjet", der eine leitende Schicht mit lediglich 2 % Porenvolumen und 2 % Oxidvolumen erzeugt. Darüber hinaus gelten die Parameter Stromstärke, Spannung und Gas-Durchsatz, die für das o.g. Prozeßbeispiel angegeben sind, nicht für das Strahl-Beschichtungsverfahren, in dem Hochgeschwindigkeits-Verbrennungsgase aus der Verbrennung von beispielsweise Propan verwendet werden.
  • Obwohl ein Träger, der nach dem oben beschriebenen Beispiel hergestellt wird, lediglich dazu verwendet werden kann, um Bausteine auf einer Seite anzuordnen, hat sich gezeigt, daß die Herstellungskosten für einen bestimmten Flächenbereich geringer sind als bei herkömmlichen, doppelseitigen Schalttafeln aus Epoxidharz, wenn man die Kosten für die verwendete Metallbasis außer Acht läßt, die möglicherweise ein Bauteil einer umfassenderen Anordnung ist, in der elektrische oder elektronische Bauteile angeordnet sind.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, einen Träger mit einem thermischen Widerstand von 0,6ºC/W (kalkuliert) herzustellen, wenn man eine 10 mm Dicke Basis aus Aluminiumblech verwendet, wobei ein volumetrischer spezifischer Widerstand von 25.10¹²Ohm/m² mit einer keramischen Schicht von 0,3 mm Dicke, eine Durchschlagfestigkeit von 3000 V bei gleicher Dicke der Keramikschicht und eine elektrische Leitfähigkeit der plasma-gespritzten Kupferschicht von 40 bis 50 % von reinem Kupfer erreicht wird, die jedoch 1000mal so groß ist wie die Leitfähigkeit einer Dickfilmpaste.
  • Beim Anbringen der keramischen Schicht kann ein thermisches Verfahren besonders gut bei vielen verschiedenen Grundwerkstoffen angewendet werden. Wenn das thermische Beschichtungsverfahren auch zum Aufbringen des Leitungsbildes bzw. -musters verwendet wird, kann es leicht mit verschiedenen Technologien und Verfahren zum Befestigen von Bauteilen kombiniert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines Trägers zur Bestükkung mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen, wobei der Träger wenigstens einen Grundkörper aus einem vorzugsweise metallischen Werkstoff aufweist, der Teil einer umfangreicheren Anordnung sein kann oder in eine solche integriert sein kann und der eine nichtleitende Schicht und eine elektrisch leitende Schicht aufweist, die ein vorher festgelegtes Muster bildet, gekennzeichnet durch folgende aufeinanderfolgende Verfahrensschritte:
a) Sandstrahlen der Oberfläche des Grundkörpers mit Al&sub2;O&sub3;-Körnern (Aluminiumoxid);
b) Beschichten der sandgestrahlten Oberfläche des Grundkörpers mit einer Bindeschicht in einem thermischen Beschichtungsverfahren;
c) Beschichten der Bindeschicht mit einer nichtleitenden Schicht in einem thermischen Beschichtungsverfahren, wobei die nichtleitende Schicht von einem keramischen Werkstoff gebildet wird;
d) Imprägnieren der nichtleitenden Schicht aus Keramikwerkstoff mit Silikonöl;
e) Beschichten der nichtleitenden Schicht mit der elektrisch leitenden Schicht in einem thermischen Beschichtungsverfahren, wobei eine Schablone verwendet wird, um das vorherbestimmte Muster zu erzeugen; und
f) Reinigen der Oberfläche der elektrisch nichtleitenden Schicht und der elektrisch leitenden Schicht durch Kugelstrahlen mit Glaskugeln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekkennzeichnet, daß das thermische Beschichtungsverfahren ein Plasma-Spritzverfahren ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Beschichtungsverfahren ein Strahl-Beschichtungsverfahren ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma-Spritzverfahren im Verfahrensschritt c) und das Strahl-Beschichtungsverfahren im Verfahrensschritt d) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnieren im Verfahrens schritt d) dadurch erzielt wird, daß Silikonöl auf die Oberfläche der nichtleitenden Schicht aufgebracht wird, so daß sich auf der Oberfläche ein sichtbarer Silikonölfilm ausbildet, wonach das überschüssige Silikonöl unmittelbar nach seinem Aufbringen wieder von der Oberfläche entfernt wird, so daß der Silikonölfilm nicht länger sichtbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichten mit der Bindeschicht im Verfahrensschritt b) spätestens 1 bis 2 Stunden nach dem Verfahrensschritt a) durchgeführt wird.
. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindeschicht aus Kupferpulver besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Schicht von Aluminiumoxid-Pulver (Al&sub2;O&sub3;-Pulver) gebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, adurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Schicht aus einer Mischung aus Aluminiumoxid-Pulver (Al&sub2;O&sub3;) und Zirkonerde (ZrO&sub2;) besteht, wobei der Anteil der Zirkonerde vorzugsweise etwa 25 Gew.% beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtleitende Schicht vor dem Verfahrensschritt e) vorzugsweise durch eine Plasmaeinrichtung auf etwa 50ºC vorgewärmt wird.
DE90902852T 1989-01-30 1990-01-30 Verfahren zur herstellung eines trägers zur bestückung mit elektrischen und/oder elektronischen bauelementen. Expired - Fee Related DE69003092T2 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10331208A1 (de) * 2003-07-10 2005-02-10 Newspray Gmbh Verfahren und Anordnung zur Isolierung eines Kühlkörpers
DE102004058806A1 (de) * 2004-12-07 2006-06-08 Robert Bosch Gmbh Schaltungsstruktur auf einem Kühlkörper und Verfahren zur Herstellung derartiger Schaltungsstrukturen
DE102011004171A1 (de) * 2011-02-15 2012-08-16 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Temperierelement und Verfahren zur Befestigung eines Elektrobauteils an dem Temperierelement

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO963687A (no) * 1996-09-03 1997-12-22 Svein Hestevik Kommutator

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2435883A1 (fr) * 1978-06-29 1980-04-04 Materiel Telephonique Circuit integre hybride et son procede de fabrication
DE3176951D1 (en) * 1980-09-30 1989-01-12 Toshiba Kk Printed circuit board and method for fabricating the same
JPS5835375A (ja) * 1981-08-25 1983-03-02 ホステルト・フオトマタ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツンク 乾燥装置
JPS5835376A (ja) * 1981-08-26 1983-03-02 東海高熱工業株式会社 省エネルギ−形連続熱処理炉
JPS5835374A (ja) * 1981-08-28 1983-03-02 株式会社日立製作所 乾燥装置
DE3335184A1 (de) * 1983-09-28 1985-04-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von halbleiterbausteinen
SE437207B (sv) * 1983-12-13 1985-02-11 Rolf Dahlberg Monsterkort med berande stomme i form av vermeavledande metallplatta
DE3527967A1 (de) * 1985-08-03 1987-02-05 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zur herstellung von leiterplatten
DE3625087A1 (de) * 1986-07-24 1988-01-28 Ego Elektro Blanc & Fischer Elektro-bauelement
DE3641202A1 (de) * 1986-12-03 1988-06-16 Standard Elektrik Lorenz Ag Metallkernleiterplatte als traeger fuer hf- und mikrowellenschaltkreise

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10331208A1 (de) * 2003-07-10 2005-02-10 Newspray Gmbh Verfahren und Anordnung zur Isolierung eines Kühlkörpers
DE102004058806A1 (de) * 2004-12-07 2006-06-08 Robert Bosch Gmbh Schaltungsstruktur auf einem Kühlkörper und Verfahren zur Herstellung derartiger Schaltungsstrukturen
DE102004058806B4 (de) * 2004-12-07 2013-09-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung von Schaltungsstrukturen auf einem Kühlkörper und Schaltungsstruktur auf einem Kühlkörper
DE102011004171A1 (de) * 2011-02-15 2012-08-16 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Temperierelement und Verfahren zur Befestigung eines Elektrobauteils an dem Temperierelement

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Publication number Publication date
FI913562A0 (fi) 1991-07-25
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NO169570C (no) 1992-07-08
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CA2046615A1 (en) 1990-07-31
JPH04500584A (ja) 1992-01-30

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