WO2008128948A2 - Bauteil mit einem metallisierten keramikkörper - Google Patents

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Abstract

Bei Bauteilen mit einem Keramikkörper, der an mindestens einer Stelle seiner Oberfläche mit einer Metallisierung bedeckt ist, können Probleme mit der Haltbarkeit und der Haftfestigkeit der metallischen Beschichtungen auftreten. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, dass der Werkstoff an der Oberfläche des Keramikkörpers an den Stellen der Metallisierung vollflächig oder teilflächig durch chemische oder physikalische Vorgänge chemisch und/oder kristallografisch und/oder physikalisch mit oder ohne Zugabe geeigneter Reaktionsstoffe verändert ist und mindestens eine mit dem Keramikkörper verbundene dichte oder poröse Schicht mit einer gleichen oder ungleichen Dicke von mindestens 0,001 Nanometern bildet, die aus mindestens einem homogenen oder heterogenen neuen Werkstoff besteht.

Description

Bauteil mit einem metallisierten Keramikkörper
Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem Keramikkörper, der an mindestens einer Stelle seiner Oberfläche mit einer Metallisierung bedeckt ist sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils.
In der DE 196 03 822 C2 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Keramik- Substrats mit wenigstens einer Schicht aus Aluminiumnitrid-Keramik sowie das nach diesem Verfahren hergestellte Keramik-Substrat beschrieben. Zur Erhöhung der Haltbarkeit der Metallisierung wird eine Hilfs- oder Zwischenschicht aus Aluminiumoxid erzeugt, wofür die zur Metallisierung vorgesehene Oberflächenseite mit einer Schicht aus Kupfer oder aus Kupferoxid oder aus anderen kupferhaltigen Verbindungen versehen und anschließend in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wärmebehandelt wird.
Bei Bauteilen mit einem Keramikkörper, der an mindestens einer Stelle seiner Oberfläche mit einer Metallisierung bedeckt ist, können Probleme mit der Haltbarkeit und der Haftfestigkeit der metallischen Beschichtungen auftreten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bauteil mit einem Keramikkörper vorzustellen, der an mindestens einer Stelle seiner Oberfläche mit einer Metallisierung bedeckt und plattenförmig ausgebildet oder räumlich strukturiert ist sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils, bei dem die Metallisierung besonders gut haftet.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Bauteil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und verfahrensgemäß mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 19. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen vorgestellt. Das erfindungsgemäße Bauteil besteht aus einem Keramikkörper, der an mindestens einer Stelle seiner Oberfläche mit einer Metallisierung bedeckt ist. Der Keramikkörper ist plattenförmig ausgebildet oder räumlich strukturiert. Er kann beispielsweise eine E-Form aufweisen. Eine solche Form haben beispielsweise Heatsinks.
Unter einem Heatsink wird ein Körper verstanden, der elektrische oder elektronische Bauelemente oder Schaltungen trägt und der so geformt ist, dass er die in den Bauelementen oder Schaltungen entstehende Wärme so abführen kann, dass kein Wärmestau entsteht, der den Bauelementen oder Schaltungen schaden kann. Der Trägerkörper ist ein Körper aus einem Werkstoff, der elektrisch nicht oder nahezu nicht leitend ist und eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Der ideale Werkstoff für einen solchen Körper ist Keramik.
Der Körper ist einstückig und weist Wärme ab- oder zuführende Elemente zum Schutz der elektronischen Bauelemente oder Schaltungen auf. Bevorzugt ist der Trägerkörper eine Platine und die Elemente sind Bohrungen, Kanäle, Rippen und/oder Ausnehmungen, die mit einem Heiz- oder Kühlmedium beaufschlagbar sind. Das Medium kann flüssig oder gasförmig sein. Der Trägerkörper und/oder das Kühlelement bestehen vorzugsweise aus mindestens einer keramischen Komponente oder einem Verbund von unterschiedlichen Keramikwerkstoffen.
Der Keramikwerkstoff enthält als Hauptkomponente 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% ZrO2/HfO2 oder 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% AI2O3 oder 50,1 Gew-% bis 100
Gew-% AIN oder 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% Si3N4 oder 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% BeO, 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% SiC oder eine Kombinatinon von mindestens zwei der Hauptkomponenten in beliebiger Kombination im angegebenen Anteilsbereich sowie als Nebenkomponente die Elemente Ca, Sr, Si, Mg, B, Y, Sc, Ce, Cu, Zn, Pb in mindestens einer Oxidationsstufe und / oder Verbindung mit einem Anteil von < 49,9 Gew-% einzeln oder in beliebiger Kombination im angegebenen Anteilsbereich. Die Hauptkomponenten und die Nebenkomponenten, unter Abzug eines Anteils an Verunreinigungen von < 3 Gew-%, sind in beliebiger Kombination miteinander zu einer Gesamtzusammensetzung von 100 Gew-% miteinander kombinierbar.
Die Metallisierung kann beispielsweise aus Wolfram, Silber, Gold, Kupfer, Platin, Palladium, Nickel, Aluminium oder Stahl in reiner oder technischer Qualität oder aus Mischungen von mindestens zwei unterschiedlichen Metallen bestehen. Die Metallisierung kann beispielsweise auch, zusätzlich oder allein, aus Reaktionsloten, Weichloten oder Hartloten bestehen.
Damit die Metallisierung auf dem Keramikkörper des Bauteils gut haftet, wird der Werkstoff an der Oberfläche des Keramikkörpers vollflächig oder teilflächig durch chemische oder physikalische Vorgänge chemisch und/oder kristallografisch und/oder physikalisch mit oder ohne Zugabe geeigneter Reaktionsstoffe verändert. Dadurch entsteht auf dem Keramikkörper an der oder den behandelten Stellen mindestens eine mit dem Keramikkörper verbundene dichte oder poröse Schicht mit einer gleichen oder ungleichen Dicke von mindestens 0,001 Nanometern, die aus mindestens einem homogenen oder heterogenen neuen Werkstoff besteht. Der restliche Grundwerkstoff des Keramikkörpers bleibt unverändert. Mit diesem neuen Werkstoff kann teilflächig oder vollflächig mindestens einer Metallisierung verbunden werden.
Die Reaktionsstoffe sind im Wesentlichen Metalle wie Kupfer oder Kupferoxide beim DCB-Verfahren (Direct Copper Bonding) oder Calziumverbindungen oder Manganoxid oder Sauerstoff. Aktive Metallkomponenten beim AMB-Verfahren (Active Metal Brazing) sind beispielsweise Zn, Sn, Ni, Pd, Ag, Cu, In, Zr, Ti, Ag, Yt, T, N.
Durch das oben beschriebene Verfahren wird auf der Oberfläche von Metalloxid- Keramiken mindestens vollflächig oder teilflächig ein neuer Werkstoff erzeugt. Es wird eine Schicht intermetallischer Phasen gebildet, mit deren Hilfe Metallisierungen auf Keramikkörper aufgebracht werden können, ohne dass Blasen, Abplatzungen und andere Fehlstellen, insbesondere bei thermischer Belastung, auftreten.
Die aus dem neuen Werkstoff gebildete Schicht kann, in Abhängigkeit von der Metallisierung, eine Mischschicht umfassen, die mindestens aus Aluminiumoxid oder Kupferoxiden unterschiedlicher oder gleicher Oxidationsstufen oder festkörperchemischen Mischungen hiervon besteht.
Die gebildete Schicht kann, in Abhängigkeit von der Metallisierung, eine
Zwischenschicht umfassen, die mindestens aus Aluminiumoxid oder Kupferoxiden unterschiedlicher oder gleicher Oxidationsstufen oder festkörperchemischen Mischungen hiervon besteht.
Es sind auch Kombinationen von mindestens einer Zwischenschicht und mindestens einer Mischschicht möglich.
Zur Erzeugung einer Zwischenschicht aus Aluminiumoxid wird die Oberfläche eines Keramikkörpers aus Aluminiumnitrid vollflächig oder teilflächig mit einer Schicht aus Kupfer oder aus Kupferoxid oder aus anderen kupferhaltigen Verbindungen oder Kombinationen hiervon in einer minimalen Dicke von 0,001 Nanometern versehen und anschließend in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 700 0C bis 1380 0C so lange behandelt, bis sich die Zwischenschicht mit der gewünschten Dicke gebildet hat, die zwischen 0,05 und 80 Mikrometern liegen kann. Die Zwischenschicht enthält zumindest in einem Teil über ihre Dicke einen Anteil an 0,01 bis 80 Gewichtsprozent Kupferoxid.
Wenn das Aluminiumnitrid mit sauerstoffhaltiger Atmosphäre behandelt wird, kann gleichzeitig ein kupferoxidhaltiger Werkstoff über die Gasphase zur
Reaktion mit dem sich bildenden Aluminiumoxid gebracht werden. Die Behandlung in der sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Anteil an dampfförmigem Kupferoxid erfolgt so lange, bis sich eine Schichtdicke von 0,05 bis 80 Mikrometern eingestellt hat.
Diese Zwischenschichten, Mischschichten oder Kombinationen dieser Schichten ermöglichen eine haftfeste Verbindung zwischen dem keramischen Werkstoff und der Metallisierung. Insbesondere bei der Metallisierung mit Kupfer schmilzt das Kupferoxid von aufgelegten Kupferfolien auf und bildet mit der gebildeten Schicht eine fehlerfreie, besonders haltbare Verbindung.
Die Zusammensetzung mindestens einer Schicht oder Zwischenschicht oder Mischschicht ist eine homogene oder gradierte und mindestens eine
Gradierung weist in eine oder mehrere Richtungen. So kann in einer gradierten
Schicht die Konzentration an Aluminiumoxid hin zum Aluminiumnitrid des
Keramikkörpers ansteigen oder die Konzentration einer Mischphase von
Anteilen an Kupferoxiden unterschiedlicher oder gleicher Oxidationsstufen mit Aluminiumoxid zur Aluminiumoxidschicht hin abnehmen. Dadurch ist es möglich, die Zusammensetzung der Zwischen- oder Mischschicht auf die vorgesehene Metallisierung abzustimmen.
Auf eine Metallisierung kann mindestens eine weitere gleiche oder ungleiche Metallisierung vollflächig oder teilflächig aufgetragen werden, beispielsweise zur Herstellung von Lotverbindungen mit elektronischen Bauteilen.
Nach der Behandlung der Oberfläche des Keramikkörpers kann auf mindestens einer der erzeugten Zwischenschichten eine Metallisierung unter Verwendung einer oxidierten Metall- oder Kupferfolie mittels des DCB-Verfahrens eine Metall- oder Kupferschicht vollflächig oder teilflächig befestigt werden.
Nach der Behandlung der Oberfläche des Keramikkörpers kann auf mindestens einer der erzeugten Zwischenschichten eine Metallisierung unter Verwendung einer Metallfolie mittels des AMB-Verfahrens, vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium oder Stahl, vollflächig oder teilflächig befestigt werden.
Mindestens ein gleiches oder ungleiches DCB-Substrat und/oder eine DCB- basierte Schaltung oder mindestens ein gleiches oder ungleiches AMB-Substrat und/oder eine AMB-basierte Schaltung oder mindestens eine substratbasierte Schaltung oder Platine oder ein aktives und/oder ein passives Bauelement und/oder mindestens ein sensorisches Element kann mit mindestens einer Metallisierung verbunden werden.
An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Bauteil, das nach dem DCB-Verfahren metallisiert wurde, mit einem elektronischen Bauteil,
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Bauteil, das nach dem AMB-Verfahren metallisiert wurde, mit einem elektronischen Bauteil.
Das Bauteil 1 in Figur 1 hat einen Keramikkörper 2 aus Aluminiumnitrid, der räumlich strukturiert ist, er ist E-förmig. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Körper 2 ein Heatsink. Die Oberseite 3 und die Unterseite 4 des Keramikkörpers 2 haben jeweils eine unterschiedlich große Oberfläche. Die Unterseite 4 weist Kühlrippen 5 auf. Die Oberseite 3 des Bauteils 1 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ebene Oberfläche auf. Auf der Oberseite 3 sowie an dem Schenkel der äußeren Kühlrippe 5 befinden sich metallisierte Bereiche 6, an denen beispielsweise elektronische Bauteile angelötet werden können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wurde an den Stellen 6 des Keramikkörpers 2, die metallisiert sind, zunächst eine Zwischenschicht 7 aus
Aluminiumoxid gebildet, mit der über weitere Schichten, einer Mischschicht, die Metallisierung verbunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgte die Metallisierung nach dem DCB-Verfahren. Die Metallisierung 8 ist eine Kupferfolie mit einer Kupferoxidschicht 9, die über eine Schicht 10 mit der Zwischenschicht 7 verbunden ist. In der Schicht 10 befinden sich Anteile von Kupferoxid und Aluminiumoxid.
Die Oberseite 3 des Keramikkörpers 2 ist ein Schaltungsträger. Auf der Metallisierung 8 auf der Oberseite 3 ist ein elektronisches Bauteil, beispielsweise ein Chip 11 , mittels einer Lotverbindung 12 befestigt. Über Leitungen 13 ist er mit einem weiteren metallisierten Bereich 6 verbunden. Dieser Chip 11 stellt eine Wärmequelle dar, deren Wärme über die Kühlrippen 7 abgeführt wird.
Das Bauteil 1 in Figur 2 hat einen Keramikkörper 2, der mit dem aus der Figur 1 bekannten übereinstimmt. Übereinstimmende Merkmale sind deshalb mit denselben Bezugsziffern versehen. Der Keramikkörper kann beispielsweise aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Zirkonoxide oder Carbiden bestehen. Er ist räumlich strukturiert, er ist E-förmig. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Körper 2 ebenfalls ein Heatsink. Die Oberseite 3 und die Unterseite 4 des Keramikkörpers 2 haben jeweils eine unterschiedlich große Oberfläche. Die Unterseite 4 weist Kühlrippen 5 auf. Die Oberseite 3 des Bauteils 1 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ebene Oberfläche auf. Auf der Oberseite 3 sowie an dem Schenkel der äußeren Kühlrippe 5 befinden sich metallisierte Bereiche 6, an denen beispielsweise elektronische Bauteile angelötet werden können.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgte die Metallisierung mittels des AMB-Verfahrens. Dabei wird zwischen die zwei zu verbindenden Teile, dem Keramikkörper 2 und einer Metallfolie als Metallisierung 15, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder Stahl, ein metallischer Füllwerkstoff als Lot gefüllt, welcher aktive metallische Zusätze enthält, welche mit der Oberfläche des Keramikkörpers 2 direkt reagieren können. Die Legierungen des metallischen Füllwerkstoffs enthalten als aktive Metallkomponenten beispielsweise Zn, Sn, Ni, Pd, Ag, Cu, In, Zr, Ti, Ag, Yt, T, N. Der Rest wird durch sonstige Legierungsbestandteile gebildet. Diese Legierungen werden vorzugsweise in Form einer Paste auf die Oberfläche des Keramikkörpers aufgetragen. Das Hartlöten (Brazing) erfolgt vorzugsweise im Vakuum oder in einer Inertgas- Atmosphäre aus Helium oder Argon.
Beim Hartlöten hat der aufgeschmolzene metallische Füllwerkstoff, das Lot 16, mit dem keramischen Werkstoff des Keramikkörpers 2 eine Verbindung, eine Schicht 17, gebildet, in der der keramische Werkstoff verändert wurde. Über diese Schicht 17 ist die Metallisierung 15 mit dem Keramikkörper 2 verbunden.
Die Oberseite 3 des Keramikkörpers 2 ist ein Schaltungsträger. Auf der Metallisierung 15 auf der Oberseite 3 ist ein elektronisches Bauteil, beispielsweise ein Chip 11 , mittels einer Lotverbindung 12 befestigt. Über Leitungen 13 ist er mit einem weiteren metallisierten Bereich 6 verbunden. Dieser Chip 11 stellt eine Wärmequelle dar, deren Wärme über die Kühlrippen 5 abgeführt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Bauteil mit einem Keramikkörper, der an mindestens einer Stelle seiner Oberfläche mit einer Metallisierung bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper plattenförmig oder räumlich strukturiert ist, dass der Werkstoff an der Oberfläche des Keramikkörpers vollflächig oder teilflächig durch chemische oder physikalische Vorgänge chemisch und/oder kristallografisch und/oder physikalisch mit oder ohne Zugabe geeigneter Reaktionsstoffe verändert ist und mindestens eine mit dem Keramikkörper verbundene dichte oder poröse Schicht mit einer gleichen oder ungleichen Dicke von mindestens 0,001 Nanometern bildet, die aus mindestens einem homogenen oder heterogenen neuen Werkstoff besteht, dass dieser neue Werkstoff teilflächig oder vollflächig mit mindestens einer Metallisierung verbunden ist und dass der restliche Grundwerkstoff des Keramikkörpers unverändert ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, der Keramikwerkstoff als Hauptkomponente 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% ZrO2/HfO2 oder 50,1
Gew-% bis 100 Gew-% AI2O3 oder 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% AIN oder
50,1 Gew-% bis 100 Gew-% Si3N4 oder 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% BeO, 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% SiC oder eine Kombinatinon von mindestens zwei der Hauptkomponenten in beliebiger Kombination im angegebenen
Anteilsbereich enthält sowie als Nebenkomponente die Elemente Ca, Sr, Si, Mg, B, Y, Sc, Ce, Cu, Zn, Pb in mindestens einer Oxidationsstufe und / oder Verbindung mit einem Anteil von < 49,9 Gew-% einzeln oder in beliebiger Kombination im angegebenen Anteilsbereich enthält und dass die Hauptkomponenten und die Nebenkomponenten, unter Abzug eines
Anteils an Verunreinigungen von < 3 Gew-%, in beliebiger Kombination miteinander zu einer Gesamtzusammensetzung von 100 Gew-% miteinander kombiniert sind.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung vorzugsweise aus Wolfram, Silber, Gold, Kupfer, Platin, Palladium, Nickel, Aluminium oder Stahl in reiner oder technischer Qualität oder aus Mischungen von mindestens zwei unterschiedlichen Metallen oder, zusätzlich oder allein, aus Reaktionsloten, Weichloten oder Hartloten besteht.
4. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsstoffe zur Bildung der Schicht aus dem neuen Werkstoff Calziumverbindungen oder Manganoxid oder Sauerstoff sind.
5. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim DCB-Verfahren die Reaktionsstoffe zur Bildung der Schicht aus dem neuen Werkstoff im Wesentlichen Metalle wie Kupfer oder Kupferoxide sind.
6. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim AMB-Verfahren die Reaktionsstoffe zur Bildung der Schicht aus dem neuen Werkstoff im Wesentlichen aktive Metallkomponenten von Zn, Sn, Ni, Pd, Ag, Cu, In, Zr, Ti, Ag, Yt, T, N sind.
7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem neuen Werkstoff gebildete Schicht eine
Mischschicht umfasst, die mindestens aus Aluminiumoxid oder Kupferoxiden unterschiedlicher oder gleicher Oxidationsstufen oder festkörperchemischen Mischungen hiervon besteht.
8. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem neuen Werkstoff gebildete Schicht eine
Zwischenschicht umfasst, die mindestens aus Aluminiumoxid oder aus Kupferoxiden unterschiedlicher oder gleicher Oxidationsstufen oder festkörperchemischen Mischungen hiervon besteht.
9. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer Zwischenschicht aus Aluminiumoxid eine Fläche des Keramikkörpers mit einer Schicht aus
Kupfer oder aus Kupferoxid oder aus anderen kupferhaltigen Verbindungen oder Kombinationen hiervon mit einer minimalen Dicke von 0,001 Nanometern versehen ist.
10. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Schichtdicke von 0,05 bis
80 Mikrometern aufweist.
11. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zwischenschicht zumindest in einem Teil über ihre Dicke der Anteil an Kupferoxid zwischen 0,01 und 80 Gewichtsprozent beträgt.
12. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kombinationen von mindestens einer Zwischenschicht und mindestens einer Mischschicht vorliegen.
13. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung mindestens einer Schicht oder Zwischenschicht oder Mischschicht eine homogene oder gradierte ist und mindestens eine Gradierung in eine oder mehrere Richtungen weist.
14. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer gradierten Schicht die Konzentration an Aluminiumoxid hin zum Aluminiumnitrid des Keramikkörpers ansteigt.
15. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration einer Mischphase von Anteilen an Kupferoxiden unterschiedlicher oder gleicher Oxidationsstufen mit Aluminiumoxid zur Aluminiumoxidschicht hin abnimmt.
16. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Metallisierung mindestens eine weitere gleiche oder ungleiche Metallisierung vollflächig oder teilflächig aufgetragen ist.
17. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein gleiches oder ungleiches DCB-
Substrat und/oder eine DCB-basierte Schaltung oder mindestens ein gleiches oder ungleiches AMB-Substrat und/oder eine AMB-basierte Schaltung oder mindestens eine substratbasierte Schaltung oder Platine oder ein aktives und/oder ein passives Bauelement und/oder mindestens ein sensorisches Element mit mindestens einer Metallisierung verbunden ist.
18. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper ein keramischer Heatsink ist.
19. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einem Keramikkörper, der an mindestens einer Stelle seiner Oberfläche mit einer Metallisierung bedeckt wird, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper plattenförmig ausgebildet oder räumlich strukturiert wird, dass der Werkstoff an der Oberfläche des Keramikkörpers vollflächig oder teilflächig durch chemische oder physikalische Vorgänge chemisch und/oder kristallografisch und/oder physikalisch mit oder ohne Zugabe geeigneter Reaktionsstoffe verändert wird und dadurch mindestens eine mit dem Keramikkörper verbundene dichte oder poröse Schicht mit einer gleichen oder ungleichen Dicke von mindestens 0,01 Nanometer gebildet wird, die aus mindestens einem homogenen oder heterogenen neuen Werkstoff besteht, dass dieser neue Werkstoff teilflächig oder vollflächig mit mindestens einer Metallisierung verbunden wird und dass der restliche Grundwerkstoff des Keramikkörpers nicht verändert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikwerkstoff aus einer Hauptkomponente von 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% ZrO2/HfO2 oder 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% AI2O3 oder 50,1 Gew- % bis 100 Gew-% AIN oder 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% Si3N4 oder 50,1
Gew-% bis 100 Gew-% BeO, 50,1 Gew-% bis 100 Gew-% SiC oder aus einer Kombinatinon von mindestens zwei der Hauptkomponenten in beliebiger Kombination im angegebenen Anteilsbereich sowie aus mindestens einer Nebenkomponente aus den Elementen Ca, Sr, Si, Mg, B, Y, Sc, Ce, Cu, Zn, Pb in mindestens einer Oxidationsstufe und / oder
Verbindung mit einem Anteil von < 49,9 Gew-% einzeln oder in beliebiger Kombination im angegebenen Anteilsbereich zusammengesetzt wird und dass die Hauptkomponenten und die Nebenkomponenten, unter Abzug eines Anteils an Verunreinigungen von < 3 Gew-%, in beliebiger Kombination miteinander zu einer Gesamtzusammensetzung von 100 Gew-
% miteinander kombiniert werden.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung des Keramikkörpers des Bauteils vorzugsweise mit Wolfram, Silber, Gold, Kupfer, Platin, Palladium, Nickel, Aluminium oder Stahl in reiner oder technischer Qualität oder aus Mischungen von mindestens zwei unterschiedlichen Metallen oder, zusätzlich oder allein, mit Reaktionsloten, Weichloten oder Hartloten vorgenommen wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionsstoffe zur Bildung der Schicht aus dem neuen Werkstoff Calziumverbindungen oder Manganoxid oder Sauerstoff wirken.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim DCB-Verfahren als Reaktionsstoffe zur Bildung der Schicht aus dem neuen Werkstoff im Wesentlichen Metalle wie Kupfer oder Kupferoxide wirken.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim AMB-Verfahren als Reaktionsstoffe zur Bildung der Schicht aus dem neuen Werkstoff im Wesentlichen die aktiven Metallkomponenten von Zn, Sn, Ni, Pd, Ag, Cu, In, Zr, Ti, Ag, Yt, T, N wirken.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem neuen Werkstoff gebildete Schicht eine
Mischschicht umfasst, die mindestens aus Aluminiumoxid oder aus Kupferoxiden unterschiedlicher oder gleicher Oxidationsstufen oder festkörperchemischen Mischungen hiervon gebildet wird.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem neuen Werkstoff gebildete Schicht eine
Zwischenschicht umfasst, die mindestens aus Aluminiumoxid oder aus Kupferoxiden unterschiedlicher oder gleicher Oxidationsstufen oder festkörperchemischen Mischungen hiervon gebildet wird.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kombinationen von mindestens einer
Zwischenschicht und mindestens einer Mischschicht erzeugt werden.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche eines Keramikkörpers aus Aluminiumnitrid mindestens vollflächig oder teilflächig mindestens eine Zwischenschicht aus Aluminiumoxid erzeugt wird, wozu diese Flächen mit einer Schicht aus Kupfer oder aus Kupferoxid oder aus anderen kupferhaltigen Verbindungen oder Kombinationen hiervon mit einer minimalen Dicke von 0,001 Nanometern versehen und anschließend in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre wärmebehandelt werden.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 700 0C bis 1380 0C erfolgt.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung des Aluminiumnitrids in der sauerstoffhaltigen Atmosphäre so lange erfolgt, bis sich für die jeweilige Zwischenschicht eine Schichtdicke von 0,05 bis 80 Mikrometern eingestellt hat.
31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das Aluminiumnitrid mit sauerstoffhaltiger Atmosphäre behandelt wird, gleichzeitig ein kupferoxidhaltiger Werkstoff über die Gasphase zur Reaktion mit dem sich bildenden Aluminiumoxid gebracht wird.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung in der sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Anteil an dampfförmigen Kupferoxid so lange erfolgt, bis sich eine Schicht aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von 0,05 bis 80 Mikrometern eingestellt hat.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zwischenschicht zumindest in einem Teil über ihre Dicke ein Anteil an Kupferoxid zwischen 0,01 und 80 Gewichtsprozent erzeugt wird.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Behandlung der Oberfläche eines Keramikkörpers auf der mindestens einen erzeugten Zwischenschicht eine Metallisierung unter Verwendung einer oxidierten Metall- oder Kupferfolie mittels des DCB-Verfahrens flächig befestigt wird.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Behandlung der Oberfläche eines Keramikkörpers aus Aluminiumnitrid mindestens eine Zwischenschicht erzeugt wird und dass auf der mindestens einen Zwischenschicht unter Verwendung des DCB-Verfahrens eine Metall- oder Kupferschicht aufgebracht wird.
36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, nach der Behandlung der Oberfläche eines Keramikkörpers auf der mindestens einen erzeugten Zwischenschicht eine Metallisierung unter Verwendung einer Metallfolie mittels des AMB- Verfahrens, vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium oder Stahl, flächig befestigt wird.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Behandlung der Oberfläche eines Keramikkörpers mindestens eine Zwischenschicht erzeugt wird und dass auf der mindestens einen Zwischenschicht unter Verwendung des AMB-
Verfahrens eine Metallfolie, vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium oder Stahl, aufgebracht wird.
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