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DE19945794C2 - Verfahren zum Herstellen einer Metall-Keramik-Leiterplatte mit DurchKontaktierungen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Metall-Keramik-Leiterplatte mit DurchKontaktierungen

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DE19945794C2
DE19945794C2 DE19945794A DE19945794A DE19945794C2 DE 19945794 C2 DE19945794 C2 DE 19945794C2 DE 19945794 A DE19945794 A DE 19945794A DE 19945794 A DE19945794 A DE 19945794A DE 19945794 C2 DE19945794 C2 DE 19945794C2
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metal
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Curamik Electronics GmbH
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Metall-Keramik- Leiterplatte und dabei spezieller auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 16.
Bekannt ist es, die zum Herstellen von Leiterbahnen, Anschlüssen usw. benötigte Metallisierung auf einer Keramik, z. B. auf einer Aluminium-Oxid-Keramik mit Hilfe der sogenannten Direct-Bonding-Technology und bei Metallisierungen aus Kupfer mit der des sogenannten "DCB-Verfahrens" (Direct-Copper-Bonding-Technology) herzustellen, und zwar unter Verwendung von die Metallisierung bildenden Metall- bzw. Kupferfolien oder Metall- bzw. Kupferblechen, die an ihren Oberflächenseiten eine Schicht oder einen Überzug aus einer chemischen Verbindung aus dem Metall und einem reaktiven Gas, bevorzugt Sauerstoff aufweisen.
Bei diesem beispielsweise in der US-PS 37 44 120 oder in der DE-PS 23 19 854 beschriebenen Verfahren bildet diese Schicht oder dieser Überzug aus der chemischen Verbindung aus dem Metall und einem reaktiven Gas (Aufschmelzschicht) ein Eutektikum mit einer Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls (z. B. Kupfers), so daß durch Auflegen der Folie auf die Keramik und durch Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander verbunden werden können, und zwar durch Aufschmelzen des Metalls bzw. Kupfers im wesentlichen nur im Bereich der Aufschmelzschicht bzw. Oxidschicht.
Dieses DCB-Verfahren weist dann z. B. folgende Verfahrensschritte auf:
  • - Oxidieren einer Kupferfolie derart, daß sich eine gleichmäßige Kupferoxidschicht ergibt;
  • - Auflegen des Kupferfolie auf die Keramikschicht;
  • - Erhitzen des Verbundes auf eine Prozeßtemperatur zwischen etwa 1065 bis 1083°C, z. B. auf ca. 1071°C;
  • - Abkühlen auf Raumtemperatur.
Bekannt ist speziell auch ein Verfahren zum Herstellen eines Substrates (EP 0 627 875 A1, entspricht DE 43 18 061 A1), bei dem zur Erzeugung einer Durchkontaktierung, d. h. eine elektrische Verbindung zwischen einer oberen und einer unteren Metallisierung innerhalb des Umfangs des Substrates in eine Öffnung der Isolierschicht ein Metallkörper eingelegt wird, der dann anschließend durch Pressen auf die Dicke der Isolierschicht verformt wird. Im Anschluß daran erfolgt zum Vervollständigen der Durchkontaktierung das elektrische Verbinden bzw. Bonden zwischen dem eingesetzten Metallkörper und den von Metallfolien oder Metallschichten gebildeten Metallisierungen, und zwar beispielsweise mit Hilfe des DCB-Prozesses.
Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß das Bonden bei hoher Prozeßtemperatur erfolgt und der Metallkörper einer wesentlich größeren thermischen Ausdehnung unterliegt als die Isolierschicht, so daß beim Bonden die Metallisierungen am Rand der jeweiligen Öffnung von der Isolierschicht abheben und somit auch nach Herstellung des Substrates die Metallisierungen in der unmittelbaren Umgebung der Durchkontaktierungen nicht vollständig mit den Oberflächenseiten der Isolierschicht bzw. Keramikschicht verbunden sind.
Bekannt ist auch ein Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten mit einer Isolierschicht, die beidseitig mit einer Kupferfolie versehen ist (DE 19 20 061; US 2,889,393) Diese Isolierschicht weist wenigstens eine Öffnung auf, in die zur Bildung einer Durchkontaktierung mittels Stempel das Material der beiden Kupferfolien beidseitig durch bleibende Verformung hineingedrückt und in der dann eine elektrische Verbindung, beispielsweise durch Punktschweißen, hergestellt wird. Dieses bekannte Verfahren erfordert ein relativ aufwendiges Werkzeugs und bedingt bei Toleranzen im Werkzeug auch eine nicht unerhebliche Belastung der Isolierschicht.
Es ist weiterhin bekannt (US 4 319 708 sowie DE 14 65 852), bei Leiterplatten, die aus einem Substrat aus einem isolierenden Material und aus Metallisierungen an beiden Oberflächenseiten dieses Substrates bestehen, Durchkontaktierungen dadurch herzustellen, daß im Bereich einer Öffnung im Substrat nur eine Metallisierung soweit in die Öffnung hineinverformt wird, daß sie die andere Metallisierung berührt und dann beispielsweise durch kaltes Schweißen eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Metallisierungen erreicht ist. Ein grundsätzliches Problem dieser Technik besteht darin, die Durchkontaktierungen so zu gestalten, daß sie auch bei Leiterplatten für elektrische Leistungsbauelemente und bei den hier auftretenden hohen thermischen Wechselbelastungen betriebssicher ausgebildet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Metall-Keramik- Leiterplatten mit Durchkontaktierungen aufzuzeigen, die auch bei Temperaturwechselbeanspruchungen eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 16 ausgebildet. Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das bleibende Verformen der einen Metallisierung nach dem die Metallisierungen mit Hilfe der DCB-Technik oder des Aktivlötverfahrens auf das Keramiksubstrat aufgebracht wurden. Da sowohl das DCB- Verfahren als auch das Aktivlötverfahren bei hohen Temperaturen durchgeführt werden, erfolgt hierbei ein "Weichglühen" der Metallfolien, so daß eine rißfreie Durchkontaktierung bei geringer Biegebeanspruchung des Keramiksubstrates erreicht wird.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung erfolgt die Herstellung der Durchkontaktierung im Gegensatz zu bekannten Verfahren dadurch, daß nur eine der beiden Kupferfolien zur Bildung der Durchkontaktierung im Bereich der wenigstens einen Öffnung bleibend verformt wird, während die andere Kupferfolie in ihrem unverformten Zustand verbleibt. Hierdurch ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Zunächst werden das Verfahren und das hierfür verwendete Werkzeug wesentlich vereinfacht. Durch die Verformung lediglich einer der beiden Kupferfolien ist weiterhin gewährleistet, daß sich die Metall-Keramik-Leiterplatte an der anderen Kupferfolie abstützen kann, also Biegebelastungen bei der Herstellung der Durchkontaktierung wirksam vermieden sind. Ein ganz entscheidender Vorteil besteht aber darin, daß durch das Verformen nur einer der beiden Kupferfolien die andere Kupferfolie vollflächig für eine spätere Strukturierung zur Bildung von Leiterbahnen, Kontaktflächen usw. zur Verfügung steht, also eine raumsparende und dichte Bestückung der strukturierten Metall-Keramik-Leiterplatte möglich ist.
Nach einem anderen Aspekt erfolgt die Herstellung der Durchkontaktierung unter Verwendung eines Kupferkörpers, der in die für die Durchkontaktierung vorgesehene Öffnung eingesetzt wird. Durch die spezielle Wahl der Höhe des Kupferkörpers ist gewährleistet, daß die Kupferfolien auch am Rand der jeweiligen Öffnungen vollständig mit den Oberflächenseiten der Keramikschicht verbunden bleiben und dort nicht bedingt durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien abheben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in verschiedenen Positionen die Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Metall-Keramik-Leiterplatte mit einer Durchkontaktierung;
Fig. 2 in verschiedenen Positionen Verfahrensschritte bei dem Verfahren der Fig. 1 zum elektrischen Verbinden bei der Herstellung der Durchkontaktierung;
Fig. 3 in Darstellungen ähnlich Fig. 1 eine weitere, mögliche Ausführungsform des Verfahrens;
Fig. 4 verschiedene Verfahrensschritte bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 5 die Verfahrensschritte bei einem Verfahren ähnlich der Fig. 4.
Die Fig. 1 zeigt in Position c in Teildarstellung und im Schnitt eine Metall-Keramik- Leiterplatte 1, welche für elektrische Schaltkreise oder Schaltungen bestimmt ist und im wesentlichen aus einer Platte oder Schicht aus Keramik, d. h. aus einem Keramiksubstrat 2 besteht und an ihrer Oberseite mit einer Metallisierung 3 und an der Unterseite mit einer Metallisierung 4 versehen ist. Beide Metallisierungen 3 und 4 sind jeweils flächig mit dem Keramiksubstrat 2 verbunden. Wenigstens eine der Metallisierungen 3 und 4 ist zur Bildung von Leiterbahnen, Kontaktflächen, Anschlüssen usw. strukturiert, und zwar beispielsweise unter Verwendung bekannter Techniken, wie z. B. Maskierungs- und Ätztechniken.
Die einer Metall-Keramik-Leiterplatte 1 besitzt wenigstens eine Durchkontaktierung 5, d. h. einen Bereich, an dem die obere Metallisierung 3 mit der unteren Metallisierung 4 elektrisch verbunden ist, und zwar innerhalb des Umfangs der Metall-Keramik- Leiterplatte 1. Die Herstellung der Metall-Keramik-Leiterplatte 1 mit der Durchkontaktierung 5 erfolgt entsprechend den in der Fig. 1 dargestellten Verfahrensschritten. Zunächst wird das Keramiksubstrat 2 mit einer durchgehenden Öffnung 6 zur Verfügung gestellt. Im Anschluß daran werden auf beide Oberflächenseiten des Keramiksubstrats 2 die Metallisierungen 3 und 4 als Metallfolien, vorzugsweise als Kupferfolien aufgebracht und mittels bekannter Techniken, beispielsweise mit Hilfe des Direct-Bonding-Verfahrens oder des Aktiv-Löt- Verfahrens flächig mit den Oberflächenseiten dem Keramiksubstrat 2 verbunden, sofern diese aus Keramik besteht (beispielsweise aus Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid).
Nach dem Aufbringen der Metallisierungen 3 und 4 ist die Öffnung 6 von beiden Metallisierungen abgedeckt. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt dann mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges bzw. Stempels 7 eine bleibende Verformung der Metallisierung 3 in ihrem die Öffnung 6 abdeckenden Bereich derart, daß diese Metallisierung einen in die Öffnung 6 hineingezogenen, bis an die Metallisierung 4 reichenden, durchstoßenen, durchgezogenen bzw. tüllenartigen Abschnitt 3' bildet, der dann in einem weiteren Verfahrensschritt zum Vervollständigen der Durchkontaktierung elektrisch mit der Metallisierung 4 verbunden wird.
Die Fig. 2 zeigt in verschiedenen Verfahrensschritten eine Möglichkeit für die Herstellung dieser elektrischen Verbindung. Hierbei wird nach dem Erzeugen des durchgezogenen, tüllenartigen Abschnitts 3' in die dann an der Oberseite der Metall- Keramik-Leiterplatte 1 freiliegende und in der Metallisierung 3 gebildete Öffnung ein Lot, beispielsweise in Form von Lötpaste 8' eingebracht und die Metall-Keramik- Leiterplatte 1 anschließend auf eine Löttemperatur erhitzt, so daß dann über das Lot 8 eine elektrische Verbindung zwischen dem Abschnitt 3' und damit zwischen der Metallisierung 3 und der Metallisierung 4 in Form der Durchkontaktierung 5 erzeugt ist. Auch andere Verfahren zum Herstellen der elektrischen Verbindung sind denkbar, beispielsweise unter Verwendung von elektrischem Strom (Elektroschweißen), durch eine nochmalige Anwendung des DCB-Prozesses, bei dem dann der untere Rand des nach innen gezogenen Abschnittes 3' eine direkte Verbindung mit der in der Öffnung 6 freiliegenden Fläche der Metallisierung 4 eingeht. Weiterhin kann die elektrische Verbindung auch unter Verwendung von unter Hitzeeinwirkung aushärtenden Leitpasten oder Leitklebern hergestellt werden. Der DCB-Prozeß zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem Abschnitt 3' und der Metallisierung 4 erfolgt beispielsweise in einer N2/O2 Atmosphäre mit einem O2 Gehalt von 5-800 ppm.
Die Dicke dc des Keramiksubstrats 2 liegt beispielsweise in der Größenordnung von 0,15-2 mm. Die Dicke dcu der Metallisierungen 3 und 4 beträgt beispielsweise 0,2-1,0 der Dicke des Keramiksubstrats 2. Der Durchmesser der Öffnung 6 beträgt etwa 0,9-­ 10 der Dicke des Keramiksubstrat 2.
Die Fig. 3 zeigt in verschiedenen Darstellungen ähnlich denen der Fig. 1 als weitere Möglichkeit die Herstellung einer Metall-Keramik-Leiterplatte 1a mit einer Durchkontaktierung 5a. Bei diesem Verfahren wird nach dem Aufbringen der Metallisierungen 3 und 4 mittels eines geeigneten Werkzeuges 7a das Material der Metallisierung 3 im Bereich der Öffnung 6 bleibend napfartig in diese Öffnung 6 verformt, und zwar derart, daß der napfartig verformte Bereich oder Abschnitt 3a' mit der Unterseite seines Napfbodens die in der Öffnung 6 freiliegende Metallisierung 4 berührt. Zum Vervollständigen der Durchkontaktierung 5a erfolgt eine elektrische Verbindung zwischen dem Abschnitt 3' und der Metallisierung 4. Dies ist wiederum auf verschiedenste Weise möglich, beispielsweise dadurch, daß der zum Formen des napfartigen Abschnittes 3a verwendete Stempel 7a als Elektrode für eine Schweißverbindung ausgebildet ist. Auch andere Methoden sind möglich, beispielsweise punktförmiges Laserschweißen, Anwendung des DCB-Prozesses usw.
Die Fig. 4 zeigt als weitere Möglichkeit die Herstellung einer Metall-Keramik- Leiterplatte 1b bei dem die Durchkontaktierung 5b von einem Körper 9 gebildet ist, der in die Öffnung 6 eingesetzt und mit den Metallisierungen 3 und 4 elektrisch verbunden ist. Die Herstellung der Metall-Keramik-Leiterplatte 1b erfolgt also in der Weise, daß auf das mit der Öffnung 6 versehene Keramiksubstrat zunächst eine der beiden Metallisierungen, beispielsweise die Metallisierung 4 flächig aufgebracht wird. Im Anschluß daran wird in die Öffnung 6 der Metallkörper 9 eingesetzt, der beispielsweise als Kugel, Kubus, Quader, Zylinder, Rombus usw. geformt ist und dessen Abmessungen so gewählt sind, daß der Metallkörper 9 nach dem Einsetzen in der Öffnung 6 vollständig aufgenommen ist, d. h. die Höhe des eingesetzten Metallkörpers 9 kleiner ist als die Dicke dc des Keramiksubstrats 2.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann die weitere Metallisierung 3 auf die Oberseite des Keramiksubstrats 2 flächig aufgebracht, beispielsweise wiederum in Form einer Metallfolie z. B. unter Verwendung des DCB-Verfahrens oder eines Aktiv- Lötverfahrens. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann eine der beiden Metallisierungen, beispielsweise die Metallisierung 3 unter Verwendung eines Stempels oder Werkzeugs 7b im Bereich der Öffnung 6 derart bleibend napfartig in die Öffnung 6 hinein verformt, daß der Metallkörper 9 in physikalischen Kontakt sowohl mit der Metallisierung 3 als auch mit der Metallisierung 4 ist. Die Durchkontaktierung 5b wird wiederum dadurch vervollständigt, daß beide Metallisierungen mit dem Metallkörper 9 elektrisch verbunden werden. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß das Werkzeug 7b zugleich als Schweißelektrode ausgebildet ist, also beim Verformen auch die elektrische Verbindung zwischen dem Metallkörper 9 und den Metallisierungen 3 und 4 erfolgt. Grundsätzlich bestehen aber auch andere Möglichkeiten für die elektrische Verbindung, beispielsweise unter Anwendung des DCB-Verfahrens oder durch andere Bonding-Prozesse. Der Metallkörper 9 ist vorzugsweise ein solcher aus Kupfer.
Wie vorstehend ausgeführt wurde, sind die Abmessungen des Metallkörpers 9 so gewählt, daß dessen Höhe h, mit der der Metallkörper nach dem Einsetzen in die Öffnung 6 senkrecht zu den Ebenen der Metallisierungen 3 und 4 orientiert ist, kleiner ist als die Dicke dc des Keramiksubstrats 2. Die Höhe h ist vorzugsweise entsprechend der nachstehenden Formel gewählt:
h ≦ dc[(1 + (α1 - α2)ΔT] + K
hierbei sind:
α1 thermischer Ausdehnungskoeffizient des Materials des Keramiksubstrats 2,
α2 thermischer Ausdehnungskoeffizient des Materials des Metallkörpers 9,
ΔT Temperaturdifferenz zwischen der bei der elektrischen Verbindung der Metallschichten 3 und 4 mit dem Körper 9 verwendeten maximalen Prozeßtemperatur und der Raumtemperatur. K ist hierbei eine Konstante bzw. ein Korrekturwert- oder faktor, der bei Anwendung des Direct Bonding Prozesses bzw. des DCB-Prozesses der doppelten Schichtstärke der jeweiligen bei diesem Prozeß auftretenden eutektischen Aufschmelzzone entspricht. Bei den üblichen DCB-Verfahren beträgt dieser Korrekturwert etwa 5-50 µm.
Wird die Höhe h entsprechend der vorstehenden Bedingung gewählt, so ist gewährleistet, daß selbst bei höheren, für die elektrische Verbindung bzw. für das Bonden erforderlichen Prozeßtemperaturen, beispielsweise beim DCB-Bonden, die Metallisierungen 3 und 4 auch im Bereich des Randes der Öffnungen 6 vollständig mit dem betreffenden Oberflächenseiten des Keramiksubstrats 2 verbunden sind.
Die Fig. 5 zeigt als weitere Möglichkeit ein Verfahren zum Herstellen einer Metall- Keramik-Leiterplatte 1c, wobei dieses Verfahren ähnlich dem Verfahren der Fig. 4 ausgebildet ist. Bei diesem Verfahren der Fig. 5 wird wiederum beispielsweise zunächst die Metallisierung 4 auf die Unterseite des mit der Öffnung 6 versehenen Keramiksubstrats aufgebracht. Anschließend wird der Körper 9 in die Öffnung 6 eingesetzt und dann mit Hilfe des DB-Prozesses, d. h. bei Verwendung vom Metallisierungen bzw. Metallfolien aus Kupfer mit Hilfe des DCB-Prozesses die obere Metallisierung 3 sowie gleichzeitig auch die elektrische Verbindung zwischen dem Körper 9 und den beiden Metallisierungen hergestellt, und zwar dadurch, daß nach dem Einbringen des Körpers 9 in die Öffnung 6 auf die Oberseite des Keramiksubstrats 2 die die Metallisierung 3 bildende Folie aufgelegt wird und die Anordnung dann in einer N2/O2-Atmosphäre mit einem O2 Gehalt von 5-800 ppm auf die DCB- Prozeßtemperatur erhitzt wird.
Die Höhe h des Körpers 9 ist bei dieser Ausführung so gewählt, daß sie nur geringfügig kleiner ist als die Dicke dc des Keramiksubstrats 2, vorzugsweise ist die Höhe h bei dieser Ausführung so gewählt, daß sie zwar kleiner ist als die Dicke dc aber zugleich auch gilt:
h ≦ dc[(1 + (α1 - α2)ΔT] + K
Bei diesem Verfahren gemäß Fig. 5 und bei der Einstellung der Höhe h entsprechend den vorgenannten Bedingungen wird erreicht, daß eine Verbindung des Körpers 9 mit den Metallisierungen 3 und 4 mit Hilfe eines Bonding-Prozesses unter Wärmeeinwirkung, beispielsweise mit Hilfe des DCB-Prozesses erreicht wird, ohne daß zuvor mit Hilfe des Werkzeuges oder Stempels 7b ein Verformen einer Metallisierung notwendig ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren, insbesondere auch bei den Verfahren der Fig. 4 und 5 sind verschiedene Variationen möglich. So ist es beispielsweise möglich, nach dem Einsetzen des Körpers 9 in die Öffnung 6 die Metallisierungen 3 und 4 auf beide Oberflächenseiten des Keramiksubstrats 2 gleichzeitig aufzubringen.
Bezugszeichenliste
1
,
1
a,
1
b,
1
c Metall-Keramik-Leiterplatte
2
Keramiksubstrat
3
,
4
Metallisierung
3
',
3
a',
3
b' Verformter Bereich
5
,
5
a,
5
b,
5
c Durchkontaktierung
6
Öffnung
7
,
7
a,
7
b Werkzeug bzw. Stempel
8
' Lötpaste
8
Lot
9
Körper aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Metallkörper

Claims (19)

1. Verfahren zum Herstellen einer Metall-Keramik-Leiterplatte mit Durchkontaktierungen, bestehend aus einem Keramiksubstrat (2), das an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten mit jeweils wenigstens einer Metallisierung (3) versehen ist und daß wenigstens eine Durchkontaktierung im Bereich einer Öffnung (6) aufweist, wobei auf den Oberflächenseiten unter Verwendung der DCB-Technik oder durch Aktivföten Metallfolien flächig aufgebracht werden, die die Metallisierungen bilden und die wenigstens eine Öffnung überdecken, und wobei die Metallisierungen durch die Öffnungen elektrisch miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine der Metallisierungen (3, 4) zur Bildung der Durchkontaktierung (5, 5a, 5b) im Bereich der Öffnung (6) bleibend derart verformt wird, daß sie einen in die Öffnung (6) hineinreichenden Abschnitt (3', 3a', 3b') bildet, und daß dieser Abschnitt im Bereich der Öffnung (6) elektrisch mit der anderen Metallisierung (4) verbunden wird, wobei die Verformung der Metallisierung und/oder das elektrische Verbinden nach Abschluß des DCB-Prozesses bzw. nach dem Aktivlöten erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung von Kupferfolien für die Metallisierungen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Metallisierung (3) im Bereich der Öffnung (6) so verformt wird, daß sie bis an die andere Metallisierung (4) reicht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformen der einen Metallisierung (3) durch einen Stempel (7, 7a, 7b) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Metallisierung (3) im Bereich der Öffnung (6) hohlniet- oder tüllenartig verformt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Metallisierung (3) im Bereich der Öffnung (6) napfartig verformt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Verbinden durch Elektro-, Ultraschall- und/oder Laserschweißen erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroschweißen beim oder unmittelbar nach dem Verformen der wenigstens einen Metallisierung (3), vorzugsweise durch das beim Verformen verwendete Werkzeug (7, 7a, 7b) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Verbinden mit Hilfe eines Direct-Bonding-Prozesses oder eines Aktiv-Lötverfahrens erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung durch Erhitzen in einer N2/O2-Atmosphäre mit einem O2-Gehalt von 5-800 ppm bei Erhitzen auf DCB-Prozeß-Temperatur erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Verbinden unter Verwendung eines Lots, vorzugsweise unter Verwendung einer Lötpaste erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung unter Verwendung eine Leitpaste, vorzugsweise einer aushärtbaren Leitpaste erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Keramiksubstrates (2) mit einer Schichtdicke im Bereich zwischen ca. 0,15 bis 2 mm.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Metallisierungen (3, 4) in Form von Metallfolien, z. B. Kupferfolien, beispielsweise mit einer Dicke dcu, die etwa dem 0,2 bis 1,0- Fache der Dicke der Isolierschicht (2) entspricht.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (6) für die wenigstens eine Durchkontaktierung (5, 5a, 5b, 5c) einen Durchmesser aufweist, der etwa 0,9-10 der Dicke (dc) der Isolierschicht (2) ist.
16. Verfahren zur Herstellung einer Metall-Keramik-Leiterplatte mit Durchkontaktierungen durch
Aufbringen einer ersten Kupferfolie (4) mittels DCB-Technik (Direct Copper Bonding) auf ein Keramiksubstrat,
Einsetzen eines Kupferkörpers in mindestens eine Öffnung des Keramiksubtrates (2), wobei der Kupferkörper mit seiner Oberseite bündig oder in etwa bündig mit der Oberseite des Keramiksubstrates abschließt,
Aufbringen einer zweiten Kupferfolie (3) mittels der DCB-Technik oder Aktivlöt- Technik, dadurch gekennzeichnet,
daß der eingelegte Kupferkörper eine Höhe gemäß
h ≦ dc[(1 + (α1 - α2)ΔT] + K,
aufweist, wobei
dc die Dicke der Schicht (2) aus dem Dielektrikum,
α1, der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials der Schicht (2) aus dem Dielektrikum,
α2 der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des eingesetzten Körpers (9),
ΔT die Temperaturdifferenz zwischen der beim elektrischen Verbinden verwendeten Prozeßtemperatur und der Raumtemperatur, und
K ein Korrekturfaktor sind; der der doppelten Schichtstärke der bei diesem Prozeß auftretenden Aufschmelzzone entspricht oder einen Wert von 5-50 µm hat.
17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Keramiksubstrates (2) mit einer Schichtdicke im Bereich zwischen ca. 0,15 bis 2 mm.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kupferfolien mit einer Dicke dcu, die etwa dem 0,2-1,0-fachen der Dicke des Keramiksubstrates (2) entspricht.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (6) für die wenigstens eine Durchkontaktierung (5, 5a, 5b, 5c) einen Durchmesser aufweist, der etwa 0,9-0,10 der Dicke dc des Keramiksubstrates (2) ist.
DE19945794A 1999-09-15 1999-09-24 Verfahren zum Herstellen einer Metall-Keramik-Leiterplatte mit DurchKontaktierungen Expired - Fee Related DE19945794C2 (de)

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