Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundke ramik und eine Verbundkeramik hergestellt mit einem solchen Verfahren.

Aus Keramik gefertigte Isolationsschichten für Leiterplatten sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Dabei sind auf der Ober - und/oder Unterseite ty pischerweise Metallisierungen vorgesehen, die als Leiterbahnen oder als An schlussbereiche für elektronische Bauteile dienen. Um an der Ober- und/oder Un terseite entstehenden Wärme effektiv abzuleiten, um so Schädigungen an der Lei terplatte zu vermeiden, ist beispielsweise die Verwendung von AIN bekannt. Trotz der für die Wärmableitung günstigen Materialeigenschaften von AIN erweist sich dessen Verwendung als Keramikwerkstoff oftmals wegen einer gegenüber ande ren Keramiken reduzierten Festigkeit als nachteilhaft.

Daher ist es aus dem Stand der Technik, z. B. aus der US 0 640 039 A1 , bekannt, die Isolationsschicht mehrlagig auszugestalten, wobei die einzelnen Lagen jeweils aus verschiedenen Keramikwerkstoffen gefertigt sind. Eine solche Verbundkera mik gestattet es, ungewünschte Eigenschaften eines Keramikwerkstoffs, wie bei spielweise eine reduzierte Festigkeit, durch entsprechend ausgeprägte Eigen schaften eines anderen Keramikwerkstoffs, zu kompensieren. Allerdings werden die Verbundkeramiken in der US 0 640 039 A1 durch ein Aktivlötverfahren herge stellt, so dass sich zwischen den einzelnen Lagen eine Lotschicht ausbildet, die wiederum Einfluss nimmt auf die Gesamteigenschaften der Verbundkeramik, ins besondere deren elektrischen Isolationseigenschaften. Grundsätzlich wird eine Höhe der elektrischen Isolationsfähigkeit eines Metall-Keramik Substrats zum ei nen durch die Dicke der Isolationsschicht, die die Schaltkreise gegen ein Bezugs potential isoliert und zum anderen durch eine Breite der Isolationsgräben zwischen den Leiterbahnen bestimmt. Durch ein Einbringen einer durchgängigen, elektrisch leitfähigen Lotschicht unterhalb der Leiterbahnen wird aber eine Isolationsfestig keit der Schaltung im Vergleich zu einer keramikhaltigen Isolationsschicht ohne Lotschicht herabgesetzt. Dies trifft im besonderen Maße auf vergleichsweise dünne Deckschichten in der Verbundkeramik zu.

Ausgehend von diesem Hintergrund macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine Verbundkeramik und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzu stellen, bei der sich die Eigenschaften möglichst optimal für die Nutzung als Leiter platte einstellen lassen, insbesondere in Hinblick auf deren elektrischen Isolations eigenschaften.

Die Aufgabe wird gelöst durch Verfahren nach Anspruch 1 und eine Verbundkera mik nach Anspruch 10. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den in der nachfolgenden Beschreibung erläuterten, bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Ein zelne Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkeramik, umfassend

- Bereitstellen einer ersten Schicht aus einem ersten Keramikwerkstoff,

- Anordnen der ersten Schicht in einem Ofen, wobei die erste Schicht im Ofen zu mindest teilweise von einer zweiten pulverförmigen, granulatförmigen oder pasten förmigen Schicht aus einem zweiten Keramikwerkstoff umgeben ist und

- Durchführen eines Heißpressverfahrens zur Ausbildung der Verbundkeramik, die im gefertigten Zustand eine erste Lage aus dem ersten Keramikwerkstoff und eine zweite Lage aus dem zweiten Keramikwerkstoff aufweist. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, insbesondere den Verfahren, bei denen unter Verwendung eines Aktivlotverfahrens die Ver bundkeramik hergestellt wird, ist es in vorteilhafter Weise durch das erfindungsge mäße Realisieren der Verbundkeramik durch ein Heißpressverfahren möglich, eine möglichst dichte und geschlossene zweite Lage in der Verbundkeramik her zustellen. Dabei dient die zweite Lage insbesondere als Deckschicht für die erste Lage und durch das vollständige und dichte Abdecken mittels dieser als zweiten Lage ausgebildeten Deckschicht lässt sich beispielsweise sicherstellen, dass die Durchschlagfestigkeit der Verbundkeramik möglichst hoch ist, wenn mit dem zwei ten Keramikwerkstoff für eine entsprechende Erhöhung der Durchschlagfestigkeit in der Verbundkeramik gesorgt werden soll. Durch die Herstellung mittels des Heißpressverfahrens wird dabei eine unmittelbare, d. h. direkte, Anbindung der ersten Lage an die zweite Lage insbesondere ohne Lotschicht realisiert. Dabei ist es dem Fachmann klar, dass die Keramikwerkstoffe, d. h. der erste Keramikwerk stoff und der zweite Keramikwerkstoff, während des Herstellungsprozesses als erste bzw. zweite Schicht vorliegen und durch das Heißpressverfahren aus der ersten Schicht die erste Lage und aus der zweiten Schicht die zweite Lage wird.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass beim Heißpressen ein Gasdruck und/oder ein mechanischer Druck bereitgestellt wird, der auf die erste und zweite Schicht im Ofen wirkt. Unter einem Heißpressverfahren versteht der Fachmann hier insbe sondere ein Einwirken eines Drucks, beispielsweise eines Gasdrucks oder eines mechanischen Drucks, der auf das Ensemble aus der ersten Schicht und der zweiten Schicht wirkt, während eine Wärmzufuhr bzw. ein Erwärmen erfolgt. Bei spielsweise erfolgt der mechanische Druck durch eine entsprechende Pressvor richtung, in der die erste Schicht und zweite Schicht angeordnet ist.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass mittels einer Pressvorrichtung ein auf die erste Schicht und zweite Schicht wirkender mechanischer Druck realisiert wird, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht in der Pressvorrichtung angeordnet ist. Durch die Pressvorrichtung lässt sich der gewünschte Druck während des Pressens auf das Ensemble aus erster Schicht und zweite Schicht übertragen. Vorzugsweise weist die Pressvorrichtung an ihrer mit der zweiten Schicht in Kon takt tretenden Innenseite eine vorstehende Kontur auf und die zweite Schicht wird zumindest lokal durch die vorstehende Kontur verdrängt. Dadurch ist es in vorteil hafter Weise möglich eine Strukturierung in der Deckschicht zu realisieren. Mit an deren Worten: es wie eine Verbundkeramik realisiert, bei der die zweite Schicht eine modulierte Dicke aufweist bzw. abschnittsweise die erste Schicht nicht be deckt. Dadurch wird insbesondere gezielt ein Höhenprofil an der Außenseite der Verbundkeramik realisiert. Insbesondere entstehen dadurch Bereiche, an denen bei einem globalen Anbinden des Metalls an die Verbundkeramik keine oder nur eine geschwächte Anbindung lokal erfolgt. In diesen Bereichen ist im späteren Strukturieren, insbesondere beim second etching ein Abtragen des Metalls verein zelt.

Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass die erste Schicht plattenförmig aus gebildet ist, d. h. einen Festkörper bildet, der sich entlang einer Haupterstre ckungsebene erstreckt, während die zweite Schicht vorzugsweise aus einem pul verförmigen oder granulatförmigen oder passtenförmigen zweiten Keramikwerk stoff gebildet ist. Vorzugsweise versteht der Fachmann unter dem Heißpressver fahren ein solches Verfahren, bei dem unter gleichzeitigem Aufwenden von Druck und Temperatur eine Verdichtung realisiert wird. Vorliegend wird mittels des Heiß pressverfahrens dabei auch insbesondere eine Anbindung an die erste Schicht re alisiert. Mit anderen Worten: Die Verbundkeramik wird durch das Heißpressverfah ren realisiert.

Insbesondere kennt der Stand der Technik z. B. ein uniaxiales Pressen oder ein isostatisches Pressen. Vorzugsweise wird die Verbundkeramik mittels eines hei ßisostatischen Pressen (HIP), dem sogenannten„Hippen“, realisiert. Hierzu wird beispielsweise eine Anordnung aus der ersten Schicht und zweiten Schicht in ei nem verformbaren Behälter eingeschlossen. Beispielsweise wird dieser verform bare Behälter aus einem Latexmaterial gebildet und anschließend wird diese ein geschlossene Anordnung einem entsprechenden Druck ausgesetzt sowie einer bestimmten Temperatur. Nach einer gewissen Verweildauer in dem Ofen wird dann die Verbundkeramik aus dem Ofen wieder herausgenommen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die zweite Schicht sowohl an der Oberseite als aus auch an der Unterseite ausgebildet ist, d. h. es wird eine Sandwich-Struktur für die Ver bundkeramik ausgebildet. Hierzu wird insbesondere die erste Schicht vollständig von der zweiten Schicht ummantelt, wenn sie im Ofen angeordnet ist. Mit anderen Worten: Die erste Schicht wird in der zweiten Schicht eingebettet. Dabei weist die zweite Schicht bevorzugt ein rieselfähiges Granulat oder Pulver aus dem zweiten Keramikwerkstoff auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der erste Ke ramikwerkstoff, Siliziumcarbit SiC und/oder der zweite Keramikwerkstoff Silizium nitrit S13N4 ist. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, unter Beibehaltung der ausgezeichneten thermischen Leitfähigkeit von Siliziumcarbit dessen geringe Durchschlagfestigkeit zu verbessern, indem die zweite Lage aus dem Keramik werkstoff Siliziumnitrit mit einer hohen Durchschlagfestigkeit verwenden wird. Ins besondere hat sich herausgestellt, dass dadurch eine Durchschlagfestigkeit von bis zu 2 bis 3 kV realisiert werden kann, während Siliziumcarbit alleine nur eine Durchschlagfestigkeit von 10 V aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die zweite Schicht mittels Rotationsbeschichtung aufgetragen wird. Dadurch lässt sich in vor teilhafter Weise eine gleichmäßige Verteilung der zweiten Schicht auf der ersten Schicht realisieren. Dabei wird das Rotationsbeschichtungsverfahren bevorzugt in einem Vorbereitungsschritt vor dem Heißpressverfahren durchgeführt. Typischer weise handelt es sich bei solchen Rotationsbeschichtungsprozessen um ein Vor gehen, bei dem auf die erste Schicht eine Paste aus dem zweiten Keramikwerk stoff angeordnet wird und durch Rotation um eine Rotationsachse, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE der ersten Schicht verläuft, werden Fliehkräfte erzeugt, die dazu führen, dass die Paste auf der Oberseite der ersten Schicht gleichmäßig verteilt wird. Insbesondere werden hier Rotationsgeschwindigkeiten von 1.000 bis 4.000 Umdrehungen pro Minute angewendet und das Drehen bzw. Rotieren erfolgt für ca. 10 bis 30 Sekunden. Besonders bevorzugt wird dieses Ro tationsbeschichtungsverfahren kombiniert mit Y2O3, das der Paste aus dem zwei ten Keramikmaterial beigefügt wurde.

Insbesondere hat sich herausgestellt, dass für Rotationsbeschichtungsverfahren mit Rotationsgeschwindigkeiten von 800 bis 1.200 Umdrehungen pro Minute ver gleichsweise hohe Durchschlagfestigkeiten realisiert werden können.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in der gefertigten Verbundkeramik die zweite Lage eine zweite Dicke zwischen 10 und 150 pm, bevorzugt zwischen 30 und 50 pm und besonders bevorzugt zwischen 35 und 45 pm aufweist. Es hat sich dabei herausgestellt, dass insbesondere für zweite Dicken zwischen 35 und 45 pm als Deckschicht, d. h. als zweite Lage, Durchschlagfestigkeiten für die Verbundke ramik realisiert werden konnten, die zwischen 2 und 3 kV liegen. Besonders be vorzugt ist an der Ober- und Unterseite der Verbundkeramik jeweils eine zweite Lage ausgebildet, die im Wesentlichen die gleiche zweite Dicke aufweisen. Es ist alternativ allerdings auch vorstellbar, dass die zweite Lage an der Oberseite eine andere zweite Dicke hat als die Lage an der Unterseite.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in der gefertigten Verbundkeramik die erste Lage eine erste Dicke aufweist, wobei ein Verhältnis der zweiten Dicke zur ersten Dicke einen Wert zwischen 0,05 und 0,2, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,15 und besonders bevorzugt zwischen 0,075 und 0,13 annimmt. Entsprechend wird mit der zweiten Lage eine Deckschicht ausgebildet, die die erste Lage ummantelt bzw. umgibt. Die erste Lage bildet hingegen eine Art Kernschicht der Verbundke ramik und trägt im Wesentlichen zu den Eigenschaften der Verbundkeramik bei. Insbesondere wegen der erhöhten thermischen Leitfähigkeit von beispielsweise Siliziumcarbit ist es von Vorteil, eine dicke erste Lage auszubilden, um möglichst viel Wärme abtransportieren zu können.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Heißpressverfahren bei einer Tempe ratur zwischen 1.500 und 2.000 °C, bevorzugt zwischen 1.700 und 2.000 °C und besonders bevorzugt zwischen 1.850 und 1.950 °C durchgeführt wird. Insbeson dere ist es vorgesehen, dass das Heißpressverfahren bei einer Temperatur von 1.900 °C durchgeführt wird.

Vorzugsweise wird das Heißpressverfahren für mehr als 4 Stunden, bevorzugt für mehr als 6 Stunden und besonders bevorzugt für mehr als 8 Stunden durchge führt. Insbesondere für Verweildauern oberhalb von 6 Stunden, insbesondere von 8 Stunden, lässt sich eine deutliche Steigerung der Durchschlagsfestigkeit feststel len gegenüber solchen Verbundkeramiken, die nicht so lange dem Heißpressver fahren ausgesetzt waren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Heißpressverfahren in einer Gasatmosphäre, insbeson dere in einer Sickstoffatmosphäre durchgeführt wird. Insbesondere erfolgt das Heißpressen unter Ausschluss von Sauerstoff. Alternativ zu Stickstoff ist auch die Verwendung von Argon vorstellbar.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine strukturierte Metallisierung an der Ver bundkeramik realisiert wird. Dadurch lässt sich insbesondere die Verbundkeramik als Leiterplatte nutzen. Insbesondere die Eigenschaften der hohen Durchschlag festigkeit und der hohen thermischen Leitfähigkeit erweisen sich für eine Leiter platte als besonders vorteilhaft. Dabei wird die Metallisierung mittels eines Direkt metallanbindungsverfahrens und/oder eines Aktivlötverfahrens hergestellt. Bei spiele für ein Direktmetallanbindungsverfahren sind ein DCB- und/oder ein DAB- Verfahren.

Unter einem Direktmetallanbindungsverfahren, wie einem„DCB-Verfahren” (Di- rect-Copper-Bond-Technology) bzw. DAB-Verfahren” (Direct-Aluminium -Bond- Technology), versteht der Fachmann ein solches Verfahren, das beispielsweise zum Verbinden von Metallschichten oder -blechen (z. B. Kupferblechen oder -fo- lien) miteinander und/oder mit Keramik oder Keramikschichten dient, und zwar un ter Verwendung von Metall- bzw. Kupferblechen oder Metall- bzw. Kupferfolien, die an ihren Oberflächenseiten eine Schicht oder einen Überzug (Aufschmelz schicht) aufweisen. Bei diesem beispielsweise in der US 3 744 120 A oder in der DE23 19 854 C2 beschriebenen Verfahren bildet diese Schicht oder dieser Über zug (Aufschmelzschicht) ein Eutektikum mit einer Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls (z. B. Kupfer), so dass durch Auflegen der Folie auf die Keramik und durch Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander ver bunden werden können, und zwar durch Aufschmelzen des Metalls bzw. Kupfers im Wesentlichen nur im Bereich der Aufschmelzschicht bzw. Oxidschicht.

Insbesondere weist das DCB-Verfahren dann z. B. folgende Verfahrensschritte auf:

- Oxidieren einer Kupferfolie derart, dass sich eine gleichmäßige Kupfer oxidschicht ergibt;

- Auflegen der Kupferfolie auf die Keramikschicht;

- Erhitzen des Verbundes auf eine Prozesstemperatur zwischen etwa 1025 bis 1083°C, z. B. auf ca. 1071 °C;

- Abkühlen auf Raumtemperatur.

Unter einem Aktivlot-Verfahren, z. B. zum Verbinden von Metallschichten oder Me tallfolien, insbesondere auch von Kupferschichten oder Kupferfolien mit Keramik material, ist ein Verfahren zu verstehen, welches speziell auch zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten verwendet wird. Hier wird bei einer Temperatur zwi schen ca. 650-1000°C eine Verbindung zwischen einer Metallfolie, beispielsweise einer Kupferfolie, und einem Keramiksubstrat, beispielsweise Aluminiumnitrid-Ke ramik, unter Verwendung eines Hartlots hergestellt, welches zusätzlich zu einer Hauptkomponente wie Kupfer, Silber und/oder Gold, auch ein Aktivmetall enthält. Dieses Aktivmetall, welches beispielsweise wenigstens ein Element der Gruppe Hf, Ti, Zr, Nb, Ce ist, stellt durch chemische Reaktion eine Verbindung zwischen dem Lot und der Keramik her, während die Verbindung zwischen dem Lot und dem Metall eine metallische Hartlöt-Verbindung ist.

Alternativ sind zur Anbindung auch ein DAB - Verfahren bei Aluminiummetallisie rung und/oder ein Dickschichtverfahren vorstellbar.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verbundkeramik herge stellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Alle beschriebenen Merkmale und Vorteile lassen sich auf die Verbundkeramik übertragen und anders herum.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsform können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.

Es zeigt:

Fig.1 : ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkeramik gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung und

Fig. 2: eine Leiterplatte mit einer Verbundkeramik gemäß einer bei spielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In der Figur 1 ist eine Verbundkeramik 10 gemäß einer beispielhaften Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Insbesondere handelt es sich bei der Verbundkeramik 10 um ein Trägersubstrat bzw. eine Isolationsschicht, die ei nen wesentlichen Bestandteil einer Leiterplatte repräsentiert. Zur Ausbildung der Leiterplatte sind an einer Oberseite OS und/oder an einer Unterseite US Metalli sierungen 3 bzw. weitere Metallisierungen 3‘, insbesondere durch Ätzen struktu rierte Metallisierungen, vorgesehen, die Leiterbahnen oder Metallpads zum Anbin- den von elektronischen Bauteilen bereitstellen. Durch die Kombination verschiede ner Keramikwerkstoffe ist es mit Vorteil möglich, gezielt gewünschte Eigenschaf ten in der Verbundkeramik 10 zu vereinen, die andernfalls jeweils nur durch einen einzelnen Keramikstoff gegeben wären bzw. es lassen sich ungewünschte Eigen schaften eines ersten Keramikwerkstoffs mit Eigenschaften eines zweiten Kera mikwerkstoffs kompensieren.

Unter einer Verbundkeramik 10 bzw. Hybridkeramik ist hier insbesondere ein Trä gersubstrat zu verstehen, welches im gefertigten Zustand mindestens eine erste Lage 1 1 aus dem ersten Keramikwerkstoff und eine zweite Lage 12 aus dem zwei ten Keramikwerkstoff aufweist. Dabei ist die erste Lage 1 1 unmittelbar an die zweite Lage 12 angebunden und die Verbundkeramik 10 erstreckt sich in einer Haupterstreckungsebene HSE. Die erste Lage 1 1 und die zweite Lage 12 sind dann entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Sta pelrichtung S übereinander angeordnet. In dem in Figur 1 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ist eine erste Lage 1 1 und eine zweite Lage 12 vorgesehen. Vor zugsweise wird die erste Lage 1 1 von zwei zweiten Lagen 12 umgeben bzw. um mantelt. Mit anderen Worten: Die erste Lage 1 1 ist zwischen zwei zweiten Lagen 12 unter Ausbildung einer Sandwich-Struktur angeordnet (nicht gezeigt). Es ist auch möglich, dass die erste Lage 1 1 zwischen einer zweiten Lage 12 und einer von der zweiten Lage 12 unterschiedlichen dritten Lage (nicht dargestellt) ange ordnet ist. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass sich der erste Keramik werkstoff vom zweiten Keramikwerkstoff unterscheidet. Dadurch ist es in vorteil hafter Weise möglich, positive Spezifikation bzw. Eigenschaften des ersten Kera- mikwerkstoffes und des zweiten Keramikwerkstoffes in der Verbundkeramik 10 zu kombinieren.

Insbesondere ist der erste Keramikwerkstoff Siliziumcarbit SiC und der zweite Ke ramikwerkstoff Siliziumnitrit S13N4. Während der erste Keramikwerkstoff z. B. als Siliziumcarbit eine vergleichsweise geringe Durchschlagfestigkeit und eine ver gleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, ist es in vorteilhafter Weise durch die Realisierung der zweiten Lage 12 mit dem zweiten Keramikwerkstoff Si liziumnitrit S13N4 möglich, eine deutlich höhere Durchschlagfestigkeit für die Ver bundkeramik 10 zu realisieren, als es für eine reine Trägerschicht bzw. Isolations schicht aus Siliziumcarbit der Fall wäre. Mit anderen Worden: Durch das Einkap seln bzw. Ummanteln der ersten Lage 11 aus Siliziumcarbit SiC mit der zweiten Lage 12 aus Siliziumnitrit S13N4 lässt sich eine Verbundkeramik 10 hersteilen, die eine hohe Durchschlagfestigkeit und eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt.

Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die zweite Lage 12 eine zweite Dicke D2 aufweist und die erste Lage 11 eine erste Dicke D1 , wobei ein Verhältnis der ersten Dicke D1 zur zweiten Dicke D2 einen Wert zwischen 0,5 und 0,2, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,15 und besonders bevorzugt zwischen 0,075 und 0,13 an nimmt. Mit anderen Worten: die zweite Lage 12 bildet eine Deckbeschichtung für die als Kernschicht ausgebildete erste Lage 11. Insbesondere ist es vorgesehen, dass an die Oberseite OS und Unterseite US der Verbundkeramik 10 mittels eines Direktmetallanbindungsverfahrens, z. B. eines DCB- oder DAB-Prozesses, und/o der durch ein Aktivlötverfahren eine Metallisierung 3 an der Oberseite OS und/o der Unterseite US realisiert wird, die anschließend durch ein entsprechendes Ätz verfahren strukturiert werden kann, sodass man eine Leiterplatte erhält, auf der Elektronikbauteile oder elektronische Bauteile montierbar sind.

In Figur 2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkeramik 10, beispiels weise einer Verbundkeramik 10 aus Figur 1 , dargestellt. Dabei ist es vorgesehen, dass eine erste Schicht 31 aus einem ersten Keramikwerkstoff bereitgestellt wird. Dabei ist die erste Schicht 31 bevorzugt plattenförmig bzw. als Festkörper, der sich entlang der Haupterstreckungsebene HSE erstreckt, ausgebildet. Die erste Schicht 31 aus dem ersten Keramikwerkstoff wird dann in einem Ofen 20 angeord net. Insbesondere wird die erste Schicht 31 im Ofen 20 derart angeordnet, dass sie von einer pulverförmigen, pastenförmigen und/oder granulatförmigen zweiten Schicht 32 aus einem zweiten Keramikwerkstoff zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, umgeben ist. Mit anderen Worten: die erste Schicht 31 wird in einer zweiten Schicht 32 aus einem Pulver oder Granulat aus dem zweiten Keramik werkstoff eingebettet.

Anschließend wird durch ein Heißpressverfahren, bevorzugt einem heißisostati schen Pressen, eine Verbundkeramik 10 hergestellt, die im gefertigten Zustand die erste Lage 11 aus dem ersten Keramikwerkstoff und die zweite Lage 12 aus dem zweiten Keramikwerkstoff aufweist. Beim heißisostatischen Pressen ist es- dann bevorzugt vorgesehen, dass bei einer Temperatur von etwa 1.900 °C für etwa 8 Stunden die Anordnung aus der ersten Schicht 31 und zweiten Schicht 32 einem Druck von 2,5 bis 3,5 MPa ausgesetzt ist. Insbesondere erfolgt das hei ßisostatische Pressen in einer Gasatmosphäre 35, die insbesondere aus Stickstoff besteht. Vorzugsweise erfolgt das heißisostatische Pressen bzw. das Heißpress verfahren unter Ausschluss von Sauerstoff.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mit den angegebenen Parametern eine zweite Dicke D2 für die zweite Lage 12 realisiert wird, die zwischen 10 und 150 pm, bevorzugt zwischen 30 und 35 pm und besonders bevorzugt zwischen 35 und 45 pm liegt. Dadurch lassen sich Durchschlagsfestigkeiten von 2,6 bis 3 kV für die Verbundkeramik 10 realisieren. Insbesondere ist es vorgesehen, dass sowohl an der Oberseite OS als auch an der Unterseite US der Verbundkeramik 10 jeweils eine zweite Lage 12 ausgebildet ist mit einer der entsprechenden zweiten Dicken. Vorzugsweise sind beide zweiten Dicken D2 gleich groß dimensioniert.

In Figur 3 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundkeramik 10 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zu sätzlich zu dem Heißpressverfahren, welches für Figur 2 beschrieben worden ist, ist es hierbei vorgesehen, in einem Vorbereitungsschritt mittels einer Rotationsbe schichtung eine weitere zweite Schicht 32' aus einer Siliziumnitritpaste herzustel len. Dabei wird die Siliziumnitritpaste auf der ersten Schicht 31 aus Siliziumcarbit aufgetragen und die Siliziumcarbitschicht zur Rotation um eine Rotationsachse R angetrieben. Bei etwa 1.000 bis 4.000 Umdrehungen pro Minute für 10 bis 40 Se kunden wird dafür gesorgt, dass aufgrund der durch die Rotation entstehenden Fliehkräfte die Paste gleichmäßig auf der Oberseite OS der ersten Schicht 31 , ins besondere der aus Siliziumcarbit bestehenden ersten Schicht 31 , verteilt wird. An schließend wird die erste Schicht 31 , auf welcher die zweite Schicht 32 als Paste mittels des Rotationsbeschichtungsverfahrens aufgetragen wurde, in den Ofen 20 eingebettet und zusätzlich von der zweiten Schicht 32 aus dem zweiten Keramik werkstoff umgeben, insbesondere vollständig ummantelt bzw. in dem Pulver bzw. Granulat eingebettet. Anschließend wird, wie oben beschrieben, das Heißpress verfahren durchgeführt.

In Figur 4 sind verschiedene Beispiele für Verbundkeramiken dargestellt, die mit einem der Verfahren aus den Figuren 2 bzw. 3 hergestellt wurden. Dabei finden sich in der Spalte B die Parameter für den Heißpressvorgang bzw. das Heißpress verfahren. Wesentliche Parameter des Heißpressverfahrens sind die verwendete Temperatur und die Verweildauer im Ofen, während das Heißpressverfahren durchgeführt wird. In der Spalte A sind, sofern durchgeführt, die Parameter für die Rotationsbeschichtung eingetragen. Wesentliche Parameter für das Rotationsbe schichtungsverfahren sind die Anzahl der Umdrehungen pro Minute und die Dauer des Durchführens des Rotationsbeschichtungsverfahrens. In der Spalte D wird die zweite Dicke D2, d. h. die zweite Dicke D2 der zweiten Lage 12 in der gefertigten Verbundkeramik 10 angegeben. Diese liegt zwischen 20 und 100 pm. In der Spalte C findet sich die Durchschlagfestigkeit der Verbundkeramik 10. Insbeson dere ist der Tabelle zu entnehmen, dass besonders hohe Durchschlagfestigkeiten von bis zu drei kV realisierbar sind, wenn mittels eines Rotationsbeschichtungs verfahrens mit 1.000 Umdrehungen pro Minute für mindestens 10 Sekunden in ei nem anschließenden Heißpressverfahren die Anordnung aus der ersten Schicht 31 und zweiten Schicht 32 für etwa 8 Stunden einer Temperatur von 1.900 °C aus gesetzt wird. Dadurch lassen sich Schichtdicken zwischen 35 und 40 pm realisie ren sowie Durchschlagfestigkeiten zwischen 2 und 3 kV.

Bezuqszeichenliste:

3 Metallisierung 3‘ weitere Metallisierung

10 Verbundkeramik

11 erste Lage

12 zweite Lage

20 Ofen

31 erste Schicht

32 zweite Schicht

32 weitere zweite Schicht

35 Gasatmosphäre

R Rotationsache

D1 erste Dicke

D2 zweite Dicke

S Stapelrichtung

HSE Haupterstreckungsebene OS Oberseite

US Unterseite