Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trägersubstrat und ein Verfahren zur Her stellung eines Trägersubstrats.

Trägersubstrate, wie z. B. Metall-Keramik-Substrate, sind als Leiterplatten oder Platinen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2013 104 739 A1 , der DE 19 927 046 B4 und der DE 10 2009 033 029 A1. Typischerweise werden auf einer Bauteilseite des Metall-Keramik-Substrats bzw. des Trägersubstrats Anschlussflächen für elektrische Bauteile und Leiterbahnen angeordnet, wobei die elektrischen Bauteile und die Leiterbahnen zu elektrischen Schaltkreisen zusammenschaltbar sind. Wesentliche Bestandteile der Metall-Kera- mik-Substrate sind eine Isolationsschicht, die bevorzugt aus einer Keramik gefer tigt ist, und wenigstens eine an die Isolationsschicht angebundene Metallschicht. Wegen ihrer vergleichsweise hohen Isolationsfestigkeiten haben sich aus Keramik gefertigte Isolationsschichten in der Leistungselektronik als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch eine Strukturierung der Metallschicht können sodann Leiterbah nen und/oder Anschlussflächen für die elektrischen Bauteile realisiert werden.

Voraussetzung für das erfolgreiche Bereitstellen eines Metall-Keramik-Substrats ist eine dauerhafte Anbindung der Metallschicht an die Keramikschicht. Neben ei nem sogenannten Direktmetallanbindungsverfahren, d. h. einem DCB- oder DAB- Verfahren, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Metallschicht über ein Lotmaterial an die Keramikschicht anzubinden (AMB Verfahren). Unter einem Aktivlotverfahren, z. B. zum Verbinden von Metallschichten oder Me tallfolien, insbesondere auch von Kupferschichten oder Kupferfolien, mit Keramik material, ist hier ein Verfahren zu verstehen, welches speziell zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten verwendet wird. Dabei wird bei einer Temperatur zwi schen ca. 650-1000°C eine Verbindung zwischen einer Metallfolie, beispielsweise einer Kupferfolie, und einem Keramiksubstrat, beispielsweise einer Aluminium nitrid-Keramik, unter Verwendung eines Hartlots hergestellt, welches zusätzlich zu einer Hauptkomponente wie Kupfer, Silber und/oder Gold auch ein Aktivmetall ent hält. Dieses Aktivmetall, welches beispielsweise wenigstens ein Element aus 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 Hartlot-Verbindung ist.

Ferner ist beispielsweise aus der DE 102013 113734 B4, sowie aus der JP 4 - 325470, ein Verfahren bekannt, bei dem mittels heißisostatischem Pressen eine Anbindung einer Metallschicht an eine Keramikschicht zwecks der Ausbildung ei nes Metall-Keramik-Substrats vollzogen wird. Das heißisostatische Pressen wird darüber hinaus auch zur Nachbehandlung verwendet, um eine Anzahl an gebilde ten Lunkern, die während der Anbindung mit einem Lotverfahren oder mit einem Direktmetallanbindungsverfahren entstehen, zu reduzieren.

Ausgehend vom Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Trägersubstrat, insbesondere ein Metall-Keramik-Substrat, bereitzu stellen, das gegenüber den bekannten Trägersubstraten weiter verbessert ist, ins besondere in Hinblick auf einen Aufwand beim Herstellen der Trägersubstrate.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats gemäß Anspruch 1 und einem Trägersubstrat gemäß An spruch 12. Weitere Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Her stellung eines Trägersubstrats, insbesondere eines Metall-Keramik-Substrates, vorgesehen, umfassend:

- Bereitstellen mindestens einer Metallschicht und eines Isolationselements, ins besondere eines Keramikelements, eines Glaselements, eines Glaskeramikele ments und/oder eines hochtemperaturbeständigen Kunststoffelements, wobei sich die mindestens eine Metallschicht und das Isolationselement entlang einer Haupt erstreckungsebene erstrecken,

- Anordnen der mindestens einen Metallschicht und des Isolationselements in ei ner senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Stapelrichtung überei nander, wobei zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Isolations element eine Aktivmetallschicht angeordnet wird, und

- Anbinden der mindestens einen Metallschicht an das Isolationselement über die Aktivmetallschicht unter Ausbildung einer Bindungsschicht zwischen der mindes tens einen Metallschicht und dem Isolationselement, wobei die Bindungsschicht strukturiert ausgebildet wird, insbesondere wobei beim Anbinden eine strukturierte Bindungsschicht ausgebildet wird.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es vorliegend vorgesehen, dass gezielt eine strukturierte Bindungsschicht, d. h. eine Bindungsschicht mit Unterbrechun gen realisiert wird. Dies erweist sich unter anderem deswegen als vorteilhaft, weil dadurch ein aufwendiges „second-etching“ vereinfacht werden kann, bei dem die Bindungsschicht, insbesondere eine Haftvermittlerschicht, mit der die mindestens eine Metallschicht an das Isolationselement angebunden ist, wieder entfernt wer den muss. Ein umfassendes bzw. intensives „second etching“, das der finalen Iso lation zweier benachbarter Metallabschnitte in der mindestens einen Metallschicht dient, wirkt sich allerdings negativ sowohl auf die Breite von Isolationsgräben als auch auf eine Form der Grenzlinie zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Isolationselement aus. Im Gegensatz dazu kann mit dem vorliegenden Verfahren zumindest in den Bereichen ohne Bindung in der Bindungsschicht auf das „second etching“ verzichtet werden. Weiterhin ist unter Strukturierung eine gezielte Festlegung von Bereichen bzw. Ab schnitten ohne Bindung zwischen dem Isolationselement und der mindestens ei nen Metallschicht zu verstehen. Dabei wird die Strukturierung gezielt und reprodu zierbar hergestellt.

Vorzugsweise ist das Trägersubstrat als Leiterplatte vorgesehen, bei der im gefer tigten Zustand die mindestens eine Metallschicht, die an das Isolationselement an gebunden ist, strukturiert ist. Beispielsweise ist es hierzu vorgesehen, dass nach dem Anbindungsschritt auch eine Strukturierung, beispielsweise durch Lasern, Ät zen und/oder eine mechanische Bearbeitung, vorgenommen wird, mit der Leiter bahnen und/oder Anschlüsse für elektrische oder elektronische Bauteile realisiert werden. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass an der der mindestens einen Me tallschicht gegenüberliegenden Seite am Keramikelement eine weitere Metall schicht, insbesondere eine Rückseitenmetallisierung und/oder ein Kühlelement, vorgesehen ist. Dabei dient die Rückseitenmetallisierung vorzugsweise dazu, ei ner Durchbiegung entgegenzuwirken und das Kühlelement dient einem wirkungs vollen Abführen von Wärme, die im Betrieb von elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen ausgeht, die an die Leiterplatte, bzw. das Metall-Keramik-Substrat ange bunden sind.

Als Materialien für die mindestens eine Metallschicht und/oder die mindestens eine weitere Metallschicht im Metall-Keramik-Substrat bzw. Trägersubstrat sind Kupfer, Aluminium, Molybdän, Wolfram und/oder deren Legierungen wie z. B.

CuZr, AlSi oder AlMgSi, sowie Laminate wie CuW, CuMo, CuAI und/oder AICu o- der MMC (metal matrix composite), wie CuW, CuM oder AlSiC, vorstellbar. Weiter hin ist bevorzugt vorgesehen, dass die mindestens eine Metallschicht am gefertig ten Metall-Keramik-Substrat, insbesondere als Bauteilmetallisierung, oberflächen modifiziert ist. Als Oberflächenmodifikation ist beispielsweise eine Versiegelung mit einem Edelmetall, insbesondere Silber; und/oder Gold, oder (electroless) Ni ckel oder EN IG („ electroless nicket immersion gold “) oder ein Kantenverguss an der Metallisierung zur Unterdrückung einer Rissbildung bzw. -Weitung denkbar. Vorzugsweise weist das Keramikelement AI ₂ O3, S13N ₄ , AIN, eine HPSX-Keramik (d. h. eine Keramik mit einer AI ₂ O3- Matrix, die einen x-prozentigen Anteil an Zr0 ₂ umfasst, beispielsweise AI ₂ O3 mit 9% Zr0 ₂ = HPS9 oder AI ₂ O3 mit 25%

Zr0 ₂ = HPS25), SiC, BeO, MgO, hochdichtes MgO (> 90% der theoretischen Dichte), TSZ (tetragonal stabilisiertes Zirkonoxid) als Material für die Keramik auf. Es ist dabei auch vorstellbar, dass das Keramikelement als Verbund- bzw. Hyb ridkeramik ausgebildet ist, bei der zur Kombination verschiedener gewünschter Ei genschaften mehrere Keramikschichten, die sich jeweils in Hinblick auf ihre mate rielle Zusammensetzung unterscheiden, übereinander angeordnet und zu einem Isolationselement zusammengefügt sind

Beispiele für ein Aktivmetall sind Titan (Ti), Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), Chrom (Cr), Niob (Nb), Cer (Ce), Tantal (Ta), Magnesium (Mg), Lanthan (La) und Vana dium (V). Hierbei ist zu beachten, dass die Metalle La, Ce, Ca und Mg leicht oxi dieren können. Ferner wird angemerkt, dass die Elemente Cr, Mo und W keine klassischen Aktivmetalle sind, sich aber als Kontaktschicht zwischen S13N4 und der mindestens einen Metallschicht bzw. dem Lotsystem bzw. Lotmaterial eignen, da sie mit der mindestens einen Metallschicht, beispielsweise Kupfer, keine interme tallischen Phasen bilden und keine Randlöslichkeit haben.

Vorzugsweise weist die Aktivmetallschicht einen Anteil an Aktivmetall auf, der grö ßer ist als 15 Gew.- %, bevorzugt größer als 25 Gew.-% und besonders bevorzugt größer als 60 Gew.-%. Insbesondere handelt es sich bei der Aktivmetallschicht um keine Lotschicht mit Aktivmetallanteil, sondern um eine vorwiegend aus Aktivme tall gebildete Schicht. Vorzugsweise ist die Aktivmetallschicht keine Lötpaste mit Aktivmetallanteil.

Vorzugsweise wird neben der Aktivmetallschicht ein Lotbasismaterial verwendet, das zwischen der Aktivmetallschicht und der mindestens einen Metallschicht an geordnet wird. Insbesondere handelt es sich bei dem Lotbasismaterial um ein me tallbasiertes Basismaterial, vorzugsweise um ein silberbasiertes oder ein kupfer basiertes Basismaterial. In einem silberbasierten Basismaterial ist Silber die Hauptkomponente, d. h. der Bestandteil mit dem bezüglich der Gewichtsprozente höchsten Anteil, während in einem kupferbasierten Basismaterial Kupfer die Hauptkomponente ist. Beispiele für ein silberbasiertes Basismaterial sind AgCu, insbesondere AgCu28, AgCuln, AgCuSn und AgCuGa. Beispiele für ein kupferba siertes Basismaterial sind Kupfer CuSn, CuAg, Culn, CuGa, CulnSn, CulnMn, CuGaSn. Auch ist es vorstellbar ein Lotbasismaterial auf Basis von NiCrMn oder SnCu zu verwenden. Es ist auch vorstellbar, dass ein silberfreies Lotbasismaterial verwendet wird. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Aktivmetall ausschließlich in der Aktivmetallschicht ist und nicht im Lotbasismaterial. Mit anderen Worten: Es wird vorzugsweise ein aktivmetallfreies Lotbasismaterial verwendet.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass eine Aktivmetallschicht realisiert wird, de ren Dicke zwischen 10 nm und 1000 nm liegt, bevorzugt zwischen 50 nm und 750 nm, besonders bevorzugt zwischen 100 und 500 nm. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Aktivmetall mittels eines physikalischen Gasphasenab scheidens auf dem Isolationselement, der mindestens einen Metallschicht und/o der dem Lotbasismaterial, das vorzugsweise ebenfalls als Folie ausgebildet ist, aufgetragen wird. Beispielsweise ist es auch vorstellbar, dass das Aktivmetall zu sammen mit dem Lotbasismaterial auf die gewünschte Dicke heruntergewalzt wird, um eine vergleichsweise dünne Bindungsschicht zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Isolationselement auszubilden. Vorzugsweise wird eine Lotfolie verwendet, die eine Dicke zwischen 2 und 20 pm, bevorzugt kleiner als 12 pm und besonders bevorzugt kleiner als 8 pm aufweist und/oder kleiner ist als 0,01 mm, bevorzugt kleiner als 0,005 mm und besonders bevorzugt kleiner als 0,001 oder sogar kleiner als 0,0005 mm, wenn die Bindungsschicht durch die Haft vermittlerschicht realisiert ist. Weiterhin ist es vorstellbar, dass das Lotbasismate rial als Folie, als Paste, als eine durch physikalisches Gasphasenabscheiden ent standene Schicht und/oder als elektrochemisch gebildete Schicht bereitgestellt wird. Es ist auch vorstellbar, dass das Lotbasismaterial durch ein elektrochemi sches, chemisches oder physikalisches Gasphasenabscheideverfahren aufgetra gen wird. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Aktivmetallschicht strukturiert wird, indem sie zunächst flächig ausgebildet wird und anschließend gezielt Bereiche zur Struk turierung wieder entfernt werden, beispielsweise durch Laserlicht und/oder durch Ätzen.

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die mindestens eine Metallschicht und/oder die mindestens eine weitere Metallschicht mittels eines Aktivlotverfah rens und/oder eines heißisostatischen Pressens angebunden wird.

Beispielsweise ist ein Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats vorgese hen, umfassend:

- Bereitstellen einer Lötschicht, insbesondere in Form mindestens einer Lötfolie bzw. Hartlotfolie,

- Beschichten des Isolationselements und/oder der mindestens einen Metall schicht und/oder der mindestens einen Lötschicht mit der Aktivmetallschicht,

- Anordnen der mindestens einen Lötschicht zwischen dem Isolationselement und der mindestens einen Metallschicht entlang einer Stapelrichtung unter Ausbildung eines Lötsystems, das die Lötschicht und die Aktivmetallschicht umfasst, wobei ein Lotmaterial der mindestens einen Lötschicht vorzugsweise frei von einem schmelzpunkterniedrigenden Material ist, und

- Anbinden der mindestens einen Metallschicht an die mindestens eine Keramik schicht über das Lötsystem mittels eines Aktivlotverfahrens. Dabei wird die Löt schicht vorzugsweise aus einem aktivmetallfreien Lötbasismaterial gebildet.

Insbesondere ist dabei ein mehrschichtiges Lötsystem aus der Lötschicht, vor zugsweise frei von schmelzpunkterniedrigenden Elementen oder frei von Phos phor, besonders bevorzugt aus einer phosphorfreien Lötschicht, und der Aktivme tallschicht, vorgesehen. Die Separation der Aktivmetallschicht und der Lötschicht erweist sich insbesondere deswegen als vorteilhaft, weil dadurch vergleichsweise dünne Lötschichten realisierbar sind, insbesondere wenn es sich bei der Löt schicht um eine Folie handelt. Für aktivmetallhaltige Lötmaterialien müssen an dernfalls vergleichsweise große Lötschichtdicken wegen der spröden intermetalli schen Phasen bzw. des hohen E-Moduls und hoher Streckgrenze der gängigen Aktivmetalle und deren intermetallischen Phasen, die die Umformung der Lötpaste bzw. Lötschicht behindern, realisiert werden, wodurch die minimale Schichtdicke durch die Fertigungseigenschaften des aktivmetallhaltigen Lötmaterials begrenzt wird. Entsprechend bestimmt für aktivmetallhaltige Lötschichten nicht die für das Fügeverfahren erforderliche Mindestdicke die minimale Lötschichtdicke der Löt schicht, sondern die für die technisch realisierbare minimale Schichtdicke der Löt schicht bestimmt die minimale Lötschichtdicke der Lötschicht. Dadurch ist diese dickere, aktivmetallhaltige Lötschicht teurer als dünne Schichten. Unter phosphor frei versteht der Fachmann insbesondere, dass der Anteil an Phosphor in der Löt schicht kleiner ist als 150 ppm, kleiner als 100 ppm und besonders bevorzugt klei ner als 50 ppm.

Vorzugsweise umfasst die Lötschicht, insbesondere die phosphorfreie Lotschicht, mehrere Materialien zusätzlich zu dem reinen Metall. Beispielsweise ist Indium ein Bestandteil des verwendeten Lotmaterials in der Lötschicht.

Weiterhin ist es vorstellbar, dass das Lotmaterial zur Ausbildung der Lötschicht durch ein physikalisches und/oder chemisches Gasphasenabscheiden und/oder elektrochemisch auf die Aktivmetallschicht und/oder die mindestens eine Metall schicht aufgetragen wird. Dadurch ist es in vorteilhafter weise möglich, vergleichs weise dünne Lotschichten im Lötsystem, insbesondere in einer homogenen Vertei lung, zu realisieren.

Alternativ oder ergänzend sind bei der Herstellung des Trägersubstrats, insbeson dere des Metall-Keramik-Substrats, die weiteren Schritte vorgesehen, umfassend:

- Ausbilden eines gasdichten Metallbehälters, der das Isolationselement um schließt,

- Ausbilden des Metall-Keramik-Substrats durch ein Anbinden des Metallbehälters an das Isolationselement mittels heißisostatischem Pressen, wobei beim Ausbilden des Metall-Keramik-Substrats zwischen dem Metallbehälter und dem Keramikelement mindestens abschnittsweise die Aktivmetallschicht zur Unterstützung des Anbindens des Metallbehälters an das Keramikelement ange ordnet ist bzw. wird. Vorzugsweise wird beim heißisostatischen Pressen eine zu sätzliche Lötschicht aus einem Lotbasismaterial, insbesondere einem aktivmetall freien Lotbasismaterial, zwischen der Aktivmetallschicht und der mindestens einen Metallschicht angeordnet. Der Metallbehälter wird dabei vorzugsweise aus einer ersten Metalllage und einer zweiten Metalllage oder durch ein Falten der ersten Metalllage geformt.

Beim heißisostatischen Pressen ist es insbesondere vorgesehen, dass das Bon den durch Erhitzen unter Druck erfolgt, wobei die erste und/oder zweite Metalllage des Metallbehälters, insbesondere die spätere Metallschicht des Metall-Keramik- Substrats und eine etwaige dort auftretende eutektische (Oxid)schicht nicht in die Schmelzphase Übertritt. In entsprechender weise sind beim heißisostatischem Pressen geringere Temperaturen als bei einem Direktmetallanbindungsverfahren, insbesondere einem DCB-Verfahren, erforderlich.

Im Vergleich zu der Anbindung einer Metallschicht an eine Keramikschicht mittels eines Lotmaterials, bei dem üblicherweise Temperaturen unterhalb der Schmelz temperatur der mindestens einen Metallschicht verwendet werden, kann bei dem heißisostatischen Pressen in vorteilhafter weise auf ein Lotbasismaterial verzich tet werden und es wird lediglich ein Aktivmetall benötigt. Die Verwendung bzw. die Nutzung des Drucks beim heißisostatischen Pressen erweist sich dabei zudem als vorteilhaft, weil dadurch Lufteinschlüsse zwischen der ersten Metalllage und/oder der zweiten Metalllage einerseits und dem Keramikelement andererseits reduziert werden können, wodurch die Ausbildung von Lunkern in ihrer Häufigkeit im gebil deten bzw. gefertigten Metall-Keramik-Substrat reduziert oder gar vermieden wer den kann. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Qualität der Bindung zwischen der Me tallschicht bzw. der ersten und/oder zweiten Metalllage des Metallbehälters und dem Keramikelement aus.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass bei einem heißisostatischen Pressen der Metallbehälter in einer Heiz- und Druckvorrichtung einem Gasdruck zwischen 100 und 2000 bar, bevorzugt 150 bar und 1200 bar und besonders bevorzugt zwi schen 300 und 1000 bar und einer Prozesstemperatur von 300 °C bis zu einer Schmelztemperatur der mindestens einen Metallschicht, insbesondere bis zu einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der mindestens einen Metallschicht, ausgesetzt wird. Es hat sich in vorteilhafter Weise herausgestellt, dass es so mög lich ist, eine Metallschicht, d.h. ein erste und/oder zweite Metalllage des Metallbe hälters, an das Keramikelement anzubinden, ohne die erforderlichen Temperatu ren eines Direktmetallanbindungsverfahrens, beispielsweise eines DCB- oder ei nem DAB-Verfahrens, und/oder ohne ein Lotbasismaterial, das beim Aktivloten verwendet wird. Darüber hinaus gestattet das Nutzen bzw. die Verwendung eines entsprechenden Gasdrucks die Möglichkeit, möglichst lunkerfrei, d. h. ohne Ga seinschlüsse zwischen Metallschicht und Keramikelement ein Metall-Keramik- Substrat zu fertigen. Insbesondere finden Prozessparameter Verwendung, die in der DE 2013 113734 A1 erwähnt werden und auf die hiermit explizit Bezug ge nommen wird.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Bindungsschicht derart strukturiert ist, dass ein Abstand zwischen zwei Bindungsabschnitten in der Bindungsschicht ei nen Wert zwischen 200 pm und 5 cm, bevorzugt zwischen 300 pm und 0,5 cm und besonders bevorzugt zwischen 500 pm oder 400 pm und 10 mm annimmt. Ein derartiger Abstand schließt insbesondere die in der Regel kleineren Unterbrechun gen aus, die auf fehlerhafte Lunker oder ähnliche Fehlstellen zurückzuführen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vor gesehen, dass zur Ausbildungen von strukturierten Unterbrechungen in der Bin dungsschicht vor dem Anbindungsprozess in der Bindungsschicht die Aktivmetall schicht und/oder das Isolationselement strukturiert bereitgestellt wird. Vorzugs weise ist es vorgesehen, dass die Aktivmetallschicht derart strukturiert ist, dass ihre Strukturierung in Stapelrichtung gesehen im Wesentlichen bzw. zumindest ab schnittsweise deckungsgleich verläuft zur geplanten Strukturierung in der mindes tens einen Metallschicht des gefertigten Trägersubstrats. Dadurch werden bereits mit der Aktivmetallschicht die Bereiche von der Ausbildung einer Bindungsschicht ausgelassen, in denen ohnehin vorgesehen ist, dass das Metall der mindestens einen Metallschicht im Rahmen eines Ätzprozesses und/oder durch eine mechani sche Bearbeitung und/oder mit Laserlicht wieder entfernt werden soll. Es ist bei spielsweise auch vorstellbar, dass das Lotbasismaterial strukturiert bereitgestellt wird und die Aktivmetallschicht durchgängig bzw. ununterbrochen ausgebildet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass zur Ausbildung der strukturierten Bindungs schicht zwischen dem Isolationselement und der mindestens einen Metallschicht zumindest bereichsweise eine der Komponenten fehlt, die zur Bindung beitragen, oder die zur Bindung beitragenden Komponenten werden auf Abstand gehalten.

Es ist auch denkbar, dass die Strukturierung nach einem Aufträgen der Aktivme tallschicht, insbesondere einer flächigen und geschossenen Aktivmetallschicht, er folgt, beispielsweise indem Bereich in der Aktivmetallschicht gezielt wieder ent fernt werden, insbesondere durch Ätzen und/oder Lasern. Es ist auch vorstellbar, dass eine Trennschicht oder Sperrschicht auf die Aktivmetallschicht aufgetragen wird, die verhindert, dass das Isolationselement in bestimmten Bereichen vom Ak tivmetall benetzt wird. D. h. es ist vorgesehen, dass auf das Isolationselement und/oder die Aktivmetallschicht eine Maskierung aufgedruckt bzw. angeordnet wird, beispielsweise in Form einer Schattenmaske oder einer Photoresistschicht, die verhindert, dass eine Anbindung der Metallschicht und/oder des Lotmaterials erfolgt, wodurch ebenfalls eine gezielte Unterbindung der lokalen Bildung eines Teils einer Bindungsschicht erreicht wird. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Strukturierung in der Bindungsschicht zwei Bindungsabschnitte durch einen sich länglich erstreckenden Graben und/oder zueinander schräg verlaufende Gräben voneinander trennt.

Insbesondere ist es auch vorstellbar, dass nach einem (voll-)flächigen Aufträgen der Aktivmetallschicht auf der mindestens einen Metallschicht die Strukturierung der Aktivmetallschicht dadurch vorgenommen wird, dass sowohl Material der Ak tivmetallschicht als auch Material der mindestens einen Metallschicht wieder ent fernt wird. Hierzu wird beispielsweise mittels eines mechanischen Vorgangs, bei spielsweise mittels eines spanenden Vorgangs, wie einem Fräsen, eine Struktur in die mindestens eine Metallschicht eingelassen, insbesondere auf der Seite, auf der die Aktivmetallschicht aufgebracht wurde. Alternativ kann mittels Laserlicht und/oder durch ein Ätzen Material der Aktivmetallschicht und der mindestens ei nen Metallschicht entfernt werden. Vorstellbar ist auch, dass die mindestens eine Metallschicht zunächst strukturiert wird und anschließend die strukturierte mindes tens eine Metallschicht mit der Aktivmetallschicht bedeckt wird. Dadurch lässt sich ebenfalls sicherstellen, dass das Aktivmetall ausreichend von dem Keramikele ment beabstandet ist, wodurch mit Vorteil keine stoffschlüssige Verbindung zwi schen Keramikelement und der mindestens einen Metallschicht entsteht.

Die Strukturierung der Aktivmetallschicht, insbesondere zusammen mit der min destens einen Metallschicht, erweist sich insbesondere als vorteilhaft für solche Metallschichten, die Dicken aufweisen, die größer als 1,5 mm, bevorzugt größer als 2,5 mm und besonders bevorzugt größer als 3 mm sind. Dadurch lassen sich beispielsweise vergleichsweise schmale Isolationsgräben realisieren.

Weiterhin ist es vorstellbar, dass der bis in die mindestens eine Metallschicht hin einreichende Graben eine Tiefe aufweist, wobei ein Verhältnis der Tiefe in der mindestens einen Metallschicht zu einer Dicke der mindestens einen Metallschicht einen Wert zwischen 0,3 und 0,95, bevorzugt zwischen 0,35 und 0,8 und beson ders bevorzugt zwischen 0,4 und 0,6 annimmt. Dadurch kann zum einen sicherge stellt werden, dass auf der einen Seite ein ausreichender Abstand zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Keramikelement vorliegt und auf der an deren Seite nur ein vergleichsweise geringer Materialabtrag erforderlich ist, um die Isolationsgräben nach dem Anbinden der mindesten einen Metallschicht wieder freizulegen. Hierzu wird vor dem Abtragen des Metalls die Metallschicht mit der Seite an das Keramikelement angebunden, in die die Gräben eingelassen sind.

Es ist auch vorstellbar, dass das Isolationselement an seiner Oberseite durch ent sprechende Erhöhungen und/oder Vertiefungen eine Strukturierung aufweist bzw. ausbildet. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass eine Sollbruchlinie eingebracht wird in das Isolationselement, insbesondere in das Keramikelement, bevor die An bindung der mindestens einen Metallschicht an das Keramikelement erfolgt. Dadurch lässt sich ein erforderlicher Abstand zwischen dem Isolationselement und der mindestens einen Metallschicht realisieren, der eine Anbindung der mindes tens einen Metallschicht an das Isolationselement in diesem strukturierten Bereich des Isolationselement verhindert. Als strukturierter Bereich wird hierbei insbeson dere ein Rücksprung an der Oberseite des Isolationselements verstanden. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass ein Lotbasismaterial verwendet wird, das insbesondere zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Isolati onselement angeordnet wird. Dabei kann das Lotbasismaterial beispielsweise ge schlossen, d. h. frei von Strukturierungen, ausgebildet sein. Wegen der Strukturie rung der Aktivmetallschicht erfolgt dann dennoch keine Anbindung in den Berei chen, die in der Aktivmetallschicht strukturiert sind.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Lotbasismaterial strukturiert wird oder strukturiert bereitgestellt wird. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass das Lotbasis material zusammen mit der Aktivmetallschicht als Lotsystem bereitgestellt wird und das Lotsystem ist strukturiert. Dabei ist es beispielsweise vorstellbar, dass das Aktivmetall durch ein physikalisches Gasabscheiden auf das Lotbasismaterial aufgetragen wird oder Lotbasismaterial und Aktivmetallschicht werden jeweils als Folie bereitgestellt, die zusammen runtergewalzt werden auf die gewünschte Di cke. Anschließend wird das Lotsystem, beispielsweise durch ein Stanzen und Prä gen strukturiert. Denkbar ist auch, dass die Strukturierung durch ein Ätzen und/o der mit Laserlicht erfolgt, bevor das Lotsystem auf dem Isolationselement und/o der der mindestens einen Metallschicht angeordnet wird. Alternativ ist es auch vor stellbar, dass das Lotbasismaterial mittels eines physikalischen Gasphasenab scheidens, auf das Aktivmetallschicht aufgetragen wird, beispielsweise mit Hilfe derselben Maskierung, die für die Aktivmetallschicht beim Aufträgen der Aktivme tallschicht auf das Isolationselement genutzt wurde. Ferner ist es vorstellbar, dass zur Strukturierung die Aktivmetallschicht nach ihrem Aufträgen bereichsweise wie der abgetragen wird.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Aktivmetallschicht als Folie mit Unter brechungen zur Ausbildung der strukturierten Bindungsschicht bereitgestellt wird. Alternativ oder ergänzend ist es vorstellbar, dass die Aktivmetallschicht durch ein physikalisches Gasphasenabscheiden strukturiert auf das Isolationselement, ein Lotbasismaterial und /oder die mindestens eine Metallschicht aufgetragen wird.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Trägersubstrat, insbe sondere ein Metall-Keramik-Substrat, als Träger für elektrische Bauteile, umfas send:

- mindestens eine Metallschicht und

- ein Isolationselement, insbesondere ein Keramikelement, ein Glaselement, ein Glaskeramikelement und/oder ein hochtemperaturbeständiges Kunststoffelement, wobei sich die mindestens eine Metallschicht und das Isolationselement entlang einer Haupterstreckungsebene erstrecken und entlang einer senkrecht zur Haupt erstreckungsebene verlaufenden Stapelrichtung übereinander angeordnet sind, wobei im Trägersubstrat eine Bindungsschicht zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Isolationselement ausgebildet ist, wobei die Bindungsschicht vor einem Bilden von Metallabschnitten in der mindes tens einen Metallschicht strukturiert ist. Alle für das Verfahren beschriebenen Vor teile lassen sich analog auf das Trägersubstrat übertragen und andersrum.

Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Trägersubstraten zeichnet sich das erfindungsgemäße Trägersubstrat dadurch aus, dass die Bindungs schicht vor einem Bilden von Metallabschnitten strukturiert ist. Damit bezieht sich der Gegenstand insbesondere auf ein Zwischenprodukt, bei dem die Metallschicht zwar bereits durch einen entsprechenden Anbindungsprozess an das Isolations element angebunden wurde, aber noch keine Metallabschnitte in der mindestens einen Metallschicht gebildet wurden, um die Metallschicht zur Ausbildung von Lei terbahnen oder Anschlussflächen zu strukturieren. Beispielsweise handelt es sich um ein als Großkarte vorliegendes Trägersubstrat. Insbesondere sind an dem Iso lationselement im vorher strukturierten Bereich keine Rückstände einer Haftver mittlerschicht zu erkennen. Dies resultiert aus dem Umstand, dass zur Herstellung des erfindungsgemäßen Trägersubstrats das erforderliche Aktivmetall strukturiert auf dem Lotmaterial und/oder dem Isolationselement aufgetragen wird, und/oder nachträglich lokal beispielsweise durch Ätzen und/oder mit Laserlicht wieder ent fern wird.

Vorzugsweise weist eine Haftvermittlerschicht der Bindungsschicht einen Flächen widerstand aufweist, der größer als 5 Ohm/sq, bevorzugt größer als 10 Ohm/sq und besonders bevorzugt größer als 20 Ohm/sq ist. Vorzugsweise ist neben dem Silber, das auf ein silberbasiertes Lotmaterial bzw. auf ein silberbasiertes Lotba sismaterial zurückzuführen ist, in der Bindungsschicht eine Haftvermittlerschicht ausgebildet. Im Falle eines Metall-Keramik-Substrats wird die Haftvermittlerschicht dabei vorzugsweise durch eine Verbindung realisiert bzw. ausgebildet, die zum ei nen das Aktivmetall, beispielsweise Titan, und zum anderen die Bestandteil des Keramikelements, beispielsweise Sauerstoff 0, Stickstoff N und/oder Kohlenstoff C und/oder Silizium Si und/oder Aluminium AI und/oder Magnesium Mg und/oder Calcium Ca umfasst. In entsprechender weise umfasst die Haftvermittlerschicht beispielsweise Titannitrid, Titancarbid und/oder Titanoxid, insbesondere in ver schiedenen Oxidationsstufen.

Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Trägersubstraten ist es er findungsgemäß vorgesehen, dass der Flächenwiderstand einer Haftvermittler schicht der Bindungsschicht größer ist als 5 Ohm/sq, bevorzugt größer als 10 Ohm/sq und besonders bevorzugt größer als 20 Ohm/sq. Der ermittelte Flächen widerstand steht dabei im direkten Zusammenhang mit einem Anteil des Aktivme talls in der Haftvermittlerschicht, die maßgeblich für die Anbindung der mindestens einen Metallschicht an das Isolationselement ist. Dabei nimmt der Flächenwider stand mit abnehmenden Aktivmetallanteil in der Bindungsschicht zu. Ein entspre chend hoher Flächenwiderstand entspricht somit einem geringen Aktivmetallanteil in der Haftvermittlerschicht. Es hat sich dabei herausgestellt, dass mit zunehmen den Anteil an Aktivmetall, die Bildung von spröden intermetallischen Phasen be günstigt wird, was wiederum nachteilig ist für eine Abzugsfestigkeit der Metall schicht an die Isolationsschicht. Mit anderen Worten: Mit den anspruchsgemäßen Flächenwiderständen werden solche Bindungsschichten bereitgestellt, deren Ab zugsfestigkeit aufgrund der reduzierten Bildung von spröden intermetallischen Phasen, verbessert, d. h. vergrößert wird. Durch das gezielte Einstellen der an spruchsgemäßen Flächenwiderstände lassen sich somit besonders starke Anbin dungen der mindestens einen Metallschicht an das Keramikelement realisieren.

Dabei ist es zur Bestimmung des Flächenwiderstands vorgesehen, dass am gefer tigten Trägersubstrat zunächst die Metallschicht und ggf. eine Lotbasisschicht, bei spielsweise durch Ätzen, wieder entfernt werden. Mittels einer Vier-Punkt Mes sung wird dann an der Oberseite bzw. Unterseite des von der mindestens einen Metallschicht und der Lotbasisschicht befreiten Trägersubstrats ein Flächenwider stand gemessen.

Insbesondere ist unter dem Flächenwiderstand einer Materialprobe dessen Wider stand bezogen auf einen quadratischen Oberflächenbereich zu verstehen. Es ist hierbei üblich den Oberflächenwiderstand mit der Einheit Ohm/sq zu kennzeich nen. Die Physikalische Einheit des Flächenwiderstandes ist Ohm.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass eine in Stapelrichtung bemessene Dicke der Bindungsschicht, gemittelt über mehrere Messpunkte innerhalb einer vorbe stimmten Fläche oder in mehreren Flächen, die parallel zur Haupterstreckungs ebene verläuft oder verlaufen, einen Wert annimmt, der kleiner als 20 pm, bevor zugt kleiner als 10 pm und besonders bevorzugt kleiner als 6 pm ist. Sofern vom mehreren Flächen gesprochen wird, ist insbesondere gemeint, dass die mindes tens eine Metallschicht in möglichst gleich große Flächen unterteilt wird und in je der dieser die mindestens eine Metallschicht unterteilenden Flächen mindestens ein Wert, bevorzugt mehrere Messwerte für die Dicke erfasst werden. Die so an verschiedenen Stellen ermittelten Dicken werden arithmetisch gemittelt.

Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Trägersubstraten ist somit eine vergleichsweise dünne Bindungsschicht zwischen der mindestens einen Me tallschicht und dem Isolationselement ausgebildet. Dabei ist es vorgesehen, dass zur Festlegung der maßgeblichen Dicke der Bindungsschicht die gemessenen Di cken über eine Vielzahl von Messpunkten gemittelt werden, die innerhalb einer vorbestimmten bzw. festgelegten Fläche liegen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise mitberücksichtigt, dass das Isolationselement, insbesondere das Kerami kelement, in der Regel einer Ondulation unterworfen ist, d. h. dem Isolationsele ment ist eine Welligkeit zuzusprechen. Insbesondere versteht der Fachmann unter einer Welligkeit eine Modulation des generellen flachen Verlaufs des Isolationsele ments, gesehen über mehrere Millimeter oder Zentimeter entlang einer Richtung, die parallel zur Flaupterstreckungsebene verläuft. Damit grenzt sich eine derartige Ondulation von einer Oberflächenrauigkeit des Isolationselements ab, die in der Regel zusätzlich am Isolationselement vorliegt. Durch das Einbeziehen einer der artigen, in der Regel unvermeidbaren Ondulation des Isolationselements in die Be stimmung der Dicke wird berücksichtigt, dass die Bindungsschicht aufgrund der Ondulation gegebenenfalls variieren kann, insbesondere in Talbereichen des Iso lationselements größer sein kann als in Bergbereichen des Isolationselements.

Ungeachtet dieser Ondulation ist der gemittelte Dickenwert dennoch deutlich ge ringer als derjenige, der in Trägersubstraten aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dies wird insbesondere bzw. beispielsweise dadurch erzielt, dass eine benö tigte Aktivmetallschicht zwischen dem Isolationselement und der mindestens einen Metallschicht angeordnet wird, die insbesondere einzeln, also separat angeordnet ist, beispielsweise zusätzlich zu einem Lotbasismaterial. Vorzugsweise wird das Aktivmetall mittels eines chemischen und/oder physikalischen Gasphasenabschei dens, beispielsweise mittels eines Sputterns, auf dem Lotbasismaterial und/oder der mindestens einen Metallschicht und/oder dem Isolationselement aufgetragen, um vergleichsweise dünne Aktivmetallschichten zu realisieren, die wiederrum zu einer vergleichsweise dünnen Bindungsschicht führen, insbesondere zu einer ho mogenen und dünnen Haftvermittlerschicht. Vorstellbar ist es auch unter Verwen dung eines Plasmas, in einem Vakuum und/oder mittels Aufdampfen die Aktivme tallschicht auf dem Lotbasismaterial, dem Isolationselement und/oder der mindes tens einen Metallschicht bereitzustellen. Denkbar ist auch, die Aktivmetallschicht galvanisch zu realisieren. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Aktiv metallschicht als Folie bereitgestellt wird. Die Ausbildung von vergleichsweise dünnen Bindungsschichten reduziert insbe sondere einen Aufwand, der aufgebracht werden muss, um beispielsweise in ei nem „second etching“, zumindest bereichsweise, die Bindungsschicht wieder zu entfernen, um das Trägersubstrat, insbesondere dessen mindestens eine Metall schicht und die Bindungsschicht, zu strukturieren. Dies gilt insbesondere für Be reich in denen die Bindungsschicht nicht strukturiert bereitgestellt wird. Vorzugs weise erfolgt dieses Strukturieren, das dazu dient, mehrere Metallabschnitte der mindestens einen Metallschicht voneinander elektrisch zu isolieren, durch ein Ät zen und/oder ein mechanischen Bearbeitungsschritt und/oder mit Laserlicht. Au ßerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass durch die Verwendung geringer Schichtdicken die Anzahl der möglichen Fehler in der Bindungsschicht, beispiels weise hervorgerufen durch Materialfehler im Lotmaterial, in vorteilhafter Weise re duziert werden kann. Unter einem Fehler in der Bindungsschicht bzw. einem Ma terialfehler im Lotmaterial wird beispielsweise ein großes Korn im Lotmaterial, wie beispielswiese ein Aktivmetallkorn, verstanden, das zur Riesenbildung einer Kör nung in der Bindungsschicht führen kann, und/oder das nicht vollständig auf schmilzt und damit als Abstandshalter minimale Lotspalte verhindert. Durch das Aufträgen, insbesondere mittels Sputtern, kann in einfacher Weise verhindert wer den, dass vergleichsweise große Körner Bestandteil der Aktivmetallschicht wer den. Schließlich ist es von Vorteil, dass sich homogen über das hergestellte Trä gersubstrat eine dünne Bindungsschicht ausbildet.

Besonders bevorzugt ist folgendes Verfahren zur Bestimmung und Auswahl der zur Bestimmung beitragenden Messbereiche - unabhängig von der Größe des Trägersubstrats - vorgesehen:

In einem ersten Schritt wird die mindestens eine Metallschicht des Trägersubstrats in neun gleich große Rechtecke, insbesondere Quadrate, d. h. in mehrere Flä chen, unterteilt. In den so festgelegten Messbereichen werden jeweils zwei oder drei Schnittbilder erzeugt, die herangezogen werden, um in jedem der Schnittbil der eine gemittelte Dicke für die mindestens eine Metallschicht zu bestimmen. Die Schnittbilder werden bevorzugt mittels eines REM-Verfahrens aufgenommen, bei spielsweise in einer 2000 oder 2500- fachen Vergrößerung. Anschließend wird in einem zweiten Schritt über die insgesamt 18 oder 27 in den Schnittbildern erfass ten gemittelten Dicken, die über alle neun rechteckigen Messbereiche verteilt sind, gemittelt. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die ge mittelte Dicke einen repräsentativen Wert für die Bindungsschicht zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Isolationselement darstellt. Mit anderen Worten: die in dem Abschnitt beschriebene Vorgehensweise sieht gemittelte Di cken vor, die über die mindestens eine Metallschicht gesehen in gleichmäßig ver teilten Messbereichen bestimmt ist. Das hier beschriebene Verfahren zur Auswahl der Messbereiche, die zur Bestimmung eines gemittelten Werts für die Dicke bei trägt ist analog für die Bestimmung des Flächenwiderstands heranzuziehen.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Trägersubstrat eine Großkarte ist bzw. mehrere Subträgersubstrate eine Großkarte bilden, aus der durch Brechen entlang einer Sollbruchstelle bzw. Sollbruchlinie mehrere einzelne Substratträger entstehen, wobei die Strukturierung der Bindungsschicht der Sollbruchlinie ent spricht. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich sicherzustellen, dass insbe sondere die Bereiche innerhalb der die Sollbruchlinie verläuft frei sind von einer Metallisierung, die über eine ausgebildete Haftvermittlerschicht an das Isolations element angebunden ist.

Weitere Vorteile und Eigenschaften ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegen stands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 : Trägersubstrat gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungs form der vorliegenden Erfindung ;

Fig. 2 Bestandteile eines Trägersubstrats gemäß einer zweiten bei spielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 3: Zwischenprodukt bei der Herstellung eines Trägersubstrats ge mäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegen den Erfindung und

Fig. 4 Trägersubstrat gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungs form der vorliegende Erfindung

In der Figur 1 ist ein Trägersubstrat 1 als Großkarte 100 gemäß einer ersten bei spielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Solche Trä gersubstrate 1, insbesondere in Form eines vereinzelten Metall-Keramik-Substrats bzw. vereinzelter Subträgersubstrate T, dienen vorzugsweise als Träger bzw. Lei terplatte für elektronische bzw. elektrische Bauteile, die an die mindestens eine Metallschicht 10 des Trägersubstrats 1 an dessen Bauteilseite anbindbar sind. Da bei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die mindestens eine Metallschicht 10 strukturiert ist, d. h. eine Strukturierung 5 aufweist, um entsprechende Leiterbah nen und/oder Anschlussflächen auszubilden, d. h. im gefertigten Trägersubstrat 1 umfasst die mindestens eine Metallschicht 10 mehrere voneinander elektrisch iso lierte Metallabschnitte. Die sich im Wesentlich entlang einer Haupterstreckungs ebene HSE erstreckende mindestens eine Metallschicht 10 und ein sich entlang der Haupterstreckungsebene HSE ersteckendes Isolationselement 30 sind dabei entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Stapel richtung S übereinander angeordnet und vorzugsweise über eine Bindungsschicht 12 miteinander gefügt bzw. verbunden. Vorzugsweise umfasst das Trägersubstrat 1 neben der mindestens einen Metallschicht 10 mindestens eine weitere Metall schicht (hier nicht dargestellt), die in Stapelrichtung S gesehen an der der mindes tens einen Metallschicht 10 gegenüberliegenden Seite des Isolationselements 30 angeordnet und über eine weitere Bindungsschicht an das Isolationselement 30 angebunden ist.

Dabei dient die mindestens eine weitere Metallschicht als Rückseitenmetallisie rung, die einem Durchbiegen des Trägersubstrats 1, insbesondere des Metall-Ke- ramik-Elements, entgegenwirkt, und/oder als Kühlkörper dient, der dazu ausgelegt ist, einen Wärmeeintrag, hervorgerufen durch elektrische oder elektronische Bau teile auf dem Trägersubstrat 1 , abzuführen.

Insbesondere weist das Trägersubstrat 1 eine zwischen der mindestens einen Me tallschicht 10 und dem Isolationselement 30 angeordnete Bindungsschicht 12 auf. Es hat sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine in Stapelrichtung S be messene Dicke der Bindungsschicht 12 vergleichsweise dünn ist. Dabei erweist sich eine vergleichsweise dünne Dicke der Bindungsschicht 12 zwischen der min destens einen Metallschicht 10 und dem Isolationselement 30 als vorteilhaft, wenn zwecks einer Strukturierung der mindestens einen Metallschicht 10 ein Ätzvorgang vorgesehen ist, insbesondere in den Bereichen, in denen keine Strukturierung der Bindungsschicht 12 vorliegt.

Insbesondere zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 1 ein Trägersubstrat 1 in Form einer Großkarte 100. Dabei ist es vorgesehen, dass im Rahmen einer Ferti gung der Trägersubstrate 1 die mindestens eine Metallschicht 10 an das Isolati onselement 30 angebunden wird und zwar bevorzugt für alle späteren Subträ gersubstrate T der Großkarte 100. Nach dem Anbindungsprozess erfolgt die Aus bildung der Strukturierungen 5, insbesondere durch ein Ätzen und/oder eine me chanische Behandlung und/oder durch Laserlicht. Weiterhin ist es bevorzugt vor gesehen, dass nach Bereitstellen der Großkarte 100 eine Vereinzelung erfolgt, mit der die jeweiligen vereinzelten Trägersubstrate 1 bereitgestellt werden. Hierzu ist in die Großkarte 100 eine Sollbruchlinie 20 eingefügt, entlang der die Trägersub strate 1 voneinander getrennt werden. Die in Figur 1 dargestellten Trägersubstrate 1 weisen dabei eine identische Strukturierung 5 auf. Allerdings ist es auch vorstell bar, dass sich die einzelnen Strukturierungen 5 der jeweiligen Trägersubstrate 1 innerhalb einer Großkarte 100 voneinander unterscheiden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Strukturierung 5 Teil der mindestens einen Metallschicht 10 ist, die über eine Bindungsschicht 12 an das Isolationselement 10 angebunden ist.

In Figur 2 ist in einer Explosionsdarstellung ein Ensemble aus dem Isolationsele ment 30, der mindestens einen Metallschicht 10, einem Lotbasismaterial 16 und einer Aktivmetallschicht 15 dargestellt. Diese Bestandteile werden beispielsweise in Stapelrichtung S derart angeordnet, dass zwischen der mindestens einen Me tallschicht 10 und dem Isolationselement 30 in Stapelrichtung S gesehen ein Lot system aus der Aktivmetallschicht 15 und dem Lotmaterial 16 angeordnet ist. Bei spielsweise wird dabei das Aktivmetall zur Ausbildung der Aktivmetallschicht 15 durch ein chemisches physikalisches Gasphasenabscheiden, beispielsweise ein Sputtern, auf das Isolationselement 30 aufgetragen. Es ist auch vorstellbar, dass das Aktivmetall zur Bildung der Aktivmetallschicht 15 auf das Lotmaterial 16 auf getragen wird, beispielsweise durch ein physikalisches Gasphasenabscheiden auf ein als Folie ausgebildetes Lotbasismaterial 16. Vorstellbar ist auch, dass die Ak tivmetallschicht 15 und das Lotbasismaterial 16 jeweils als separate Folien bereit gestellt werden und/oder gemeinsam als eine zusammengewalzte Folie bereitge stellt werden.

Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Aktivmetall eine Anbindung an das Isolationselement 30 realisiert und dann zusammen mit dem Lotbasismaterial 16 in der jeweiligen Prozesstemperatur des Lotmaterials, das verwendet wird, die Bindungsschicht 12 zu formen. In dem Ausführungsbeispiel, das in Figur 2 darge stellt wird, ist es insbesondere vorgesehen, dass die Aktivmetallschicht 15 struktu riert ist. Unter einer strukturierten Aktivmetallschicht 15 ist insbesondere zu verste hen, dass innerhalb der Aktivmetallschicht 15 Abschnitte der Aktivmetallschicht 15 voneinander getrennt sind, insbesondere in einer parallel zur Haupterstreckungs ebene HSE verlaufenden Richtung. Eine derart strukturierte Aktivmetallschicht 15 ist beispielsweise durch eine entsprechende Maskierung beim physikalischen Gasphasenabscheiden realisierbar oder durch eine nachträgliche Strukturierung einer Aktivmetallschicht, beispielsweise durch ein Lasern und/oder Ätzen.

Alternativ ist die als Folie verwendete Aktivmetallschicht 15 durch ein Stanzen o- der Prägen in entsprechender Weise strukturiert und umfasst festgelegte und ins besondere reproduzierbar herstellbare Freibereiche bzw. Aussparungen. Dabei entspricht der Verlauf der Strukturierung der Aktivmetallschicht 15 vorzugsweise zumindest abschnittsweise der geplanten Strukturierung 5 für die mindestens eine Metallschicht 10 im gefertigten, vereinzelten Subträgersubstrat 1‘. Mit anderen Worten: die Strukturierung, d. h. die Abschnitte ohne Aktivmetall in der Aktivmetall schicht 15 sind zumindest bereichsweise in Stapelrichtung S gesehen deckungs gleich angeordnet zu den späteren Freiräumen zwischen zwei Metallabschnitten in der mindestens einen Metallschicht 10.

In Figur 3 ist das in Figur 2 dargestellte Ensemble aus dem Isolationselement 30, der mindestens einen Metallschicht 10, dem Lotbasismaterial 16 und der Aktivme tallschicht 15 übereinander angeordnet. Dabei ist im angeordneten Zustand die Aktivmetallschicht 15 derart strukturiert, dass ein Abstand D zwischen zwei Ab schnitten der Aktivmetallschicht 15 einen Wert zwischen 200 pm und 5 cm, bevor zugt zwischen 300 pm und 0,5 cm und besonders bevorzugt zwischen 500 pm o- der 400 pm und 10 mm annimmt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass durch die Strukturierung eine Unterbrechung in der Aktivmetallschicht 15 realisiert ist, die zwei Abschnitte der Aktivmetallschicht 15 voneinander trennt, insbesondere ent lang einer Richtung, die parallel zur Haupterstreckungsebene HSE verläuft und sich vorzugsweise über mindestens 400 pm, bevorzugt mehr als 600 pm und be sonders bevorzugt mehr als 800 pm erstreckt. Damit grenzt sich die Unterbre chung in der Aktivmetallschicht 15 insbesondere von solchen Freibereichen ab, die auftreten, wenn sie beispielsweise ungewollt nicht von einem Aktivmetall be netzt werden, wie es beispielsweise bei solchen Lotsystemen erfolgt, die ein Lot material verwenden, bei denen sowohl Aktivmetall als auch Lotbasismaterial 16 Bestandteile derselben Paste sind.

Die Verwendung einer separaten Aktivmetallschicht 15 erweist sich ferner als be sonders vorteilhaft, weil dadurch sichergestellt wird, dass eine gezielte Benetzung entlang einer gewünschten Strukturierung erfolgen kann und diese sich in der spä teren Bindungsschicht 12 niederschlägt. Im Rahmen des Bindungsprozesses wird sodann in solchen Bereichen zwischen zwei Abschnitten der Aktivmetallschicht 15 keine Bindungsschicht 12 gebildet, in denen eine Aussparung in der Aktivmetall schicht 15 ausgebildet ist. Dies erweist sich insbesondere deswegen als vorteil- haft, weil in diesen Bereichen, in denen ohnehin Metall der mindestens einen Me tallschicht 10 abgetragen bzw. entfernt werden muss, um die gewünschte Isolation zwischen Metallabschnitten der mindestens einen Metallschicht 10 zu realisieren, die von der Strukturierung 5 des Trägersubstrats 1 gefordert ist, nicht zusätzlich die Bindungsschicht 12 abgetragen bzw. entfernt werden muss. Es kann auf zu mindest abschnittsweise auf ein „second etching“ verzichtet werden, sofern keine weiteren Bestandsteile des Lotmaterials nach der Entfernung der Metallschicht verblieben sind.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Unterbrechung zwischen zwei Abschnitten der Aktivmetallschicht 15 insbesondere derart angeordnet wird, dass die Unterbre chungen in Stapelrichtung S gesehen unterhalb und/oder oberhalb der Sollbruchli nie 20 bzw. der geplanten Sollbruchlinie 20 verläuft. Auch hier wird im späteren Strukturierungsverlauf Metall der mindestens einen Metallschicht 10 sowie der Bindungsschicht 12 wieder entfernt. Durch das gezielte Unterbrechen der Aktiv metallschicht 15 ist es somit möglich, das Entfernen der mindestens einen Metall schicht 10 in diesen Bereichen zu vereinfachen, insbesondere auf ein „second et ching“ zu verzichten oder dieses zu vereinfachen. Andernfalls müsste man in ei nem aufwendigen „second etching“-Verfahren die gebildete Bindungsschicht 12 bzw. Haftvermittlerschicht 13 wieder lösen.

In Figur 4 ist das Trägersubstrat 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, insbesondere nachdem die Strukturierung 5 der mindestens einen Metallschicht 10 vollzogen wurde. Insbesondere bildet da bei das Trägersubstrat 1 eine Bindungsschicht 12 aus, die sowohl eine Haftver mittlerschicht 13 als auch eine Lotbasisschicht 14 aufweist. Beispielsweise handelt es sich bei einem silberbasierten Lotbasismaterial 16 um eine Lotbasismaterial 16, das nach der Anbindung zur Lotbasisschicht 14 wird, die im Wesentlichen aus Sil ber gebildet wird. Die Haftvermittlerschicht 13 setzt sich insbesondere bei Metall- Keramik-Substraten aus einer Verbindung zusammen, die zum einen das Aktiv metall, beispielsweise Titan, und einem Bestandteil der Keramik, insbesondere Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff, aufweist. Beispielsweise ist die Haftvermitt lerschicht durch Titanoxid, Titankarbid oder Titannitrid gebildet.

Die in Figur 4 schematische Darstellung offenbart die Unterbrechung insbeson dere zwischen zwei Abschnitten der mindestens einen Metallschicht 10 im Bereich oberhalb der Sollbruchlinie 20. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass an einem Trägersubstrat 1 ausschließlich oberhalb der geplanten Sollbruchstelle 20 eine Unterbrechung der Bindungsschicht 12 ausgebildet ist, insbesondere deswegen, weil hierbei vergleichsweise große Abstände zwischen benachbarten metallischen Abschnitten denkbar sind, die wiederrum einfach durch Unterbrechungen in der Aktivmetallschicht 15 realisierbar sind.

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen können beispiels weise auch durch ein Verfahren realisiert werden, bei dem auch eine Lotbasis schicht bzw. ein Lotbasismaterial verzichtet wird. Beispielsweise erfolgt hierbei die Anbindung der mindestens einen Metallschicht 10 über das Aktivmetall in der Ak tivmetallschicht 15 im Rahmen eines Solid State Diffusion Bonding (SDB) vor, bei dem ein heißisostatisches Pressen erfolgt, indem ein Metallbehälter, insbesondere ein gasdichter Behälter gebildet wird, der ein Keramikelement bzw. Isolationsele ment 30 umschließt, wobei zwischen einer Metalllage, aus der der Metallbehälters geformt ist, eine Aktivmetallschicht 15 angeordnet ist, wobei durch Einwirken wäh rend des heißisostatischen Pressens eine Anbindung der mindestens einen Me tallschicht an das Isolationselement 30 erfolgt. Dadurch wird eine Bindungsschicht 12 gebildet, die lokal geschwächt ist, nämlich in den Bereichen, in denen kein Ak tivmetall zwischen dem Isolationselement 30 und der mindestens einen Metall schicht 10 angeordnet ist.

Bezuqszeichen:

1 Trägersubstrat

1 ‘ Subträgersubstrate

5 Strukturierung 10 Metallschicht

12 Bindungsschicht

13 Haftvermittlerschicht

14 Lotbasisschicht 15 Aktivmetallschicht

16 Lotbasismaterial

20 Sollbruchlinie

30 Isolationselement

100 Großkarte D Abstand

HSE Haupterstreckungsebene S Stapelrichtung