DE102018113571B4 - Process for producing metal-ceramic substrates and metal-ceramic base substrate - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Metall-Keramik-Substraten (1), umfassend- Bereitstellen eines Metall-Keramik-Basissubstrats (10) durch ein stoffschlüssiges Verbinden einer Metallschicht (12) mit einer Keramikschicht (11) in ei- nem Ofen (14),- Versehen des Metall-Keramik-Basissubstrats (10) mit einer ersten individuellen Kennzeichnung (21);- Zerteilen (40) des Metall-Keramik-Basissubstrats (10) in einzelne Metall-Keramik-Substrate (1) und- Versehen zumindest eines der Metall-Keramik-Substrate (1) mit einer zweiten individuellen Kennzeichnung (22).Method for producing metal-ceramic substrates (1), comprising - Providing a metal-ceramic base substrate (10) by cohesively connecting a metal layer (12) to a ceramic layer (11) in an oven (14), - Providing the metal-ceramic base substrate (10) with a first individual marking (21); - dividing (40) the metal-ceramic base substrate (10) into individual metal-ceramic substrates (1) and - providing at least one of the metal -Ceramic substrates (1) with a second individual marking (22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats sowie ein Metall-Keramik-Substrat.The present invention relates to a method for producing a metal-ceramic substrate and a metal-ceramic substrate.

Metall-Keramik-Substrate sind beispielsweise als Leiterplatten oder Platinen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Typischerweise werden auf einer Bauteilseite des Metall-Keramik-Substrats Anschlussflächen für elektrische bzw. elektronische Bauteile und Leiterbahnen angeordnet, wobei die elektrischen Bauteile und Leiterbahnen zu elektrischen Schaltkreisen zusammenschaltbar sind. Wesentliche Bestandteile der Metall-Keramik-Substrate sind eine Isolationsschicht, die aus einer Keramik gefertigt ist, und eine an die Isolationsschicht angebundene Metallschicht. Wegen ihren vergleichsweise hohen Isolationsfestigkeiten haben sich aus Keramik gefertigte Isolationsschichten als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch eine Strukturierung der Metallschicht können dabei Leiterbahnen und/oder Anschlussflächen für die elektrischen bzw. elektronischen Bauteile realisiert werden.Metal-ceramic substrates are well known from the prior art, for example as printed circuit boards or circuit boards. Typically, connection surfaces for electrical or electronic components and conductor tracks are arranged on one component side of the metal-ceramic substrate, wherein the electrical components and conductor tracks can be interconnected to form electrical circuits. Essential components of the metal-ceramic substrates are an insulation layer made of ceramic and a metal layer bonded to the insulation layer. Because of their comparatively high insulation strength, insulation layers made from ceramic have proven to be particularly advantageous. By structuring the metal layer, conductor tracks and/or connection surfaces for the electrical or electronic components can be realized.

Aus der EP 3 185 655 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein unstrukturiertes Metall-Keramik-Substrat bereitgestellt wird und das Metall-Keramik-Substrat mit einer individualisierten Codierung versehen wird. Mittels der Codierung lassen sich dem Metall-Keramik-Substrat Informationen zuordnen, auf die beim Auslesen der Codierung zurückgegriffen werden kann. Beispiele für Informationen sind solche über Fehler am Metall-Keramik-Substrat, ein Herstellungsdatum oder eine Chargennummer.From the EP 3 185 655 A1 a method is known in which an unstructured metal-ceramic substrate is provided and the metal-ceramic substrate is provided with an individualized coding. Using the coding, information can be assigned to the metal-ceramic substrate, which can be used when reading the coding. Examples of information include defects in the metal-ceramic substrate, a manufacturing date or a batch number.

Aus der US 6 589 801 B1 ist das Markieren von einzelnen Substratträgern der Metall-Keramik-Substrate mit Ergebnissen von Vortests bekannt. Anschließend werden die Einzelsubstrate aus der Großkarte herausgetrennt. Aus der US 2011 / 0 156 033 A1 ist eine Methode zur Rückverfolgung von Halbleitern bekannt.From the US 6,589,801 B1 The marking of individual substrate carriers of metal-ceramic substrates with the results of preliminary tests is known. The individual substrates are then separated from the large card. From the US 2011 / 0 156 033 A1 a method for tracing semiconductors is known.

Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, die Herstellung von Metall-Keramik-Subtraten weiter zu verbessern, insbesondere in Hinblick auf deren Rückverfolgung bzw. die Qualität der gefertigten Metall-Keramik-Substrate.Based on this prior art, the present invention sets itself the task of further improving the production of metal-ceramic substrates, in particular with regard to their traceability and the quality of the manufactured metal-ceramic substrates.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bildung eines Metall-Keramik-Substrats gemäß Anspruch 1 sowie ein Metall-Keramik-Basissubstrat gemäß Anspruch 9. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a method for forming a metal-ceramic substrate according to claim 1 and a metal-ceramic base substrate according to claim 9. Further advantages and features of the invention result from the subclaims as well as the description and the attached figures.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung von Metall-Keramik-Substraten vorgesehen, umfassend

  • - Bereitstellen eines unstrukturierten Metall-Keramik-Basissubstrats durch ein stoffschlüssiges Verbinden einer Metallschicht mit einer Keramikschicht in einem Ofen, - Versehen des Metall-Keramik-Basissubstrats mit einer ersten individuellen Kennzeichnung,
  • - Zerteilen des Metall-Keramik-Basissubstrats in einzelne Metall-Keramik-Substrate und
  • - Versehen zumindest eines der Metall-Keramik-Substrate mit einer zweiten individuellen Kennzeichnung.
According to the invention, a method for producing metal-ceramic substrates is provided, comprising
  • - Providing an unstructured metal-ceramic base substrate by materially connecting a metal layer to a ceramic layer in an oven, - Providing the metal-ceramic base substrate with a first individual marking,
  • - Dividing the metal-ceramic base substrate into individual metal-ceramic substrates and
  • - Provide at least one of the metal-ceramic substrates with a second individual marking.

Gegenüber dem Stand der Technik ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Kennzeichnung auf dem Metall-Keramik-Basissubstrat vorgesehen ist und die zweite Kennzeichnung auf den einzelnen Metall-Keramik-Substraten, die aus dem gemeinsamen Metall-Keramik-Basissubstrat hervorgehen. Durch die individuelle zweite Kennzeichnung der zerteilten Metall-Keramik-Substrate lassen sich diese jeweils einzeln zurückverfolgen. Insbesondere gestattet es die Nutzung der ersten und der zweiten Kennzeichnung, dass die zweite Kennzeichnung zur Rückverfolgung des einzelnen Metall-Keramik-Substrats genutzt werden kann, während die erste Kennzeichnung als Informationsquelle im Herstellungsverfahren genutzt werden kann. Demnach müssen nicht alle Informationen einer einzelnen Kennzeichnung zugeordnet werden, sondern sie lassen sich bedarfsabhängig entweder der ersten Kennzeichnung auf dem Metall-Keramik-Basissubstrat oder der zweiten Kennzeichnung auf dem Metall-Keramik-Substrat zuordnen. Außerdem reicht es aus, dass das gesamte Metall-Keramik-Substrat mit einer einzelnen, individualisierten ersten Kennzeichnung versehen wird. Vorzugsweise ist die Anzahl der ersten Kennzeichnungen zumindest geringer als die Anzahl der zweiten Kennzeichnungen. Dadurch lässt sich mit Vorteil die Anzahl der durchgeführten Kennzeichnungen reduzieren, ohne dass auf eine zweite Kennzeichnung verzichtet werden muss, mit der sich die einzelnen Metall-Keramik-Substrate zurückverfolgen lassen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Metall-Keramik-Basissubstrat unstrukturiert ist und vorzugsweise vor dem Zerteilen zur Bildung der Metall-Keramik-Substrate strukturiert wird.Compared to the prior art, it is provided according to the invention that the first identification is provided on the metal-ceramic base substrate and the second identification on the individual metal-ceramic substrates that emerge from the common metal-ceramic base substrate. Thanks to the individual second marking of the divided metal-ceramic substrates, they can each be traced individually. In particular, the use of the first and second identification allows the second identification to be used to trace the individual metal-ceramic substrate, while the first identification can be used as a source of information in the manufacturing process. Accordingly, not all information has to be assigned to a single identification, but rather, depending on requirements, it can be assigned either to the first identification on the metal-ceramic base substrate or to the second identification on the metal-ceramic substrate. In addition, it is sufficient that the entire metal-ceramic substrate is provided with a single, individualized first marking. Preferably, the number of first identifiers is at least less than the number of second identifiers. This advantageously makes it possible to reduce the number of markings carried out without having to forego a second marking with which the individual metal-ceramic substrates can be traced. In particular, it is provided that the metal-ceramic base substrate is unstructured and is preferably structured before cutting to form the metal-ceramic substrates.

Als erste und/oder zweite Kennzeichnungen sind insbesondere mechanische oder optisch auslesbare Codierungen zu verstehen, wie z. B. ein Loch- oder Strichcode oder ein QR-Code. Dabei ist die Nutzung von sichtbarem oder nicht-sichtbarem Licht, beispielsweise Infrarotlicht, denkbar. Es ist aber auch vorstellbar, dass die erste und/oder zweite Kennzeichnung als Aufkleber realisiert ist, wobei auf dem Aufkleber die erste Kennzeichnung und/oder zweite Kennzeichnung aufgedruckt ist. Auch elektronisch ablesbare Kennzeichnungen, wie RFID-Codes, sind denkbar.The first and/or second identifiers are to be understood in particular as mechanical or optically readable codes, such as: B. a hole or bar code or a QR code. The use of visible or non-visible light, for example infrared light, is conceivable. However, it is also conceivable that the first and/or second marking is implemented as a sticker, whereby on The first identification and/or second identification is printed on the sticker. Electronically readable markings, such as RFID codes, are also conceivable.

Grundsätzlich ist unter einem Metall-Keramik-Basissubstrat eine großflächige Metall-Keramik Schichtstruktur zu verstehen, aus der während der Herstellung, insbesondere am Ende des Herstellungsprozesses, mehrere Metall-Keramik-Substrate hervorgehen. Solche Metall-Keramik-Basissubstrate werden auch als Masterkarten bezeichnet. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass alle Metall-Keramik-Substrate jeweils mit einer individuellen zweiten Kennzeichnung versehen werden. Es ist aber auch vorstellbar, dass nur solche Metall-Keramik-Substrate eine zweite Kennzeichnung erhalten, die eine Mindestqualität aufweisen. Dadurch wird mit Vorteil auf eine (zweite) Kennzeichnung solcher Metall-Keramik-Substrate verzichtet, die ohnehin aussortiert werden würden. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass sich die individualisierten zweiten Kennzeichnungen von verschiedenen Metall-Keramik-Substraten aus demselben Metall-Keramik-Basissubstrate untereinander unterscheiden. Dadurch lassen sich die Metall-Keramik-Substrate individuell zurückverfolgen, da jedes vereinzelte Metall-Keramik-Substrat seine eigene individuelle zweite Kennzeichnung trägt.Basically, a metal-ceramic base substrate is to be understood as a large-area metal-ceramic layer structure from which several metal-ceramic substrates emerge during production, especially at the end of the production process. Such metal-ceramic base substrates are also referred to as master cards. It is preferably provided that all metal-ceramic substrates are each provided with an individual second marking. However, it is also conceivable that only those metal-ceramic substrates that have a minimum quality receive a second label. This advantageously eliminates the need for a (second) marking of metal-ceramic substrates that would be sorted out anyway. It is obvious to the person skilled in the art that the individualized second markings of different metal-ceramic substrates differ from one another from the same metal-ceramic base substrate. This means that the metal-ceramic substrates can be individually traced, as each individual metal-ceramic substrate has its own individual second identification.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass der ersten individuellen Kennzeichnung eine erste Information zugeordnet ist und der zweiten individuellen Kennzeichnung eine zweite Information zugeordnet ist, wobei sich insbesondere die erste Information von der zweiten Information unterscheidet. Vorzugsweise sind die ersten Informationen auf einer Datenbank und die zweiten Informationen auf einer weiteren Datenbank hinterlegt oder erste und zweite Information sind auf einer gemeinsamen Datenbank hinterlegt. Beispielsweise ist zumindest die weitere Datenbank auf einem Server eines Netzwerks oder einer Cloud zugänglich, so dass ein Nutzer des gefertigten Metall-Keramik-Substrats unter Verwendung der zweiten Kennzeichnung bzw. nach einem Auslesen der zweiten Kennzeichnung Zugriff auf die zweiten Informationen erhält. Hier lassen sich mit Vorteil weitere Informationen bezüglich des Metall-Keramik-Substrats nachtragen bzw. ergänzen. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass während der Herstellung des Metall-Keramiksubstrats, insbesondere während der Zerteilung des Metall-Keramik-Basissubstrats, die zweite Information auf der weiteren Datenbank automatisch hinterlegt wird. Hierzu ist die Vorrichtung zur Bildung der zweiten Kennzeichnung mit der weiteren Datenbank verbunden. Weiterhin ist es vorstellbar, dass die Datenbank, auf der die Zuordnung zwischen der ersten Kennzeichnung und der ersten Information hinterlegt ist, im Gegensatz zur weiteren Datenbank nicht zugänglich ist, sondern ausschließlich für den Gebrauch bei der Herstellung des Metall-Keramik-Substrats benutzt wird.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that a first piece of information is assigned to the first individual identifier and a second piece of information is assigned to the second individual identifier, wherein in particular the first piece of information differs from the second piece of information. Preferably, the first information is stored in a database and the second information is stored in another database, or the first and second information are stored in a common database. For example, at least the further database is accessible on a server of a network or a cloud, so that a user of the manufactured metal-ceramic substrate can access the second information using the second identification or after reading out the second identification. Here you can advantageously add or supplement further information regarding the metal-ceramic substrate. Furthermore, it is preferably provided that the second information is automatically stored in the further database during the production of the metal-ceramic substrate, in particular during the division of the metal-ceramic base substrate. For this purpose, the device for forming the second identification is connected to the further database. Furthermore, it is conceivable that the database on which the association between the first identification and the first information is stored is not accessible, in contrast to the other database, but is used exclusively for use in the production of the metal-ceramic substrate.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Information Defektstellen im Metall-Keramik-Basissubstrat betrifft. Insbesondere lassen sich so Spezifikationen über die Defektstelle, wie z. B. deren Position auf der Metall-Keramik-Basiskarte, den Typ des Defekt und/oder die Größe bzw. Form des Defekts hinterlegen, auf die im späteren Fertigungsverfahren Rücksicht genommen werden kann. Beispielsweise handelt es sich bei den Defekten bzw. Fehlern um Gaseinschlüsse zwischen Metallschicht und Keramikschicht oder Materiafehler in der Metallschicht bzw. der Keramikschicht. Weiterhin ist es vorstellbar, dass das Metall-Keramik-Basissubstrat nach seiner Fertigung in einem DCB-Ofen, mittels eines entsprechenden Scanners bzw. einer entsprechenden Kamera auf Fehler untersucht wird und die identifizierten Fehler mittels des Scanners als erste Informationen auf der Datenbank hinterlegen. Hierzu ist der Scanner mit der Datenbank zum Austausch von Daten verbunden. Es ist auch vorstellbar, dass die Fehler manuell identifiziert werden und über eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle dokumentiert und als erste Informationen abgespeichert werden.In a further embodiment of the present invention, it is provided that the first information relates to defect locations in the metal-ceramic base substrate. In particular, specifications about the defect location, such as: B. store their position on the metal-ceramic base card, the type of defect and/or the size or shape of the defect, which can be taken into account in the later manufacturing process. For example, the defects or errors are gas inclusions between the metal layer and the ceramic layer or material errors in the metal layer or the ceramic layer. Furthermore, it is conceivable that the metal-ceramic base substrate, after its production in a DCB oven, is examined for errors using a corresponding scanner or a corresponding camera and the identified errors are stored as the first information in the database using the scanner. For this purpose, the scanner is connected to the database to exchange data. It is also conceivable that the errors are identified manually and documented via a human-machine interface and saved as initial information.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die zweite Informationen

  • - eine Anordnung bzw. Platzierung des Metall-Keramik-Substrats im Metall-Keramik-Basissubstrat und/oder
  • - ein Materialspezifikationen eines für die Herstellung verwendeten Metalls und/oder einer verwendeten Keramik und/oder
  • - eine Qualität des Metall-Keramik-Substrats
betrifft. Vorstellbar sind als zweite Informationen beispielsweise auch eine Chargennummer, ein Herstellungsdatum und/oder eine Herstellungszeit. Mittels dieser zweiten Informationen lässt sich das vereinzelte Metall-Keramik-Substrat individuell zurückverfolgen. Insbesondere die Platzierung bzw. Anordnung des Metall-Keramik-Substrats im Metall-Keramik-Basissubtrat ist insofern hilfreich, als dass beispielsweise ein später festgestellter Fehler am fertigen Metall-Keramik-Substrat als Hinweis auf einen Fehler in einem benachbarten Metall-Keramik-Substrat dienen kann. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die zweite Information frei ist von ersten Informationen, d. h. die ersten Informationen sind keine Teilmenge der zweiten Informationen. Dadurch lassen sich Informationen, die ausschließlich für die Fertigung des Metall-Keramik-Substrats dienen, von solchen trennen, die ausschließlich zur Rückverfolgung des vereinzelten Metall-Keramik-Substrats dienen.Preferably it is provided that the second information
  • - an arrangement or placement of the metal-ceramic substrate in the metal-ceramic base substrate and/or
  • - a material specifications of a metal and/or ceramic used for production and/or
  • - a quality of metal-ceramic substrate
regards. Second information that is also conceivable is, for example, a batch number, a manufacturing date and/or a manufacturing time. Using this second information, the isolated metal-ceramic substrate can be individually traced. In particular, the placement or arrangement of the metal-ceramic substrate in the metal-ceramic base substrate is helpful in that, for example, a later discovered defect in the finished metal-ceramic substrate serves as an indication of a defect in an adjacent metal-ceramic substrate can. It is particularly preferably provided that the second information is free of first information, ie the first information is not a subset of the second information. This allows information that is used exclusively for the production of the metal-ceramic substrate to be separated from that which is used exclusively for Serve to trace the isolated metal-ceramic substrate.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste individuelle Kennzeichnung entfernt wird. Beispielsweise wird die erste Kennzeichnung beim Strukturieren der Metallschicht entfernt. Dadurch nimmt die erste Kennzeichnung, die im Wesentlichen ausschließlich für das Herstellungsverfahren benötigt wird, keinen Teil der Metallschicht am gefertigten Metall-Keramik-Substrat ein. Entsprechend muss kein Platz auf der Metallschicht für die erste Kennzeichnung am fertigen Metall-Keramik-Substrat freigehalten werden.In a further embodiment of the present invention it is provided that the first individual identification is removed. For example, the first marking is removed when structuring the metal layer. As a result, the first marking, which is essentially required exclusively for the manufacturing process, does not take up any part of the metal layer on the manufactured metal-ceramic substrate. Accordingly, no space on the metal layer needs to be kept free for the first marking on the finished metal-ceramic substrate.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine dritte individuelle Kennzeichnung am Ausgangsmaterial zur Bildung des Metall-Keramik-Basissubstrats ausgelesen wird. Die dritte individuelle Kennzeichnung ist in vorteilhafter Weise einer dritten Information zugeordnet, die das Ausgangsmaterial, beispielsweise in Hinblick auf die Materialzusammensetzung, Reinheit oder Vergleichbares, weiter spezifiziert. Vorzugsweise wird die dritte Information zur Bildung der zweiten Information genutzt, d. h. die dritte Information ist Teilmenge der zweiten Information. Dadurch ist eine Rückverfolgung bis zu den Ausgangsmaterialen mittels des fertigen Metall-Keramik-Substrats möglich.In particular, it is provided that a third individual identification is read out on the starting material to form the metal-ceramic base substrate. The third individual identification is advantageously assigned to a third piece of information that further specifies the starting material, for example with regard to the material composition, purity or similar. The third information is preferably used to form the second information, i.e. H. the third information is a subset of the second information. This makes it possible to trace back to the starting materials using the finished metal-ceramic substrate.

Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass die ersten Informationen beim Strukturieren der Metallisierungsschicht berücksichtigt werden. Insbesondere lässt sich die Platzierung der Strukturierung auf dem Metall-Keramik-Basissubstrat verschieben, verdrehen oder bestimmte Abschnitte lassen sich modifizieren, um zu verhindern, dass der Fehler im späteren gefertigten Metall-Keramik-Substrat dessen Funktionalität beeinträchtigt. Es ist auch denkbar, dass auf ein Strukturieren verzichtet wird, wenn der Fehler keine sinnvolle Strukturierung zulässt. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise Energie sparen, die andernfalls für das Realisieren einer Strukturierung aufgebracht werden muss, die sich später als nutzlos erweist.It is expediently provided that the first information is taken into account when structuring the metallization layer. In particular, the placement of the structuring on the metal-ceramic base substrate can be moved, rotated or certain sections can be modified in order to prevent the error in the later manufactured metal-ceramic substrate from impairing its functionality. It is also conceivable that structuring is not done if the error does not allow meaningful structuring. This makes it possible to advantageously save energy that would otherwise have to be used to implement a structuring that later proves to be useless.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste individuelle Kennzeichnung und/oder die zweite individuelle Kennzeichnung durch Direktbelichtung erfolgt und/oder die zweite individuelle Kennzeichnung beim Bilden der strukturierten Metallisierungsschicht ausgebildet wird. Mittels der Direktbelichtung ist es insbesondere möglich, schnell eine individualisierte Kennzeichnung vorzunehmen. Durch die Realisierung der zweiten Kennzeichnung während des Strukturierens wird in vorteilhafter Weise Zeit gespart.In a further embodiment of the present invention, it is provided that the first individual identification and/or the second individual identification is carried out by direct exposure and/or the second individual identification is formed when the structured metallization layer is formed. Using direct exposure, it is particularly possible to quickly carry out individualized marking. Implementing the second marking during structuring advantageously saves time.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Kennzeichnung auf oder in der Nähe einer Fehlstelle auf dem Metall-Keramik-Basissubtrat platziert wird. Eine solche Platzierung erweist sich insbesondere deswegen als vorteilhaft, weil dadurch beim Abtragen der Metallschicht im Bereich der Fehl- bzw. Defektstellen, automatisch die erste Kennzeichnung mitabgetragen werden kann. Vorzugsweise wird die erste Kennzeichnung auf und/oder in der Nähe der größten, d. h. flächenmäßig größten, Fehlstelle auf dem Metall-Keramik-Basissubstrat platziert. Insbesondere kann die zweite Kennzeichnung dann auch zur Orientierung auf dem Metall-Keramik-Basissubstrat genutzt werden.According to a further embodiment of the present invention, it is provided that the first marking is placed on or near a defect on the metal-ceramic base substrate. Such a placement proves to be particularly advantageous because when the metal layer is removed in the area of the defects or defects, the first marking can also be automatically removed. Preferably, the first marking is on and/or near the largest, i.e. H. The largest defect in terms of area is placed on the metal-ceramic base substrate. In particular, the second marking can then also be used for orientation on the metal-ceramic base substrate.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Metall-Keramik-Substrat, hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren. Alle für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß ebenfalls auf das erfindungsgemäße Metall-Keramik-Substrat übertragen und andersherum.Another subject of the present invention is a metal-ceramic substrate produced using a method according to the invention. All of the features described for the method according to the invention and their advantages can also be transferred analogously to the metal-ceramic substrate according to the invention and vice versa.

Es zeigt:

  • 1: schematische Darstellung eines Blockdiagramms zur Illustration eines beispielhaften Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
It shows:
  • 1 : Schematic representation of a block diagram illustrating an exemplary method according to the present invention.

In 1 ist schematisch ein Blockdiagramm zur Illustration eines beispielhaften Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, mit dem Metall-Keramik-Substrate 1 hergestellt werden. In der 1 sind die Metall-Keramik-Substrate bzw. Metall-Keramik-Basissubstrate teils in einer Draufsicht und teils in einer Seitenansicht dargestellt. Solche Metall-Keramik-Substrate 1 dienen vorzugsweise als Träger von elektronischen bzw. elektrischen Bauteile, die an das Metall-Keramik-Substrat 1 anbindbar sind. Wesentliche Bestandteile eines solchen Metall-Keramik-Substrats 1 sind eine sich entlang einer Haupterstreckungsebene HSE erstreckende Keramikschicht 11 und eine an der Keramikschicht 11 angebundene Metallschicht 12. Die Keramikschicht 11 ist aus mindestens einem eine Keramik umfassenden Material gefertigt. Die Metallschicht 12 und die Keramikschicht 11 sind dabei entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Stapelrichtung S übereinander angeordnet und über eine Anbindungsfläche miteinander stoffschlüssig verbunden. Im gefertigten Zustand ist die Metallschicht 12 zur Bildung von Leiterbahnen oder Anbindungsstellen für die elektrischen Bauteile strukturiert.In 1 a block diagram is schematically shown to illustrate an exemplary method according to the present invention, with which metal-ceramic substrates 1 are produced. In the 1 the metal-ceramic substrates or metal-ceramic base substrates are shown partly in a top view and partly in a side view. Such metal-ceramic substrates 1 preferably serve as carriers for electronic or electrical components that can be connected to the metal-ceramic substrate 1. Essential components of such a metal-ceramic substrate 1 are a ceramic layer 11 extending along a main extension plane HSE and a metal layer 12 bonded to the ceramic layer 11. The ceramic layer 11 is made of at least one material comprising ceramic. The metal layer 12 and the ceramic layer 11 are arranged one above the other along a stacking direction S running perpendicular to the main extension plane HSE and are connected to one another in a materially bonded manner via a connecting surface. In the manufactured state, the metal layer 12 is structured to form conductor tracks or connection points for the electrical components.

Zur Bildung des Metall-Keramik Substrats 1 ist es vorgesehen, dass zunächst das Metall für die Metallschicht 12 und die Keramik für die Keramikschicht 11 als Ausgangsstoffe bereitgestellt werden. Mittels eines DCB-Verfahrens 20 werden anschließend erfindungsgemäß in einem Ofen 14 Metallschicht 12 und Keramikschicht 11 miteinander stoffschlüssig verbunden und ein Metall-Keramik-Basissubstrat 10 bereitgestellt. Infolge von Materialfehlern oder wegen anderer Gründe können im Metall-Keramik-Basissubstrat 10 Fehler 7 bzw. Defektstellen, wie z. B Lunker oder Vergleichsbares, auftreten. Beispielsweise werden diese Fehler 7 mittels einer dazu geeigneten Kamera 4 identifiziert. Mittel einer ersten Kennzeichnung 21, mit der insbesondere die Metallschicht 12 des Metall-Keramik-Basissubstrats 10 versehen wird, lassen sich erste Informationen über die registrierten Fehler 7 individuell kennzeichnen. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Kennzeichnung 21 um einen Strichcode oder einen QR-Code und zu der ersten Kennzeichnung 21 sind in einer Datenbank die registrierten Fehler hinterlegt. Auf diese Weise kann zu einem späteren Zeitpunkt die erste Kennzeichnung 21 mittels eines Lesegeräts ausgelesen werden und die entsprechende Information über den Fehler 7 lässt sich im weiteren Verfahren zur Herstellung des Metall-Keramik-Substrats 1 nutzen. Beispielsweise umfassen die Fehler bezogene erste Informationen eine Anordnung bzw. Lokalität des Fehlers auf dem Metall-Keramik-Basissubstrat 10 – beispielsweise angegeben in basissubstratspezifischen Koordinaten - , eine Klassifizierung (Typ; Form ...) des Fehlers 7 und/oder eine Größe des Fehlers 7. Diese erste Informationen lassen sich mit Vorteil beispielsweise beim Strukturieren 30 des Metall-Keramik - Substrats nutzen, da so insbesondere vermieden werden kann, dass der Fehler 7 in einem Bereich, in dem im gefertigten Metall-Keramik-Substrat 1 eine Metallisierung, beispielsweise als Leiterbahn oder als Anschlussbereich für ein elektronisches Bauteil, vorgesehen ist, liegt. Mit anderen Worten: Anhand der ersten Informationen lässt sich die Strukturierung der Metallschicht 12, insbesondere der Metallschicht 12 des Metall-Keramik-Basissubstrats 10, so konzipieren bzw. auslegen, dass am gefertigten Metall-Keramik-Substrat 1 der Defekt bzw. der Fehler 7 nicht Teil einer relevanten Struktur der Metallschicht 12 ist. Es ist auch vorstellbar, dass die Platzierung der Metall-Keramik-Substrate 1 so gewählt wird, dass der Fehler ausschließlich auf einem der Metall-Keramik-Substrate 1 liegt, so dass die Anzahl der auszuschließenden Metall-Keramik-Substrate 1 reduziert werden kann. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass die geplante Platzierung der Strukturierung bezüglich des Metall-Keramik-Basissubstrat 10 verschoben, ausgetauscht und/oder verdreht wird, um den Bereich der Metallschicht 12 mit dem Fehler beim Strukturieren 30 zu entfernen. Damit lässt sich in vorteilhafter Weise ein Ausschuss an unbrauchbaren Metall-Keramik-Substraten 1 in vorteilhafter Weise reduzieren. Beispielsweise erfolgt die individuelle erste Kennzeichnung 21 mittels einer Direktbeleuchtung.To form the metal-ceramic substrate 1, it is provided that the metal for the metal layer 12 and the ceramic for the ceramic layer 11 are first provided as starting materials. A DCB process 20 is then used According to the invention, metal layer 12 and ceramic layer 11 are cohesively connected to one another in an oven 14 and a metal-ceramic base substrate 10 is provided. As a result of material defects or other reasons, errors 7 or 10 can occur in the metal-ceramic base substrate . Defect areas, such as B blowholes or similar occur. For example, these errors 7 are identified using a suitable camera 4. By means of a first marking 21, with which in particular the metal layer 12 of the metal-ceramic base substrate 10 is provided, first information about the registered errors 7 can be individually marked. For example, the first identification 21 is a barcode or a QR code and the registered errors for the first identification 21 are stored in a database. In this way, the first identification 21 can be read out at a later point in time using a reading device and the corresponding information about the error 7 can be used in the further process for producing the metal-ceramic substrate 1. For example, the error-related first information includes an arrangement or location of the error on the metal-ceramic base substrate 10 - for example specified in base substrate-specific coordinates -, a classification (type; shape ...) of the error 7 and / or a size of the error 7. This first information can be used advantageously, for example, when structuring 30 of the metal-ceramic substrate, since it can be avoided in particular that the error 7 occurs in an area in which there is metallization in the manufactured metal-ceramic substrate 1, for example as a conductor track or as a connection area for an electronic component. In other words: Based on the first information, the structuring of the metal layer 12, in particular the metal layer 12 of the metal-ceramic base substrate 10, can be designed or designed in such a way that the defect or error 7 is present on the manufactured metal-ceramic substrate 1 is not part of a relevant structure of the metal layer 12. It is also conceivable that the placement of the metal-ceramic substrates 1 is chosen so that the error lies exclusively on one of the metal-ceramic substrates 1, so that the number of metal-ceramic substrates 1 to be excluded can be reduced. For example, it is conceivable that the planned placement of the structuring with respect to the metal-ceramic base substrate 10 is moved, exchanged and/or twisted in order to remove the area of the metal layer 12 with the error in the structuring 30. This can advantageously reduce waste of unusable metal-ceramic substrates 1. For example, the individual first identification 21 takes place using direct lighting.

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Metall-Keramik-Basissubstrat 10 eine einzelne erste Kennzeichnung 21 trägt, der als erste Information alle Fehler auf dem gesamten Metall-Keramik-Basissubstrat 10 zugeordnet sind. Nach dem Ausstatten des Metall-Keramik-Basissubstrats 10 mit der ersten Kennzeichnung 21 ist es vorgesehen, dass das Metall-Keramik-Basissubstrat 10 in die einzelnen Metall-Keramik-Substrate 1 zertrennt wird. Beispielsweise erfolgt ein Zerteilen 40 der einzelnen Metall-Keramik-Substrate 1 entlang einer Sollbruchstelle 18 durch ein Brechen und/oder unter Unterstützung von Laserlicht. Im dargestellten Beispiel wird das Metall-Keramik-Basissubstrat 10 in neun Metall-Keramik-Substrate 1 unterteilt. Dabei ist es vorgesehen, dass jedes der vereinzelten Metall-Keramik-Substrate 1 mit einer zweiten Kennzeichnung 22 versehen wird. Dabei sind der zweiten Kennzeichnung 22 insbesondere zweite Informationen zugeordnet. Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass sich die zweiten Informationen von den ersten Informationen unterscheiden und nicht über Fehler bzw. Defekte informieren. Stattdessen ist es bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Information beispielsweise eine Platzierung des Metall-Keramik-Substrats 1 im Metall-Keramik-Basissubstrat, Materialspezifikationen des Ausgangsmaterials, d. h. Materialspezifikationen zum verwendeten Metall und/oder zur verwendeten Keramik, ein Herstellungsdatum, eine Chargennummer und/oder eine Qualitätskennzeichnung betrifft. Dadurch lassen sich die entsprechenden zweiten Informationen mittels der zweiten Kennzeichnung am fertigen Metall-Keramik-Substrats 1 ausmachen. Vorzugsweise dient die zweite Kennzeichnung 22 zur Rückverfolgung des Metall-Keramik -Substrats 1.Furthermore, it is preferably provided that the metal-ceramic base substrate 10 carries a single first identification 21, to which all errors on the entire metal-ceramic base substrate 10 are assigned as first information. After equipping the metal-ceramic base substrate 10 with the first marking 21, it is intended that the metal-ceramic base substrate 10 is separated into the individual metal-ceramic substrates 1. For example, the individual metal-ceramic substrates 1 are divided 40 along a predetermined breaking point 18 by breaking and/or with the assistance of laser light. In the example shown, the metal-ceramic base substrate 10 is divided into nine metal-ceramic substrates 1. It is provided that each of the isolated metal-ceramic substrates 1 is provided with a second identification 22. In particular, second information is assigned to the second identification 22. It is preferably provided that the second information differs from the first information and does not provide information about errors or defects. Instead, it is preferably provided that the second information includes, for example, a placement of the metal-ceramic substrate 1 in the metal-ceramic base substrate, material specifications of the starting material, i.e. H. Material specifications for the metal and/or ceramic used, a date of manufacture, a batch number and/or a quality label. This allows the corresponding second information to be identified on the finished metal-ceramic substrate 1 using the second marking. The second marking 22 is preferably used to trace the metal-ceramic substrate 1.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Zuordnung zwischen der zweiten Kennzeichnung 22 und den zweiten Informationen in einer weiteren Datenbank gespeichert wird. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die weitere Datenbank für Dritte zugänglich ist und beispielsweise auf einem Server eines Netzwerks oder einer Cloud hinterlegt ist. Dadurch können spätere Nutzer des gefertigten Metall-Keramik - Substrats 1 die zweiten Informationen auf einfache Weise beziehen. Außerdem ist es möglich, die zweiten Informationen zu einem späteren Zeitpunkt zu ergänzen, beispielsweise wenn sich nach der Fertigung noch eine weitere relevante Erkenntnis über das gefertigte Metall-Keramik-Substrats 1 ergibt.It is preferably provided that the association between the second identification 22 and the second information is stored in a further database. In particular, it is provided that the additional database is accessible to third parties and is stored, for example, on a server in a network or in a cloud. This means that later users of the manufactured metal-ceramic substrate 1 can obtain the second information in a simple manner. It is also possible to add the second information at a later point in time, for example if further relevant information about the manufactured metal-ceramic substrate 1 arises after production.

Die zweite Kennzeichnung 22 kann dabei als optisch erkennbare Kennzeichnung, beispielsweise in Form eines Strichcodes oder eines QR-Codes realisiert sein. Grundsätzlich sind aber auch alle anderen Formen von zweiten Kennzeichnungen 22 denkbar, die beispielsweise optisch, mit sichtbaren oder nicht-sichtbaren Licht, auslesbar sind. Denkbar ist auch dass die zweite Kennzeichnung 22 während des Strukturierens 30 der Metallschicht 12, beispielsweise durch eine Direktbelichtung realisiert wird, oder die zweite Kennzeichnung 22 wird auf das einzelne Metall-Keramik-Substrate 1 aufgeklebt.The second identification 22 can be implemented as a visually recognizable identification, for example in the form of a bar code or a QR code. In principle, however, all other forms of second markings 22 are also conceivable, which can be read optically, for example, with visible or non-visible light. Is conceivable also that the second marking 22 is realized during the structuring 30 of the metal layer 12, for example by direct exposure, or the second marking 22 is glued onto the individual metal-ceramic substrate 1.

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Ausgangsmaterial, d. h. das Metall der Metallschicht 12 und die Keramik der Keramikschicht 11, mit einer dritten Kennzeichnung 23 versehen ist. Der dritten Kennzeichnung 23 ist vorzugsweise eine dritte Information zugeordnet. Die dritte Information umfasst insbesondere Materialspezifikationen, wie z. B. eine detaillierte Materialzusammensetzung und/oder eine Chargennummer, die eine eindeutige Rückverfolgung gestattet. Vorzugsweise ist die dritte Information Teil der zweiten Information bzw. wird automatisch in die zweite Information übertragen. Beispielsweise wird die dritte Kennzeichnung 23 am Ausgangsmaterial ausgelesen und in die zweite Information, hinterlegt auf der weiteren Datenbank, integriert. Dadurch lassen sich in vorteilhafter Weise alle Herstellungsinformationen am fertigen Metall-Keramik-Substrat 1 erkennen und zurückverfolgen.Furthermore, it is preferably provided that the starting material, i.e. H. the metal of the metal layer 12 and the ceramic of the ceramic layer 11, is provided with a third marking 23. The third identification 23 is preferably assigned a third piece of information. The third information includes in particular material specifications, such as: B. a detailed material composition and/or a batch number that allows clear tracing. Preferably, the third information is part of the second information or is automatically transferred into the second information. For example, the third identification 23 is read from the starting material and integrated into the second information stored in the further database. This allows all manufacturing information on the finished metal-ceramic substrate 1 to be recognized and traced in an advantageous manner.

Bezugszeichen:Reference symbol:

11
Metall-Keramik-SubstratMetal-ceramic substrate
44
Kameracamera
77
FehlerMistake
1010
Metall-Keramik-Basis-SubstratMetal-ceramic base substrate
1111
KeramikschichtCeramic layer
1212
Metallschichtmetal layer
1414
OfenOven
1818
SollbruchstellePredetermined breaking point
2020
DCB-VerfahrenDCB procedure
2121
erste individuelle Kennzeichnungfirst individual labeling
2222
zweite individuelle Kennzeichnungsecond individual marking
2323
dritte individuelle Kennzeichnungthird individual marking
3030
StrukturierenStructure
4040
ZerteilenCut up

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung von Metall-Keramik-Substraten (1), umfassend - Bereitstellen eines Metall-Keramik-Basissubstrats (10) durch ein stoffschlüssiges Verbinden einer Metallschicht (12) mit einer Keramikschicht (11) in ei- nem Ofen (14), - Versehen des Metall-Keramik-Basissubstrats (10) mit einer ersten individuellen Kennzeichnung (21); - Zerteilen (40) des Metall-Keramik-Basissubstrats (10) in einzelne Metall-Keramik-Substrate (1) und - Versehen zumindest eines der Metall-Keramik-Substrate (1) mit einer zweiten individuellen Kennzeichnung (22).Method for producing metal-ceramic substrates (1), comprising - Providing a metal-ceramic base substrate (10) by cohesively connecting a metal layer (12) to a ceramic layer (11) in an oven (14), - Providing the metal-ceramic base substrate (10) with a first individual marking (21); - Dividing (40) the metal-ceramic base substrate (10) into individual metal-ceramic substrates (1) and - Provide at least one of the metal-ceramic substrates (1) with a second individual marking (22). Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der ersten individuellen Kennzeichnung (21) eine erste Information zugeordnet ist und der zweiten individuellen Kennzeichnung (22) eine zweite Information zugeordnet ist, wobei sich insbesondere die erste Information von der zweiten Information unterscheidet.Procedure according to Claim 1 , wherein the first individual identifier (21) is assigned a first piece of information and the second individual identifier (22) is assigned a second piece of information, wherein in particular the first piece of information differs from the second piece of information. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die erste Information Defektstellen im Metall-Keramik-Basissubstrat (10) betrifft.Procedure according to Claim 2 , whereby the first information concerns defect locations in the metal-ceramic base substrate (10). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die zweite Information - eine Platzierung des einzelnen Metall-Keramik-Substrats (1) im Metall-Keramik-Basissubstrat (10) und/oder - eine Materialspezifikation eines für die Herstellung verwendeten Metalls und/oder einer verwendeten Keramik und/oder - eine Qualität des einzelnen Metall-Keramik-Substrats (1) betrifft.Procedure according to one of the Claims 2 or 3 , wherein the second information - a placement of the individual metal-ceramic substrate (1) in the metal-ceramic base substrate (10) and / or - a material specification of a metal used for production and / or a ceramic used and / or - a Quality of the individual metal-ceramic substrate (1). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine dritte individuelle Kennzeichnung (23) am Ausgangsmaterial (11, 12) zur Bildung des Metall-Keramik-Basissubstrats (10) ausgelesen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a third individual identification (23) is read out on the starting material (11, 12) to form the metal-ceramic base substrate (10). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die erste Information bei der Strukturierung (30) der Metallisierungsschicht berücksichtigt wird.Procedure according to one of the Claims 2 until 5 , whereby the first information is taken into account when structuring (30) of the metallization layer. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die erste individuelle Kennzeichnung (21) und/oder die zweite individuelle Kennzeichnung (22) durch Direktbelichtung erfolgt und/oder die zweite individuelle Kennzeichnung (22) beim Bilden der strukturierten Metallisierungsschicht ausgebildet wird.Procedure according to Claim 6 , wherein the first individual identification (21) and / or the second individual identification (22) takes place by direct exposure and / or the second individual identification (22) is formed when forming the structured metallization layer. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kennzeichnung (21) auf oder in der Nähe einer Fehlstelle auf dem Metall-Keramik-Basissubtrat (10) platziert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the first marking (21) is placed on or near a defect on the metal-ceramic base substrate (10). Metall-Keramik-Basissubstrat (10), das mindestens zwei Metall-Keramik-Substrate (1) aufweist, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Keramik-Basissubstrat (10) eine erste individuelle Kennzeichnung (21) und mindestens eines der mindestens zwei Metall-Keramik-Substrate (1) eine zweite individuelle Kennzeichnung (22) aufweist.Metal-ceramic base substrate (10), which has at least two metal-ceramic substrates (1), produced using a method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal-ceramic base substrate (10) has a first individual identification ( 21) and at least one of the at least two metal-ceramic substrates (1) has a second individual marking (22).
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