EP2508048A1 - Metallisch kontaktiertes substrat sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Metallisch kontaktiertes substrat sowie verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number
EP2508048A1
EP2508048A1 EP10787284A EP10787284A EP2508048A1 EP 2508048 A1 EP2508048 A1 EP 2508048A1 EP 10787284 A EP10787284 A EP 10787284A EP 10787284 A EP10787284 A EP 10787284A EP 2508048 A1 EP2508048 A1 EP 2508048A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
metal
region
contacting
curable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10787284A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Cordula Kohn
Rainer Kübler
Sebastian Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2508048A1 publication Critical patent/EP2508048A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
    • H05K3/245—Reinforcing conductive patterns made by printing techniques or by other techniques for applying conductive pastes, inks or powders; Reinforcing other conductive patterns by such techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0104—Properties and characteristics in general
    • H05K2201/0116—Porous, e.g. foam
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0104—Properties and characteristics in general
    • H05K2201/0129—Thermoplastic polymer, e.g. auto-adhesive layer; Shaping of thermoplastic polymer
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0263—Details about a collection of particles
    • H05K2201/0272—Mixed conductive particles, i.e. using different conductive particles, e.g. differing in shape
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03—Conductive materials
    • H05K2201/0332—Structure of the conductor
    • H05K2201/0335—Layered conductors or foils
    • H05K2201/0338—Layered conductor, e.g. layered metal substrate, layered finish layer or layered thin film adhesion layer
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10954—Other details of electrical connections
    • H05K2201/10977—Encapsulated connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1131—Sintering, i.e. fusing of metal particles to achieve or improve electrical conductivity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1147—Sealing or impregnating, e.g. of pores
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/14—Related to the order of processing steps
    • H05K2203/1476—Same or similar kind of process performed in phases, e.g. coarse patterning followed by fine patterning

Definitions

  • the present invention relates to a metallically contacted substrate in which at least one surface of the substrate is wholly or partially provided with a metallic contact.
  • the metallic contact is provided with a matrix material. According to the invention, a method for the production of such a substrate is likewise specified.
  • the firing represents a temperature step in which, for example, the solar cell is contacted or printed printed circuit traces of sensors or chips are firmly connected to the existing, usually brittle material.
  • One in the literature (US 2005 / 118.362 A) method described in the preparation of elekt ⁇ step contacting of solar cells is the up-take of pastes. In these pastes are aluminum
  • the paste is applied to the silicon surface as a layer by screen printing (US 4,388,346) or pad printing.
  • the printed layer has a porous sponge-like structure, which is still present after the subsequent temperature step.
  • the organic binder is first removed by evaporation and / or pyrolysis.
  • the second part of the firing involves the alloy of metal
  • % Silver in the paste prevents the formation of oxide the surface, so that an interconnection using conventional solders is possible.
  • a reliable ohmic contact between the two layers (aluminum / aluminum silver) obviouslyzustel ⁇ len, the masks for printing in the manner made that the pastes overlap approximately 0.5 to 1 mm in the contact area to each other.
  • a mechanical notch represents ⁇ .
  • a metallically contacted substrate in which at least one surface of the substrate is wholly or partly provided with a metallic contact, wherein the metallic contacting includes at least one partial area at least one matrix material, that of the mechanical stabilization and / or adhesion the contacting on the substrate surface is used, wherein the matrix material is present in a part or the Ge ⁇ entirety of the pores of the contacting.
  • the metallic contacting preferably contains at least one first metal in a first region I, in a second region II, at least one second metal other than the first metal, and in a third region III lying between the first I and second regions II both the first and the second metal, wherein at least the third region III comprises at least one matrix material which serves for the mechanical stabilization and / or the adhesion of the contacting of at least the third region III to the substrate surface and / or the two metal species with one another.
  • further regions may be present or are arranged iteratively on the surface of the substrate.
  • a further layer can be applied to these areas.
  • the substrate according to the invention which can represent, for example, an electronic component, thus has, in a preferred embodiment, a contacting which is subdivided into three subregions, wherein the contacting in the first region is formed from a different metal than in the second region.
  • the third region lying between the first and second regions has both materials and can therefore be referred to as an "overlap region".
  • this area By the matrix material included in this third region it is achieved that a structural, i. mechanical reinforcement, this area, which, as known from the prior art, has particular brittleness is guaranteed, so that the
  • the technical field of application of the substrates is the use, for example, in the production of solar cells with the aim of increasing the strength of these components, thus reducing the rejects due to breakage in production, transport to module manufacturers as well as soldering and interconnection in module production.
  • the long-term stability is increased in the module, since the mechanical resistance ⁇ to environmental temperature cycles that lead to mechanical stresses in the solar cells is increased by the use of Gumatrix.
  • module herstel ⁇ ler that can solidify the purchased solar cells before Verlö ⁇ processing into modules by Grepix and thus both the disturbing production process to the module and for the years of service under a variety of environmental conditions to ⁇ make it more reliable.
  • Another area of application is sensor technology and electronics. In these disciplines manager ⁇ will pave and contact techniks vom partly just ⁇ if produced by screen printing and subsequent firing me ⁇ on-metal pastes. Even with this appli ⁇ dung increasing the mechanical Reliable ⁇ ness of conductors is possible.
  • Preferred matrix materials are selected from the group consisting of cured polymers, cured thermoplastics and / or cured thermosets, preferably cured chemical adhesives, preferably polyaddition adhesives and / or two-component adhesives, especially epoxy resins.
  • the metallic contact is porous, the matrix material is present in part or all of the pores of the contact.
  • the porosity of the contacting results from the manufacturing process, after which a fine metal paste is applied to the substrate to be contacted and connected in the firing step with this.
  • the metal material that is to form the contact is at least partially melted.
  • the fine metal powder used in such Pastes are included, besides, form small droplets that at least partially wet the surface of the substrate and making electrical Verbin ⁇ dung to the substrate after cooling.
  • the droplets formed during the firing step to keep due to its surface tension at their droplet form, so that only a partial connection to further me ⁇ -metallic droplets takes place and forms a porous, spongy network of metal after cooling.
  • the metallic contact is due to production, both in the areas I, II and III open-pored, that is porous.
  • Preferred pore sizes of the contacting are between 10 nm and 1 mm, preferably between 500 nm and 10 ⁇ m, particularly preferably between 1 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • the pore size can also assume dimensions that are in the range of the layer thickness of the contact.
  • Preferred metals of the metallic contacting are selected from the group consisting of aluminum, silver, copper, iron, gold, cobalt, nickel, platinum, chromium, vanadium, titanium, a mixture of silver and aluminum and / or combinations thereof.
  • the first metal is selected from the group consisting of aluminum, and / or
  • the second metal is selected from the group consisting of silver or mixtures of silver and aluminum.
  • the contacting, for example, in the first region I can be formed of aluminum, while the contacting in the second region II beispielswei ⁇ se is a silver contact or an alloy or mixture of aluminum and silver.
  • Erfindungsge ⁇ Gurss are in this case in the transition region III in front of both aluminum and silver in separate areas, so that due to the different nature of the two metals here see a lower mechanical resistance of the predetermined contact at the interface. This is remedied according to the invention by adding a matrix material.
  • the contact layer is formed in layers, wherein a second metal-containing layer of contacting directly on the surface of the substrate and another, the first metal-containing layer containing the second metals
  • the layered formation of the contacting in the third region may be configured opposite as described above.
  • a gradient-wise transition from the metal of the second region II in the direction of the first region I takes place, i.
  • the layer thickness of the second metal-containing layer decreases starting from the second region II in the direction of the first region I, and / or b) the layer thickness of the first metal contained ⁇ the layer decreases, starting from the first region I in the direction of the second region II.
  • Preferred layer thicknesses of the metallic PLEASE CONTACT ⁇ tion are in this case in the first region (I), in the second region (II) and / or in the third region (III) inde ⁇ pendently between 10 nm and 2 mm, preferably between 10 ym and 100 ym, more preferably Zvi ⁇ rule 25 and 45 ym.
  • the metallic contacting may contain further substances which may be, for example, the nonvolatile components of standard pastes which are applied as metallic contacting. For example, these are selected from the group of glasses such as borosilicate glass, quartz glass, lime
  • Soda glass or plastics and / or mixtures or combinations thereof Soda glass or plastics and / or mixtures or combinations thereof.
  • the components come into question of the substrate for the individual compo-, that is, the substrate itself on which the electrical contact is applied are in this case selected from the Grup ⁇ pe consisting of a) electrically insulating substrates, in particular
  • PCB printed circuit boards
  • electrically conductive substrates or semiconductors in particular Si, Ge, GaN, Sic, GaP, GaAs, InP, InSb, InAs, GaSb, GaN, A1N, InN, Al x Ga x As, In x Ga x N, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, Hg (1-x) Cd x Te, BeSe, BeTe and / or HgS and / or c) solar cells containing wafers and / or substrates from the materials mentioned under a) and / or b).
  • the substrates may be designed such that they contain, for example, a base material from the materials listed under a) above, whereupon a further material layer of the materials mentioned under b) is applied.
  • This possibility is realized, for example, with thin-film solar cells.
  • a process for the preparation ⁇ position of a substrate described above is also specified, which is characterized in that, at least introduced at least in a partial region in a part or all of the pores of the porous metallic contacting a curable matrix material, with the at least a metal of the metallic contact and / or the surface of the substrate kon ⁇ takted and then cured.
  • at least one hardenable matrix material is introduced at least into the third region III of the contacting and contacted and hardened with the at least one first metal, the at least one second metal and / or the surface of the substrate.
  • the matrix material which is curable, is introduced into the pores of a porous metallic contacting.
  • a curable matrix materials thereby come insbeson ⁇ particular a curable polymer, curable thermoplastic and / or curable thermoset, preferably curable chemical adhesives, preferably Polyadditionsklebstoffen and / or two-component adhesives, in particular epoxy resins used.
  • Preferred viscosities of the curable matrix matrix are in a range between 1 and 100,000 mPas, preferably 10,000 and 50,000 mPas, particularly preferably between 15,000 and 40,000 mPas.
  • temperature ranges in which the curing is carried out ⁇ are between 20 and 400 ° C, preferably between 50 and 300 ° C, in particular between 80 and 120 ° C.
  • the figure shows a metallically contacted substrate 1, which may be, for example, a brittle material, such as silicon or glass, on which a Kontak- tion is applied, which has three areas I, II and III.
  • the metallic contacting consists of a first metal 2, which may in the present case be, for example, aluminum, and of an aluminum paste which has been applied to the substrate 1 and subsequently fired.
  • the aluminum particles originally forming the aluminum paste are melted during the firing step and partially solidify into larger agglomerates, resulting in a porous structure of the contacting.
  • the metallic contact has a further region II, in which the electrical contacting of the substrate I by another metal 3, for example silver, is formed.
  • ER also the preparation of the silver contact, for example, followed by applying a silver paste and a subsequent firing step, where ⁇ together with the silver particles initially contained in the silver paste partially through melting and re-solidification, to form a porous structure.
  • a layer of the second metal 3 is applied directly to the substrate 1, the metal layer made of the first metal being applied over this metal layer.
  • a matrix material 5 which may be, for example, an adhesive introduced, the mechanical hardening of the Schich- th of the first metal II and the second metal III is used. Likewise, this results in an improved adhesion of the contacting on the substrate 1. 'Thus, according to the invention, a significantly higher stability of such produced substrates is achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein metallisch kontaktiertes Substrat (1), bei dem mindestens eine Oberfläche des Substrates ganz oder teilweise mit einer metallischen Kontaktierung (2, 3) versehen ist. Zur mechanischen Stabilisierung ist die metallische Kontaktierung mit einem Matrixmaterial (5) versehen. Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Substrates angegeben.

Description

Metallisch kontaktiertes Substrat sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein metallisch kontaktiertes Substrat, bei dem mindestens eine Oberfläche des Substrates ganz oder teilweise mit einer metallischen Kontaktierung versehen ist. Zur mechanischen Stabilisierung ist die metallische Kontaktierung mit einem Matrixmaterial versehen. Erfindungsge- maß wird ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Substrates angegeben.
Die elektrische Kontaktierung von beispielsweise elektronischen Bauteilen, wie Solarzellen, Sensoren oder elektronischen Chips, erfolgt gemäß Verfahren aus dem Stand der Technik beispielsweise durch Siebdruckverfahren, bei dem zunächst eine Metallpaste auf die jeweiligen, zu kontaktierenden Bereiche aufgedruckt und in einem weiteren Verfahrensschritt, dem sog. Feuern, mit dem Substrat des jeweiligen Bauteils verbunden wird.
Das Feuern stellt einen Temperaturschritt dar, bei dem z.B. die Solarzelle kontaktiert wird bzw. aufge- druckte Leiterbahnen von Sensoren oder Chips fest mit dem vorhandenen meist spröden Material verbunden werden. Ein in der Literatur (US 2005/118,362 A) beschriebenes Verfahren bei der Herstellung der elekt¬ rischen Kontaktierung von Solarzellen ist das Auf- bringen von Pasten. In diesen Pasten sind Aluminium-
Partikel in einem organischen Bindemittel suspendiert. Die Paste wird mithilfe des Siebdruck- (US 4,388,346) bzw. Tampondruckverfahrens auf die Silizium-Oberfläche als Schicht aufgebracht. Die aufge- druckte Schicht hat eine poröse schwammartige Struktur, die auch im Anschluss an den nachfolgenden Temperaturschritt noch vorhanden ist. Bei dem Tempera- turprozess wird zunächst der organische Binder durch Verdampfung und/oder Pyrolyse entfernt. Der zweite Teil des Feuerns beinhaltet die Legierung von Metall-
Partikeln der Paste mit dem Silizium-Substrat, wodurch der ohmsche Kontakt hergestellt wird. Die Aluminiumschicht bildet in Sauerstoffatmosphäre unmittelbar eine Aluminium-Oxid-Oberfläche. Diese Oxid- schicht behindert den Ladungsträgertransport zwar nicht, dennoch birgt sie die Schwierigkeit, dass mit herkömmlichen Loten keine Verbindung zu den Kupferbändern, mit denen die einzelnen Solarzellen in einem Modul verschaltet werden, hergestellt werden kann. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, wird der überwiegende
Anteil von industriell gefertigten Solarzellen mit Öffnungen in der Aluminiumbeschichtung hergestellt. Vor der Beschichtung mit Aluminium-Paste wird in dem Bereich der Öffnungen eine Silber-Aluminium-Paste aufgebracht (US 561,101). Ein Anteil von ca. 15 Gew . -
% Silber in der Paste verhindert die Oxidbildung an der Oberfläche, sodass eine Verschaltung unter Verwendung herkömmlicher Lote möglich ist. Um einen zuverlässigen ohmschen Kontakt zwischen den beiden Schichten (Aluminium/Aluminium-Silber) sicherzustel¬ len, werden die Masken für die Bedruckung in der Art gefertigt, dass sich die Pasten im Kontaktbereich zueinander ca. 0,5 bis 1 mm überlappen.
Problematisch bei den zuvor beschriebenen Kontaktie- rungsverfahren ist jedoch, dass stets eine Festigkeitsabnahme bei den derart hergestellten Bauteilen nach dem Feuerungsschritt zu beobachten ist. Dies zeigte sich beispielsweise darin, dass die derart hergestellten Bauteile eine erhöhte Brüchigkeit an den Kontaktstellen aufwiesen, wobei die eingebrannten Kontaktstellen quasi als Soll-Bruchstellen fungierten .
Auch bei Sensoren, elektronischen Chips und Solarzellen sind die oben beschriebenen Grenzflächen vorhanden und bieten ein Potenzial zum Ausfall des Bauteils.
Dem Problem der reduzierten Festigkeit wurde industriell bisher dadurch begegnet, dass versucht wurde, die Belastungen der Solarzellen nach dem Feuern so gering wie möglich zu halten. Belastungen treten z.B. beim Handling von verwölbten Zellen oder beim Löten auf. Aber auch die Verwölbung der Solarzellen nach dem Firing stellt eine Belastung dar. Maßnahmen zur Belastungsminimierung sind sehr aufwändig und dadurch teuer .
Ein weiterer Ansatz war die Entwicklung der sog. Low- Bow-Pasten, die die Verwölbung der Solarzellen nach dem Firing minimieren sollen. Die Idee dahinter ist eine gezielte Schwächung von Querverbindungen der einzelnen Metallpartikel innerhalb von Pasten, um so durch Fließvorgänge mechanische Spannungen abzubauen. Analysen (F. Huster: "Aluminium-back surface field: bow invest igation and elimination" , (2A0.2.1), 20th EUPVSEC, Barcelona, 6-10 June 2005) zeigten jedoch, dass die Passivierung der Rückseitenelektrode durch den Einsatz von Low-Bow-Pasten von geringerer Quali¬ tät ist als beim Einsatz konventioneller Rückseitenpasten. Eine weitere Problematik stellt die Schwächung der Querverbindungen durch die oben beschriebene Kerbwirkung von Rissen in den Schichten dar. Dies ist ein Grund für eine geringere mechanische Zuverlässigkeit von Solarzellen. Somit bieten Low-Bow- Pasten zwar das Potenzial zu weniger Verwölbung, gleichzeitig lösen sie aber nicht das Problem der reduzierten Festigkeit nach dem Feuern, dieser negative Effekt wird durch die Verwendung dieser Pasten sogar noch verstärkt.
Ein weiterer Ansatz zur Lösung des Problems ist der ausschließliche Einsatz von Aluminiumpaste und somit die Vermeidung der Grenzfläche zu den lötfähigen Silber-Bereichen. Dazu muss jedoch der Legierungsvorgang unter einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden, um eine Oxidbildung zu verhindern. Nur so kann sichergestellt werden, dass ein direktes Löten auf Aluminium erfolgen kann. Dieser Ansatz bietet Kostenersparnis durch die Einsparung der teuren silberhaltigen Pasten. Dieses Vorgehen erscheint jedoch nicht praktikabel, da die Solarzellen nach der Legierung über den gesamten Produktionsverlauf inklusive dem Transport zu Modulherstellern sowie bei der Verlötung unter Schutzatmosphäre gehalten werden müssten, um eine Oxidschichtbildung wirkungsvoll zu verhindern, was wiederum sehr hohe Kosten verursachen würde. Ein weiterer Ansatz ist laut US 2005/118,362 A das Abätzen der Oxidschicht auf der Aluminiumpaste mit anschließender Nickelbeschichtung in dem Bereich, in dem die Verbindungskontakte in der Modulfertigung an¬ gebracht werden. Die Nickelschicht wird in einem nasschemischen stromlosen Beschichtungsverfahren aufgebracht und in einem Temperaturschritt mit der Alu¬ minium-Schicht über einen Legierungsvorgang verbun- den. Dieser Ansatz hat sich aufgrund der hohen Kosten für die Aufbereitung der Nickel-Bäder industriell nicht durchgesetzt.
Problematisch und bisher ungelöst bei allen zuvor ge- nannten Vorgehensweisen und den daraus hergestellten
Bauteilen ist jedoch stets, dass die Bereiche, die die Übergangsbereiche zwischen Silber- und Aluminiumkontakt darstellen, also die Übergangsbereiche der Kontaktierung, an den jeweiligen Rändern der Alumini- um- bzw. Silberschichten, eine mechanische Kerbe dar¬ stellen .
Eine Folge davon ist, dass unterschiedliche mechanische Spannungen in den beiden Pastenbereichen dazu führen, dass eine Ablösung der beiden Schichten in der Grenzfläche zueinander stattfinden kann. In diesem Fall wirkt sich der Schichtriss als geometrische Kerbe auf das spröde Grundmaterial aus. Wie in C. Kohn et al . : "Analyses of warpage effects induced by passivation and electrode coatings in Silicon solar cells", 22nd EUPVSEC, Milan, Italy, 3-7 September 2007, gezeigt, herrschen in den Schichten für die PV- Anwendung Zugeigenspannungen. Somit führt eine durch Ablösung der Schichten voneinander erzeugte Kerbe zu Zugspannung am Kerbgrund. Schadensanalysen zeigen, dass die Bruchanfänge von durch Bruch ausgefallenen Solarzellen in gehäufter Anzahl im Grenzbereich der Pasten am Überlapp liegen. Diese Bereiche stellen so¬ mit eine mechanische Schwachstelle für das Gesamtsystem dar und führen zu einer erhöhten Bruchquote.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Er¬ findung, eine zuverlässige Stabilisierung für metal¬ lisch kontaktierte Bauteile anzugeben, die aus den oben genannten Gründen mit zweierlei Arten von Metall kontaktiert sind, um somit die Bruchrate zu erniedrigen und die mechanische Stabilität derartiger Bauteile zu erhöhen. Ebenso ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung dieser Bauteile anzugeben.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des metallisch kontaktierten Substrates mit den Merkmalen des Patentan¬ spruches 1 sowie bezüglich des Verfahrens zur Herstellung dieses Substrates mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar .
Erfindungsgemäß wird somit ein metallisch kontaktier- tes Substrat angegeben, bei dem mindestens eine Oberfläche des Substrates ganz oder teilweise mit einer metallischen Kontaktierung versehen ist, wobei die metallische Kontaktierung zumindest in einem Teilbereich zumindest ein Matrixmaterial beinhaltet, das der mechanischen Stabilisierung und/oder der Adhäsion der Kontaktierung an der Substratoberfläche dient, wobei das Matrixmaterial in einem Teil oder der Ge¬ samtheit der Poren der Kontaktierung vorliegt.
Bevorzugt enthält die metallische Kontaktierung in einem ersten Bereich I mindestens ein erstes Metall, in einem zweiten Bereich II mindestens ein zweites, vom ersten Metall verschiedenes Metall, und in einem dritten, zwischen dem ersten I und zweiten Bereich II liegenden Bereich III sowohl das erste als auch das zweite Metall, wobei zumindest der dritte Bereich III zumindest ein Matrixmaterial beinhaltet, das der mechanischen Stabilisierung und/oder der Adhäsion der Kontaktierung zumindest des dritten Bereichs III an der Substratoberfläche und/oder der beiden Metallsor- ten untereinander dient. Prinzipiell ist jedoch ebenso die Möglichkeit gegeben, dass weitere Bereiche vorhanden sein können oder iterativ auf der Oberfläche des Substrates angeordnet sind. Ebenso kann die Möglichkeit gegeben sein, dass eine weitere Schicht auf diese Bereiche aufgebracht sein kann.
Das erfindungsgemäße Substrat, das beispielsweise ein elektronisches Bauteil darstellen kann, weist somit in einer bevorzugten Ausführungsform eine Kontaktie- rung auf, die in drei Teilbereiche unterteilt ist, wobei die Kontaktierung im ersten Bereich aus einem anderen Metall gebildet ist als im zweiten Bereich. Der dritte, zwischen dem ersten und zweiten Bereich liegende Bereich, weist beide Materialien auf und kann deshalb als „Überlappbereich" bezeichnet werden.
Durch das in diesem dritten Bereich beinhaltete Matrixmaterial wird erzielt, dass eine strukturelle, d.h. mechanische Verstärkung, dieses Bereichs, der, wie aus dem Stand der Technik bekannt, besondere Brü- chigkeit aufweist, gewährleistet ist, so dass die
Ausschussquote der erfindungsgemäßen Substrate verglichen mit aus dem Stand der Technik bekannten Bauteilen deutlich reduziert werden kann.
Bei von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen konnte überraschenderweise durch Einbringen der Füll- matrix die Grenzfläche zwischen z.B. der Aluminium- und der Aluminium/Silber-Paste, d.h. die Kontaktie- rung im dritten Bereich, in der Weise verfestigt werden, dass bei mechanisch belasteten Substraten, bzw. Bauteilen, wie z.B. Solarzellen, der Bruchanfang nicht mehr im Bereich des Elektrodenüberlapps (d.h. dem dritten Bereich) lag. Durch Einbringen der Füllmatrix unter gleichzeitiger Anwendung von mechani¬ schem Druck konnte in Untersuchungen die Festigkeit von infiltrierten Solarzellen im Vergleich zu herkömmlichen um einen Faktor 3 erhöht werden. Der Effekt der Festigkeitsreduzierung durch Rissentstehung, wie er im Stand der Technik auftritt, und damit einhergehende Kerbwirkung in der Schicht wurden somit wirkungsvoll verhindert.
Technisches Anwendungsgebiet der Substrate ist der Einsatz z.B. bei der Herstellung von Solarzellen mit dem Ziel, die Festigkeit dieser Bauteile zu erhöhen, um somit den Ausschuss durch Bruch in der Produktion, beim Transport zu Modulherstellern sowie beim Verlöten und Verschalten in der Modulproduktion zu reduzieren. Zusätzlich wird die LangzeitStabilität im Modul erhöht, da die mechanische Beständigkeit gegen¬ über umweltbedingten Temperaturzyklen, die zu mechanischen Spannungen in den Solarzellen führen, durch den Einsatz der Füllmatrix erhöht wird.
Ebenso denkbar ist die Anwendung für Modul-Herstel¬ ler, die die eingekauften Solarzellen vor der Verlö¬ tung zu Modulen durch eine Füllmatrix verfestigen können und somit sowohl für den belastenden Herstel- lungsprozess zum Modul wie auch für den jahrelangen Einsatz unter verschiedensten Umweltbedingungen zu¬ verlässiger machen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Sensorik sowie die Elektronik. In diesen Disziplinen werden Leiter¬ bahnen sowie Kontakt ierungsflächen teilweise eben¬ falls durch Siebdruck und anschließendem Feuern me¬ tallischer Pasten hergestellt. Auch bei dieser Anwen¬ dung ist die Steigerung der mechanischen Zuverlässig¬ keit von Leiterbahnen möglich.
Des Weiteren sind als Anwendungsgebiet sämtliche Bereiche denkbar, wo Werkstoffe in Schichtform auf spröde Materialien aufgebracht werden und nachfolgende Prozessschritte, wie z.B. das Feuern bei Solarzellen, einen innigen Kontakt der Schichten zum Substrat herstellen. Überall dort, wo in den genannten Bereichen die mechanische Zuverlässigkeit eine Rolle spielt, ist die Anwendung der Erfindung sinnvoll.
Bevorzugt verwendete Matrixmaterialien sind dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ausgehärteten Polymeren, ausgehärteten Thermoplasten und/oder ausgehärteten Duromeren, bevorzugt ausgehärteten chemischen Klebstoffen, bevorzugt Polyadditionsklebstoffen und/oder Zweikomponentenklebstoffen, insbesondere Epoxidharzen .
Die metallische Kontaktierung ist dabei porös, das Matrixmaterial liegt in einem Teil oder der Gesamtheit der Poren der Kontaktierung vor.
Die Porosität der Kontaktierung resultiert aus dem Herstellungsverfahren, wonach eine feine Metallpaste auf das zu kontaktierende Substrat aufgetragen und im Feuerungsschritt mit diesem verbunden wird. Beim Feuerungsschritt wird das Metallmaterial, das die Kontaktierung bilden soll, zumindest partiell aufgeschmolzen. Die feinen Metallpulver, die in derartigen Pasten enthalten sind, formen dabei kleine Tröpfchen, die zumindest teilweise die Oberfläche des Substrates benetzen und nach Abkühlen eine elektrische Verbin¬ dung zum Substrat herstellen. Allerdings behalten die beim Feuerungsschritt gebildeten Tröpfchen aufgrund ihrer Oberflächenspannung ihre Tröpfchenform bei, so dass nur eine partielle Verbindung mit weiteren me¬ tallischen Tröpfchen erfolgt und sich nach Abkühlen ein poröses, schwammiges Netzwerk aus Metall bildet. Die metallische Kontaktierung ist herstellungsmäßig bedingt, sowohl in den Bereichen I, II und III offenporig, d.h. porös ausgebildet.
Bevorzugte Porengrößen der Kontaktierung liegen dabei zwischen 10 nm und 1 mm, bevorzugt zwischen 500 nm und 10 ym, besonders bevorzugt zwischen 1 pm und 5 pm .
Die Porengröße kann dabei auch Maße annehmen, die im Bereich der Schichtdicke der Kontaktierung liegen.
Bevorzugte Metalle der metallischen Kontaktierung sind dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Silber, Kupfer, Eisen, Gold, Cobalt, Nickel, Platin, Chrom, Vanadium, Titan, einer Mischung aus Silber und Aluminium und/oder Kombinationen hieraus .
Vorteilhaft ist die Kontaktierung dabei so aufgebaut, dass
a) das erste Metall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, und/oder
b) das zweite Metall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber oder Mischungen aus Silber und Aluminium. Dies bedeutet, dass die Kontaktierung z.B. im ersten Bereich I aus Aluminium gebildet sein kann, während die Kontaktierung im zweiten Bereich II beispielswei¬ se eine Silberkontaktierung oder eine Legierung oder Mischung aus Aluminium und Silber ist. Erfindungsge¬ mäß liegen für diesen Fall im Übergangsbereich III sowohl Aluminium als auch Silber in getrennten Bereichen vor, so dass aufgrund der unterschiedlichen Natur der beiden Metalle hier eine schlechtere mechani- sehe Beständigkeit der Kontaktierung an der Grenzfläche vorgegeben ist. Dies wird erfindungsgemäß durch Zufügen eines Matrixmaterials behoben.
Weiter ist es vorteilhaft, dass im dritten Bereich III die Kontaktierung schichtweise ausgebildet ist, wobei eine das zweite Metall enthaltende Schicht der Kontaktierung direkt auf die Oberfläche des Substrates und eine weitere, das erste Metall enthaltende Schicht auf die das zweite Metalle enthaltende
Schicht aufgebracht ist.
Denkbar ist jedoch ebenso, dass die schichtweise Ausbildung der Kontaktierung im dritten Bereich entgegen gesetzt wie voranstehend beschrieben ausgebildet sein kann.
Beispielsweise kann bei einem schichtweise ausgebildeten Übergangsbereich III ein gradientenweiser Übergang vom Metall des zweiten Bereichs II in Richtung des ersten Bereichs I erfolgen, d.h.
a) die Schichtdicke der das zweite Metall enthaltenden Schicht nimmt ausgehend vom zweiten Bereich II in Richtung des ersten Bereichs I ab, und/oder b) die Schichtdicke der das erste Metall enthalten¬ den Schicht nimmt ausgehend vom ersten Bereich I in Richtung des zweiten Bereichs II ab. Eine derartige Maßnahme begünstigt weiter den Span¬ nungsabbau im Übergangsbereich III.
Bevorzugte Schichtdicken der metallischen Kontaktie¬ rung betragen dabei im ersten Bereich (I), im zweiten Bereich (II) und/oder im dritten Bereich (III) unab¬ hängig voneinander zwischen 10 nm und 2 mm, bevorzugt zwischen 10 ym und 100 ym, besonders bevorzugt zwi¬ schen 25 und 45 ym. Die metallische Kontaktierung kann weitere Stoffe enthalten, die beispielsweise die nicht flüchtigen Komponenten von Standard-Pasten, die als metallische Kontaktierung aufgebracht werden, darstellen können, Beispielsweise sind diese ausgewählt aus der Gruppe aus Gläsern wie Borsilikatglas, Quarzglas, Kalk-
Natron-Glas oder aus Kunststoffen und/oder Mischungen oder Kombinationen hieraus.
Bevorzugte Materialien, die für die einzelnen Kompo- nenten des Substrates in Frage kommen, d.h. das Substrat selbst, auf dem die elektrische Kontaktierung aufgebracht wird, sind dabei ausgewählt aus der Grup¬ pe bestehend aus a) elektrisch isolierenden Substraten, insbesondere
Glas, Keramik, Kunststoffen, Duromeren, Epoxidharzen und/oder Leiterplatten (printed circuit boards ( PCB) ) ,
b) elektrisch leitenden Substraten oder Halblei- tern, insbesondere Si, Ge, GaN, Sic, GaP, GaAs, InP, InSb, InAs, GaSb, GaN, A1N, InN, AlxGai_xAs, InxGai_xN, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, Hg(1_X)CdxTe, BeSe, BeTe und/oder HgS und/oder c) Solarzellen, die Wafer und/oder Substrate aus den unter a) und/oder b) genannten Materialien enthalten .
Ebenso ist selbstverständlich die Möglichkeit um- fasst, dass die Substrate derart ausgestaltet sein können, dass sie beispielsweise ein Basismaterial aus den unter a) oben aufgeführten Materialien enthalten, worauf eine weitere Materialschicht aus den unter b) genannten Materialien aufgebracht ist. Diese Möglichkeit ist z.B. bei DünnschichtSolarzellen realisiert. Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur Her¬ stellung eines zuvor beschriebenen Substrates angegeben, das sich dadurch auszeichnet, dass zumindest in einem Teilbereich, in einen Teil oder der Gesamtheit der Poren der porösen metallischen Kontaktierung, zu- mindest ein härtbares Matrixmaterial eingebracht, mit dem mindestens einen Metall der metallischen Kontaktierung und/oder der Oberfläche des Substrates kon¬ taktiert und anschließend ausgehärtet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest in den dritten Bereich III der Kontaktierung zumindest ein härtbares Matrixmaterial eingebracht und mit dem mindestens einen ersten Metall, dem mindestens einen zweiten Metall und/oder der Oberfläche des Sub- strates kontaktiert und ausgehärtet.
Bevorzugt wird das Matrixmaterial, das aushärtbar ist, in die Poren einer porös ausgebildeten metallischen Kontaktierung eingebracht. Als härtbare Matrixmaterialien kommen dabei insbeson¬ dere ein härtbares Polymer, härtbarer Thermoplast und/oder härtbares Duromer, bevorzugt härtbare chemische Klebstoffe, bevorzugt Polyadditionsklebstoffen und/oder Zweikomponentenklebstoffen, insbesondere Epoxidharze zum Einsatz.
Bevorzugte Viskositäten des härtbaren Matrixmatriais liegen dabei in einem Bereich zwischen 1 und 100.000 mPas, bevorzugt 10.000 und 50.000 mPas, besonders bevorzugt zwischen 15.000 und 40.000 mPas .
Vorzugsweise Temperaturbereiche, bei denen die Aus¬ härtung erfolgt, liegen zwischen 20 und 400 °C, bevorzugt zwischen 50 und 300 °C, insbesondere zwischen 80 und 120 °C.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Figur näher erläutert, ohne die Erfindung auf die dort aufgezeigten speziellen Parameter zu beschränken .
Die Figur zeigt ein metallisch kontaktiertes Substrat 1, das beispielsweise ein spröder Werkstoff, wie z.B. Silizium oder Glas, sein kann, auf dem eine Kontak- tierung aufgebracht ist, die drei Bereiche I, II und III aufweist. Im ersten Bereich I besteht die metallische Kontaktierung dabei aus einem ersten Metall 2, das im vorliegenden Fall beispielsweise Aluminium sein kann, und aus einer Aluminiumpaste, die auf dem Substrat 1 aufgebracht wurde und im Anschluss gefeuert wurde. Die ursprünglich die Aluminiumpaste bildenden Aluminiumteilchen werden beim Feuerungsschritt aufgeschmolzen und verfestigen sich teilweise zu größeren Agglomeraten, wodurch eine poröse Struktur der Kontaktierung entsteht. Die metallische Kontaktierung weist einen weiteren Bereich II auf, in dem die elektrische Kontaktierung des Substrates I durch ein anderes Metall 3, beispielsweise Silber, gebildet ist. Auch die Herstellung der Silberkontaktierung er- folgt beispielsweise durch Aufbringen einer Silberpaste und einen anschließenden Feuerungsschritt, wo¬ bei auch die ursprünglich in der Silberpaste enthaltenen Silberpartikel sich teilweise durch Aufschmelzen und erneutem Erstarren zu einem porösen Gefüge zusammenfügen. Im Übergangsbereich III sind die beiden Materialien, die die Kontaktierung im Bereich I und II ausmachen, nunmehr übereinander liegend schichtweise aufgebracht. Auf dem Substrat 1 ist direkt eine Schicht aus dem zweiten Metall 3 ange- bracht, über dieser Metallschicht ist die Metallschicht aus dem ersten Metall aufgebracht. Hergestellt werden können diese Schichtfolgen beispielsweise dadurch, dass im Siebdruckverfahren die Metallpasten übereinander aufgedruckt werden und in einem gemeinsamen Feuerungsschritt miteinander verfestigt werden. Ebenso ist das Aufbringen jedoch in 2 separaten Schritten mit jeweiligem Feuerüngsschritt möglich. Da im Feuerüngsschritt keine komplette Diffusion der Materialien zu einer vollständigen Legierung stattfindet, ergibt sich bei derartigen übereinander gelagerten Schichten, die die Kontaktierung ausmachen, stets eine Grenzfläche 4, die eine mechanische Kerbe und sozusagen eine Soll-Bruchstelle der metallischen Kontaktierung darstellt. Bei mechanischer Be- anspruchung platzen bevorzugt an dieser Stelle die
Kontaktierungen auf, so dass die Beständigkeit derart hergestellter Substrate zu wünschen übrig lässt.
In das poröse Gefüge ist nunmehr ein Matrixmaterial 5, das beispielsweise ein Klebstoff sein kann, eingebracht, der der mechanischen Verfestigung der Schich- ten aus dem ersten Metall II und dem zweiten Metall III dient. Ebenso erfolgt dadurch eine verbesserte Anhaftung der Kontaktierung am Substrat 1. 'Somit wird erfindungsgemäß eine deutlich höhere Stabilität der- artig hergestellter Substrate erzielt.

Claims

Patentansprüche
Metallisch kontaktiertes Substrat (1) , bei dem mindestens eine Oberfläche des Substrats (1) ganz oder teilweise mit einer porösen metalli¬ schen Kontaktierung versehen ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, die metallische Kontaktierung in einem ersten Bereich (I) mindestens ein erstes Metall (2), in einem zweiten Bereich (II) mindestens ein zweites, vom ersten Metall verschiedenes Metall (3), und in einem dritten, zwischen dem ersten (I) und zweiten Bereich (II) liegenden Bereich (III) sowohl das erste als auch das zweite Metall enthält, wobei zumindest der dritte Bereich (III) zumindest ein Matrixmaterial (5) beinhaltet, das der mechanischen Stabilisierung und/oder der Adhäsion der Kontaktierung zumindest des dritten Bereichs (III) an der Substratoberfläche dient, wobei das Matrixmaterial (5) in einem Teil oder der Gesamtheit der Poren der Kontaktierung vorliegt .
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial (5) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ausgehärteten Polymeren, ausgehärteten Thermoplasten und/oder ausgehärteten
Duromeren, bevorzugt ausgehärteten chemischen Klebstoffen, bevorzugt Polyadditionsklebstoffen und/oder Zweikomponentenklebstoffen, insbesondere Epoxidharzen. Substrat (1) nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mitt¬ lere Porengröße der Kontaktierung zwischen 10 nm und 1 mm, bevorzugt zwischen 500 nm und 10 μπι, besonders bevorzugt zwischen 1 m und 5 ym be¬ trägt.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metal¬ le (2, 3) der metallischen Kontaktierung ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Alumini¬ um, Silber, Kupfer, Eisen, Gold, Cobalt, Nickel, Platin, Chrom, Vanadium, Titan, einer Mischung aus Silber und Aluminium und/oder Kombinationen hieraus.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) das erste Metall (2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und/oder
(b) das zweite Metall (3) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silber oder Mischungen aus Silber und Aluminium.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Bereich (III) die Kontaktierung schichtweise ausgebildet ist, wobei eine das zweite Metall (3) enthaltende Schicht der Kontaktierung direkt auf die Oberfläche des Substrates (1) und eine weitere, das erste Metall (2) enthaltende
Schicht auf die das zweite Metall (3) enthaltende Schicht aufgebracht ist.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der metallischen Kontakt ierung im ersten Bereich (I), im zweiten Bereich (II) und/oder im dritten Bereich (III) unabhängig voneinander zwischen 10 nm und 2 mm, bevorzugt zwischen 10 m und 100 ym, besonders bevorzugt zwischen 25 und 45 ym beträgt.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Kontaktierung mindestens eine weitere Substanz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Borsilikatglas, Quarzglas, Kalk-Natron-Glas oder Kunststoffen und/oder Mischungen oder Kombinationen hieraus enthält.
Substrat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sub¬ strat (1) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
a) elektrisch isolierenden Substraten, insbesondere Glas, Keramik, Kunststoffen, Duromeren, Epoxidharzen und/oder Leiterplatten (printed circuit boards (PCB)),
b) elektrisch leitenden Substraten oder Halbleitern, insbesondere Substraten aus Si, Ge, GaN, SiC, GaP, GaAs, InP, InSb, InAs, GaSb, GaN, A1N, InN, AlxGai-xAs, InxGai-xN, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, Hg(i-x)CdxTe, BeSe, BeTe und/oder HgS und/oder
c) Solarzellen, die Wafer und/oder Substrate aus den unter a) und/oder b) genannten Materialien enthalten.
Verfahren zur Herstellung eines Substrates (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest in den dritten Bereich (III) der Kon- taktierung, in einen Teil oder der Gesamtheit der Poren der porösen metallischen Kontaktierung, zumindest ein härtbares Matrixmaterial (5) eingebracht, mit dem mindestens einen Metall der metallischen Kontaktierung und/oder der Oberflä¬ che des Substrates (1) kontaktiert und anschlie¬ ßend ausgehärtet wird.
Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in den dritten Bereich (III) der Kontaktierung zumindest ein härtbares Matrixmaterial eingebracht, mit dem mindestens einen ersten Metall (2), dem mindestens einen zweiten Metall. (3) und/oder der Oberfläche des Substrates (1) kontaktiert und ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als härtbares Matrixmaterial ein härtbares Polymer, härtbarer Thermoplast und/oder härtbares
Duromer, bevorzugt härtbare chemische Klebstoffe, bevorzugt Polyadditionsklebstoffen und/oder Zweikomponentenklebstoffen, insbesondere Epoxid¬ harze eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des härtbaren Matrixmatriais in einem Bereich zwischen 1 und 100.000 mPas, bevorzugt zwischen 10.000 und 50.000 mPas, besonders bevorzugt zwischen 15.000 und 40.000 mPas liegt.
EP10787284A 2009-11-30 2010-11-23 Metallisch kontaktiertes substrat sowie verfahren zu dessen herstellung Withdrawn EP2508048A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009056308A DE102009056308A1 (de) 2009-11-30 2009-11-30 Metallisch kontaktiertes Substrat sowie Verfahren zu dessen Herstellung
PCT/EP2010/007096 WO2011063933A1 (de) 2009-11-30 2010-11-23 Metallisch kontaktiertes substrat sowie verfahren zu dessen herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2508048A1 true EP2508048A1 (de) 2012-10-10

Family

ID=43466206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10787284A Withdrawn EP2508048A1 (de) 2009-11-30 2010-11-23 Metallisch kontaktiertes substrat sowie verfahren zu dessen herstellung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2508048A1 (de)
DE (1) DE102009056308A1 (de)
WO (1) WO2011063933A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015218308A1 (de) * 2015-09-23 2017-03-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur elektrischen Isolierung eines elektrischen Leiters insbesondere eines Bauteilmoduls und Bauteilmodul
US9648749B1 (en) 2015-11-17 2017-05-09 Northrop Grumman Systems Corporation Circuit card assembly and method of providing same
CN109788643B (zh) * 2017-11-10 2024-07-30 泰连公司 铝基可焊接的触头

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992022928A1 (en) * 1991-06-11 1992-12-23 Mobil Solar Energy Corporation Improved solar cell and method of making same
DE19752413A1 (de) * 1997-05-30 1998-12-03 Mitsubishi Electric Corp Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelement
US20070256733A1 (en) * 2005-11-28 2007-11-08 Mitsubishi Electric Corporation Solar Cell and Manufacturing Method Thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US561101A (en) 1896-02-24 1896-06-02 George j
US4388346A (en) 1981-11-25 1983-06-14 Beggs James M Administrator Of Electrodes for solid state devices
EP0135589A1 (de) * 1983-03-02 1985-04-03 MITCHELL, Dennis R. Verfahren zum binden eines elektrischen leiters an einen isolierten körper
GB2202999A (en) * 1987-03-25 1988-10-05 Pa Consulting Services Electrical contacts adhered together
GB9118968D0 (en) * 1991-09-04 1991-10-23 Morganite Elect Carbon Electrically conductive bonding of carbon to metal
US5286417A (en) * 1991-12-06 1994-02-15 International Business Machines Corporation Method and composition for making mechanical and electrical contact
US7022266B1 (en) * 1996-08-16 2006-04-04 Dow Corning Corporation Printable compositions, and their application to dielectric surfaces used in the manufacture of printed circuit boards
DE10032386A1 (de) * 2000-07-06 2002-01-17 Michael Zimmer Verfahren zur Herstellung einer Kontaktsammelschiene für Solarzellen und Kontaktsammelschiene für Solarzellen
DE112004000919T5 (de) * 2003-06-03 2006-06-29 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Zwischenschicht für ein Solarzellenmodul und Solarzellenmodul, bei dem die Zwischenschicht eingesetzt wird
KR100686342B1 (ko) 2003-11-29 2007-02-22 삼성에스디아이 주식회사 농도구배를 갖는 광전변환층을 구비한 열전사 소자
US20080182011A1 (en) * 2007-01-26 2008-07-31 Ng Hou T Metal and metal oxide circuit element ink formulation and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992022928A1 (en) * 1991-06-11 1992-12-23 Mobil Solar Energy Corporation Improved solar cell and method of making same
DE19752413A1 (de) * 1997-05-30 1998-12-03 Mitsubishi Electric Corp Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelement
US20070256733A1 (en) * 2005-11-28 2007-11-08 Mitsubishi Electric Corporation Solar Cell and Manufacturing Method Thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2011063933A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009056308A1 (de) 2011-06-01
WO2011063933A1 (de) 2011-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69517652T2 (de) Anisotropische Leiterschicht für Mikroverbindungen
DE3414065A1 (de) Anordnung bestehend aus mindestens einem auf einem substrat befestigten elektronischen bauelement und verfahren zur herstellung einer derartigen anordnung
DE102004056702B3 (de) Verfahren zur Befestigung von elektronischen Bauelementen auf einem Substrat
DE102009022660B3 (de) Befestigung eines Bauelements an einem Substrat und/oder eines Anschlusselementes an dem Bauelement und/oder an dem Substrat durch Drucksinterung
DE2558361A1 (de) Verfahren zum herstellen von durchgehend metallisierten bohrungen in mehrschichtigen keramischen moduln
DE102008051921A1 (de) Mehrschichtsystem mit Kontaktelementen und Verfahren zum Erstellen eines Kontaktelements für ein Mehrschichtsystem
EP2774461B1 (de) Leiterplatte aus ain mit kupferstrukturen
DE102010024520B4 (de) Verfahren zur Erhöhung der thermo-mechanischen Beständigkeit eines Metall-Keramik-Substrats
DE102006037532A1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Funktionsschicht auf einer Oberfläche eines Substrats
WO2011063933A1 (de) Metallisch kontaktiertes substrat sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102004047510A1 (de) Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten
EP1707037B1 (de) Verfahren zum herstellen eines leiterplattenelements sowie leiterplattenelement
DE102008041873A1 (de) LTCC-Substratstruktur und Verfahren zur Herstellung derselben
EP3152985A1 (de) Verfahren zum herstellen einer folienanordnung und entsprechende folienanordnung
DE102009058764A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Baugruppe und elektronische Baugruppe
EP0862209B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
DE102010005465B4 (de) Elektrisches oder elektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines Anschlusses
DE112017006956B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung und Leistungshalbleitervorrichtung
EP2901504B1 (de) Kontaktierung eines elektrischen bauelements und verfahren zur herstellung derselben
DE102004047033A1 (de) Substrat
DE202020101197U1 (de) Temperatursensorverbund
DE102009012139B4 (de) Modulsubstrat und Verfahren zur Herstellung
DE102018221148A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Substratadapters und Substratadapter zum Verbinden mit einem Elektronikbauteil
DE102019124953B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer kohäsiven Verbindung zwischen einem Halbleiter und einem Metallformkörper
DE102008031836A1 (de) Lotkontakt

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20120508

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: KUEBLER, RAINER

Inventor name: MUELLER, SEBASTIAN

Inventor name: SCHMID, CORDULA

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20130313

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: H05K 3/24 20060101ALI20161005BHEP

Ipc: H01R 4/00 20060101ALI20161005BHEP

Ipc: H01L 31/0224 20060101ALI20161005BHEP

Ipc: H05K 3/32 20060101AFI20161005BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20161020

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20170301