CIRCUIT CARRIER AND USE THEREOF

Schaltungsträger und dessen Verwendung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger zum Tragen von Bauteilen und dessen Verwendung.

Schaltungsträger an sich sind in der Elektronik bekannter Stand der Technik. So finden beispielsweise Leiterplatten aus Materialien in Form von Verbundwerkstoffen, üblicherweise aus Polymer- und Keramikverbundwerkstoffen, in der Praxis breite Anwendung. Diese weisen jedoch eine sehr eingeschränkte

Temperatur- und Temperaturwechselbeständigkeit auf.

Vertreter dieser Materialgruppe sind etwa glasfaserverstärkte Epoxidharze und Aluminiumoxid- Kupfer/Aluminium- Verbundwerkstoffe (DBC Substrat = direct bonded copper Substrate). Gerade aus Gründen der thermischen Instabilität der

Epoxidharze, die sich aus ihrer relativ niedrigen Glasübergangstemperatur T_g und Zersetzungstemperatur resultieren, kann diese Materialgruppe im Bereich der Leistungselektronik nur eingeschränkt eingesetzt werden, da sie einer zu hohen Umgebungstemperatur (T > 150⁰C) ausgesetzt werden müsste.

Grundsätzlich zeigt ein Materialverbund aus bisher bekannten Materialien, typischerweise Metall und Keramik umfassend, unter thermischer Wechselbelastung auf Grund der gravierend unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (Δα ~ 10-15 x 10^"6 m/K) nur eine kurze Lebensdauer.

Auch zählen Niedertemperatur- Einbrand- Keramiken (Low Temperature Cofired Ceramics, LTCC) zu der Gruppe der Verbundwerkstoffen mit der oben beschriebenen Problematik.

In DE 195 10 988 Al wird ein Schaltungsträger beschrieben, der aus einem Keramikbauteil besteht, auf dessen Oberfläche metallische Leiterbahnen angeordnet sind. Laut der Schrift besteht die Keramik des Keramikbauteils in der Regel aus dichtgebrannter Keramik, wobei unter „dichtgebrannt" stets „nicht porös" zu verstehen ist. Vorteilhaft ist die Keramik des Keramikbauteils gemäß der Schrift eine Oxid-, Karbid-, und/oder eine Nitrid- Keramik.

Ferner ist aus EP 0 463 872 Bl ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte und durch besagtes Verfahren hergestellte Leiterplatte selbst bekannt. Beim

Herstellungsverfahren der Leiterplatte wird auf einem isolierenden Substrat ein Graben gebildet, der ähnlich zu einem Leitermuster geformt ist. Dieser Graben wird mit einem elektrisch leitenden Metall gefüllt. Es wird in dieser Lehre vorgeschlagen, das Substrat aus einem gesinterten Aluminiumnitridkörper herzustellen.

Obwohl die bisher bekannten Substrate der Schaltungsträger zu einem bestimmten Grad ihre Aufgaben unter ihren bisherigen Bedingungen zuverlässig erfüllen, zeigen sie bei höheren Anforderungen ihre technischen Grenzen.

Insbesondere stoßen die bisher bekannten Substrate der Schaltungsträger an ihre Grenzen, wenn die Belastung durch die Umgebungstemperatur und Temperaturschwankungen an ihrem Einsatzort erhöht wird.

Andererseits zeichnet sich ab, dass zukünftig Schaltungsträger in einer

Umgebung mit einer stärkeren thermischen Belastung eingesetzt werden müssen als bisher. Die Bereitstellung eines Schaltungsträgers mit einer zukünftig geforderten Zuverlässigkeit ist mit bisher bekanntem Stand der Technik nicht abgesichert. So besteht Bedarf nach einem Schaltungsträger, der geeignet ist für einen Einsatz auch unter erhöhten thermischen Bedingungen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Schaltungsträger hat den Vorteil, dass sie eine verbesserte Temperatur- und Temperaturwechselbeständigkeit aufweist im Vergleich mit bisher bekannten Schaltungsträgern. Diese Wirkung wird mit der erfindungsgemäßen Materialauswahl für das Substrat des Schaltungsträgers erzielt.

Die Erfindung ermöglicht nämlich sehr vorteilhaft, einen Schaltungsträger bereitzustellen, der auch unter erschwerten Einsatzbedingungen zuverlässig arbeitet und somit eine Fehlfunktion vermeidet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der erfindungsgemäße Schaltungsträger zum Tragen von Bauteilen weist grundsätzlich ein Substrat auf, das ein gesintertes Material umfasst, wobei das gesinterte Material des Substrates gesinterter Kohlenstoff ist.

Gesinterter Kohlenstoff eignet sich sehr vorteilhaft als Substratmaterial eines Schaltungsträgers, da die thermische Beständigkeit dieses Materials auch bei hohen Umgebungstemperaturen gegeben ist.

In einer besonderen Ausführungsform besteht das gesinterte Material des Substrates als ein Einkomponentensystem ausschließlich aus gesintertem Kohlenstoff. Dadurch werden Schwierigkeiten, die typischerweise bei einem Mehrkomponentensystem vorliegen und bereits oben beschrieben wurden, vermieden.

Die Bauteile, die vom Schaltungsträger getragen werden, umfassen elektrische Leiterbahnen. Auch können die Bauteile elektronische Bauelemente umfassen.

Elektronische Bauelemente können etwa Kondensatoren, Widerstände und/oder Spulen sein. Insbesondere können die elektronischen Bauelemente Hochleistungsbauelemente umfassen. Da das Substrat des Schaltungsträgers auch für hohe Umgebungstemperaturen geeignet ist, ist die Kombination des erfindungsgemäßen Schaltungsträgers mit elektronischen Hochleistungsbauteilen technisch möglich und sinnvoll.

Es wird festgestellt, dass der erfindungsgemäße Schaltungsträger sehr vorteilhaft in der Automobilelektronik und/oder in der Leistungselektronik und/oder in der Hochleistungselektronik eingesetzt werden kann.

Ein mögliche Anwendung ist, dass der Schaltungsträger in einem Steuergerät eingesetzt wird. So könnte der Schaltungsträger in einem Steuergerät für bespielsweise Servolenkung eingesetzt werden.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel des erfindunsgemäßen Schaltungsträgers ist der Einsatz in einem Anti- Blockier- System (ABS).

Grundsätzlich kann der Schaltungsträger in einer Umgebung, in der eine sogenannte raue Umgebung ("harsh environment") vorliegt, eingesetzt werden.