CN117223401A - 电气构件、尤其电子构件的载体衬底和制造载体衬底的方法 - Google Patents

电气构件、尤其电子构件的载体衬底和制造载体衬底的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117223401A
CN117223401A CN202280025922.0A CN202280025922A CN117223401A CN 117223401 A CN117223401 A CN 117223401A CN 202280025922 A CN202280025922 A CN 202280025922A CN 117223401 A CN117223401 A CN 117223401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
edge
metal layer
layer
carrier substrate
section
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.)
Pending
Application number
CN202280025922.0A
Other languages
English (en)
Inventor
斯特凡·布里廷
安德烈亚斯·迈尔
唐新和
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.)
Rogers Germany GmbH
Original Assignee
Rogers Germany GmbH
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 Rogers Germany GmbH filed Critical Rogers Germany GmbH
Publication of CN117223401A publication Critical patent/CN117223401A/zh
Pending 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
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0271—Arrangements for reducing stress or warp in rigid printed circuit boards, e.g. caused by loads, vibrations or differences in thermal expansion
    • 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
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/061—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/122—Metallic interlayers based on refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/126—Metallic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
    • C04B2237/127—The active component for bonding being a refractory metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/345—Refractory metal oxides
    • C04B2237/348—Zirconia, hafnia, zirconates or hafnates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/365—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/366—Aluminium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/407—Copper
    • 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
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • 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
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09654—Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/098—Special shape of the cross-section of conductors, e.g. very thick plated conductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)

Abstract

一种载体衬底(1)，尤其金属陶瓷衬底，包括绝缘层(11)和金属层(12)，其中金属层(12)在平行于主延伸平面(HSE)伸展的主要方向(P)上至少局部地通过边沿走向(2)，尤其刻蚀边沿走向来封闭，其中沿着主要方向(P)观察，边沿走向(2)从金属层(12)的背离绝缘层(11)的上侧(31)处的第一边缘(15)延伸至金属层(12)的朝向绝缘层(11)的下侧(32)处的第二边缘(16)，其特征在于，边沿走向(2)沿着主要方向(P)观察具有至少一个具有直线走向的第一部段(A1)和至少一个具有弯曲走向的第二部段(A2)。

Description

电气构件、尤其电子构件的载体衬底和制造载体衬底的方法
技术领域
本发明涉及一种用于电气构件、尤其电子构件的载体衬底和一种用于制造载体衬底的方法。
背景技术
载体衬底例如作为电路板或印刷电路板在现有技术中是充分已知的，例如从DE10 2013 104 739 A1、DE 19 927 046 B4和DE 10 2009 033 029A1中已知。通常，在载体衬底的构件侧上设置有用于电气构件和带状导线的连接面，其中电气构件和带状导线可互连为电气电路。载体衬底的主要组成部分是优选由陶瓷制成的绝缘层和结合到绝缘层上的金属层。由于相对高的绝缘强度，由陶瓷制成的绝缘层证实为特别有利的。通过将金属层结构化，于是能够实现用于电气构件的带状导线和/或连接面。
原则上，除了低热阻以外，高的耐温度变化特性也是期望的，所述耐温度变化特性有助于相应的载体衬底的长寿命。在此，例如证实为有利的是，将留空部引入金属层的边缘区域中，以便消除机械应力并且改善大型卡的断裂性能。尤其对大型卡的断裂性能的改善在文件EP 1 061 783A2中公开。然而，这通常造成用于结合电气或电子构件的有效的使用面的减少。
为了改善耐温度变化特性从DE 10 2018 123 681 A1中已知一种具有局部最大值和局部最小值的边沿走向。EP 3 474 643 A1中的侧边走向设有在侧沿着变化曲线中的至少两个凹状的子部段。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是，进一步改进从现有技术中已知的载体衬底，尤其在其耐温度变化特性和/或其使用面的有效大小的方面。
该目的通过根据权利要求1的载体衬底和根据权利要求9的方法实现。本发明的其他优点和特征从从属权利要求以及说明书和附图中得出。
根据本发明，设有载体衬底，尤其金属陶瓷衬底，所述载体衬底包括绝缘层优选陶瓷层并且包括金属层，其中金属层沿着平行于主延伸平面伸展的主要方向在最外侧环周上至少局部地借助边沿走向，尤其刻蚀边沿走向封闭，其中在主要方向观察上观察，边沿走向从在金属层的背离绝缘层的上侧处的第一边缘延伸至在金属层的朝向绝缘层的下侧处的第二边缘，并且其中在主要方向上观察，边沿走向具有至少一个具有直线走向的第一部段和至少一个具有弯曲走向的第二部段。
相对于现有技术中已知的载体衬底，根据本发明提出，边沿走向包括具有直线走向的第一部段和具有弯曲走向的第二部段。已证实的是，这种边沿走向不仅实现对于耐温度变化特性的所期望的优点，而且也还可运行安全且简单地制造。尤其可行的是，在唯一的刻蚀步骤中实现边沿走向，所述边沿走向实现具有直线走向的第一部段和具有弯曲走向的第二部段。在此将相应的第一部段的以下走向理解为直线走向，这种走向能通过直线的走向来描述或在考虑生产公差的情况下能通过如下弯曲部来描述，所述弯曲部的曲率半径大于金属层的厚度或金属层的第一厚度的五十倍。例如，这种直线走向能在垂直于主延伸平面延伸的剖面图中看到。
优选地，绝缘层作为用于陶瓷的材料具有Al2O3、Si3N4、AlN、ZTA(氧化锆增韧氧化铝)、MgO、BeO、SiC或高密度的MgO(＞理论密度的90％)、TSZ(四方稳定氧化锆)或ZTA。在此也可设想的是，绝缘层构成为复合陶瓷或混合陶瓷，其中为了组合不同的所期望的特性，将分别在其材料组成方面不同的多个绝缘层重叠地设置并且接合成绝缘层。甚至可设想的是，绝缘层，例如为了形成IMB，由有机材料，例如树脂制成。作为用于金属层的材料可设想的是铜、铝、钼和/或其合金以及层压结构，如CuW、CuMo、CuAl、AlCu和/或CuCu，尤其具有第一铜层和第二铜层的铜夹层结构，其中第一铜层中的粒度与第二铜层的粒度不同。
优选地，边沿走向通过刻蚀步骤制造。替选地或补充地，可设想的是，边沿走向通过铣削和/或激光烧蚀制造。此外，优选提出，载体衬底除了金属层和绝缘层以外具有至少一个另外的金属层和/或另外的绝缘层。在此优选地，载体衬底以夹层构造方式组成，并且绝缘层设置在金属层和另外的金属层之间。优选提出，另外的金属层不具有结构化部。也就是说，在陶瓷层的与金属层相对置的一侧上连续地构成另外的金属层。在这种情况下，另外的金属层构成背侧金属化部，所述背侧金属化部例如允许使用小于800μm的相对薄的绝缘层。
此外可设想的是，沿着环周方向(即沿着跟随第一边缘和第二边缘围绕使用面的一般走向的方向)观察，第二边缘在主延伸平面中对连接面限界并且在此沿着环周方向具有蜿蜒的、邮票边缘状的和/或锯齿状的走向，其中蜿蜒的、邮票边缘状和/或锯齿状的走向尤其在金属层的整个第二边缘的范围上延伸。也可设想的是，金属层的蜿蜒的、邮票边缘状和/或锯齿状的走向仅在金属层的第二边缘的子区域的范围上延伸，或者多个子区域沿着环周方向观察相对于彼此间隔开地彼此连接。通过构成第二边缘的结构化的和/或改变的走向，所述第二边缘的表面增大部设计为，使得所述表面增大部能够基本上与产生金属应力的位置无关地有利地分布。优选地，将第一边缘类似地调整。然而，沿着环周方向的边沿走向也能够具有不规则的缩回部，即例如小的和大的留空部，所述留空部混合地或彼此交替地设置，或波纹线状地、矩形地、抛物线状地或锯齿状地构成。
尤其提出，连接面不沿着主要方向在绝缘层的整个长度的范围上延伸。换言之，绝缘层在主延伸平面的方向上突出于金属层，尤其突出于第二边缘。优选地，将金属层结构化并且由于结构化措施，例如绝缘槽的刻蚀或表面铣削而产生第一和第二边缘。还可设想的是，金属层在边缘区域中具有材料削弱部，所述边缘区域在第一边缘处朝向金属层的中央或朝向使用面即向内延伸。因此，沿着主要方向观察，边缘区域关于第一边缘与边沿走向相对置。尤其应将材料削弱部理解为金属层厚度中的改变或调整。例如，将在金属层的上侧处的拱顶状的留空部理解为材料削弱部。优选地，边缘区域的延伸部与金属层的沿着相同方向确定尺寸的总长度的比具有小0.25，特别优选小于0.15并且特别优选小于0.1的值。还可设想的是，沿着主要方向观察在金属层处构成有与边缘区域相对置的另外的边缘区域(所描述的比于是考虑边缘区域的延伸部和另外的边缘区域的延伸)。优选提出，边缘区域的尺寸确定，即尤其沿着主要方向观察边缘区域的延伸与沿着相同方向测量的总长度的比与金属层的第一厚度相关。例如，对于第一厚度大于150μm(例如在0.4mm和2.5mm之间)的金属层，沿着主要方向观察边缘区域的延伸部与金属层的沿着相同方向测量的总长度的比小于0.35，优选小于0.25并且特别优选小于0.18。在此，延伸部或总长度尤其沿着垂直于第一边缘的走向取向的方向来测量。尤其地，延伸部的测量以第一边缘开始并且指向金属层的中央区域。
还优选提出，第二边缘环绕地，尤其至少部分地或完全地用填充材料覆盖。在此，填充材料适合于抑制在边缘处形成裂缝，即阻碍或甚至完全阻止裂缝的扩展。优选地，填充材料包括塑料材料，如聚酰亚胺、聚酰胺、环氧树脂或聚醚醚酮。在此也可设想的是，给塑料材料添加陶瓷份额。这种添加剂的实例是氮化硅、氮化铝、氧化铝、氮化硼或玻璃。
也可设想的是，给塑料材料添加碳纤维、玻璃纤维和/或纳米纤维。优选提出，填充材料是耐热的，即填充材料在以下温度下不熔化，所述温度在制造载体衬底时在施加填充材料之后和/或在焊接时产生。还优选提出，填充材料适合于实现与绝缘层(优选所选择的陶瓷材料)和金属层(优选所选择的金属，如铜)的牢固的且良好的结合。还提出，填充材料的热膨胀系数等于或大于绝缘层和/或金属层的热膨胀系数。例如，填充材料的热膨胀系数大于金属层的热膨胀系数的三倍。
优选地，边沿走向具有局部最大值和至少一个局部最小值，即在第一边缘和第二边缘之间设置有局部最大值和局部最小值。就本发明而言，表述“最大值”或“最小值”表示金属层在该部位处关于绝缘层的朝向金属层的表面的高度或厚度。换言之，在边沿走向中构成有例如呈斜坡或前突出部(Vorerhebung)形式的拱起部或凸起部。有利地已证实，借助具有至少一个局部最大值和局部最小值的边沿走向能显著地改善耐温度变化特性。尤其地，主要方向向外延伸，即从由金属层作为使用面提供的区域延伸至载体衬底上的无金属区域。通过具有局部最大值和局部最小值的边沿走向改善耐温度变化特性，此外有利地允许弃用在边缘区域中的例如呈拱顶状的挖空部形式的材料削弱部，由此能够增大在金属层的上侧上的有效的使用面。边沿走向在此在垂直于主延伸平面且平行于主要方向伸展的横截面中或在相应的剖视图中构成为金属层的外侧。优选地，局部最大值和局部最小值的数量分别小于5。特别优选地，存在刚好一个局部最大值和一个局部最小值。
优选地，在第一边缘和第二边缘之间构成转折点或反转点。优选地，局部最大值设置在转折点或反转点和第二边缘之间，而局部最小值设置在第一边缘和转折点或反转点之间。例如，边沿走向能够至少局部地经由三次多项式描述。在此可设想的是，边沿走向沿着金属层的环周，即沿着金属层的最外侧的环周处的主延伸平面内的封闭的曲线大于50％地、优选大于75％地并且特别优选完全地设计有局部最大值和局部最小值。本领域技术人员尤其将以下区域理解为局部最大值/最小值，在所述区域中边沿走向在周围与在局部最大值/最小值中相比不更大/更小。在此，边沿走向能够以全局最大值或最小值的形式完全取比局部最大值或最小值更大或更小的值。例如，边沿走向在第一边缘处取全局最大值，而在第二边缘处取局部最小值。还优选提出，边缘走向连续地，即基本上无级地沿着主要方向延伸。
优选提出，至少一个第一部段的直线走向相对于主延伸平面倾斜第二角度，所述第二角度大于20°，优选在20°和50°之间，并且特别优选在25°和40°之间。已证实，这样陡峭的直线走向是可能的，而不会不利地影响耐温度变化特性或边沿走向的制造。同时，相对陡峭的升高允许在载体衬底上的各个金属部段的尽可能结构空间经济的且节省空间的设置方式。
优选提出，至少一个第二部段的弯曲区域是凹状弯曲的。优选提出，设有或构成有仅一个唯一的第二部段，尤其仅一个唯一的凹状弯曲的第二部段。
还优选提出，至少一个第一部段设置在局部最大值和第二边缘之间。尤其提出，仅一个唯一的第一部段设置在局部最大值和第二边缘之间，并且优选地，构成仅一个第一部段和仅一个唯一的第二部段。尤其地，直线走向从第二边缘延伸至局部最大值，尤其延伸至设置得离第二边缘最近的局部最大值。换言之，第一部段完全不包含弯曲的子区域或不具有弯曲的子区域。可设想的是，第一部段包括多个直线走向，所述直线走向例如不同地倾斜。此外，替选地和/或补充地，可设想的是，在第二部段中构成多个弯曲的区域，所述多个弯曲的区域在其曲率半径方面彼此不同。
根据本发明的一个优选的实施方式提出，金属层在边沿走向外部，尤其在设置为使用面的中央区域中，具有第一厚度，而在局部最大值中具有第二厚度，其中第二厚度小于第一厚度。由此保证，局部最大值不相对于金属层的上侧突出。在此，局部最大值沿着环周方向凸缘状地延伸并且相对于边沿走向的全局最大值，即第一边缘形成提高部的前身。
在此，第二厚度与第一厚度的比小于0.55，优选小于0.5，并且特别优选小于0.45。已证实，借助相应地确定第二厚度，可行的是，保证在第一部段中，尤其在局部最大值和第二边缘之间出现直线走向。
还可设想的是，局部最大值是平台的或拱顶状的拱起部的一部分。沿着环周方向(即当跟随第一边缘或第二边缘的延伸方向时)观察，在此局部最大值在金属层的整个环周的大于50％的范围上，优选在金属层的大于75％的范围上，并且特别优选完全地沿着金属层的环周延伸。还提出，金属层在第一边缘处具有第一厚度并且尤其第一厚度是金属层的最大厚度。
有利地提出，边沿走向沿着主要方向测量在第一边缘和第二边缘之间在第一长度的范围上延伸，其中第一长度与第一厚度之间的比取在0.5和2.5之间，优选在0.8和2.2之间，并且特别优选在1.1和1.9之间的值。由此能够实现相对宽的边沿走向。关于比较：通常第一长度与第一厚度之间的比小于0.5。已证实，边沿走向的加宽不仅有利地影响耐温度变化特性，而且也还辅助散热，尤其针对非常靠近第一边缘放置的构件，因为所述构件随后也能够将在金属层的边沿走向下方的区域一起用于热传输。宽的边沿走向还允许，能够更受控制地设定具有局部最大值和局部最小值的结构化部。优选提出，在以下点中测量第二厚度，所述点沿着主要方向观察与第二边缘相距第一长度的2/5，尤其当局部最大值由于边沿走向而不能清楚地可见时。
优选提出，边沿走向在第二长度的范围内从在下侧处的第二边缘延伸至局部最大值，其中第二长度与第一长度之间的比取在0.2和0.7之间，优选0.25和0.6之间，并且特别优选在0.3和0.5之间的值。换言之，已证实特别有利的是，局部最大值，即边沿走向中的局部隆起部，从第二边缘起观察，设置在边沿走向的前半部分中，或优选设置在边沿走向的前半部分和前三分之一部分之间的区域中。因此，局部最大值尤其位于金属层的最外侧边缘处进而辅助整个载体衬底的耐温度变化特性。
优选提出，伸展穿过第一边缘和第二边缘的假想的直线的第一连接线相对于连接面以第一角度倾斜，金属层经由所述连接面结合到绝缘层上，并且其中伸展穿过第二边缘和局部最大值的第一直线式的第二连接线相对于连接面以第二角度倾斜，其中第二角度与第一角度的比小于0.8，优选小于0.7，并且特别优选小于0.6。这优选适用于具有相对大的第一厚度，例如在0.4mm和2.5mm之间的第一厚度的载体衬底。在本实施方式中尤其提出，局部最大值尤其在平坦的边沿走向中在前三分之一部分内构成。已证实，借助在前三分之一部分(从第二边缘起观察)中具有不明显突出的局部最大值的这种非常平坦的边沿走向，已经能实现耐温度变化特性的显著改进。此外，这种走向能相对简单地借助填充材料或借助封装材料覆盖。对于具有相对小的第一厚度的载体衬底优选提出，第二角度大于第一角度。例如，第二角度与第一角度的比取在0.5和2之间，优选在0.6和1.6之间，或特别优选大约0.7和1.2的值。也可设想的是，代替局部最大值，取在边沿走向的外侧处的点，所述点沿着主要方向观察与第二边缘相距第一长度的2/5。
优选提出，第二角度小于第一角度，或者第一角度大于第二角度。第一角度和第二角度之间这种比证实为对于具有相对大的第一厚度的载体衬底特别有利。在这种情况下优选地，第一厚度大于300μm，优选大于400μm，并且特别优选大于500μm，或甚至大于1mm。例如，第一厚度取在300μm和5mm之间，优选在400μm和3mm之间，并且特别优选在500μm和1mm之间的值。特别优选地，第一厚度大于1.3mm，并且特别优选大于1.8mm。
优选地，第一角度和第二角度之间的比沿着平行于主延伸平面伸展的环周方向改变。尤其调整，例如周期性调整所述比。在此可设想的是，第一角度和第二角度之间的比至少部段地也倒转，即存在第一角度大于第二角度的部段和第二角度大于第一角度的部段。
在一个优选的实施方式中提出，第二厚度和第一长度之间的比取在0.08和0.4之间，优选在0.09和0.35之间，并且特别优选在0.1和0.3之间或甚至0.2的值，尤其当第二角度小于第一角度时如此。特别对于在0.1和0.3之间的值出现耐温度变化特性的显著的改进，所述改进明显地延长载体衬底的使用寿命。
在本发明的另一实施方式中提出，金属层在局部最小值中具有第三厚度，其中第三厚度与第二厚度的比取在0.1和1之间，特别优选在0.3和0.95之间，并且特别优选在0.5和0.9之间的值。已证实特别有利的是，局部最小值具有比局部最大值明显更小的厚度，据此，例如封装材料或填充材料能够进入到局部最小值的区域中的所述下陷部中进而例如引起沿着主要方向观察的附加的形状配合。在此，沿着环周方向观察，第三厚度与第二厚度的比能够改变。尤其地，在第三厚度和第二厚度之间的比能够沿着环周方向周期性地调整。
在一个特别优选的实施方式中提出，金属层具有在0.2mm和1mm之间，优选在0.25mm和0.8mm之间，并且特别优选在0.3mm和0.6mm之间或在0.4mm和2.5mm之间，优选在0.5mm和2mm之间，并且特别优选在0.6mm和1.5mm之间的第一厚度。已证实有利的是，不仅对于具有常见的第一厚度的载体衬底而且对于相对大的第一厚度，具有局部最大值和局部最小值的边沿走向有利地影响耐温度变化特性。优选地，第一厚度大于1mm，优选大于1.5mm，并且特别优选大于2mm。尤其对于具有相对大的第一厚度的载体衬底提出，绝缘层，即尤其陶瓷层，具有小于1.1mm，优选小于0.8mm，并且特别优选小于0.6mm的厚度。由此，附加地还能够优化载体衬底的导热性。
优选提出，边沿走向沿着主要方向观察在第一长度范围上延伸，所述第一长度小于1000μm，并且优选在150μm和800μm之间，并且特别优选在300μm和600μm之间。由此能提供相对窄的边沿走向，所述边沿走向允许金属部段在载体衬底上的结构空间经济的设置。
本发明的另一方面涉及大型卡，所述大型卡包括多个由至少一个期望断裂线彼此分离的载体衬底，其中期望断裂线相邻地并且沿着具有局部最大值和局部最小值的边沿走向，尤其沿着其第二边缘延伸。沿着期望断裂线在生产工艺中将各个载体衬底通过折断来分开。优选地，期望断裂线沿着另外的金属层的边沿走向伸展，也就是说，这使所述另外的金属层与金属层关于绝缘层沿着垂直于主延伸平面伸展的堆叠方向相对置。已证实，根据本发明的边沿走向以有利的方式正面地影响大型卡在分离各个载体衬底时的断裂表现。尤其地，在分离各个载体衬底时损坏的可能性降低进而减少不可使用的载体衬底的废品率。在此尤其提出，在边沿走向中，每单位体积的金属量(比金属量)相对于具有使用面的金属层的中央区域减少至20％至70％，优选减少至20％至65％，并且特别优选减少至25％至50％。
优选地，边沿走向，尤其第二边缘，例如另外的金属层或背侧金属化部的边沿走向，距期望断裂线具有沿着主要方向测量的间距，其小于1mm，优选具有在0.05mm和1mm之间的间距。优选地，在第二边缘和期望断裂线之间沿着主要方向测量的间距与第一长度的比取在0.3和2.5之间，优选在0.4和2.0之间，并且特别优选在0.5和1.5之间的值。这尤其适用于相对厚的第一厚度，即在0.4mm和2.5mm之间的第一厚度。优选提出，在第二边缘和期望断裂线之间沿着主要方向测量的间距小于第一长度。还提出，为了分离各个载体衬底设有两组期望断裂线，所述期望断裂线交叉并且优选彼此垂直地伸展。
优选地，载体衬底尤其与第一电气构件一起嵌入封装部中。尤其与弧形的刻蚀边缘走向一起，载体衬底能特别有效地与封装部一起被嵌入，并且构成有效的形状配合或锚固部。这尤其针对如下刻蚀边缘走向，其中第二角度大于第一角度。在此，封装部优选是实心的，使得在封装部和载体衬底之间不构成空腔。由此能有利地实现特别紧凑的电子模块，所述电子模块的载体衬底有利地是耐冲击的。
还优选提出，在封装部的外侧处设有第二电气构件，其中优选地，第一电气构件经由伸展穿过封装部的通孔与第一电气构件连接。例如，在此提出，通孔在制成状态下建立与在第一电气构件的上侧处的接口的接触，所述上侧即如下侧，所述侧在已安装状态下沿着堆叠方向与载体衬底相对置。还优选提出，在封装部的外侧处设有另外的金属化部，尤其结构化的金属化部，所述另外的金属化部允许简单地连接第二电气或电子构件。
优选提出，在制成的载体衬底中，在金属层和绝缘层之间构成有结合层，并且其中结合层的增附剂层具有表面电阻，所述表面电阻大于5Ohm/sq，优选大于10Ohm/sq，并且特别优选大于20Ohm/sq。相对于从现有技术中已知的载体衬底提出，结合层的增附剂层的表面电阻大于5Ohm/sq，优选大于10Ohm/sq，并且特别优选大于20Ohm/sq。在此，所确定的表面电阻与在增附剂层中的活性金属的份额直接相关联，所述增附剂层对于将至少一个金属层结合到绝缘层上是决定性的。在此，表面电阻随着在结合层中的活性金属的份额减少而增加。因此，相应高的表面电阻对应于在增附剂层中的少量活性金属份额。
在此已证实，随着活性金属的份额增加，促进脆性的金属间相的形成，这又不利于金属层相对于绝缘层的抗拉强度。换言之，借助根据要求的表面电阻描述这种结合层，所述结合层的抗拉强度由于脆性的金属间相的减少的形成而被改进，即增大。因此，通过有针对性地设定根据要求的表面电阻，能够实现至少一个金属层到陶瓷元件上的特别强的结合。这种提高的结合强度有利地影响载体衬底的使用寿命。在此，为了确定表面电阻提出，在制成的载体衬底处首先将金属层并且可选地将焊料基层，例如通过刻蚀再次移除。借助于四点测量随后在不具有至少一个金属层或焊料基层的载体衬底的上侧或下侧处测量表面电阻。尤其地，将材料试样的表面电阻理解为所述材料试样相对于平方的表面区域的电阻。在这种情况下，表面电阻通常用单位Ohm/sq(平方)表示。表面电阻的物理单位是Ohm。
优选提出，结合层的沿着堆叠方向确定尺寸的厚度，通过在平行于主延伸平面伸展的预定的一个面内或多个面内经由多个测量点求平均值的方式，取小于0.20mm，优选小于10μm，并且特别优选小于6μm的值。只要提到多个面，尤其表示，将至少一个金属层划分为尽可能同样大的面并且在划分至少一个金属层的这些面的每个面中检测厚度的至少一个值，优选多个测量值。将如此在不同部位处确定的厚度求算术平均值。
优选提出，结合层是包括活性金属的增附剂层，并且其中优选地，在包括活性金属的增附剂层中的活性金属的份额大于15重量％，优选大于20重量％，并且特别优选大于25重量％。
优选提出，结合层和/或另外的结合层是包括活性金属的增附剂层。尤其提出，结合层仅由增附剂层构成，所述增附剂层包括活性金属。在此，在结合层中的增附剂层具有如下化合物，所述化合物具有陶瓷元件的组成部分，例如氮、氧或碳和陶瓷的其他组成部分。相应地，增附剂层包括例如氮化钛、氧化钛和/或碳化钛。例如，结合层仅包括如下增附剂层，其包括活性金属，即结合层不具有银或其他基础焊料组成部分。在这种情况下提出，结合层的沿着堆叠方向测量的厚度以经由在平行于主延伸平面伸展的一个面或多个面内的多个测量点求平均值的方式取小于0.003mm(3000nm)，优选小于0.001mm(1500nm)，并且特别优选小于0.0005mm(500nm)或甚至小于0.00035mm(350nm)的值。尤其地，对于弃用焊料基础材料和/或银份额的这种结合层能相应地构成更薄的结合层。
尤其提出，包括活性金属的增附剂层具有基本上恒定的厚度，尤其与由于在绝缘层中的波动而被调整的焊料基础层相比。尤其地，厚度的在一个或多个面内确定的测量值具有如下分布，所述分布关联有标准差，所述标准差小于0.2μm，优选小于0.1μm，并且特别小于0.05μm。尤其地，活性金属层的物理和/或化学气相沉积和由此产生的结合层允许实现结合层的均质的和均匀分布的厚度，所述厚度尤其仅由增附剂层构成。当除了焊料基础材料外构成增附剂层时，所述增附剂层在此也能够具有恒定的厚度。
本发明的另一方面是载体衬底，尤其金属陶瓷衬底，包括绝缘层和金属层，
其中金属层沿着平行于主延伸平面(HSE)伸展的主要方向至少局部地借助边沿走向，尤其刻蚀边缘走向来封闭，
其中沿着主要方向观察，边沿走向从金属层的背离绝缘层的上侧处的第一边缘延伸至金属层的朝向绝缘层的下侧处的第二边缘，其特征在于，边沿走向沿着主要方向观察具有至少一个具有凸状弯曲的走向的第一部段和至少一个具有凹状弯曲的走向的第二部段。所有结合具有直线的第一部段的载体衬底所描述的优点和特征能类似地转用于具有凸状弯曲的第二部段的载体衬底。
尤其已证实，这种边沿走向不仅实现耐温度变化特性的期望的优点，而且也还可运行安全且简单地制造。尤其可行的是，在唯一的刻蚀步骤中实现边沿走向，所述边沿走向实现具有直线走向的第一部段和具有弯曲走向的第二部段。在此优选提出，第一部段直接邻接于第二边缘构成，而第二部段直接邻接于第一边缘构成。可设想的是，在第一部段和第二部段之间构成直线的第三部段。例如，边沿走向由第一部段、第二部段和第三部段构成。
也可设想的是，直线的第三部段直接邻接于第二边缘和/或设置在第一部段和第二部段之间。
优选提出，凸状弯曲的第一部段具有第一曲率半径，所述第一曲率半径大于200μm，优选大于400μm，并且特别优选大于1000μm，并且特别优选大于5000μm，其中凹状弯曲的第二部段优选具有第二曲率半径，所述第二曲率半径大于第一曲率半径。也可设想的是，第一曲率半径大于第二曲率半径。直线的第三部段的4分之一长度优选小于第一曲率半径和/或第二曲率半径，优选小于其三分之一，特别优选小于其5分之一，或甚至小于其7.5分之一。尤其已证实，通过所设定的曲率半径的比可行的是，优化耐温度变化特性。
例如，第一曲率半径与第一曲率半径的比取在0.8和33之间，优选在2和33之间，并且特别优选在10和33之间的值。还提出，第一曲率半径和/或第二曲率半径小于第一厚度。
还优选提出，第一边缘相对于边沿走向的起始处、优选相对于第二部段，在第一边缘处沿着主要方向突出。换言之，边缘走向首先指向金属层中心并且随后朝向第二边缘在陶瓷元件的上侧处拱起。
本发明的另一方面涉及根据上述权利要求中任一项所述的用于制造载体衬底的方法，其中边沿走向优选通过刻蚀步骤，尤其唯一的刻蚀步骤制造。所有对于载体衬底所描述的特征及其优点能类似地转用于方法并且反之亦然。
还优选提出，为了刻蚀使用掩膜，所述掩膜在随后的边沿走向之上具有条形的掩膜部段。在此可能的是，运行安全地且可靠地实现期望的边沿走向。本领域技术人员在此将条形的掩膜部段放置和尺寸确定为，使得出现根据要求的边沿走向。因此，条形的掩膜部段的走向预设结构化的金属部段的随后的边缘走向。
为了结合金属和陶瓷，优选将金属层借助于AMB法和/或DCB法材料配合地结合到绝缘层上。
本领域技术人员将“DCB法”(Direct-Copper-Bond-Technology，直接铜键合技术)理解为如下方法，其例如用于将金属层或金属板(例如铜板或铜箔或铝板或铝膜)彼此连接和/或使其与陶瓷或陶瓷层连接，更确切地说利用金属板或铜板或金属箔或铜箔，所述金属板或铜板或金属箔或铜箔在其表面侧上具有层或覆盖部(熔化层)。在例如在US 3 744120A中或在DE23 19 854C2中所描述的方法中，所述层或所述覆盖部(熔化层)形成熔化温度低于金属(例如铜)熔化温度的共晶体，使得通过将箔置于陶瓷上和通过加热所有层能够将这些层彼此连接，更确切地说通过基本上仅在熔化层或氧化层的区域中熔化金属或铜将这些层彼此连接。
尤其地，DCB法于是例如具有以下方法步骤：
-使铜箔氧化，使得得出均匀的铜氧化层；
-将铜箔放置到陶瓷层上；
-将复合物加热至大约1025℃至1083℃之间的工艺温度，例如加热至大约1071℃；
-冷却至室温。
将例如用于将金属层或金属箔尤其还有铜层或铜箔与陶瓷材料连接的活性焊接法理解为以下方法，其也专门用于制造金属陶瓷衬底，在大约650℃至1000℃之间的温度下利用硬焊料，在金属箔例如铜箔和陶瓷衬底例如氮化铝陶瓷之间建立连接，所述硬焊料除了主要组分如铜、银和/或金外也包含活性金属。所述活性金属例如是Hf、Ti、Zr、Nb、Ce中的至少一种元素，通过化学反应建立在焊料和陶瓷之间的连接，而焊料和金属之间的连接是金属硬焊连接。替选地，为了进行结合，厚层法也是可设想的。
优选提出，金属层借助于DCB法或DAB法结合到绝缘层上。令人惊讶地发现，当金属层借助于DCB法结合到绝缘层上时，能在耐温度变化特性方面实现特别大的改进。
根据本发明的另一方面，提出一种用于制造载体衬底，尤其根据本发明的金属陶瓷衬底的方法，所述方法包括：
-提供至少一个金属层和绝缘层，尤其陶瓷元件、玻璃元件、玻璃陶瓷元件和/或耐高温的塑料元件，其中至少一个金属层和绝缘层沿着主延伸平面延伸，
-将至少一个金属层和绝缘层沿着垂直于主延伸平面伸展的堆叠方向重叠地设置，其中在至少一个金属层和绝缘层之间设置活性金属层，并且-将至少一个金属层经由活性金属层结合到绝缘层上以构成至少一个金属层和绝缘层之间的结合层。所有对于一个或多个金属陶瓷衬底所描述的优点和特性能够类似地转用于所述方法并且反之亦然。
尤其地，借助所给出的方法能够实现大于5Ohm/sq，优选大于10Ohm/sq，并且特别优选大于20Ohm/sq的表面电阻。最后，通过所描述的方法可行的是，实现这种薄的且厚度均匀的结合层，所述结合层实现陶瓷元件和金属层之间的在技术上有意义的连接并且具有所述表面电阻。
尤其地，通过使用单独构成的活性金属层可行的是，将所述活性金属层相对薄地设计，由此可实现结合层的根据要求的相对薄的厚度，尤其经由确定的一个或多个面内的不同的测量值求平均值。活性金属的实例是钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、铬(Cr)、铌(Nb)、铈(Ce)、钽(Ta)、镁(Mg)、镧(La)和钒(V)。在这种情况下，需注意的是，金属La、Ce、Ca和Mg能够略微氧化。还应注意的是，元素Cr、Mo和W不是经典的活性金属，然而适合作为Si3N4和至少一个金属层或焊料体系或焊料材料之间的接触层，因为所述元素与至少一个金属层，例如铜不形成金属间相并且不具有边缘溶解性。
优选提出，活性金属层中的活性金属份额大于15重量％，优选大于20重量％，并且特别优选大于25重量％。
优选提出，在所设置的活性金属层中非金属杂质的份额小于0.1重量％，优选小于0.05重量％，并且特别优选小于0.01重量％。通过使杂质最少化有利地可行的是，将层厚度设计地更小地，因为在有杂质的情况下仅一部分存在的活性金属能够有助于将至少一个金属层与绝缘层连接，而活性金属的其余部分被杂质结合。通过相应地保证相对小份额的杂质因此实现更有效的结合，其允许减少活性金属的份额，由此还能将结合层设计地更薄。
优选提出，使用活性金属层，其厚度在10nm和1000nm之间，优选在50nm和750nm之间，特别优选在100nm和500nm之间。还优选提出，活性金属借助于物理和/或化学气相沉积涂覆在绝缘层和/或焊料基础材料上，所述焊料基础材料优选同样构成为箔。例如，也可设想的是，活性金属与焊料一起辊轧至期望的厚度，以便在至少一个金属层和绝缘层之间构成相对薄的结合层。
优选地，使用焊料箔，其小于20μm，优选小于12μm，并且特别优选小于8μm。例如，焊料层的厚度取2μm和20μm之间，或2μm和5μm之间，优选8μm和15μm之间，并且特别优选5μm和10μm之间的值。还可设想的是，焊料基础材料作为箔、作为膏、作为通过物理和/或化学沉积产生的层和/或作为电镀形成的层提供。
也可设想的是，所述结合经由活性金属层在热各向同性挤压的过程内进行。优选提出，在加热和压力设备中热各向同性挤压金属容器时经受在100bar和2000bar之间，优选在150bar和1200bar之间，并且特别优选在300bar和1000bar之间的气压和从300℃直至至少一个金属层的熔化温度，尤其直至低于熔化温度的温度的工艺温度。有利地已证实，因此可行的是，金属层，即金属容器的第一和/或第二金属片层结合到陶瓷元件上，而不使用直接金属结合法，例如DCB或DAB法，和/或不使用在活性焊接时所使用的焊料基础材料。此外，利用或使用相应的气压允许在金属层和陶瓷元件之间尽可能无缩孔地，即无夹杂气体地生产金属陶瓷衬底。尤其地，使用在DE 2013 113 734 A1中提到的工艺温度并且明确地参照所述工艺温度。
还优选提出，将至少一个金属层和/或至少一个另外的金属层借助于活性焊接法和/或热各向同性挤压和/或DCB法结合到绝缘层上。例如提出，提出一种用于制造金属陶瓷衬底的方法，其包括：
-提供至少一个焊接层，其尤其呈至少一个焊接箔或硬焊料箔形式；
-将绝缘层和/或至少一个金属层和/或至少一个焊接层用至少一个活性金属层覆层；
-将至少一个焊接层沿着堆叠方向设置在绝缘层和至少一个金属层之间，以构成包括至少一个焊接层和至少一个活性金属层的焊接系统，其中至少一个焊接层的焊料材料优选不具有低熔点材料或无磷材料；以及
-将至少一个金属层经由焊接系统借助于活性焊接法结合到至少一个陶瓷层上。
尤其地，在此设有多层的焊接系统，其由至少一个焊接层和至少一个活性金属层构成，所述焊接层优选不具有低熔点的元素，特别优选是无磷的焊接层。至少一个活性金属层和至少一个焊接层的分离尤其证实为是有利的，因为由此可实现相对薄的焊接层，尤其当焊接层是箔时。否则，因为脆性的金属间相或高的E模量和常见的活性金属的高的屈服极限及其金属间相，它们阻碍焊接膏或焊接层变形，所以对于含活性金属的焊接材料必须实现相对大的焊接层厚度，由此最小层厚度受含活性金属的焊料的生产特性限制。相应地，对于含活性金属的焊接层而言，对于接合法所需的最小厚度不确定焊接层的最小焊接层厚度，而是对于技术上可实现的焊接层的最小层厚度确定焊接层的最小焊接层厚度。由此，所述较厚的、含活性金属的焊接层比薄的层更昂贵。本领域技术人员将“无磷”尤其理解为，在焊接层中的磷的份额小于150ppm，小于100ppm，并且特别优选小于50ppm。
就本发明而言，表述“基本上”表示与相应精确的值偏差+/-15％，优选+/-10％，并且特别优选+/-5％，和/或偏差呈对于功能不重要的变化的形式。
附图说明
从下面参照附图对根据本发明的主题的优选的实施方式的描述中得到其他优点和特征。各个实施方式的各个特征在此能够在本发明的范围内彼此组合。
附图示出：
图1示出根据本发明的第一优选的实施方式的载体衬底的示意图；
图2示出根据本发明的第二优选的实施方式的载体衬底的示意图；
图3示出根据本发明的第三优选的实施方式的载体衬底的示意图；以及
图4示出根据本发明的第四优选的实施方式的载体衬底的示意图。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的第一优选实施方式的载体衬底1。这种载体衬底1优选用作为电子或电气构件的载体，所述电子或电气构件可结合到载体衬底1上。这种载体衬底1的主要组成部分是沿着主延伸平面HSE延伸的绝缘层11和结合在绝缘层11上的金属层12。绝缘层11由至少一种包括陶瓷的材料制成。金属层12和绝缘层11在此沿着垂直于主延伸平面HSE伸展的堆叠方向S重叠地设置并且经由连接面25彼此材料配合地连接。在制成的状态中，将金属层12结构化以形成用于电气构件的带状导线或结合部位。例如，将所述结构化部刻蚀到金属层12中。然而，必须提前在金属层12和绝缘层11之间形成持久的结合，尤其材料配合的结合。
为了将金属层12持久地结合到绝缘层11上，尤其在SFB(超平结合(Super-Flat-Bonding))结合法中用于制造载体衬底的设施例如包括炉，在所述炉中加热由金属和陶瓷提供的预复合物进而实现结合。例如，金属层12是由铜制成的金属层12，其中金属层12和绝缘层11借助于DCB(直接铜键合(Direct-Copper-Bonding))结合法彼此材料配合地连接。替选地，金属层12能经由活性焊接法结合到陶瓷层11上。
尤其地，金属层12具有背离陶瓷层11的上侧31和朝向陶瓷层11的下侧32。金属层12的上侧31在此包括使用面17，在所述使用面上尤其可安装有电气或电子构件。上侧31沿着平行于主延伸平面HSE伸展的方向由第一边缘15限界，而金属层12的下侧32经由结合面25材料配合地与陶瓷层11连接。结合面25沿着平行于主延伸平面HSE伸展的方向由第二边缘16向外限界。在此，第一边缘15和第二边缘16沿着垂直于主延伸平面HSE伸展的堆叠方向S观察并非全等地重叠，而是沿着主要方向P彼此错开。主要方向P尤其从金属层12的例如设有使用面17的中央区域向外伸展至载体衬底1的不具有金属的区域，即陶瓷层基本上形成载体衬底1的外侧的区域。第一边缘15与第二边缘12通过沿着主要方向P延伸的边沿走向2连接。例如，边沿走向2通过刻蚀工艺，尤其通过一次的刻蚀步骤制造。边沿走向2在第一边缘15和第二边缘16之间的区域中，尤其在垂直于主延伸平面HSE伸展的横截面中观察，形成金属层12的外侧。
为了改善耐温度变化特性提出，边沿走向2在第一边缘15和第二边缘16之间具有至少一个局部最大值21和至少一个局部最小值22。在此，局部最小值22沿着主要方向P观察优选在第一边缘15和第二局部最大值21之间。
尤其已证实，对于耐温度变化特性证实为有利的是，边沿走向2具有至少一个具有直线走向的第一部段A1和至少一个具有弯曲走向的第二部段A2。在图1中示出的实施例中，构成有刚好一个第一部段A1和刚好一个第二部段A2。在此，第一部段A1直接邻接于第二部段A2。优选地，第一部段A1在第二边缘16和局部最大值21之间以直线走向延伸。
尤其提出，金属层12在中央区域中，也就是说尤其在使用面17的区域中具有第一厚度D1，而在局部最大值21中具有第二厚度D2，其中第一厚度D1大于第二厚度D2。优选地，第二厚度D2与第一厚度D1的比取以下值，所述值小于0.55，优选小于0.45，并且特别优选小于0.35。换言之，边沿走向2具有附加的拱起部或隆起部，其例如呈丘陵状或凸缘状的隆起部的形式。
还提出，边沿走向2沿着主要方向P测量在第一长度L1的范围上延伸，其中在第一长度L1与第二厚度D1之间的比取在0.5和2.5之间的值，优选在0.8和2.2之间，并且特别优选在1.1和1.9之间的值。
特别优选的是，金属层12在局部最小值22中具有第三厚度D3，其中第三厚度D3与第二厚度D2的比取0.1和1之间的值，优选0.3和0.95之间，并且特别优选0.5和0.9之间的值。在图1中，还绘制有假想的直线的第一连接线V1和假想的直线的第二连接线V2。第二连接线V2在此沿着第一部段A1的直线走向伸展。第一连接线V1伸展穿过第一边缘15和第二边缘16并且相对于结合面25以第一角度W1倾斜，而第二连接线V2伸展穿过第一边缘16和局部最大值21。在此，第二连接线V2相对于接合面25以第二角度W2倾斜。优选提出，第二角度W2大于第一角度W1。例如，第二角度W2与第一角度W1的比取0.5和2之间的值，优选0.6和1.6之间或特别优选大致0.7和1.2之间的值。尤其地，第二角度W2取大于20°或优选在20°和50°之间，并且特别优选在25°和40°之间的值。
还提出，边沿走向2在第二长度L2的范围上从在下侧32处的第二边缘16伸展至局部最大值21，其中第二长度L2与第一长度L1之间的比取0.2和0.7之间，优选0.25和0.6之间，并且特别优选0.3和0.5之间的值。优选提出，第二厚度D2与第一长度L1之间的比取0.05和0.5之间，优选0.08和0.4之间，并且特别优选0.1和0.3之间或甚至0.23的值。
还提出，第一部段A1沿着主要方向P测量在第二长度L2的范围上延伸并且第二部段A2在第四长度L4的范围上延伸，其中第四长度L4与第二长度L2的比取0.25和0.75之间，优选0.4和0.6之间，并且特别优选0.45和0.55之间的值。
在图1的示出的实施例中，第一厚度D1为0.2mm和1mm之间厚，优选0.25mm和0.8mm之间，并且特别优选0.3mm和0.6mm之间。
在图2中示意地示出根据本发明的第二优选的实施方式的载体衬底1。在此，所述实施方式基本上对应于图1中的相应的实施方式并且不同之处仅在于，第一厚度D1具有0.4mm和2.5mm之间，优选0.5mm和2mm之间，并且特别优选0.6mm和1.5mm之间的值。换言之，相对于图1中的实施方式，在此涉及在中央区域中的相对厚的金属层12。在此优选地，第二厚度D2与第一厚度D1的比取0.01和0.5之间，优选0.05和0.4之间，并且特别优选0.07和0.3之间的值。优选提出，第二角度W2与第一角度W1的比小于0.8，优选小于0.7，并且特别优选小于0.6。
在图3中示意地示出根据本发明的第四优选的实施方式的载体衬底1，其中边沿走向2具有多个局部最大值21和多个局部最小值22。在此，金属层12在相应的局部最大值21和局部最小值22中分别具有相同的厚度。然而也可设想的是，金属层12在不同的局部最大值21和/或局部最小值22中具有不同的厚度。尤其地，图3中的实施方式在局部最大值21和第一边缘15之间具有多个第二部段A2。
在图4中示意地示出根据本发明的第三优选的实施方式的载体衬底1。尤其地，图4中的实施方式的特征在于，代替第一部段A1中的直线走向，第一部段A1表现为是凸状弯曲的。因此，边沿走向沿着主要方向P观察具有至少一个具有凸状弯曲的走向的第一部段A1和至少一个具有凹状弯曲的走向的第二部段A2。在此，优选第一部段A1直接邻接于第二边缘16设置并且尤其第二部段A2直接邻接于第一边缘15设置。在第一部段A1和第二部段A2之间能够构成直线伸展的第三部段。在一个示例性的实施方式中，由第一部段A1、第二部段A2和第三部段A3构成边缘走向。
还提出，第一部段A1中的凸状走向具有第一曲率半径R1和/或第二部段A2中的凹状走向具有第二曲率半径R2。优选地，在此提出，第一曲率半径R1大于200μm，优选大于400μm并且特别优选大于1000μm和/或甚至大于5000μm。此外，在此提出，第二曲率半径R2取100μm和1000μm之间的值，优选150μm和700μm之间的值，并且特别优选180μm和500μm之间的值。
特别优选地提出，第一曲率半径R1与第二曲率半径R2的比取大于0.8，优选大于2并且特别优选大于0.6的值。
换言之，第一曲率半径R1大于第二曲率半径R2，尤其大至少一倍半。例如第一曲率半径与第一曲率半径的比取0.8和33之间，优选2和33之间并且特别优选10和33之间的值。此外，特别提出，当金属层12的厚度D1大于300μm，优选大于400μm并且特别优选大于500μm时，构成第一和/或第二曲率半径的相应的比。然而，也可设想的是，第一厚度D1小于300μm。
还可设想的是，在具有凸状弯曲的走向的第一部段A1和具有凹状走向的第二部段A2之间设置第三部段A3，所述第三部段显示出直线走向。在此，直线走向优选在四分之一长度L4的范围上延伸，所述四分之一长度取小于250μm，优选小于150μm，并且特别优选小于100μm的值。还优选提出，绝缘层11或陶瓷元件具有厚度D，所述厚度小于金属层12的第一厚度D1。
还优选提出，第一边缘15沿着主要方向P观察至少相对于第二部段A2的邻接的子区域突出。由此实现一种在凹状伸展的第二部段的范围上的突出部并且在第二部段A2中的边缘走向使金属层12稍微被挖入或凹陷。
还优选提出，边沿走向从第一边缘15沿着平行于主延伸平面HSE伸展的主要方向P经过一段距离延伸至第二边缘16，所述距离大于0.5mm。优选提出，第一长度L1与第一厚度D1的比大于0.5，优选大于0.65，并且特别优选大于0.8。还可设想的是，第一长度L1与第一厚度D1的比小于2.5，优选小于2.2，并且特别优选小于1.8。优选地，边沿走向沿着主要方向P短于2.5mm，优选短于2.2mm，并且特别优选短于1.8mm。尤其关于边沿走向的长度和关于第二曲率半径R2的所述说明优选同样适用于图1和2的实施方式或适用于如下实施方式，在所述实施方式中构成有凹状的第二部段A2并且例如设有直线的第一部段D1，所述第一部段直接邻接于第二边缘16构成。
附图标记列表
1 载体衬底
2 边沿走向
8 期望断裂部位
11 绝缘层
12 金属层
15 第一边缘
16 第二边缘
17 使用面
21 局部最大值
22 局部最小值
25 结合面
31 上侧
32 下侧
100 大型卡
D 厚度
D1 第一厚度
D2 第二厚度
D3 第三厚度
V1 第一连接线
V2 第二连接线
L1 第一长度
L2 第二长度
L3 第三长度
L4 第四长度
W1 第一角度
W2 第二角度
S 堆叠方向
HSE 主延伸平面
P 主要方向
R1 第一曲率半径
R2 第二曲率半径
A 间距
A1 第一部段
A2 第二部段
A3 第三部段

Claims (15)

1.一种载体衬底(1)，尤其金属陶瓷衬底，包括绝缘层(11)和金属层(12)，
其中所述金属层(12)在平行于主延伸平面(HSE)伸展的主要方向(P)上至少局部地通过边沿走向(2)，尤其刻蚀边沿走向来封闭，
其中沿着主要方向(P)观察，所述边沿走向(2)从所述金属层(12)的背离所述绝缘层(11)的上侧(31)处的第一边缘(15)延伸至所述金属层(12)的朝向所述绝缘层(11)的下侧(32)处的第二边缘(16)，
其特征在于，
所述边沿走向(2)沿着主要方向(P)观察具有至少一个具有直线走向的第一部段(A1)和至少一个具有弯曲走向的第二部段(A2)。
2.根据权利要求1所述的载体衬底(1)，其中所述边沿走向(2)具有至少一个局部最大值(21)和至少一个局部最小值(22)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)，其中所述第一部段(A1)的所述直线走向相对于所述主延伸平面(HSE)以第二角度(W2)倾斜，所述第二角度大于20°，优选在20°和50°之间，并且特别优选在25°和40°之间。
4.根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)，其中所述至少一个第二部段(A2)的弯曲区域凹状地弯曲。
5.根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)，其中所述至少一个第一部段(A1)设置在所述局部最大值和所述第二边缘(16)之间。
6.根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)，其中所述金属层(12)在所述边沿走向(2)外，尤其在设置为使用面(17)的中央区域中，具有第一厚度(D1)，并且在所述局部最大值(21)中具有第二厚度(D2)，其中所述第二厚度(D2)与所述第一厚度(D1)的比小于0.55，优选小于0.5，并且特别优选小于0.45。
7.根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)，其中伸展穿过所述第一边缘(16)和所述第二边缘(15)的假想的直线的第一连接线(V1)相对于结合面(25)以第一角度(W1)倾斜，所述金属层(12)经由所述连接面结合到所述绝缘层(11)上，并且其中伸展穿过所述第二边缘(16)和所述局部最大值(21)的假想的直线的第二连接线(V2)相对于所述连接面(25)以第二角度(W2)倾斜。
8.根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)，其中所述边沿走向(2)沿着主要方向观察在第一长度(L1)的范围上延伸，所述第一长度小于1000μm并且优选在150μm和800μm之间，并且特别优选在300μm和600μm之间。
9.一种载体衬底(1)，尤其金属陶瓷衬底，包括：
绝缘层(11)和金属层(12)，
其中所述金属层(12)沿着平行于所述主延伸平面(HSE)伸展的主要方向(P)至少局部地通过边沿走向(2)，尤其刻蚀边沿走向来封闭，
其中沿着主要方向(P)观察，所述边沿走向(2)从所述金属层(12)的背离所述绝缘层(11)的上侧(31)处的第一边缘(15)延伸至所述金属层(12)的朝向所述绝缘层(11)的下侧(32)处的第二边缘(16)，
其特征在于，
所述边沿走向(2)沿着主要方向(P)具有至少一个具有凸状弯曲的走向的第一部段(A1)和至少一个具有凹状弯曲的走向的第二部段(A2)。
10.根据权利要求9所述的载体衬底(1)，其中凸状弯曲的第一部段具有第一曲率半径(R1)，所述第一曲率半径大于200μm，优选大于400μm，并且特别优选大于1000μm，并且特别优选大于5000μm，其中凹状弯曲的第二部段(A2)优选具有第二曲率半径(R2)，所述第二曲率半径大于或小于所述第一曲率半径(R1)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)，其中在制成的所述载体衬底(1)中在所述金属层(10)和所述绝缘层(30)之间构成结合层(12)，并且其中所述结合层(12)的增附剂层(13)具有大于5Ohm/sq，优选大于10Ohm/sq，并且特别优选大于20Ohm/sq的表面电阻。
12.根据权利要求11所述的载体衬底(1)，其中所述结合层(12)是包括活性金属的增附剂层(13)，并且其中优选地，在包括活性金属的增附剂层(13)中的活性金属的份额大于15重量％，优选大于20重量％，并且特别优选大于25重量％。
13.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)的方法，其中边沿走向(2)优选通过刻蚀步骤，尤其唯一的刻蚀步骤制造。
14.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的载体衬底(1)的方法，其中使用掩膜，所述掩膜在随后的边沿走向(2)上方具有条形的掩膜部段。
15.一种用于制造载体衬底(1)的方法，所述载体衬底尤其是根据权利要求1至13中任一项所述的金属陶瓷衬底，所述方法包括：
-提供至少一个金属层(10)和绝缘层(30)，所述绝缘层尤其是陶瓷元件(30)、玻璃元件、玻璃陶瓷元件和/或耐高温的塑料元件，其中所述至少一个金属层(10)和所述绝缘层(30)沿着主延伸平面(HSE)延伸，
-将所述至少一个金属层(10)和所述绝缘层(30)沿着垂直于主延伸平面(HSE)伸展的堆叠方向(S)重叠地设置，其中在所述至少一个金属层(10)和所述绝缘层(30)之间设置活性金属层(15)，并且
-将所述至少一个金属层(10)经由所述活性金属层(15)结合到所述绝缘层(30)上以构成所述至少一个金属层(10)和所述绝缘层(30)之间的结合层(12)。
CN202280025922.0A 2021-03-29 2022-03-29 电气构件、尤其电子构件的载体衬底和制造载体衬底的方法 Pending CN117223401A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021107872.5A DE102021107872A1 (de) 2021-03-29 2021-03-29 Trägersubstrat für elektrische, insbesondere elektronische Bauteile und Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats
DE102021107872.5 2021-03-29
PCT/EP2022/058203 WO2022207601A1 (de) 2021-03-29 2022-03-29 Trägersubstrat für elektrische, insbesondere elektronische bauteile und verfahren zum herstellen eines trägersubstrats

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117223401A true CN117223401A (zh) 2023-12-12

Family

ID=81327841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280025922.0A Pending CN117223401A (zh) 2021-03-29 2022-03-29 电气构件、尤其电子构件的载体衬底和制造载体衬底的方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4316217A1 (zh)
KR (1) KR20230151532A (zh)
CN (1) CN117223401A (zh)
DE (1) DE102021107872A1 (zh)
WO (1) WO2022207601A1 (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3744120A (en) 1972-04-20 1973-07-10 Gen Electric Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic
US3766634A (en) 1972-04-20 1973-10-23 Gen Electric Method of direct bonding metals to non-metallic substrates
DE4318241C2 (de) 1993-06-02 1995-06-29 Schulz Harder Juergen Metallbeschichtetes Substrat mit verbesserter Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturwechselbeanspruchung
DE19927046B4 (de) 1999-06-14 2007-01-25 Electrovac Ag Keramik-Metall-Substrat als Mehrfachsubstrat
DE102009033029A1 (de) 2009-07-02 2011-01-05 Electrovac Ag Elektronische Vorrichtung
DE102013104739B4 (de) 2013-03-14 2022-10-27 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrate sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
DE102013113734B4 (de) 2013-12-10 2018-03-08 Rogers Germany Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
EP3474643A4 (en) 2016-06-21 2019-07-03 Amosense Co., Ltd. CERAMIC SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
DE102018104532B4 (de) 2018-02-28 2023-06-29 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat und Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats
DE102018123681A1 (de) 2018-09-26 2020-03-26 Rogers Germany Gmbh Trägersubstrat für elektrische, insbesondere elektronische Bauteile und Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230151532A (ko) 2023-11-01
WO2022207601A1 (de) 2022-10-06
DE102021107872A1 (de) 2022-09-29
EP4316217A1 (de) 2024-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11330707B2 (en) Carrier substrate for electrical, more particularly electronic, components, and method for producing a carrier substrate
KR102396988B1 (ko) 금속-세라믹 기판 및 금속-세라믹 기판의 제조 방법
JP4688706B2 (ja) 放熱基板およびこれを用いた半導体装置
CN115517026A (zh) 承载基板和用于制造承载基板的方法
JP7143426B2 (ja) 金属セラミック基板および金属セラミック基板の製造方法
CN117223401A (zh) 电气构件、尤其电子构件的载体衬底和制造载体衬底的方法
JP7314413B2 (ja) 金属セラミック基板および該金属セラミック基板の製造方法
US20230031736A1 (en) Solder material, method for producing a solder material of this type and use of a solder material of this type in order to connect a metal layer to a ceramic layer
CN111201598B (zh) 多个适配器元件的复合件和用于制造复合件的方法
CN113892216B (zh) 适配器元件、具有适配器元件的系统及用于制造适配器元件的方法
CN115515916B (zh) 制造金属陶瓷基板的方法和用该方法制造的金属陶瓷基板
CN115884953A (zh) 制造金属陶瓷基板的方法和借助这种方法制造的金属陶瓷基板
KR20220062339A (ko) 금속-세라믹 기판의 제조 방법, 솔더 시스템 및 이러한 방법에 의해 제조된 금속-세라믹 기판
JP2023523085A (ja) 金属－セラミック基板を製造する方法及びこのような方法によって製造された金属－セラミック基板
CN118020152A (zh) 金属陶瓷基板和用于制造金属陶瓷基板的方法
JPS5961148A (ja) セラミツク基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination