DE102013108610A1 - Metal-ceramic substrate and method for producing a metal-ceramic substrate - Google Patents

Metal-ceramic substrate and method for producing a metal-ceramic substrate Download PDF

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Abstract

Metall-Keramik-Substrat mit einem mehrschichtigen, plattenförmigen Keramikmaterial oder -substrat, welches aus einer inneren Basisschicht aus einer Siliziumnitrid-Keramik und aus wenigstens einer auf eine Oberflächenseite der Basisschicht aufgebrachten Zwischenschicht aus einer oxidischen Keramik besteht, sowie mit wenigstens einer Metallisierung, die mit der Zwischenschicht durch Direktbonden (DCB-Verfahren) verbunden ist.A metal-ceramic substrate having a multilayer, plate-shaped ceramic material or substrate, which consists of an inner base layer made of a silicon nitride ceramic and at least one applied to a surface side of the base layer intermediate layer of an oxide ceramic, and having at least one metallization with the intermediate layer is connected by direct bonding (DCB method).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Metall-Keramik-Substrat gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 2 sowie auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 12. The invention relates to a metal-ceramic substrate according to the preamble of claim 1 or 2 and to a method according to the preamble of claim 12.

Metall-Keramik-Substrate bzw. Keramiksubstrate mit Metallisierungen sind in verschiedensten Ausführungen bekannt, insbesondere auch als Leiterplatten oder Substrate für elektrische und elektronische Schaltkreise oder Module und dabei speziell für Schaltkreise oder Module mit hoher Leistung. Metal-ceramic substrates or ceramic substrates with metallizations are known in various designs, in particular as printed circuit boards or substrates for electrical and electronic circuits or modules and in particular for high power circuits or modules.

Bekannt ist weiterhin das sogenannte DCB-Verfahren zum direkten Verbinden von Metallfolien oder Metallisierungen mit einem Keramikmaterial oder Keramiksubstrat zum Herstellen der für Leiterbahnen, Anschlüssen usw. benötigte Metallisierung auf einem Keramiksubstrat, z.B. auf einem Aluminium-Oxid-Keramik-Substrat. Bei diesem beispielsweise in der US-PS 37 44 120 oder in der DE-PS 23 19 854 beschriebenen Verfahren sind Metallschichten oder -folien, z.B. Kupferschichten oder -folien an ihren Oberflächenseiten mit einem Überzug aus einer chemischen Verbindung aus dem Metall (z.B. Kupfer) und einem reaktiven Gas (bevorzugt Sauerstoff) versehen. Dieser Überzug bildet mit einer dünnen Schicht des angrenzenden Metalls ein Eutektikum (Aufschmelzschicht) mit einer Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls (z.B. Kupfers), so dass durch Auflegen der Metallschicht oder -folie auf die Keramik und durch Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander verbunden werden können, und zwar durch Aufschmelzen des Metalls im wesentlichen nur im Bereich der Aufschmelzschicht bzw. Oxidschicht. Bei Verwendung von Kupfer oder eine Kupferlegierung als Metall wird dieses Verfahren auch als DCB-Bonden oder DCB-Verfahren (Direct-Copper-Bonding-Verfahren) bezeichnet. Also known is the so-called DCB method for directly joining metal foils or metallizations with a ceramic material or ceramic substrate for producing the metallization required for printed conductors, terminals, etc. on a ceramic substrate, for example on an aluminum oxide ceramic substrate. In this example, in the US-PS 37 44 120 or in the DE-PS 23 19 854 described methods are metal layers or foils, such as copper layers or foils on their surface sides with a coating of a chemical compound of the metal (eg copper) and a reactive gas (preferably oxygen) provided. This coating forms with a thin layer of the adjacent metal a eutectic (melting layer) with a melting temperature below the melting temperature of the metal (eg copper), so that by laying the metal layer or foil on the ceramic and by heating all the layers they can be joined together , By melting the metal substantially only in the region of the reflow layer or oxide layer. When copper or a copper alloy is used as metal, this process is also referred to as DCB bonding or direct copper bonding (DCB) processes.

Dieses DCB-Verfahren weist dann z.B. folgende Verfahrensschritte auf:

  • – Oxidieren einer Kupferfolie derart, dass sich eine gleichmäßige Kupferoxidschicht ergibt;
  • – Auflegen des Kupferfolie auf die Keramikschicht;
  • – Erhitzen des Verbundes auf eine Prozesstemperatur zwischen etwa 1025°C bis 1083°C, z.B. auf ca. 1071°C;
  • – Abkühlen auf Raumtemperatur.
This DCB method then has, for example, the following method steps:
  • - Oxidizing a copper foil such that a uniform copper oxide layer results;
  • - placing the copper foil on the ceramic layer;
  • - Heating the composite to a process temperature between about 1025 ° C to 1083 ° C, for example to about 1071 ° C;
  • - Cool to room temperature.

Bekannt ist weiterhin das sogenannte Aktivlot-Verfahren ( DE 22 13 115 ; EP-A-153 618 ) zum Verbinden von Metallisierungen bildenden Metallschichten oder Metallfolien, insbesondere auch von Kupferschichten oder Kupferfolien mit dem jeweiligen Keramikmaterial oder Keramiksubstrat. Bei diesem Verfahren, welches speziell auch zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten verwendet wird, wird bei einer Temperatur zwischen ca. 800°C–1000°C eine Verbindung zwischen einer Metallfolie, beispielsweise Kupferfolie, und einem Keramiksubstrat, beispielsweise Aluminiumnitrid-Keramik, unter Verwendung eines Hartlots hergestellt, welches zusätzlich zu einer Hauptkomponente, wie Kupfer, Silber und/oder Gold auch ein Aktivmetall enthält. Dieses Aktivmetall, welches beispielsweise wenigstens ein Element der Gruppe Hf, Ti, Zr, Nb, Ce ist, stellt durch chemische Reaktion eine Verbindung zwischen dem Lot und der Keramik her, während die Verbindung zwischen dem Lot und dem Metall eine metallische Hartlöt-Verbindung ist. Also known is the so-called active soldering method ( DE 22 13 115 ; EP-A-153 618 ) for joining metallization-forming metal layers or metal foils, in particular also copper layers or copper foils with the respective ceramic material or ceramic substrate. In this method, which is also used specifically for the production of metal-ceramic substrates, at a temperature between about 800 ° C-1000 ° C, a connection between a metal foil, such as copper foil, and a ceramic substrate, such as aluminum nitride ceramic, prepared using a brazing alloy which also contains an active metal in addition to a main component such as copper, silver and / or gold. This active metal, which is, for example, at least one element of the group Hf, Ti, Zr, Nb, Ce, establishes a chemical bond between the solder and the ceramic, while the bond between the solder and the metal is a metallic braze joint ,

Bekannt ist weiterhin ein Metall-Keramik-Substrat mit einer inneren Schicht oder Basisschicht aus einer Siliziumnitrid-Keramik ( EP 798 781 ), die im Vergleich zu anderen Keramiken, insbesondere auch im Vergleich zu einer Aluminiumoxid-Keramik (Al3O2-Keramik) eine wesentlich höhere mechanische Festigkeit aufweist. Um das Aufbringen der Metallisierungen mit dem DCB-Verfahren zu ermöglichen, wurde vorgeschlagen, auf die Oberflächenseiten der Basisschicht aus der Siliziumnitrid-Keramik jeweils eine Zwischenschicht aus einer reinen Aluminiumoxid-Keramik aufzubringen. Diese Verfahrensweise führt jedoch nicht zu einer vollständigen, insbesondere auch nicht zu einer fehlstellenfreien Verbindung zwischen dem Keramikmaterial und der Metallisierung. Vielmehr ergeben sich speziell auch bei Verwendung von Metallisierungen aus Kupfer zahlreiche Gaseinschlüsse zwischen der Metallisierung und dem Keramikmaterial, die durch eine Reaktion zwischen dem Sauerstoff aus dem Kupfer- bzw. Kupferoxid-Eutektikum (Cu/Cu2O-Eutektikum) und der Siliziumnitrid-Keramik herrühren, und zwar entsprechend der nachstehenden Formel: 6CuO + Si3N4 → 3SiO2 + 6Cu + N2. Also known is a metal-ceramic substrate with an inner layer or base layer of a silicon nitride ceramic ( EP 798 781 ), which has a much higher mechanical strength compared to other ceramics, especially compared to an alumina ceramic (Al3O2 ceramic). In order to enable the metallization to be applied by the DCB method, it has been proposed to apply an intermediate layer of a pure aluminum oxide ceramic to the surface sides of the silicon nitride ceramic base layer. However, this procedure does not lead to a complete, especially not to a defect-free connection between the ceramic material and the metallization. On the contrary, especially when copper metallizations are used, numerous gas inclusions occur between the metallization and the ceramic material, which result from a reaction between the oxygen from the copper or copper oxide eutectic (Cu / Cu 2 O eutectic) and the silicon nitride ceramic, according to the formula below: 6CuO + Si3N4 → 3SiO2 + 6Cu + N2.

Durch diese Reaktion wird einerseits die für das Bonden notwendige flüssige eutektische Cu/Cu2-Phase verbraucht. Andererseits bilden sich durch den entstehenden gasförmigen Stickstoff (N2) Blasen. Diese nachteilige Reaktion lässt sich bei einer Zwischenschicht aus der reinen Aluminiumoxid-Keramik nicht vermeiden. Dies ist nach einer der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis u.a. auf die sehr unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Siliziumnitrid (3,0 × 10–6K–1) und von Aluminiumoxid (8 × 10–6K–1) zurückzuführen. Diese Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizient führen z.B. während des Aufbrennens oder Sinterns der Zwischenschicht aus der Aluminiumoxid-Keramik, aber auch während des Bondens der Metallisierungen (DCB-Verfahren) zu Rissen in der Zwischenschicht, so dass durch diese Risse hindurch die vorstehende Reaktion zwischen dem Cu/Cu2O-Eutektikum und der Siliziumnitrid-Keramik erfolgen kann. On the one hand, this reaction consumes the liquid eutectic Cu / Cu 2 phase necessary for the bonding. On the other hand, bubbles are formed by the resulting gaseous nitrogen (N2). This disadvantageous reaction can not be avoided with an intermediate layer of the pure aluminum oxide ceramic. This is according to one of the present invention underlying knowledge, inter alia, on the very different thermal expansion coefficients of silicon nitride (3.0 × 10 -6 K -1 ) and of alumina (8 × 10 -6 K -1 ). These differences in the thermal expansion coefficient, for example, during the firing or sintering of the intermediate layer of the alumina ceramic, but also during the bonding of the metallization (DCB method) to cracks in the intermediate layer, so that through these cracks, the above reaction between the Cu / Cu2O eutectic and the silicon nitride ceramic can be done.

Bekannt ist weiterhin ( EP 0 499 589 ) auf eine Keramikbasisschicht wenigstens eine Zwischenschicht aus reinem Siliziumoxid (SiO2) vorzusehen und dann mit Hilfe des DCB-Verfahrens die Metallisierung aufzubringen. Diese Verfahrensweise führt ebenfalls nicht zu einem brauchbaren Ergebnis, da die für das DCB-Verfahren notwendige eutektische Schmelze mit dem SiO2 zu flüssigen Cu2O-SiO2 reagiert. Eine Zwischenschicht aus SiO2 ist somit für das Aufbringen der Metallisierungen mit dem DCB-Verfahren nicht brauchbar. It is also known ( EP 0 499 589 ) to provide on a ceramic base layer at least one intermediate layer of pure silicon oxide (SiO 2) and then apply the metallization by means of the DCB method. This procedure likewise does not lead to a usable result since the eutectic melt necessary for the DCB process reacts with the SiO 2 to form liquid Cu 2 O-SiO 2. An intermediate layer of SiO 2 is therefore not useful for the application of the metallizations with the DCB method.

Bekannt sind weiterhin Metall-Keramik-Substrate mit einer inneren Basisschicht, die von einer Siliziumnitrid-Keramik gebildet ist und die beidseitig mit jeweils einer Zwischenschicht einer oxidischen Keramik versehen ist, auf die dann jeweils eine Metallisierung durch DCB-Bonden aufgebracht ist ( DE 10 2005 042 554 A1 ). Die Zwischenschichten bestehen dabei beispielsweise aus Forsterit, Cordierit, Mullit oder Mischungen hiervon. Durch die Zwischenschichten wird u.a. auch ein Ausgleich der sehr unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Silizumnitrid-Keramik und des Metalls (z.B. Kupfer) der Metallisierungen erreicht. Weiterhin wird durch die Zwischenschichten während des DCB-Prozesses eine Reaktion des Sauerstoffs aus dem Kupfer- bzw. Kupferoxid-Eutektikum mit der Siliziumnitrid-Keramik und damit durch freigesetzten Stickstoff bedingte Fehlstellen in der eutektischen Verbindung zwischen der jeweiligen Metallisierung und der Zwischenschicht vermieden. Angestrebt ist bei diesem bekannten Metall-Keramik-Substrat auch, dass der Anteil an freiem Siliziumoxid am Übergang zwischen der Zwischenschicht und der jeweiligen Metallisierung im Wesentlichen Null ist, um eine die Qualität der eutektischen Verbindung der Metallisierung mit der Zwischenschicht und damit eine die Qualität des Metall-Keramik-Substrates insgesamt beeinträchtigenden Reaktion zwischen dem freien Siliziumoxid und dem Kupfer bzw. Kupferoxid-Eutektikum zu vermeiden. Diese Verteilung des freien Siliziums in der Zwischenschicht erfordert ein besonderes Temperatur-Zeit-Profil beim Brennen der Zwischenschicht. Also known are metal-ceramic substrates with an inner base layer, which is formed by a silicon nitride ceramic and which is provided on both sides with an intermediate layer of an oxide ceramic, to each of which then a metallization is applied by DCB bonding ( DE 10 2005 042 554 A1 ). The intermediate layers consist for example of forsterite, cordierite, mullite or mixtures thereof. Among other things, a balance of the very different expansion coefficients of the silicon nitride ceramic and of the metal (eg copper) of the metallizations is achieved by the intermediate layers. Furthermore, a reaction of the oxygen from the copper or copper oxide eutectic with the silicon nitride ceramic and thus caused by liberated nitrogen vacancies in the eutectic connection between the respective metallization and the intermediate layer is avoided by the intermediate layers during the DCB process. It is also desirable in this known metal-ceramic substrate that the proportion of free silicon oxide at the transition between the intermediate layer and the respective metallization is substantially zero in order to improve the quality of the eutectic connection of the metallization with the intermediate layer and thus the quality of the Metal-ceramic substrate to avoid overall impairing reaction between the free silica and the copper or copper oxide eutectic. This distribution of the free silicon in the intermediate layer requires a special temperature-time profile during firing of the intermediate layer.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Metall-Keramik-Substrat aufzuzeigen, welches insbesondere auch als Leiterplatte für elektrische Schaltkreise oder Module weiter verbesserte Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten durch die jeweilige Zwischenschicht sowie hinsichtlich der Vermeidung von Fehlstellen durch beim DCB-Bonden freigesetzten Stickstoff aufweist. The object of the invention is to show a metal-ceramic substrate, which in particular as a circuit board for electrical circuits or modules further improved properties, in particular with regard to the adaptation of the coefficient of thermal expansion by the respective intermediate layer and with respect to the prevention of defects by the DCB bonding having released nitrogen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Metall-Keramik-Substrat entsprechend den Patentansprüchen 1 oder 2 ausgebildet. Ein Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates ist Gegenstand des Patentanspruches 12. To solve this problem, a metal-ceramic substrate according to claims 1 or 2 is formed. A method for producing a metal-ceramic substrate is the subject of claim 12.

Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Metall-Keramik-Substrates besteht darin, dass die jeweilige Zwischenschicht Siliziumoxid in kristalliner Form (Cristobalit) enthält, und zwar in einer willkürlichen Verteilung. Da das Siliziumoxid in kristalliner Form vorliegt, besteht die Gefahr einer Beeinträchtigung der Qualität der eutektischen Verbindung zwischen der Zwischenschicht und der Metallisierung durch die Reaktion zwischen freiem Siliziumoxid und dem Kupfer bzw. Kupferoxid-Eutektikum nicht, da die Reaktionsgeschwindigkeit stark herabgesetzt ist. Ein besonderes Temperatur-Zeit-Profil beim Brennen der Zwischenschicht ist daher nicht erforderlich. A special feature of the metal-ceramic substrate according to the invention is that the respective intermediate layer contains silicon oxide in crystalline form (cristobalite), in an arbitrary distribution. Since the silica is in crystalline form, there is no risk of deteriorating the quality of the eutectic connection between the intermediate layer and the metallization by the reaction between free silica and the copper or copper oxide eutectic because the reaction rate is greatly lowered. A special temperature-time profile when burning the intermediate layer is therefore not required.

Auch bei der Erfindung wird durch die Zwischenschichten ein Ausgleich der sehr unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Silizumnitrid-Keramik und des Metalls (z.B. Kupfer) der Metallisierungen erreicht, so dass durch die Zwischenschichten während des DCB-Prozesses eine Reaktion des Sauerstoffs aus dem Kupfer- bzw. Kupferoxid-Eutektikum mit der Siliziumnitrid-Keramik und damit Fehlstellen in der eutektischen Verbindung, die (Fehlstellen) durch freigesetzten Stickstoff bedingt sind, zwischen der jeweiligen Metallisierung und der Zwischenschicht vermieden werden. In the invention as well, the intermediate layers compensate for the very different coefficients of expansion of the silicon nitride ceramic and of the metal (eg copper) of the metallizations, so that a reaction of the oxygen from the copper or copper oxide through the intermediate layers during the DCB process -Eutectic with the silicon nitride ceramic and thus defects in the eutectic compound, which are caused by (released) nitrogen, between the respective metallization and the intermediate layer can be avoided.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die oxidische Keramik der Zwischenschicht ausschließlich oder nahezu ausschließlich Magnesiumsilikat mit Zirkonium- und/oder Yttriumsilikat und mit einem Anteil an freiem Siliziumoxid in kristalliner Form. Magnesium und Zirkonium sowie Yttrium fördern (katalysieren) die Umwandlung von glasförmigem Siliziumoxid (keine Gitterstruktur) in das Siliziumoxid in kristalliner Form (Cristobalit). In a further preferred embodiment of the invention, the oxidic ceramic of the intermediate layer consists exclusively or almost exclusively of magnesium silicate with zirconium and / or yttrium silicate and with a proportion of free silicon oxide in crystalline form. Magnesium and zirconium as well as yttrium promote (catalyze) the conversion of glassy silica (no lattice structure) into crystalline silica (cristobalite).

Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bzw. „etwa“ bzw. „ca.“ bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen. The term "substantially" or "approximately" or "approx." In the context of the invention means deviations from the exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of for Function insignificant changes.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Further developments, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and from the figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency. Also, the content of the claims is made an integral part of the description.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the figures of an embodiment. Show it:

1 in vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch ein Metall-Keramik-Substrat gemäß der Erfindung; 1 in a simplified representation of a section through a metal-ceramic substrate according to the invention;

2 verschiedene Verfahrensschritte bei der Herstellung des Metall-Keramik-Substrats der 1; 2 Various process steps in the production of the metal-ceramic substrate of 1 ;

3 in schematischer Darstellung eine Methode zur Ermittlung der Adhäsions- bzw. Peelfestigkeit der auf das Keramikmaterial oder Keramiksubstrat aufgebrachten, von einer Metallfolie gebildeten Metallisierung; 3 a schematic representation of a method for determining the adhesion or peel strength applied to the ceramic material or ceramic substrate, formed by a metal foil metallization;

4 in vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch ein strukturiertes Metall-Keramik-Substrat gemäß der Erfindung; 4 in a simplified representation of a section through a structured metal-ceramic substrate according to the invention;

5 in einer Darstellung ähnlich 4 ein Halbleitermodul. 5 similar in a presentation 4 a semiconductor module.

Das in den Figuren mit 1 bezeichnete Metall-Keramik-Substrat besteht aus einem plattenförmigen Keramik-Material oder Keramik-Substrat 2, welches an beiden Oberflächenseiten mit Hilfe des DCB-Verfahrens mit jeweils einer von einer Metallfolie 3.1 bzw. 4.1, d.h. einer dargestellten Ausführungsform von einer Kupferfolie gebildeten Metallisierung 3 bzw. 4 mit einer Dicke dm versehen ist. Das Keramiksubstrat 2 ist seinerseits mehrschichtig ausgeführt, und zwar bestehend aus einer inneren Keramik- oder Basisschicht 5 aus Siliziumnitrid (Si3N4), die an beiden Oberflächenseiten jeweils mit einer Zwischenschicht 6 und 7 aus einer oxidischen Keramik versehen ist. Die Zwischenschichten 6 und 7 ermöglichen ein Aufbringen der Metallisierungen 3 und 4 mit Hilfe des DCB-Verfahrens, und zwar ohne die Ausbildung von Störstellen und mit hoher Adhäsions- oder Peelfestigkeit des die Metallisierungen 3 und 4 bildenden Kupfers an dem Keramikmaterial 2. That in the figures with 1 designated metal-ceramic substrate consists of a plate-shaped ceramic material or ceramic substrate 2 , which on both surface sides by means of the DCB method with one each of a metal foil 3.1 respectively. 4.1 , ie an illustrated embodiment of metallization formed by a copper foil 3 respectively. 4 is provided with a thickness dm. The ceramic substrate 2 is in turn made of several layers, consisting of an inner ceramic or base layer 5 made of silicon nitride (Si3N4), which in each case has an intermediate layer on both surface sides 6 and 7 made of an oxide ceramic is provided. The intermediate layers 6 and 7 allow application of the metallizations 3 and 4 with the aid of the DCB method, without the formation of impurities and with high adhesion or peel strength of the metallizations 3 and 4 forming copper on the ceramic material 2 ,

Die Basisschicht 5 aus Siliziumnitrid besitzt eine Dicke dc und enthält beispielsweise zusätzlich zu Siliziumnitrid u.a. auch Sinterhilfsmittel in Form zumindest eines Oxids von Ho, Er, Yb, Y, Mg, Ca, La, Sc, Pt, Ce, Nd, Dy, Sm und/oder Gd, z.B. in einem Anteil von 1,0 bis 8,0 Gewichtsprozent sowie auch Ti, Fe, Cr als Verunreinigungen, z.B. in einem Anteil von 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der die Basisschicht 5 bildenden Keramik. The base layer 5 of silicon nitride has a thickness dc and contains, for example, in addition to silicon nitride, inter alia, sintering aids in the form of at least one oxide of Ho, Er, Yb, Y, Mg, Ca, La, Sc, Pt, Ce, Nd, Dy, Sm and / or Gd , For example, in a proportion of 1.0 to 8.0 weight percent and also Ti, Fe, Cr as impurities, for example in a proportion of 0.1 to 1.0 weight percent, each based on the total mass of the base layer 5 forming ceramics.

Bei der dargestellten Ausführungsform besitzen die beiden Metallisierungen 3 und 4 beispielsweise dieselbe Dicke dm, die maximal das Vierfache der Dicke dc der Basisschicht 5 oder der Gesamtdicke des Keramikmaterials 2 betragen kann. Üblicherweise liegt die Dicke dm der Metallisierungen 3 und 4 im Bereich zwischen 0,01 mm–1,0 mm. Die Dicke dc liegt beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 2,0 mm. In the illustrated embodiment, the two have metallizations 3 and 4 for example, the same thickness dm, which is at most four times the thickness dc of the base layer 5 or the total thickness of the ceramic material 2 can amount. Usually, the thickness dm of the metallizations 3 and 4 in the range between 0.01 mm-1.0 mm. The thickness dc is, for example, in the range between 0.1 mm and 2.0 mm.

Die beiden Zwischenschichten 6 und 7 sind in der Figur mit einer stark vergrößerten Dicke wiedergegeben, die die Darstellung dieser Schichten ermöglicht. Die Dicke dieser Zwischenschichten liegt tatsächlich im Bereich zwischen 0,5 µm und 15 µm, bevorzugt im Bereich zwischen 2,0 µm und 4,0 µm. The two intermediate layers 6 and 7 are reproduced in the figure with a greatly increased thickness, which allows the representation of these layers. The thickness of these intermediate layers is actually in the range between 0.5 μm and 15 μm, preferably in the range between 2.0 μm and 4.0 μm.

Eine Besonderheit des Metall-Keramik-Substrates 1 besteht darin, dass die Zwischenschichten 6 und 7 Siliziumoxid (SiO2) in kristalliner Form über ihre gesamte Schichtdicke willkürlich verteilt enthalten, bevorzugt auch Anteile an Zirkonoxid (ZrO2) und Spuren von Aluminiumsilikat (Al2SiO4). Im Detail bestehen die oxidischen Zwischenschichten 6 und 7 ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich aus Magnesiumsilikat (MgSiO3, Mg2Si2O6) mit Zirkoniumsilikat (ZrSiO4) und/oder Yttriumsilikat (Y2Si2O7), Rest Siliziumoxid (SiO2) in kristalliner Form, Zirkoniumoxid (ZrO2) sowie eventuell Spuren von Aluminiumsilikat (Al2SiO4). A special feature of the metal-ceramic substrate 1 is that the intermediate layers 6 and 7 Silicon oxide (SiO 2) in crystalline form over their entire layer thickness arbitrarily distributed, preferably also shares of zirconium oxide (ZrO 2) and traces of aluminum silicate (Al 2 SiO 4). In detail, the oxidic interlayers exist 6 and 7 exclusively or substantially exclusively of magnesium silicate (MgSiO3, Mg2Si2O6) with zirconium silicate (ZrSiO4) and / or yttrium silicate (Y2Si2O7), balance silicon oxide (SiO2) in crystalline form, zirconium oxide (ZrO2) and possibly traces of aluminum silicate (Al2SiO4).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Metall-Keramik-Substrates weisen die Zwischenschichten 6 und 7 dann folgende Zusammensetzung auf: 40 Gewichtsprozent Magnesiumsilikat (MgSiO3 / Mg2Si2O6) 10 Gewichtsprozent Gewichtsprozent Zirkoniumsilikat (ZrSiO4) und/oder Yttriumsilikat (Y2Si2O7) Rest: SiO2 in kristalliner Form + ZrO2 + Spuren von Al2SiO4, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Zwischenschicht 6 bzw. 7. In a preferred embodiment of the metal-ceramic substrate according to the invention, the intermediate layers 6 and 7 then the following composition: 40 percent by weight Magnesium silicate (MgSiO3 / Mg2Si2O6) 10 weight percent Weight percent zirconium silicate (ZrSiO4) and / or yttrium silicate (Y2Si2O7) Rest: SiO2 in crystalline form + ZrO2 + traces of Al2SiO4, in each case based on the total mass of the respective intermediate layer 6 respectively. 7 ,

Die Herstellung des Keramikmaterials 2 bestehend aus der Basisschicht 5 und den Zwischenschichten 6 und 7 erfolgt beispielsweise, wie folgt:
Auf die Basisschicht 5 (2, Position a) wird eine Ausgangslösung oder Ausgangsdispersion aufgebracht, die zumindest Zr, Mg, Y, Al, Kristallbildner, Ca, Si, Ca enthält. Das Aufbringen erfolgt z.B. durch Sprühen, Tauchen oder in einem Sol-Gel-Prozess. Im Anschluss daran erfolgt ein Einbrennen und Dichtsintern der Zwischenschichten 6 und 7 in einer oxidischen Atmosphäre, und zwar bei einer Temperatur und mit einer Prozessdauer, die deutlich über der Prozesstemperatur und Prozessdauer des DCB-Verfahrens liegen, d.h. bei einer Temperatur im Bereich zwischen 1100°C und 1400°C und mit einer Brenn- oder Prozessdauer beispielsweise von mehrere Stunden, z.B. von etwa ein bis sechs Stunden. Der bei diesem Einbrennen und Dichtsintern aus dem Siliziumnitrid der Basisschicht 5 freigesetzte Stickstoff kann über freie Gitterplätze in der jeweils entstehenden Zwischenschicht 6 bzw. 7 nach außen entweichen, so dass dichte Zwischenschichten 6 und 7 ohne Fehlstellen erreicht werden. Nach dem Einbrennen und Dichtsintern ist das Keramikmaterial 2 erhalten (2, Position b).
The production of the ceramic material 2 consisting of the base layer 5 and the intermediate layers 6 and 7 for example, as follows:
On the base layer 5 ( 2 , Position a), a starting solution or dispersion is applied, which contains at least Zr, Mg, Y, Al, crystallizers, Ca, Si, Ca. The application is carried out for example by spraying, dipping or in a sol-gel process. This is followed by baking and dense sintering of the intermediate layers 6 and 7 in an oxidic atmosphere, at a temperature and with a process duration which are well above the process temperature and process time of the DCB process, ie at a temperature in the range between 1100 ° C and 1400 ° C and with a combustion or process duration, for example for several hours, eg from about one to six hours. The in this baking and dense sintering of the silicon nitride of the base layer 5 liberated nitrogen can via free lattice sites in the resulting intermediate layer 6 respectively. 7 escape to the outside, leaving dense intermediate layers 6 and 7 can be achieved without defects. After firing and dense sintering is the ceramic material 2 receive ( 2 , Position b).

Die Komponenten der Zwischenschichten 6 und 7 stammen somit teilweise aus der auf die Basisschicht 5 aufgebrachten Ausgangslösung oder Ausgangsdispersion, teilweise aber auch aus der Basisschicht 5 selbst. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Basisschicht 5 auch Magnesium und/oder Yttrium, sodass die Magnesiumsilikate (MgSiO3, Mg2Si2O6) und/oder Yttriumsilikate (Y2Si2O7) der Zwischenschichten 6 und 7 zumindest zum Teil aus dem Magnesium oder Yttrium der Basisschicht 5 gebildet werden. The components of the intermediate layers 6 and 7 thus come partially from the on the base layer 5 applied starting solution or Ausgangsdispersion, but partially from the base layer 5 itself. In a preferred embodiment, the base layer contains 5 also magnesium and / or yttrium, so that the magnesium silicates (MgSiO3, Mg2Si2O6) and / or yttrium silicates (Y2Si2O7) of the intermediate layers 6 and 7 at least in part from the magnesium or yttrium of the base layer 5 be formed.

Nach dem Erzeugen der Zwischenschichten 6 und 7 werden mit Hilfe des DCB-Verfahrens die Metallisierungen 3 und 4 aufgebracht, und zwar durch Auflegen von voroxidierten Kupferfolien 3.1 und 4.1 (Position c der 2) und durch anschließendes Erhitzen der von dem Keramikmaterial 2 und den Kupferfolien 3.1 und 4.1 gebildeten Anordnung auf die DCB-Bond- oder Prozesstemperatur zwischen etwa 1025°C bis 1083°C, beispielsweise 1071°C über eine Zeitdauer kürzer 20 Minuten. (Position d der 2). After producing the intermediate layers 6 and 7 become the metallizations by means of the DCB process 3 and 4 applied, by applying pre-oxidized copper foils 3.1 and 4.1 (Position c the 2 ) and then heating the ceramic material 2 and the copper foils 3.1 and 4.1 formed to the DCB bond or process temperature between about 1025 ° C to 1083 ° C, for example 1071 ° C over a period shorter than 20 minutes. (Position d the 2 ).

Nach dem DCB-Bonden der Metallisierungen 3 und 4 erfolgt bevorzugt noch eine Nachbehandlung des hergestellten Metall-Keramik-Substrates 1 in einem Druck-Verfahren weiteren Reduzierung von Fehlstellen (Poren oder Lunkern) in der Verbindungsschicht, z.B. in der eutektischen Verbindungsschicht zwischen den Metallisierungen 3 und 4 und der jeweiligen Zwischenschicht 6 bzw. 7. das Metall-Keramik-Substrates 1 wird hierbei in einer Schutzgasatmosphäre (z.B. Argon) bei einer Temperatur zwischen 500°C und 1000°C mit einem solchen Druck beaufschlagt, dass sich eine Volumenreduzierung von 5% bis 20% der eutektischen Verbindungsschicht ergibt, beispielsweise mit einem Druck bis zu 1000bar. Mit der Druckbehandlung werden nicht nur Fehlstellen in der Verbindungsschicht reduziert, sondern bei der Druckbehandlung wird auch Material der Metallisierungen 3 und 4 durch bleibende Verformung in Vertiefungen oder offene Poren der Verbindungsschicht hineingedrückt, wodurch die Haftfestigkeit der Metallisierungen 3 und 4 zusätzlich verbessert wird. After DCB bonding of the metallizations 3 and 4 Preferably, a further treatment of the metal-ceramic substrate produced 1 in a printing process, further reduction of defects (pores or voids) in the bonding layer, eg in the eutectic bonding layer between the metallizations 3 and 4 and the respective intermediate layer 6 respectively. 7 , the metal-ceramic substrate 1 In this case, in a protective gas atmosphere (eg argon) at a temperature between 500 ° C and 1000 ° C applied with such a pressure that results in a volume reduction of 5% to 20% of the eutectic compound layer, for example, with a pressure up to 1000bar. With the pressure treatment, not only defects in the bonding layer are reduced, but in the pressure treatment is also material of the metallizations 3 and 4 by permanent deformation pressed into depressions or open pores of the bonding layer, whereby the adhesion of the metallizations 3 and 4 additionally improved.

Es hat sich gezeigt, dass die Zwischenschichten 6 und 7 in der beschriebenen Zusammensetzung in vorteilhafter Weise einen Ausgleich der sehr unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metalls bzw. Kupfers der Metallisierungen 3 und 4 und des Siliziumnitrids der Basisschicht 5 bewirken, so dass sich beim DCB Prozess keine thermisch bedingten Risse in den Zwischenschichten 6 und 7 ergeben, die die Dichtheit dieser Schichten beeinträchtigen könnten. Die Zwischenschichten 6 und 7 verhindern somit wirksam, dass während des DCB-Prozesses Sauerstoff aus dem Kupfer- bzw. Kupferoxid-Eutektikum (Cu/Cu2O-Eutektikum) an die Basisschicht 5 gelangen und dort mit dem Siliziumnitrid unter Freisetzung von Stickstoff reagieren kann, was zu einer Blasenbildung bzw. zur Bildung von Fehlstellen in der Verbindung zwischen den Metallisierungen 3 und 4 und dem Keramikmaterial führen würde. Diese Sperrwirkung der Zwischenschichten 6 und 7 gegenüber Sauerstoff während des DCB-Prozesses wird insbesondere auch dadurch unterstützt, dass die Prozesstemperatur und die Prozessdauer des DCB-Prozesses wesentlich kleiner sind als die Prozesstemperatur und die Prozessdauer beim Brennen bzw. Dichtsintern der Zwischenschichten 6 und 7. It has been shown that the intermediate layers 6 and 7 in the described composition advantageously a compensation of the very different thermal expansion coefficients of the metal or copper of the metallizations 3 and 4 and the silicon nitride of the base layer 5 cause no thermally induced cracks in the intermediate layers during the DCB process 6 and 7 which could affect the tightness of these layers. The intermediate layers 6 and 7 thus effectively prevent oxygen from the copper or copper-oxide eutectic (Cu / Cu2O eutectic) to the base layer during the DCB process 5 and react there with the silicon nitride to release nitrogen, resulting in blistering or the formation of voids in the connection between the metallizations 3 and 4 and the ceramic material would lead. This barrier effect of the intermediate layers 6 and 7 Oxygen during the DCB process is particularly supported by the fact that the process temperature and the process time of the DCB process are substantially smaller than the process temperature and the process time during firing or dense sintering of the intermediate layers 6 and 7 ,

Die Basisschicht 5 weist an ihrer mit der jeweiligen Zwischenschicht 6 bzw. 7 zu versehenen Oberfläche eine mittlere Oberflächenrauheit Ra nach DIN 4760 auf, die im Bereich zwischen 0,2 Ra und 0,7 Ra liegt, beispielsweise 0,4 Ra beträgt. Erst bei einer ausreichenden Oberflächenrauheit, lässt sich für die Zwischenschichten 6 und 7 und die mit diesen verbundenen Metallisierungen 3 und 4 eine ausreichend hohe Adhäsion- bzw. Peelfestigkeit erreichen, beispielsweise eine Peelfestigkeit größer als 40 N/cm. Diese Peelfestigkeit wird mit der in der 3 dargestellten Methode gemessen. Ein Prüfling 1.1, der von seinem Aufbau her dem Metall-Keramik-Substrat entspricht, allerdings nur mit der Metallisierung 3 und der Zwischenschicht 6 versehen ist, wird in der vorbeschriebenen Weise hergestellt. Die Metallisierung 3 ist dabei als Streifen mit einer Breite von 1 cm und einer Dicke mit 0,3 mm gefertigt. An einem nach oben wegstehenden Ende der streifenförmigen Metallisierung 3 wird bei eingespanntem Prüfling 1.1 eine Kraft ausgeübt, und zwar mit einer solchen Größe, dass die streifenförmige Metallisierung 3 mit einer Geschwindigkeit von 0,5 cm/min von dem Keramikmaterial 2 abgezogen wird. Die hierfür benötigte Kraft F bestimmt dann die Adhäsions- oder Peelfestigkeit. The base layer 5 indicates its with the respective intermediate layer 6 respectively. 7 surface to be provided with a mean surface roughness Ra after DIN 4760 which ranges between 0.2 Ra and 0.7 Ra, for example, 0.4 Ra. Only at a sufficient surface roughness, can be for the intermediate layers 6 and 7 and the metallizations associated with them 3 and 4 achieve a sufficiently high adhesion or peel strength, for example, a peel strength greater than 40 N / cm. This peel strength is with in the 3 measured method. A test object 1.1 , which corresponds in structure to the metal-ceramic substrate, but only with the metallization 3 and the intermediate layer 6 is prepared is prepared in the manner described above. The metallization 3 is made as a strip with a width of 1 cm and a thickness of 0.3 mm. At an upstanding end of the strip-shaped metallization 3 is when the test specimen is clamped 1.1 exerted a force, and with such a size that the strip-shaped metallization 3 at a rate of 0.5 cm / min from the ceramic material 2 is deducted. The required force F then determines the adhesion or peel strength.

Die 4 zeigt das Metall-Keramik-Substrat 1 mit strukturierter Metallisierung 3 zur Ausbildung strukturierter Metallbereiche 3s z.B. in Form von Leiterbahnen, Kontakt-und/oder Befestigungsflächen. Die Strukturierung ist mit den üblichen Techniken erfolgt. The 4 shows the metal-ceramic substrate 1 with structured metallization 3 for the formation of structured metal areas 3s eg in the form of printed conductors, contact and / or attachment surfaces. The structuring is done with the usual techniques.

Die 5 zeigt das Metall-Keramik-Substrat 1 mit strukturierter Metallisierung 3, mit den strukturierten Metallbereichen 3s und mit elektrischen oder elektronischen Bauelementen 8 auf der strukturierten Metallisierung 3. The 5 shows the metal-ceramic substrate 1 with structured metallization 3 , with the textured metal areas 3s and with electrical or electronic components 8th on the structured metallization 3 ,

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird. The invention has been explained in more detail above using an exemplary embodiment. It is understood that changes and modifications are possible without thereby departing from the inventive concept underlying the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Metall-Keramik-Substrat Metal-ceramic substrate
1.1 1.1
Prüfling examinee
2 2
Keramikmaterial ceramic material
3, 4 3, 4
Metallisierung metallization
3s 3s
Metallbereich der strukturierten Metallisierung 3 Metal area of textured metallization 3
3.1, 4.1 3.1, 4.1
Metallfolie metal foil
5 5
Basisschicht base layer
6, 7 6, 7
Zwischenschicht interlayer
8 8th
Bauelement module
F F
Kraft force
dc c
Dicke der Basisschicht 5 Thickness of the base layer 5
dm d m
Dicke der Metallisierungen Thickness of the metallizations

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 3744120 [0003] US 3744120 [0003]
  • DE 2319854 [0003] DE 2319854 [0003]
  • DE 2213115 [0005] DE 2213115 [0005]
  • EP 153618 A [0005] EP 153618 A [0005]
  • EP 798781 [0006] EP 798781 [0006]
  • EP 0499589 [0008] EP 0499589 [0008]
  • DE 102005042554 A1 [0009] DE 102005042554 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 4760 [0034] DIN 4760 [0034]

Claims (18)

Metall-Keramik-Substrat mit einem mehrschichtigen, plattenförmigen Keramikmaterial oder -substrat (2), welches aus einer inneren Basisschicht (5) aus einer Siliziumnitrid-Keramik und aus wenigstens einer auf eine Oberflächenseite der Basisschicht (5) aufgebrachten Zwischenschicht (6, 7) aus einer oxidischen Keramik besteht, sowie mit wenigstens einer Metallisierung (3, 4), die mit der Zwischenschicht (6, 7) durch Direktbonden (DCB-Verfahren) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht (6, 7) aus der oxidischen Keramik Siliziumoxid (SiO2) in kristalliner Form in einer willkürlichen Verteilung enthält. Metal-ceramic substrate comprising a multilayer, plate-shaped ceramic material or substrate ( 2 ), which consists of an inner base layer ( 5 ) of a silicon nitride ceramic and of at least one on a surface side of the base layer ( 5 ) applied intermediate layer ( 6 . 7 ) consists of an oxide ceramic, and at least one metallization ( 3 . 4 ), with the intermediate layer ( 6 . 7 ) is connected by direct bonding (DCB method), characterized in that the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) of the oxide ceramic contains silica (SiO 2) in crystalline form in an arbitrary distribution. Metall-Keramik-Substrat mit einem mehrschichtigen, plattenförmigen Keramikmaterial oder -substrat (2), welches aus einer inneren Basisschicht (5) aus einer Siliziumnitrid-Keramik und aus wenigstens einer auf eine Oberflächenseite der Basisschicht (5) aufgebrachten Zwischenschicht (6, 7) aus einer oxidischen Keramik besteht, sowie mit wenigstens einer Metallisierung (3, 4), die mit der Zwischenschicht (6, 7) durch Direktbonden (DCB-Verfahren) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht (6, 7) aus Magnesium-Silikat (MgSiO3/Mg2Si2O6) mit Zirkoniumsilikat (ZrSiO4) und/oder Yttriumsilikat (Y2Si2O3), Rest Siliziumoxid (SiO2) in kristalliner Form und Zirkoniumoxid (ZrO2) besteht. Metal-ceramic substrate comprising a multilayer, plate-shaped ceramic material or substrate ( 2 ), which consists of an inner base layer ( 5 ) of a silicon nitride ceramic and of at least one on a surface side of the base layer ( 5 ) applied intermediate layer ( 6 . 7 ) consists of an oxide ceramic, and at least one metallization ( 3 . 4 ), with the intermediate layer ( 6 . 7 ) is connected by direct bonding (DCB method), characterized in that the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) consists of magnesium silicate (MgSiO3 / Mg2Si2O6) with zirconium silicate (ZrSiO4) and / or yttrium silicate (Y2Si2O3), balance silicon oxide (SiO2) in crystalline form and zirconium oxide (ZrO2). Metall-Keramik-Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht (6, 7) zusätzlich aus Magnesium-Silikat (MgSiO3/Mg2Si2O6) mit Zirkoniumsilikat (ZrSiO4) und/oder Yttriumsilikat (Y2Si2O3) besteht. Metal-ceramic substrate according to claim 1, characterized in that the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) additionally consists of magnesium silicate (MgSiO3 / Mg2Si2O6) with zirconium silicate (ZrSiO4) and / or yttrium silicate (Y2Si2O3). Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht (6, 7) ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich, d.h. bis zu mindestens 40 Gewichtsprozent aus Magnesium-Silikat (MgSiO3/Mg2Si2O6) mit Zirkoniumsilikat (ZrSiO4) und/oder Yttriumsilikat (Y2Si2O3), Rest Siliziumoxid (SiO2) in kristalliner Form und Zirkoniumoxid (ZrO2) besteht. Metal-ceramic substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) exclusively or substantially exclusively, ie up to at least 40% by weight of magnesium silicate (MgSiO3 / Mg2Si2O6) with zirconium silicate (ZrSiO4) and / or yttrium silicate (Y2Si2O3), balance silicon oxide (SiO2) in crystalline form and zirconium oxide (ZrO2). Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht (6, 7) Spuren von Aluminiumsilikat (Al2SiO4) enthält. Metal-ceramic substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) Contains traces of aluminum silicate (Al2SiO4). Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht folgende Zusammensetzung aufweist: 40 Gewichtsprozent Magnesiumsilikat 10 Gewichtsprozent Zirkoniumsilikat und/oder Yttriumsilikat 50 Gewichtsprozent Siliziumoxid in kristalliner Form, Zirkonoxid und Spuren von Aluminiumsilikat und eventuell weiteren Komponenten
jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Zwischenschicht.
Metal-ceramic substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one intermediate layer has the following composition: 40 percent by weight magnesium silicate 10 weight percent Zirconium silicate and / or yttrium silicate 50 weight percent Silica in crystalline form, zirconium oxide and traces of aluminum silicate and possibly other components
in each case based on the total mass of the intermediate layer.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht eine Dicke im Bereich zwischen 0,5 und 15 µm, bevorzugt im Bereich zwischen 2 und 4 µm aufweist. Metal-ceramic substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one intermediate layer has a thickness in the range between 0.5 and 15 microns, preferably in the range between 2 and 4 microns. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht (5) am Übergang zu der wenigstens einen Zwischenschicht (6, 7) eine mittlere Oberflächenrauheit im Bereich zwischen 0,2 Ra und 0,7 Ra, vorzugsweise eine mittlere Oberflächenrauheit von 0,4 Ra aufweist. Metal-ceramic substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the base layer ( 5 ) at the transition to the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) has an average surface roughness in the range between 0.2 Ra and 0.7 Ra, preferably has an average surface roughness of 0.4 Ra. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht (5) an ihren beiden, einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten mit der Zwischenschicht (6, 7) versehen ist, und dass auf jede Zwischenschicht jeweils wenigstens eine Metallisierung durch DCB-Bonden aufgebracht ist. Metal-ceramic substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the base layer ( 5 ) at its two, opposite surface sides with the intermediate layer ( 6 . 7 ), and that in each case at least one metallization by DCB bonding is applied to each intermediate layer. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Metallisierung (3, 4) die freiliegende Außenfläche des Metall-Keramik-Substrates bildet. Metal-ceramic substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one metallization ( 3 . 4 ) forms the exposed outer surface of the metal-ceramic substrate. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Metallisierung (3, 4) struturiert und beispielsweise mit wenigstens einem Bauelement (8) versehen ist. Metal-ceramic substrate according to one of the preceding claims, characterized in that at least one metallization ( 3 . 4 ) struturiert and, for example, with at least one component ( 8th ) is provided. Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats (1) nach einem der Ansprüche 2–11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht (6, 7) aus der oxidischen Keramik in einem Brenn- und/oder Sinterprozess bei einer Prozesstemperatur und/oder Prozessdauer größer als die Prozesstemperatur und/oder Prozessdauer des DCB-Prozesses erzeugt wird. Method for producing a metal-ceramic substrate ( 1 ) according to any one of claims 2-11, characterized in that the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) is produced from the oxide ceramic in a combustion and / or sintering process at a process temperature and / or process duration greater than the process temperature and / or process time of the DCB process. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zwischenschicht (6, 7) durch Aufbringen einer Magnesium und/oder Zirkonium und/oder Silizium enthaltenden Lösung oder Dispersion erzeugt wird, z.B. durch Sprühen, Tauchen oder in einem Sol-Gel-Prozess. Method according to claim 12, characterized in that the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) is produced by applying a magnesium and / or zirconium and / or silicon-containing solution or dispersion, for example by spraying, dipping or in a sol-gel process. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnesium-Silikat der wenigstens einen Zwischenschicht (6, 7) zumindest teilweise aus dem in der Basisschicht (5) enthaltenden Magnesium während des Brennens und/oder Sinterns der Zwischenschicht (6, 7) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erzeugt wird. Process according to claim 12 or 13, characterized in that the magnesium silicate of the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) at least partially from that in the base layer ( 5 ) during the firing and / or sintering of the intermediate layer ( 6 . 7 ) is generated in an oxygen-containing atmosphere. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht (5) an ihrer mit der wenigstens einen Zwischenschicht (6, 7) zu versehenden Oberflächenseite mit einer mittleren Oberflächenrauheit im Bereich zwischen 0,2 Ra und 0,7 Ra versehen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the base layer ( 5 ) at its with the at least one intermediate layer ( 6 . 7 ) to be provided surface side with an average surface roughness in the range between 0.2 Ra and 0.7 Ra is provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht (5) an ihren beiden Oberflächenseite mit jeweils einer Zwischenschicht (6, 7) versehen und auf jede Zwischenschicht wenigstens eine Metallisierung (3, 4) durch DCB-Bonden aufgebracht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the base layer ( 5 ) on its two surface side, each with an intermediate layer ( 6 . 7 ) and at least one metallization ( 3 . 4 ) is applied by DCB bonding. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Metallisierung (3, 4) struturiert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one metallization ( 3 . 4 ) is strutured. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der Metallisierungen (3, 4) eine Nach- oder Druckbehandlung des hergestellten Metall-Keramik-Substrates (1) in einer Schutzgasatmosphäre (z.B. Argon) bei einer Temperatur zwischen 500°C und 1000°C erfolgt, bevorzugt mit einem solchen Druck, dass sich eine Volumenreduzierung der Verbindungsschicht zwischen den Metallisierungen (3, 4) und dem Keramikmaterial oder -substrat (2) von 5% bis 20% ergibt, beispielsweise mit einem Druck bis zu 1000 bar. Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the application of the metallizations ( 3 . 4 ) a post or pressure treatment of the produced metal-ceramic substrate ( 1 ) in a protective gas atmosphere (eg argon) at a temperature between 500 ° C and 1000 ° C, preferably with such a pressure, that a volume reduction of the bonding layer between the metallizations ( 3 . 4 ) and the ceramic material or substrate ( 2 ) from 5% to 20%, for example with a pressure of up to 1000 bar.
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