DE102021105520B4 - Metall-Keramik-Substrat und Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats - Google Patents

Metall-Keramik-Substrat und Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats Download PDF

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Abstract

Metall-Keramik-Substrat (1) für elektrische und/oder elektronische Bauteile mit einem Keramikelement (30) und mindestens einer Metallschicht (10), wo5 bei sich die mindestens eine Metallschicht (10) und das Keramikelement (30) parallel zu einer Haupterstreckungsebene (HSE) erstrecken, entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene (HSE) verlaufenden Stapelrichtung (S) übereinander angeordnet sind und miteinander stoffschlüssig verbunden sind, wobei in einem Randbereich (RB) der mindestens einen Metallschicht 10 (10) die mindestens eine Metallschicht (10) an einer dem Keramikelement (30) abgewandten ersten Seite (S1) durch eine erste Kante (K1) und an einer dem Keramikelement (30) zugewandten zweiten Seite (S2) durch eine zweite Kante (K2) begrenzt wird, wobei die erste Kante (K1) und die zweite Kante (K2) über eine Seitenfläche (SF) der mindestens einen Metallschicht (10) mit15 einander verbunden sind, wobei die Seitenfläche (SF) schräg, gestuft und/oder gebogen zur Haupterstreckungsebene (HSE) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Keramik-Substrat (1) in dem Randbereich (RB) der mindestens einen Metallschicht (10) mindestens eine Unterbrechung (15) der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der mindestens einen Metallschicht 20 (10) und dem Keramikelement (30) aufweist, wobei sich die mindestens eine Unterbrechung (15) zumindest bereichsweise in Stapelrichtung (S) gesehen unterhalb der ersten Kante (K1) erstreckt und wobei die Unterbrechung (15) der stoffschlüssigen Verbindung geschlossen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metall-Keramik-Substrat und ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats.
  • Metall-Keramik-Substrate, beispielsweise Metall-Keramik-Substrate, sind als Leiterplatten oder Platinen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Typischerweise werden auf einer Bauteilseite des Metall-Keramik-Substrats Anschlussflächen für elektrische bzw. elektronische Bauteile und Leiterbahnen angeordnet, wobei die elektrischen Bauteile und Leiterbahnen zu elektrischen Schaltkreisen zusammenschaltbar sind. Wesentliche Bestandteile der Metall-Keramik-Substrate sind ein Keramikelement, das aus einer Keramik gefertigt ist, und eine an das Keramikelement angebundene Metallschicht. Wegen ihren vergleichsweise hohen Isolationsfestigkeiten haben sich aus Keramik gefertigte Keramikelemente als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch eine Strukturierung der Metallschicht können dabei Leiterbahnen und/oder Anschlussflächen für die elektrischen bzw. elektronischen Bauteile realisiert werden.
  • Wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Metallschicht einerseits und der Keramik anderseits, kann es bei Temperaturentwicklungen, wie sie beispielsweise während der Fertigung des Metall-Keramik-Substrats oder im Betrieb, ausgehend von elektrisch oder elektronischen Bauteilen, auftreten, zu thermomechanischen Spannungen im Bindungsbereich zwischen dem Keramikelement und der Metallschicht kommen. Diese thermomechanischen Spannungen führen im Grenzbereich zwischen Keramikelement und Metallschicht oftmals zu Rissen und begrenzen die Temperaturwechselbeständigkeit und somit die Lebensdauer der Metall-Keramik-Substrate, da sich die Metallschicht hier vom Keramikelement ablöst.
  • Aus der US 2006 / 0 198 994 A1 ist eine strukturierte Lotschicht bekannt, durch die gezielt stoffschlüssige Unterbrechungen realisiert werden. Die JP 2006 - 286 897 A und die JP 2001 - 68 623 A zeigen einen gestuften Verlauf der Metallisierungsschicht eines Metall-Keramik-Substrat. Der gestufte Verlauf bildet dabei eine Art Hinterschneidung. Die US 7 219 826 B2 betrifft das Herstellen eines schrägen Verlaufs durch Ätzen.
  • Daher sind aus dem Stand der Technik zahlreiche Maßnahmen bekannt, mit denen die Temperaturwechselbeständigkeit erhöht werden soll, um die Lebensdauer der Metall-Keramik-Substrate zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, die Temperaturwechselbeständigkeit der gefertigten Metall-Keramik-Substrate weiter zu verbessern, um so die Lebensdauer zu erhöhen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Metall-Keramik-Substrat gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung des Metall-Keramik-Substrats gemäß Anspruch 7. Weitere beispielhafte Ausführungsformen sind in Unteransprüche und Beschreibungen sowie den Figuren zu entnehmen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Metall-Keramik-Substrat mit einem Keramikelement und mindestens einer Metallschicht vorgesehen, wobei sich die mindestens eine Metallschicht und das Keramikelement parallel zu einer Haupterstreckungsebene erstrecken, entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Stapelrichtung übereinander angeordnet sind und miteinander stoffschlüssig verbunden sind, wobei in einem Randbereich der mindestens einen Metallschicht die mindestens eine Metallschicht an einer dem Keramikelement abgewandten ersten Seite durch eine erste Kante und an einer dem Keramikelement zugewandten zweiten Seite durch eine zweite Kante begrenzt wird, wobei die erste Kante und die zweite Kante über eine Seitenfläche der mindestens einen Metallschicht miteinander verbunden sind, wobei das Metall-Keramik-Substrat in dem Randbereich der mindestens einen Metallschicht mindestens eine Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Keramikelement aufweist.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es erfindungsgemäß vorgesehen, gezielt Unterbrechungen der stoffschlüssigen Verbindungen zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Keramikelement im Randbereich der mindestens einen Metallschicht vorzusehen. Derartige Unterbrechungen der stoffschlüssigen Verbindungen haben zur Folge, dass beginnende Risse am äußersten Umfang der mindestens einen Metallschicht und des Keramikelements unterbrochen bzw. unterbunden werden. Dadurch wird ein Fortsetzen eines gegebenenfalls entstandenen Risses verhindert und einem Ablösen der mindestens einen Metallschicht vom Keramikelement kann entgegengewirkt werden. Dies erweist sich als vorteilhaft für die Temperaturwechselbeständigkeit und die Lebensdauer des Metall-Keramik-Substrats. Dabei ist unter dem Randbereich insbesondere der Bereich am äußersten Umfang der mindestens einen Metallschicht zu verstehen, der in etwa bis zu 10 %, bevorzugt bis zu 5 % und besonders bevorzugt bis zu 2,5 % der Gesamtfläche der mindestens einen Metallschicht ausmacht. Der Randbereich bildet dabei vorzugsweise einen rahmenartigen Abschnitt am äußersten Umfang der mindestens einen Metallschicht.
  • Insbesondere versteht der Fachmann unter einer mindestens einen Metallschicht einen Teilbereich einer Metallisierung an einer Vorderseite und/oder Rückseite des Keramikelements. Mit anderen Worten: im gefertigten Metall-Keramik-Substrat ist es vorgesehen, dass mehrere Metallschichten bzw. Metallabschnitte in eine parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Ebene nebeneinander angeordnet sind und von Isolationsgräben voneinander getrennt sind, die wiederum Form und Funktion der jeweiligen mindestens einen Metallschicht, beispielsweise als Leiterbahn oder Anschlussfläche, festlegen. Solche Isolationsgräben entstehen beispielsweise durch eine mechanische und/oder chemische Behandlung der mindestens einen Metallschicht nach dem Anbindungsverfahren, indem zur Strukturierung entsprechende Freibereiche zwischen den einzelnen Metallschichten realisiert werden. Vorstellbar ist auch die Herstellung der Strukturierung mittels Laserlicht.
  • Dabei begrenzen die erste Kante und/oder die zweite Kante die erste Seite und/oder zweite Seite in einer Ebene, die parallel zur Haupterstreckungsebene verläuft. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung geschlossen ist, d. h. frei von einer Öffnung, die die Unterbrechung andernfalls mit einem das Metall-Keramik-Substrat umgebenden Umfeld verbindet. Die Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung ist also in einer parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Ebene zu allen Seiten hin begrenzt durch eine stoffschlüssige Verbindung. Mit anderen Worten: Die Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung ist nicht von außen visuell zu erkennen, sondern bedarf eines Schnittes durch das Metall-Keramik-Substrat entlang einer Ebene, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Metall-Keramik-Substrats verläuft. Insbesondere ist in einer senkrecht zum Verlauf der ersten Kante und/oder der zweiten Kante verlaufenden Richtung zwischen der Unterbrechung und der zweiten Kante eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet, die die Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung begrenzt.
  • Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Dicke der mindestens einen Metallschicht größer ist als 1 mm, bevorzugt größer als 1,5 mm und besonders bevorzugt größer als 2,5 mm. Dadurch lassen sich dicke Metallschichten bereitstellen, die wegen ihrer hohen thermischen Leitfähigkeit die Wärme in unmittelbarer Nähe zum elektrischen Bauteil von diesem schnell abtransportieren können.
  • Vorstellbar ist auch, dass die erste Kante gegenüber der zweiten Kante in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene vorsteht. In diesem Fall bildet die Seitenfläche der Metallschicht einen Winkel zur Oberseite des Keramikelements, der kleiner ist als 90°. Dadurch bildet die Metallschicht zumindest teilweise eine hinterschneidende Struktur aus. Ebenfalls ist es vorstellbar, dass die erste Kante und die zweite Kante in einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Richtung deckungsgleich zueinander angeordnet sind. In diesem Fall verläuft die Seitenwand senkrecht zur Haupterstreckungsebene bzw. Oberseite des Keramikelements.
  • Insbesondere ist es vorgesehen, dass sich ein genereller Verlauf der ersten Kante und/oder der zweiten Kante, d. h. ein Kantenverlauf, in einer parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Ebene in Umlaufrichtung entlang eines Randes bzw. eines äußersten Umfangs der mindestens einen Metallschicht erstreckt und die Unterbrechung der stoffschlüssige Verbindung sich in Umlaufrichtung gesehen im Wesentlichen entlang des Kantenverlaufs der ersten Kante und/oder der zweiten erstreckt. Vorzugsweise verläuft dabei die Unterbrechung durchgehend entlang des Kantenverlaufs der ersten und/oder zweiten Kante. Alternativ ist es vorstellbar, dass mehrere Unterbrechungen vorgesehen sind, die dem generellen Verlauf des Kantenverlaufs folgend hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind, wodurch die Stabilität der Bindung weiter erhöht wird. Die mehreren Unterbrechungen können in Umlaufrichtung gesehen insbesondere nebeneinander angeordnet sein, wobei ihre Anordnung einer parallel zum Kantenverlauf der ersten Kante und/oder zweiten Kante verlaufenden Richtung folgen.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass es möglich ist, Unterbrechungen der stoffschlüssigen Verbindungen zu realisieren, die eine vergleichsweise geringe Breite, bemessen in einer Richtung senkrecht zum Kantenverlauf der ersten Kante und/oder der zweiten Kante (in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene) bzw. senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Unterbrechung, aufweisen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, eine Rissbildung bzw. einen Rissfortschritt zu behindern, ohne dass gleichzeitig die Bindung bzw. die Anbindungsfläche zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Keramikelement weiter reduziert wird. Außerdem ist es möglich, die Unterbrechung möglichst nah an der zweiten Kante zu platzieren. Vorzugsweise nimmt eine Breite der Unterbrechung einen Wert zwischen 100 und 1000 µm, bevorzugt 100 und 750 µm und besonders bevorzugt zwischen 100 und 500 µm an.
  • Weiterhin ist es vorstellbar, dass im Randbereich in einer senkrecht zum Kantenverlauf erstreckenden Richtung nur eine einzige Unterbrechung vorgesehen ist. Alternativ ist es vorstellbar, dass mehrere Unterbrechungen hintereinander und/oder versetzt zueinander in einer Richtung, die sich senkrecht zum Kantenverlauf erstreckt, angeordnet sind. Mit anderen Worten: die mehrere Unterbrechungen sind von der ersten und/oder zweiten Kante aus gesehen in Richtung eines zentralen Bereichs der Metallschicht hintereinander, beispielsweise in zueinander versetzten Reihen, angeordnet. Entlang ihrer Erstreckungsrichtung kann die Unterbrechung zackenförmig, wellenförmig, rund, oval, gradlinig und/oder gestuft sein.
  • Vorzugsweise erfolgt die Ausbildung der Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung ohne die Ausbildung eines Hohlbereichs oder eines Hohlraums, beispielsweise ohne das Einlassen eines Rücksprungs in die mindestens eine Metallschicht oder in das Keramikelement, sodass es zum einen möglich ist, den Bereich der Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung möglichst nah am Bereich der zweiten Kante anzuordnen und zum anderen ist es möglich, die Bindung zwischen dem mindestens ein Metallschicht und dem Keramikelement nicht weiter zu schwächen. Mit anderen Worten: die mindestens eine Metallschicht und das Keramikelement sind im Bereich der Unterbrechung frei von einer Einbuchtung bzw. einer Ausnehmung oder eines rückspringenden Verlaufs.
  • Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass sich eine Längsrichtung der mindestens einen Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung entlang des generellen Kantenverlaufs der ersten Kante und/oder der zweiten Kante erstreckt. Beispielsweise ist es ferner vorstellbar, dass mehrere Unterbrechungen im Wesentlichen eine identische Breite aufweisen oder sich in Hinblick auf ihre Breite unterscheiden. Denkbar ist auch, dass sie sich die Unterbrechungen in ihrer Längsrichtung entlang des Verlaufs der ersten Kante und/oder der zweiten Kante hinsichtlich ihrer Länge voneinander unterscheiden oder im Wesentlichen identisch sind.
  • Vorzugsweise weist das Keramikelement Al2O3, Si3N4, AlN, eine HPSX-Keramik (d. h. eine Keramik mit einer Al2O3- Matrix, die einen x-prozentigen Anteil an ZrO2 umfasst, beispielsweise Al2O3 mit 9% ZrO2 = HPS9 oder Al2O3 mit 25% ZrO2 = HPS25), SiC, BeO, MgO, hochdichtes MgO (> 90% der theoretischen Dichte), TSZ (tetragonal stabilisiertes Zirkonoxid) als Material für die Keramik auf. Es ist dabei auch vorstellbar, dass das Keramikelement als Verbund- bzw. Hybridkeramik ausgebildet ist, bei der zur Kombination verschiedener gewünschter Eigenschaften mehrere Keramikschichten, die sich jeweils in Hinblick auf ihre materielle Zusammensetzung unterscheiden, übereinander angeordnet und zu einem Isolationselement zusammengefügt sind.
  • Die Anbindung der Metallschicht an das Keramikelement kann beispielsweise über ein DCB-Verfahren, ein AMB-Verfahren, ein Diffusionsbonden und/oder ein heißisostatisches Pressen erfolgen.
  • Unter einem „DCB-Verfahren“ (Direct-Copper-Bond-Technology) oder einem „DAB-Verfahren“ (Direct-Aluminium-Bond-Technology) versteht der Fachmann ein solches Verfahren, das beispielsweise zum Verbinden von Metallschichten oder -blechen (z. B. Kupferblechen oder -folien oder Aluminiumblechen oder -folien) miteinander und/oder mit Keramik oder Keramikschichten dient, und zwar unter Verwendung von Metall- bzw. Kupferblechen oder Metall- bzw. Kupferfolien, die an ihren Oberflächenseiten eine Schicht oder einen Überzug (Aufschmelzschicht), aufweisen. Bei diesem beispielsweise in der US 3 744 120 A oder in der DE23 19 854 C2 beschriebenen Verfahren bildet diese Schicht oder dieser Überzug (Aufschmelzschicht) ein Eutektikum mit einer Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls (z. B. Kupfers), so dass durch Auflegen der Folie auf die Keramik und durch Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander verbunden werden können, und zwar durch Aufschmelzen des Metalls bzw. Kupfers im Wesentlichen nur im Bereich der Aufschmelzschicht bzw. Oxidschicht.
  • Vorzugsweise erfolgt das Verbinden der Keramikschicht und der Metallschicht mittels eines Direktmetallanbindungsverfahrens, eines heißisostatischen Pressens, eines Lötverfahrens und/oder eines Diffusionsbondprozess.
  • Insbesondere weist das DCB-Verfahren 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 bis 1083°C, z. B. auf ca. 1071 °C;
    • • Abkühlen auf Raumtemperatur.
  • Unter einem Aktivlot-Verfahren, z. B. zum Verbinden von Metallschichten oder Metallfolien, insbesondere auch von Kupferschichten oder Kupferfolien mit Keramikmaterial ist ein Verfahren zu verstehen, welches speziell auch zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten verwendet wird, wird bei einer Temperatur zwischen ca. 600-1000°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. Alternativ ist zur Anbindung auch ein Dickschichtverfahren vorstellbar.
  • Das heißisostatische Pressen ist beispielsweise aus der EP 3 080 055 B1 bekannt, auf deren Inhalt bezüglich des heißisostatischen Pressens hiermit explizit Bezug genommen wird.
  • Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in einer parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Richtung ein erster Abstand zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante und ein zweiter Abstand zwischen der zweiten Kante und der Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung ausgebildet ist, wobei ein Verhältnis des ersten Abstandes zum zweiten Abstand einen Wert zwischen 0,1 und 10, bevorzugt zwischen 0,2 und 5 und 0,2 und 2 annimmt. Somit wird eine Anordnung festgelegt, die möglichst nah am äußersten Rand der mindestens einen Metallschicht, insbesondere an der zweiten Kante, platziert ist.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Seitenfläche schräg, gestuft und/oder gebogen zur Haupterstreckungsebene verläuft. Ein schräg gebogener und vorzugsweise gestufter Verlauf der Seitenfläche erweist sich als vorteilhaft für die Temperaturwechselbeständigkeit, da dadurch gezielt zu einer thermomechanischen Entspannung durch die geometrische Form der Seitenfläche beigetragen werden kann. Dabei ist es vorstellbar, dass ein Verhältnis des ersten Abstandes zur Dicke der mindestens einen Metallschicht einen Wert zwischen 0,2 und 1,3, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1 und besonders bevorzugt zwischen 0,6 und 0,8 annimmt.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass sich die mindestens eine Unterbrechung zumindest bereichsweise in Stapelrichtung gesehen unterhalb der ersten Kante erstreckt. Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Länge der Unterbrechung und/oder der mehreren Unterbrechungen in Umlaufrichtung gesehen mehr als 80 %, mehr als 90 % und bevorzugt mehr als 95 % einer Gesamtlänge des Außenumfangs der mindestens ein Metallschicht ausmacht. Mit anderen Worten: es wird möglichst am gesamten äußeren Umfang eine Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung vorgesehen, wodurch bewirkt wird, dass eine Rissfortschritt behindert wird, sofern eine solche Rissbildung bereits entstanden ist.
  • Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Seitenfläche zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante mindestens ein lokales Maximum und ein lokales Minimum aufweist. Insbesondere ist diesbezüglich auf den Offenbarungsgehalt der DE 10 2018 123 681 A1 zu verweisen. Hierbei wird explizit Bezug genommen auf die hier offenbarten Verläufe der Seitenflächen, die in den Metallschichten der vorliegenden Erfindung ebenfalls ausgebildet sein können. Durch eine entsprechende Gestaltung des Kantenverlaufs bzw. der Seitenfläche ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Temperaturwechselbeständigkeit weiter zu erhöhen.
  • Vorstellbar ist, dass in Erstreckungsrichtung die Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung bereichsweise modelliert, beispielsweise wellenförmig oder zackenförmig, ist und/oder durch Bereiche der stoffschlüssigen Verbindung unterbrochen ist. Dadurch lässt sich Einfluss nehmen auf die geometrische Form der Unterbrechung, wodurch die Unterbrechung der Rissbildung weiter begünstigt werden kann.
  • Vorzugsweise ist eine, vorzugsweise senkrecht zur Erstreckungsrichtung bemessene, Breite der Unterbrechung 50 bis 500 µm, bevorzugt zwischen 70 und 300 µm und besonders bevorzugt zwischen 100 und 200 µm. Dabei bemisst sich die Breite insbesondere entlang einer senkrecht zu dem Kantenverlauf der ersten oder zweiten Kante erstreckenden Richtung. Derartig schmale Breiten lassen sich insbesondere dadurch erzielen, dass beispielsweise ein im Fertigungsverfahren auf die Keramik aufgebrachtes Bindungsmittel, beispielsweise eine Aktivmetallschicht, mittels Laserlichts wieder partiell entfernt wird.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats insbesondere gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend:
    • - Bereitstellen eines Keramikelements und mindestens einer Metallschicht,
    • - Aufbringen eines Bindungsmittels,
    • - Strukturieren eines Bindungsmittels und
    • - Verbinden der mindestens ein Metallschicht und des Keramikelements über das Bindungsmittel und vorzugsweise Strukturieren der mindestens einen Metallschicht zur Ausbildung einer Unterbrechung der stoffschlüssigen Verbindung im Randbereich der mindestens einen Metallschicht. Alle für das Metall-Keramik-Substrat beschriebenen Vorteile und Eigenschaften lassen sich analog übertragen auf das Verfahren und andersrum.
  • Beispielsweise erfolgt das Verbinden der mindestens einen Metallschicht und des Keramikelements über ein Direktmetallanbindungsverfahren, wie das DCB- oder das DAB-Verfahren, über ein Lötverfahren, insbesondere ein Aktivlötverfahren, ein heißisostatisches Pressen und/oder durch ein Selbstdiffusionsverfahren.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bindungsmittel um ein Lotmaterial bzw. um ein Lotsystem oder um eine Oxidschicht, die beispielsweise im Rahmen eines DCB-Anbindungsverfahrens notwendig ist.
  • Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, im Rahmen der Verwendung eines Aktivlotmetalls in einem ersten Schritt das Aktivmetall als geschlossene Schicht bzw. Lage auf das Keramikelement und/oder die mindestens eine Metallschicht aufzubringen und anschließend vorzugsweise mittels Laserlichts wieder zu entfernen. Es hat sich dabei herausgestellt, dass dadurch sehr schmale Strukturierungen in dem Bindungsmittel, insbesondere im Aktivmetall möglich sind. Alternativ oder ergänzend wird das Aktivmetall mittels eines gasphysikalischen Abscheidens, beispielsweise einem Sputtern, auf das Keramikelement und/oder die mindestens ein Metallschicht aufgetragen, bevor die Anbindung zwischen der mindestens einen Metallschicht und dem Keramikelement erfolgt. Vorstellbar ist auch, dass das Bindungsmittel auf der mindestens einen Metallschicht aufgebracht wird und vor dem Anbinden das Bindungsmittel auf der mindestens einen Metallschicht strukturiert wird.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Bindungsmittel mittels Laserlicht bereichsweise entfernt wird, um so eine Strukturierung zu realisieren. Dabei hat es sich herausgestellt, dass es durch die Verwendung von Laserlicht und durch das Entfernen des Aktivmetalls möglich ist, sehr kleine Unterbrechungen der stoffschlüssigen Verbindung zu realisieren, die darüber hinaus auch sehr präzise platziert werden können, wodurch es möglich ist, sehr schmale und sehr kleine Unterbrechungen möglichst nah an den äußersten Umfang der mindestens ein Metallschicht im Randbereich dem mindestens einen Metallschicht anzuordnen.
  • Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass nach dem Anbinden der mindestens einen Metallschicht an das Keramikelement die mindestens eine Metallschicht derart strukturiert wird, dass die Unterbrechungen der stoffschlüssigen Verbindungen im Randbereich der mindestens einen strukturierten Metallschicht angeordnet sind.
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.
  • Es zeigen:
    • 1: schematisch ein Metall-Keramik-Substrat gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 2: schematisch ein Metall-Keramik-Substrat gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
    • 3a bis 3d: schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 ist ein Metall-Keramik-Substrat 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Solche Metall-Keramik-Substrate 1 dienen vorzugsweise als Träger von elektronischen bzw. elektrischen Bauteile, die an das Metall-Keramik-Substrat 1 anbindbar sind. Wesentliche Bestandteile eines solchen Metall-Keramik-Substrats 1 sind ein sich entlang einer Haupterstreckungsebene HSE erstreckendes Keramikelement 30 und mindestens eine an dem Keramikelement 30 angebundene Metallschicht 10. Die mindestens eine Metallschicht 10 und das Keramikelement 30 sind dabei entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Stapelrichtung S übereinander angeordnet und über eine Anbindungsfläche miteinander stoffschlüssig verbunden. Im gefertigten Zustand ist die mindestens eine Metallschicht 10 zur Bildung von Leiterbahnen oder Anbindungsstellen für die elektrischen Bauteile strukturiert. Beispielsweise wird diese Strukturierung in die mindestens eine Metallschicht 10 eingeätzt. Im Vorfeld muss allerdings eine dauerhafte Bindung, insbesondere stoffschlüssige Anbindung, zwischen der mindestens einen Metallschicht 10 und dem Keramikelement 30 gebildet werden. Neben der mindestens einen Metallschicht 10 ist an der der mindestens einen Metallschicht 10 gegenüberliegenden Rückseite des Keramikelements 30 eine Rückseitenmetallschicht 20 vorgesehen.
  • Um die mindestens eine Metallschicht 10 dauerhaft an das Keramikelement 30 anzubinden, umfasst eine Anlage zur Herstellung des Metall-Keramik-Substrats 1, insbesondere in Direktanbindungsverfahren, beispielsweise einen Ofen, in dem ein bereitgestellter Vorverbund aus Metall und Keramik erhitzt wird und so die Bindung erzielt wird. Beispielsweise handelt es sich bei der mindestens einen Metallschicht 10 um eine aus Kupfer gefertigte Metallschicht 10, wobei die mindestens eine Metallschicht 10 und das Keramikelement 30 mittels eines DCB (Direct-Copper-Bonding)-Anbindungsverfahren miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Alternativ lässt sich die mindestens eine Metallschicht 10 an das Keramikelement 30 über ein Aktivlötverfahren, ein Selbstdiffusionsverfahren und/oder ein heißisostatisches Pressen an das Keramikelement 30 anbinden.
  • Insbesondere weist die mindestens eine Metallschicht 10 im angebundenen Zustand eine dem Keramikelement 30 abgewandte erste Seite S1 und eine dem Keramikelement 30 zugewandte zweite Seite S2 auf. Die erste Seite S1 der mindestens einen Metallschicht 10 umfasst dabei eine Nutzfläche, auf der insbesondere elektrische oder elektronische Bauteile montierbar sind. Die erste Seite S1 wird in einer parallel zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufende Richtung durch eine erste Kante K1 begrenzt, während die zweite Seite S2 der mindestens einen Metallschicht 10 über die Anbindungsfläche stoffschlüssig mit dem Keramikelement 30 verbunden ist. Die Anbindungsfläche wird in einer parallel zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Richtung durch eine zweite Kante K2 nach außen hin begrenzt. Dabei liegen die erste Kante K1 und die zweite Kante K2 in einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Stapelrichtung S gesehen nicht deckungsgleich übereinander, sondern sind zueinander versetzt. Die erste Kante K1 und die zweite Kante K2 sind über eine Seitenfläche SF miteinander verbunden. Beispielsweise wird der Verlauf der Seitenfläche SF durch einen Ätzprozess, insbesondere durch einen einmaligen Ätzschritt, hergestellt. Der Seitenfläche SF bildet im Bereich zwischen der ersten Kante K1 und der zweiten Kante K2 insbesondere in einem senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Querschnitt betrachtet die Außenseite der mindestens einen Metallschicht 10.
  • Trotz des positiven Einfluss von schräg verlaufenden Seitenflächen SF auf die Temperaturwechselbeständigkeit, kann wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Keramikelements 30 auf der einen Seite und der mindestens einen Metallschicht 10 auf der anderen Seite, es zu thermomechanischen Spannungen kommen, sofern das Metall-Keramik-Substrat 1 - beispielsweise während der Herstellung oder im Betrieb - einer Wärmeentwicklung ausgesetzt ist. Resultat solcher thermomechanischen Spannungen kann ein Riss, insbesondere im Randbereich RB der mindestens einen Metallschicht 10, sein, der sich in einem Anbindungsbereich bzw. im Bereich der Anbindungsfläche zwischen der mindestens einer Metallschicht 10 und dem Keramikelement 30 ausbildet. Um einem Ablösen der mindestens einen Metallschicht 10 vom Keramikelement 30 und/oder Rissen im Keramikelement 30 entgegenzuwirken, insbesondere im Randbereich RB der mindestens einen Metallschicht 10, ist es vorgesehen, dass an der zweiten Seite S2, über die die Bindung der mindestens einen Metallschicht 10 an das Keramikelement 30 erfolgt, eine Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der mindestens einen Metallschicht 10 und dem Keramikelement 30 realisiert ist.
  • Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung im Randbereich RB, d. h. in der Nähe der Seitenflächen SF bzw. der ersten Kante K1 und zweiten Kante K2, angeordnet ist. Es hat sich dabei herausgestellt, dass durch eine entsprechende Anordnung der Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung im Randbereich RB der mindestens einen Metallschicht 10 es mit vorteilhafter Weise möglich ist, eine Rissbildung zu unterbrechen, wodurch ein Ablösen der mindestens einen Metallschicht 10 von dem Keramikelement 30 verhindert werden kann. Dadurch wird die Temperaturwechselbeständigkeit und somit auch die Lebensdauer des gefertigten Metall-Keramik-Substrats 1 mittels der im Randbereich RB eingelassenen Unterbrechung 15 signifikant verbessert werden. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass unter dem Randbereich RB derjenige Bereich der mindestens einen Metallschicht 10 zu verstehen ist, der am äußersten Umfang der mindestens einen Metallschicht 10 angeordnet ist und bis zu 10 % der gesamten mindestens einen Metallschicht ausmacht, bevorzugt bis zu 5 % und besonders bevorzugt bis zu 2,5 % und in sich in Richtung des Zentrums der mindestens einen Metallschicht 10 erstreckt.
  • Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung dergestalt ist, dass ein parallel zu Haupterstreckungsebene HSE bemessener ersten Abstands A1 zwischen der ersten Kante K1 und der zweiten Kante K2 und ein zweiter Abstand A2 zwischen der zweiten Kante K2 und der Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung ausgebildet ist, wobei ein Verhältnis des ersten Abstands A1 zum zweiten Abstands A2 einen Wert zwischen 0,1 und 10, bevorzugt zwischen 0,2 zu 5 und besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 2 und besonders bevorzugt kleiner als 0,8 ist. Dadurch wird insbesondere die Lokalisierung der Unterbrechung 15 im äußersten Randbereich RB in unmittelbarer Nähe der schrägen Seitenfläche SF festgelegt. Insbesondere ist es dabei vorstellbar, dass zur Ausbildung der Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung auf einen entsprechenden Rücksprung in mindestens ein Metallschicht 10 und/oder im Keramikelement 30 verzichtet wird, sodass in dem Bereich der Unterbrechung 15 im Wesentlichen kein Hohlraum gebildet ist, sondern nur die stoffschlüssige Verbindung zwischen Keramikelement 30 und der mindestens ein Metallschicht 10 fehlt bzw. unterbrochen ist.
  • Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in einer senkrecht zum Kantenverlauf der ersten Kante K1 und/oder der zweiten Kante K2 verlaufenen Richtung (in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsebene HSE) die Unterbrechung 15 eine Breite B aufweist, wobei die Breite B so dimensioniert ist, dass ein Verhältnis zwischen der Breite B zu dem ersten Abstand A1 einen Wert annimmt, der kleiner als 0,4 ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Breite B einen Wert zwischen 20 und 80 µm annimmt und somit vergleichsweise schmal ist. Weiterhin ist es vorgesehen, dass im gegenüberliegenden Randbereich RB in der mindestens ein Metallschicht 10 Unterbrechungen 15 vorgesehen sind und insbesondere, dass in der Rückseitenmetallschicht 20 ebenfalls im Randbereich RB in der zweiten Seite S2, die an das Keramikelement 10 angebunden ist, eine Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung vorgesehen ist. Vorzugsweise sind die Unterbrechungen an Vorderseite und Rückseite des Metall-Keramik-Substrats 1 in Stapelrichtung S gesehen deckungsgleich.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Seitenfläche SF einen gebogenen und/oder gestuften und/oder schrägen Verlauf gegenüber der Haupterstreckungsebene HSE aufweist und bevorzugt ein Verhältnis des ersten Abstands A1 zur Dicke D der mindestens ein Metallschicht 10 einen Wert zwischen 0,1 und 1,5, bevorzugt zwischen 0,35 und 1,2 und besonders bevorzugt zwischen 0,7 und 1 annimmt.
  • In 2 ist eine Draufsicht auf das Metall-Keramik-Substrat 1 aus 1 dargestellt. Insbesondere ist mit der gestrichelten Linie der Verlauf der Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Keramikelement 30 und der mindestens einen Metallschicht 10 eingezeichnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass sich die Unterbrechung 15 entlang der Umlaufrichtung U erstreckt und dabei dem generellen Kantenverlauf der ersten Kante K1 und/oder zweiten Kante K2 folgt. Vorzugsweise verläuft die Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung parallel zum bekannten Verlauf der ersten Kante K1 und/oder zweiten Kante K2. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass der Verlauf der Unterbrechung 15 gegenüber dem bekannten Verlauf der ersten Kante K1 und/oder zweiten Kante K2 zumindest bereichsweise schräg verläuft oder in Form einer Zick-Zack-Linie ausgebildet ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Unterbrechung 15 im Wesentlichen durchgehend ausgebildet ist. Es ist auch vorstellbar, dass eine Vielzahl von Unterbrechungen 15 vorgesehen ist, die im Randbereich RB entlang einer durch den generellen Kantenverlauf der ersten Kante K1 und/oder zweiten Kante K2 vorgegebenen Richtung hintereinander angeordnet sind. Dabei ist es vorstellbar, dass die Unterbrechungen 15 in Erstreckungsrichtung bemessenen Längen unterschiedlich groß sein können oder gleich dimensioniert sind.
  • In den 3a bis 3d ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei ist es zunächst vorgesehen, dass das Keramikelement 30 bereitgestellt wird (siehe 3a) und anschließend ein Bindungsmittel 25 auf einer Vorderseite und/oder einer Rückseite des Keramikelements 30 aufgebracht wird (siehe 3b). Beispielsweise handelt es sich bei dem Bindungsmittel 25 um ein Lot oder ein Lotsystem. Vorstellbar ist auch, dass es sich bei dem Bindungsmittel 25 um eine Oxidschicht handelt. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass ein Lotsystem verwendet wird, bei dem separat ein Aktivmetallschicht und ein Lotbasismaterial verwendet werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass zunächst das Aktivmetallschicht in einer vergleichsweise dünnen Schicht auf das Keramikelement 30 aufgetragen wird, beispielsweise durch ein gasphysikalisches Abscheiden, wie dem Sputtern. Zusammen mit dem Lotbasismaterial, das beispielsweise nach dem Auftragen der Aktivmetallschicht auf das auf der Aktivmetallschicht angeordnet wir, ist es dann unter Verwendung von Energie, beispielsweise thermischer oder optischer Energie, möglich, die mindestens eine Metallschicht 10 an das Keramikelement 30 anzubinden. Durch eine Strukturierung des Bindungsmittels 25 ist es in vorteilhafter Weise möglich, zu steuern, in welchen Bereichen eine Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung nach dem Anbindungsprozess zwischen der mindestens ein Metallschicht 10 und dem Keramikelement 30 angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass beispielsweise nach dem Aufbringen der Aktivmetallschicht die Aktivmetallschicht zur Bildung von Freibereichen 26 wieder bereichsweise entfernt wird, insbesondere in den Bereichen in denen die Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung im späteren Metall-Keramik-Substrat 1 vorgesehen sind. Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Laserlicht zu verwenden, um das Aktivmetall der Aktivmetallschicht zumindest bereichsweise wieder zu entfernen, da dadurch sehr schmale Bereiche realisiert werden können, die frei sind von dem Bindungsmittel 25, insbesondere von dem Aktivmetall. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass anstatt eines Lotsystems eine Oxidschicht nur partiell an der mindestens einen Metallschicht 10 ausgebildet wird, um so gezielt für die Anordnung der Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung im Randbereich RB des gefertigten Metall-Keramik-Substrats 1 zu sorgen. Es ist auch vorstellbar, dass eine Lötfolie verwendet wird, die eine strukturierte Aktivmetallschicht und eine Lotbasismaterialschicht aufweist und vorzugsweise eine Dicke aufweist, die dünner ist als 15 µm.
  • Nach dem Realisieren der Strukturierung des Bindungsmittels (siehe 3c) durch die Schaffung von Freibereichen 26 ist es vorzugsweise vorgesehen, die mindestens eine Metallschicht 10 und vorzugsweise die Rückseitenmetallschicht 20, besonders bevorzugt in einem gemeinsamen Verfahrensschritt, an das Keramikelement 30 anzubinden (siehe 3d). Nach Abschluss des Anbindungsprozesses ist es dann möglich, gezielt in den Bereichen, beispielweise im Rahmen eines Ätzprozesses, Abschnitte der mindestens eine Metallschicht 10 an der ersten Seite S1 wieder zu entfernen, um Isolationsgräben zwischen zwei benachbarten Abschnitten der mindestens einen Metallschicht 10 zu realisieren. Dabei sind die Ätzvorgänge derart ausgerichtet, beispielsweise durch eine entsprechende Maskierung auf der ersten Seite S1 der Metallschicht 10, dass Seitenflächen SF in der mindestens einen Metallschicht 10 ausgebildet werden in den Bereichen, in denen eine Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung erzwungen wurde. Weiterhin ist es vorstellbar, dass zusätzlich zu der Realisierung von Unterbrechungen 15 der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Keramikelement 30 und der mindestens ein Metallschicht 10 im Randbereich RB, weitere Unterbrechungen 7 der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der mindestens einen Metallschicht 10 und Keramikelement 30 eingelassen sind, vorzugsweise zwischen Rückseitenmetallschicht 20 und dem Keramikelement 30, die nicht im Randbereich RB der mindestens einen Metallschicht 10 angeordnet sind. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, zwischen der Rückseitenmetallschicht 20 bzw. der mindestens einen Metallschicht 10 und dem Keramikelement 30 zusätzlich für Entspannung und Entlastung zu sorgen. Vorzugsweise bildet diese Unterbrechung 15 der stoffschlüssigen Verbindung in Form einer Ausnehmung 7 eine Art Dehnungsfuge, die bei der Temperaturentwicklung im Betrieb oder in der Herstellung des Metall-Keramik-Substrats 1 eine entsprechende Ausdehnung der einzelnen Komponenten in diesem Bereich, zumindest kurzfristig gestattet. Dabei sind die Ausnehmungen 7 mindestens um einen Faktor 5 größer als die Unterbrechungen 15 im Randbereich. Aus den Freibereichen 26 können auch Unterbrechungen 15 gebildet werden, die nicht im Randbereich einer Seitenfläche angeordnet sind, insbesondere im Bindungsbereich zwischen der Rückseitenmetallschicht 20 und dem Keramikelement 30, aber vergleichbar dimensioniert sind wie die Unterbrechung 15 im Randbereich RB.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Metall-Keramik-Substrat
    7
    Ausnehmung
    10
    Metallschicht
    15
    Unterbrechung
    20
    Rückseitenmetallschicht
    25
    Bindungsmittel
    26
    Freibereich
    30
    Keramikelement
    A1
    erster Abstand
    A2
    zweiter Abstand
    K1
    erste Kante
    K2
    zweite Kante
    S1
    erste Seite
    S2
    zweite Seite
    RB
    Randbereich
    HSE
    Haupterstreckungsebene
    S
    Stapelrichtung
    D
    Dicke
    B
    Breite
    U
    Umlaufrichtung

Claims (8)

  1. Metall-Keramik-Substrat (1) für elektrische und/oder elektronische Bauteile mit einem Keramikelement (30) und mindestens einer Metallschicht (10), wobei sich die mindestens eine Metallschicht (10) und das Keramikelement (30) parallel zu einer Haupterstreckungsebene (HSE) erstrecken, entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene (HSE) verlaufenden Stapelrichtung (S) übereinander angeordnet sind und miteinander stoffschlüssig verbunden sind, wobei in einem Randbereich (RB) der mindestens einen Metallschicht (10) die mindestens eine Metallschicht (10) an einer dem Keramikelement (30) abgewandten ersten Seite (S1) durch eine erste Kante (K1) und an einer dem Keramikelement (30) zugewandten zweiten Seite (S2) durch eine zweite Kante (K2) begrenzt wird, wobei die erste Kante (K1) und die zweite Kante (K2) über eine Seitenfläche (SF) der mindestens einen Metallschicht (10) miteinander verbunden sind, wobei die Seitenfläche (SF) schräg, gestuft und/oder gebogen zur Haupterstreckungsebene (HSE) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Keramik-Substrat (1) in dem Randbereich (RB) der mindestens einen Metallschicht (10) mindestens eine Unterbrechung (15) der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der mindestens einen Metallschicht (10) und dem Keramikelement (30) aufweist, wobei sich die mindestens eine Unterbrechung (15) zumindest bereichsweise in Stapelrichtung (S) gesehen unterhalb der ersten Kante (K1) erstreckt und wobei die Unterbrechung (15) der stoffschlüssigen Verbindung geschlossen ist.
  2. Metall-Keramik-Substrat (1) gemäß Anspruch 1, wobei in einer parallel zur Haupterstreckungsebene (HSE) verlaufenden Richtung ein erster Abstand (A1) zwischen der ersten Kante (K1) und der zweiten Kante (K2) und ein zweiter Abstand (A2) zwischen der zweiten Kante (K2) und der Unterbrechung (15) der stoffschlüssigen Verbindung ausgebildet ist, wobei ein Verhältnis des ersten Abstand (A1) zum zweiten Abstand (A2) einen Wert zwischen 0,1 und 10 annimmt.
  3. Metall-Keramik-Substrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die mindestens eine Unterbrechung (15) der stoffschlüssigen Verbindung sich zumindest bereichsweise entlang eines Kantenverlaufs der ersten Kante (K1) und/oder zweiten Kante (K2) erstreckt.
  4. Metall-Keramik-Substrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenfläche (SF) zwischen der ersten Kante (K1) und der zweiten Kante (K2) mindestens ein lokales Maximum und ein lokales Minimum aufweist.
  5. Metall-Keramik-Substrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterbrechung (15) der stoffschlüssigen Verbindung entlang ihrer Erstreckung zumindest bereichsweise moduliert ist und/oder durch Bereiche mit stoffschlüssiger Verbindung unterbrochen ist.
  6. Metall-Keramik-Substrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine, bevorzugt senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Unterbrechung (15) bemessene, Breite der Unterbrechung (15) einen Wert zwischen 50 µm bis 500 µmannimmt.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - Bereitstellen eines Keramikelements (20) und mindestens einer Metallschicht (10), - Bereitstellen eines Bindungsmittels (25) - Strukturieren des Bindungsmittels (25) - Verbinden der mindestens einen Metallschicht (10) und des Keramikelements (30) über das Bindungsmittel (25).
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Strukturieren des Bindungsmittels (25) das Bindungsmittel (25) mittels Laserlicht bereichsweise entfernt wird.
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