DE4004844C1 - Copper metallisation on ceramic substrate - obtd. by bonding copper foil directly to whole surface of substrate, then masking and etching - Google Patents
Copper metallisation on ceramic substrate - obtd. by bonding copper foil directly to whole surface of substrate, then masking and etchingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung einer strukturierten Kupfermetallisierung auf einem Keramiksubstrat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for Her structured copper metallization a ceramic substrate according to the preamble of the claim 1.
Ein Verfahren zum direkten Verbinden einer Kupferfolie mit einem Keramiksubstrat ist aus der DE-A 32 04 167 bekannt. In dem Aufsatz "Neue Leistungs-Halbleiter-Modu le mit hoher Lastwechselfestigkeit", BBC Nachrichten, Jahrgang 64, Heft 7, 1982, Seiten 196 bis 200 ist auf Seite 199 ausgeführt, daß auf solche Weise mit einer Kupfermetallisierung versehenes Substrat durch nach trägliches Ätzen strukturiert werden kann. Die zweite Seite des Keramiksubstrats kann anschließend mit einer ganzflächigen Kupfermetallisierung ebenfalls nach dem Direktverbindungsverfahren metallisiert werden. Alterna tiv hierzu kann auch mit einem einzigen Bondprozeß beidseitig eine Kupferfolie aufgebracht und anschließend geätzt werden, wie in Verbindungstechnik in der Elektro nik, VTE 1/89, Seite 16 bis 19 auf Seite 16 beschrieben ist. Außerdem kann eine beispielsweise durch Stanzen oder Ätzen vorstrukturierte Kupferfolie auf die Keramik aufgebracht werden.A method of connecting a copper foil directly with a ceramic substrate is from DE-A 32 04 167 known. In the essay "New Power Semiconductor Mod le with high fatigue strength, "BBC News, Volume 64, Issue 7, 1982, pages 196 to 200 is on Page 199 stated that in such a way with a Copper metallization provided substrate by after slow etching can be structured. The second Side of the ceramic substrate can then with a full-surface copper metallization also after Direct connection process to be metallized. Alterna This can also be done with a single bonding process a copper foil is applied to both sides and then be etched, as in connection technology in electronics nik, VTE 1/89, pages 16 to 19 on page 16 is. In addition, one can, for example, by stamping or etching pre-structured copper foil on the ceramic be applied.
Direktgebondete Keramik-Kupfer-Substrate haben viele hervorragende Eigenschaften, insbesondere weisen sie eine sehr haftfeste Verbindung zwischen der Keramikplat te und der Kupferfolie auf. Das gilt zumindest für die Verbindung einer oxidischen Keramik, wie z.B. Aluminiu moxid mit Kupfer. Aus der Firmendruckschrift "High Ther mal Conductivity ALN Substrates" der Fa. Toshiba, Serial No. D-62002, vom 28. Februar 1987 sind auch direktgebon dete Substrate bekannt, welche auf der Basis einer nichtoxidischen Keramik, nämlich Aluminiumnitrid herge stellt sind. Um eine solche Keramik mit einer Kupferfo lie direkt verbinden zu können, muß die Keramik ober flächlich oxidiert werden. Eine solche dünne Oxidschicht kann nur sehr begrenzt durch unterschiedliche mechani sche Spannungen an der Übergangsstelle von einer metal lisierten zu einer nichtmetallisierten Fläche erzeugte Kräfte aufnehmen. Aus diesem Grund weisen am Markt er hältliche Module mit ALN-isolierten Substraten eine Me tallisierung mit abgeschrägten Kanten auf. Die abge schrägten Kanten führen zu einem kleineren Gradienten der mechanischen Spannungen am Rand der Metallisierungs flächen. Die Metallisierung dieser ALN-Module ist durch Bonden von vorstrukturierten Kupferfolien hergestellt. Das dazu erforderliche Strukturieren und Abschrägen der Kupferfolie vor dem Bonden erfordert zwei Ätzschritte und ist daher aufwendig und führt zu einer wenig flexi blen Fertigung. Die Handhabung der empfindlichen struk turierten Kupferfolien ist schwierig. Many have direct-bonded ceramic-copper substrates excellent properties, in particular they exhibit a very adhesive connection between the ceramic plate te and the copper foil. That applies at least to the Connection of an oxide ceramic, e.g. Aluminum moxide with copper. From the company publication "High Ther times Conductivity ALN Substrates "from Toshiba, Serial No. D-62002, dated February 28, 1987 are also direct borrowed dete substrates known, which are based on a non-oxide ceramics, namely aluminum nitride represents are. To such a ceramic with a copper foil To be able to connect directly, the ceramic must surface oxidized. Such a thin oxide layer can only be very limited by different mechani tensions at the transition point from a metal generated to a non-metallized surface Absorb forces. For this reason, he point to the market modules with ALN-insulated substrates tallization with bevelled edges. The abge slanted edges result in a smaller gradient the mechanical stresses at the edge of the metallization surfaces. The metallization of these ALN modules is complete Bonding of pre-structured copper foils. The necessary structuring and chamfering of the Copper foil before bonding requires two etching steps and is therefore complex and leads to a little flexi blen manufacturing. Handling the delicate struk tured copper foils is difficult.
In VTE 1/89 wird auf Seite 19 berichtet, daß auch bei oxidischer Keramik nach einer Temperaturwechselbelastung Risse in der Keramik auftreten können, welche zu einem sogenannten Muschelbruch führen. Einer solchen Rißbil dung kann durch Verwendung einer hochfesten Keramik mit feiner Korngrößenverteilung vorgebeugt werden. Derartige Keramiken mit z.B. 99,5% Al2O3 und einer Biegefestigkeit von etwa 500 MPa sind aus der Dünnfilmtechnik bekannt. Sie sind jedoch ebenso wie andere noch festere Keramiken mit dichtem Gefüge für die vorgesehene Massenfertigung und die Verwendung in Leistungshalbleitermodulen zu teuer.In VTE 1/89 it is reported on page 19 that even with oxidic ceramics, cracks can occur in the ceramics after exposure to temperature changes, which lead to a so-called shell break. Such crack formation can be prevented by using a high-strength ceramic with a fine particle size distribution. Such ceramics with, for example, 99.5% Al 2 O 3 and a bending strength of about 500 MPa are known from thin-film technology. However, like other even firmer ceramics with a dense structure, they are too expensive for the intended mass production and for use in power semiconductor modules.
Eine andere Möglichkeit zur Verminderung der Gefahr ei ner Rißbildung besteht darin, dünnere Kupferfolien zu verwenden, wobei sich jedoch ebenfalls Schwierigkeiten ergeben. Auf der strukturierten Oberseite eines Sub strats will man eine möglichst dicke Kupferfolie im Hin blick auf die Querleitfähigkeit haben. Auf der Untersei te soll die Kupferfolie ebenfalls dick sein, um eine hohe Druckspannung zu erzielen. Eine unterschiedlich dicke Metallisierung sollte im Hinblick auf eine sich dann einstellende Wölbung vermieden werden. Außerdem ist die Lagerhaltung unterschiedlich dicker Folien aufwen dig.Another way to reduce the risk The formation of cracks consists in thinning copper foils use, but there are also difficulties surrender. On the structured top of a sub strats you want the thickest possible copper foil in the back have a view of the transverse conductivity. On the Untersei te, the copper foil should also be thick to a to achieve high compressive stress. One different thick metallization should be with regard to one then adjusting curvature can be avoided. Besides, is storage of foils of different thicknesses dig.
Das von der Herstellung von Substraten mit nichtoxidi schen Keramiken bekannte Verfahren, nämlich vorstruktu rierte Folien mit im Randbereich abgeschrägten Kanten zu verwenden, ist wegen der schwierigen Handhabung der Fo lien ebenfalls nicht zufriedenstellend.That from the production of substrates with nonoxidi known ceramics, namely vorstruktu foils with bevelled edges in the edge area use is because of the difficult handling of the Fo lien also unsatisfactory.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus den genannten BBC Nachrichten bekanntes Verfahren zur Her stellung einer Kupfermetallisierung auf einem Keramik substrat dahingehend zu verbessern, daß danach herge stellte Produkte eine deutlich geringere Neigung zur Rißbildung aufweisen.The invention has for its object one from called BBC News known process to manufacture position of a copper metallization on a ceramic To improve the substrate so that afterwards provided products with a significantly lower tendency to Have cracks.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Kupfermetallisierung auf einem Ke ramiksubstrat gelöst, wobei zunächst eine ganzflächige Kupferschicht durch Verbinden einer Kupferfolie mit dem Keramiksubstrat nach einem Direktverbindungsverfahren hergestellt wird und anschließend durch Maskieren und Ätzen der Kupferschicht die strukturierte Kupfermetalli sierung hergestellt wird, und wobei durch entsprechende Maskierung und eine entsprechende Steuerung des Ätzpro zesses die strukturierte Metallisierung unter Anwendung einer der nachstehend aufgeführten Gestaltungsmöglich keiten, oder einer beliebigen Kombination davon, herge stellt wird:This task is accomplished through a manufacturing process a structured copper metallization on a Ke loosened ceramic substrate, initially with a full-surface Copper layer by connecting a copper foil to the Ceramic substrate using a direct connection process is produced and then by masking and Etching the copper layer the structured copper metalli sation is produced, and by appropriate Masking and a corresponding control of the Ätzpro zesses using the structured metallization one of the design options listed below or any combination thereof is:
- a) Rundung von Ecken der Kupfermetallisierung,a) rounding corners of the copper metallization,
- b) Herstellung eines Randbereiches der Metallisierung mit verringerter Schichtdicke,b) production of an edge region of the metallization with reduced layer thickness,
- c) Ausfransung der Kanten der Metallisierung undc) fraying the edges of the metallization and
- d) Gliederung oder stellenweise Schwächung einzelner Flächen der strukturieren Metallisierung.d) Outline or partial weakening of individuals Areas of structured metallization.
Durch diese Maßnahmen werden größere Druck- und Zugspan nungsunterschiede am Übergang von metallisierten zu nichtmetallisierten Substratflächen vermieden.Through these measures, greater pressure and tension can be achieved Differences in the transition from metallized to unmetallized substrate surfaces avoided.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen an gegeben. Advantageous refinements are set out in the subclaims given.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß trotz der Verwendung einer Kupferfolie in üblicher Dicke von etwa 0,2 bis 05 mm, typisch 0,3 mm Dicke, die auf beiden Seiten des Ke ramiksubstrats aufgebracht werden kann, Risse in der Keramik vermieden werden. Dies wird durch Maßnahmen beim Maskieren und Ätzen der bereits gebondeten und zu struk turierenden Metallisierung erreicht, so daß praktisch kein Mehraufwand entsteht und Handhabungsprobleme mit einer strukturierten Kupferfolie vermieden werden.The invention has the advantage that despite the use a copper foil in the usual thickness of about 0.2 to 05 mm, typically 0.3 mm thick, which is on both sides of the Ke ceramic substrate can be applied, cracks in the Ceramics can be avoided. This is done through measures at Masking and etching the already bonded and too struc turizing metallization achieved, so practical no additional effort and handling problems a structured copper foil can be avoided.
Ausgehend von der Erkenntnis, daß Risse in der Keramik dadurch entstehen, daß in den freigeätzten Keramikberei chen Zugspannungen bestehen, während die Keramikbereiche unter den Kupferfolien unter Druckspannung stehen, wird durch verschiedene Maßnahmen, welche einzeln oder in Kombination angewendet werden können, eine Verminderung des Spannungsänderungsgradienten am Übergang von metal lisierten zu nichtmetallisierten Flächen herbeigeführt. Alle diese Maßnahmen erfordern lediglich eine entspre chende Maskierung und ggf. Steuerung des Ätzprozesses.Based on the knowledge that cracks in the ceramic arise from the fact that in the etched ceramic area Chen tensile stresses exist while the ceramic areas are under the copper foils under compressive stress through various measures, either individually or in Combination can be applied to decrease of the voltage change gradient at the transition from metal led to non-metallized surfaces. All of these measures only require one appropriate masking and, if necessary, control of the etching process.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Pro dukte sind besonders unempfindlich gegenüber lokal ein wirkende kurzzeitige hohe Wärmebelastungen, die z.B. durch hohe Impulsbelastungen von Leistungshalbleiter chips vorkommen können.Pro produced by the method according to the invention Products are particularly insensitive to local ones short-term high thermal loads, e.g. due to high impulse loads of power semiconductors chips can occur.
Eine genauere Beschreibung der Erfindung erfolgt anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie len.A more detailed description of the invention follows from execution example shown in the drawing len.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine nach dem Stand der Technik herge stellte strukturierte Metallisierung auf einem Keramiksubstrat, Fig. 1 is a Herge according to the prior art presented structured metallization on a ceramic substrate,
Fig. 2 und 3 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Metallisierung auf einem Keramiksubstrat, Fig. 2 and 3, a metallization prepared by the process of this invention on a ceramic substrate,
Fig. 4 und 5 eine Variante zur erfindungsgemäßen Her stellung von Metallisierungskanten, Fig. 4 and 5, a variant of the inventive Her position of Metallisierungskanten,
Fig. 6 bis 9 eine weitere Variante zur Herstellung von Metallisierungskanten, Fig. 6 to 9 shows a further variant for the production of Metallisierungskanten,
Fig. 10 bis 12 Varianten zur Gliederung oder Schwächung von Metallisierungen. Fig. 10 to 12 variants to structure or weakening of metallizations.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Keramiksubstrats 1 mit ei ner strukturierten Kupfermetallisierung 2 dargestellt. Das Keramiksubstrat 1 besteht üblicherweise aus einem Standardmaterial mit 96% Al2O3, das eine Biegefestigkeit von etwa 280 MPa aufweist und in der Dickschichttechnik Verwendung findet. Die Kupfermetallisierung ist durch direktes Verbinden einer Kupferfolie mit z.B. 0,3 mm Dicke und anschließendem Ätzen hergestellt. Bei diesem nach dem Stand der Technik bekannten Herstellverfahren entstehen steile Flanken am Rand der Kupfermetallisie rung. Durch Pfeile ist angedeutet, daß die metallisier ten Flächen der Keramik unter Druckspannung stehen, wo bei es zu einer vektoriellen Addition zweier Druckspan nungen kommt, während die Keramik außerhalb dieser Flä chen unter Zugspannung steht. Nach einer typischen Tem peraturwechselbelastung von z.B. zehn Wechseln zwischen -40°C und +125°C mit einer Verweildauer von jeweils lh können bei einem in Fig. 1 gezeigten Produkt im Randbe reich der metallisierten Flächen, insbesondere an den Ecken der metallisierten Flächen, Risse 3 in dem Kera miksubstrat 1 entstehen. Wegen des erwähnten resultie renden Druckspannungsvektors verlaufen typische Risse 3 schräg zu äußeren Metallisierungsecken. Innere Ecken sind dagegen bezüglich Rißbildung unkritisch.In Fig. 1, a part of a ceramic substrate 1 with egg ner structured copper metallization 2 is shown. The ceramic substrate 1 usually consists of a standard material with 96% Al 2 O 3 , which has a bending strength of approximately 280 MPa and is used in thick-film technology. The copper metallization is produced by directly connecting a copper foil, for example 0.3 mm thick, and then etching. This manufacturing method known from the prior art produces steep flanks at the edge of the copper metallization. Arrows indicate that the metallized surfaces of the ceramic are under compressive stress, where there is a vectorial addition of two compressive stresses, while the ceramic is under tensile stress outside of these surfaces. After a typical temperature change load of, for example, ten changes between -40 ° C. and + 125 ° C. with a dwell time of 1 hour each, cracks can occur in a product shown in FIG 3 arise in the Kera miksubstrat 1 . Because of the resultant compressive stress vector mentioned, typical cracks 3 run obliquely to outer metallization corners. Inner corners, on the other hand, are not critical with regard to crack formation.
Fig. 2 zeigt erfindungsgemäße Maßnahmen zur Vermeidung von Anrissen oder Rissen in der Keramik, nämlich eine Abrundung von Ecken an der Kupferschicht 2 und eine Ab schrägung der Kanten der Kupferschicht 2. An den so ab gerundeten Ecken 4 und abgeschrägten Kanten 5 ist der Übergang von einer Zugspannung zu einer Druckspannung auf einen größeren Bereich verteilt und damit der Gra dient der Spannungsänderung verkleinert. Eine in Fig. 2 eingetragene Schnittebene A-B ist in Fig. 3 gezeigt, wobei zu erkennen ist, daß das Keramiksubstrat 1 auf der Oberseite eine strukturierte Kupfermetallisierung 2 und auf der Unterseite eine durchgehende Kupfermetallisie rung aufweist. Bei allen vorgeschlagenen Verfahrensva rianten kann eine bekannte Siebdrucktechnik oder Foto maskentechnik angewendet werden. Die abgeschrägten Kan ten 5 sollten wenigstens so breit sein, wie sie hoch sind, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Für beson ders flache Anätzungen kann ein zweistufiges Ätzverfah ren erforderlich sein. Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Verfahren um mit einem einzigen Ätzschritt einen größe ren verdünnten Randbereich der Metallisierung herzustel len. Dabei zeigt Fig. 4 eine Maskierung 6, welche eine zu strukturierende Kupferschicht 2 abdeckt. Fig. 5 zeigt ein Produkt nach Durchführung des Ätzprozesses, wobei ein Keramiksubstrat 1 mit einer durch Ätzung struktu rierten Kupferschicht 2 dargestellt ist. Es ist zu er kennen, daß ein breiter Randbereich 7 entstanden ist, der zwar nicht kontinuierlich abgeschrägt ist, worauf es hier auch nicht ankommt, sondern nahezu gleichmäßig dünn ist im Vergleich zur übrigen Metallisierung. Dabei ist auch der äußerste Randbereich, der von einem schmalen Streifen der Maske abgedeckt war, durch den bekannten Effekt der Unterätzung dünner geworden. Fig. 2 shows measures according to the invention for avoiding cracks or cracks in the ceramic, namely a rounding of corners on the copper layer 2 and a bevel from the edges of the copper layer 2 . At the rounded corners 4 and beveled edges 5 , the transition from tensile stress to compressive stress is distributed over a larger area and the grain serves to reduce the change in stress. A cutting plane AB entered in FIG. 2 is shown in FIG. 3, wherein it can be seen that the ceramic substrate 1 has a structured copper metallization 2 on the top and a continuous copper metallization on the bottom. A known screen printing technique or photo mask technique can be used in all proposed procedural variants. The bevelled edges 5 should be at least as wide as they are high in order to achieve the desired effect. A two-stage etching process may be required for particularly flat etchings. FIGS. 4 and 5 show a method using a single etching step len a size ren thinned edge region of the metallization herzustel. Here, Fig. 4 shows a mask 6 which covers a to be patterned copper layer 2. Fig. 5 shows a product after carrying out the etching process in which a ceramic substrate 1 is shown with a struc tured by etching the copper layer 2. It should be known that a wide edge region 7 has arisen, which is not continuously beveled, which is not important here, but is almost uniformly thin compared to the rest of the metallization. The outermost edge area, which was covered by a narrow strip of the mask, has also become thinner as a result of the known undercut effect.
Fig. 6 zeigt eine weitere Maßnahme zur Vermeidung von Rißbildungen, wobei anstelle von geraden Kanten der Me tallisierung durch Ausfransungen verlängerte Kanten vor geschlagen werden, welche z.B. durch sägezahnförmige oder mäanderförmige Kantenformen erzielt werden können. Auf solche Weise hergestellte Metallisierungsfinger 8 sollen so dimensioniert sein, daß sie mit der jeweiligen Maskiertechnik noch sicher beherrschbar sind. Das bedeu tet z.B. bei etwa 0,3 mm dicken Kupferschichten, daß die Finger 8 an ihrer Wurzel 9 eine Breite von 1 mm nicht unterschreiten sollten und die Abstände zwischen den Fingern 8 mindestens 0,5 mm betragen sollten. Der Ab stand kann sich zur Wurzel 9 hin verringern, wobei eine dadurch verursachte geringere Durchätzung erwünscht ist, weil dann eine abgeschrägte Kante entsteht. Der Vor schlag zur Fingerstruktur kann auch so ausgedrückt wer den: Die Breite und die Länge der Finger soll etwa der dreifachen Kupferschichtdicke entsprechen und die Ab stände etwa der zweifachen Schichtdicke. Die Fingerkup pen werden zweckmäßig verrundet, um Spannungsspitzen zu vermeiden. Fig. 6 shows a further measure to avoid cracking, wherein instead of straight edges of Me tallization by fraying elongated edges are struck before, which can be achieved for example by sawtooth or meandering edge shapes. Metallization fingers 8 produced in this way should be dimensioned such that they can still be safely controlled with the respective masking technology. This means, for example, with approximately 0.3 mm thick copper layers that the fingers 8 at their roots 9 should not be less than 1 mm wide and the distances between the fingers 8 should be at least 0.5 mm. From the stand can decrease towards the root 9 , a resulting lower etching is desirable because then a beveled edge is formed. The suggestion for the finger structure can also be expressed as follows: the width and length of the fingers should correspond to approximately three times the thickness of the copper layer and the distances from approximately twice the thickness of the layer. The fingertips are appropriately rounded to avoid voltage peaks.
Die in Fig. 6 dargestellte Maßnahme zur Kantenverlänge rung wird insbesondere für solche Fälle vorgeschlagen, in denen ein Chip mit besonders hoher Impulsbelastung, beispielsweise ein Thyristor unter Stoßstrombelastung auf einer Lötfläche 10 angeordnet werden soll. In ande ren Fällen kann auch eine Verlängerung der Kante im Be reich von Ecken der Metallisierung genügen, wie in Fig. 10 dargestellt. Dort sind an den Ecken der Metalli sierung 2 Schlitze 11 durch Ätzung hergestellt, welche im Winkel von etwa 45° nach innen verlaufen. Ihre Breite ist das Zwei- bis Dreifache, ihre Länge mindestens das Dreifache der Kupferschichtdicke.The measure for edge extension shown in FIG. 6 is proposed in particular for those cases in which a chip with a particularly high pulse load, for example a thyristor under surge current load, is to be arranged on a soldering surface 10 . In other cases, an extension of the edge in the area of corners of the metallization may suffice, as shown in FIG. 10. There are 2 slots 11 made by etching at the corners of the metallization, which extend at an angle of about 45 ° to the inside. Their width is two to three times, their length at least three times the thickness of the copper layer.
In Fig. 6 ist neben einer mäanderförmigen Kantenform mit Fingern 8 eine Sägezahnstruktur 12 dargestellt. Diese Sägezahnstruktur 12 ist in Fig. 7 vergrößert darge stellt, wobei im gezeigten Beispiel Dreieckzähne mit etwa gleicher Seitenlänge vorhanden sind. Die Seitenlän ge sollte etwa dreimal so groß wie die Kupferschichtdik ke sein. Je nach zur Verfügung stehendem Platz und gege bener thermischer Schockbelastung können auch andere Dreieckformen, z.B. mit größerer Höhe vorgesehen werden. Beim Ätzen der Sägezahnstruktur werden in gewünschter Weise die engen Zwischenräume der Dreiecke weniger stark durchgeätzt und die Spitzen verrundet. Dies ist in der Zeichnung dargestellt durch einen in Fig. 7 eingetrage nen Schnitt C-D, welcher in Fig. 8 gezeigt ist, und durch einen in Fig. 7 eingetragenen Schnitt E-F, welcher in Fig. 9 gezeigt ist. Es ist anzumerken, daß die in den Fig. 3, 8 und 9 gezeigte ganzflächige Kupferschicht auf der Unterseite des Keramiksubstrats keiner ätztech nischen Behandlung bedarf, da die Keramik überall unter Druckspannung steht.In Fig. 6 a sawtooth 12 in addition to a meandering shape with edge fingers 8 is shown. This sawtooth structure 12 is shown enlarged in FIG. 7, with triangular teeth with approximately the same side length being present in the example shown. The side length should be about three times as large as the copper layer thickness. Depending on the available space and given thermal shock load, other triangular shapes, for example with a greater height, can also be provided. When etching the sawtooth structure, the narrow spaces between the triangles are less etched through and the tips are rounded. This is illustrated in the drawing by a section CD entered in FIG. 7, which is shown in FIG. 8, and by a section EF, entered in FIG. 7, which is shown in FIG. 9. It should be noted that the full-area copper layer shown in FIGS . 3, 8 and 9 on the underside of the ceramic substrate does not require any etching treatment, since the ceramic is under compressive stress everywhere.
Eine weitere alternative Maßnahme ist in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Nach diesem Vorschlag werden größere Druck- und Zugspannungsunterschiede durch eine feine Gliederung oder eine Schwächung der Kupfermetallisierung vermieden. Another alternative measure is shown in FIGS. 11 and 12. According to this proposal, larger differences in pressure and tensile stress are avoided by a fine structure or a weakening of the copper metallization.
Eine erste Variante zur Realisierung dieser Maßnahme ist in Fig. 11 dargestellt. Fig. 11 zeigt ein Keramiksub strat 1 mit einer Kupfermetallisierung 2 mit einem An schlußbereich 13, in welchem ein Gate-Anschluß ange bracht werden soll. Zur Gliederung oder Schwächung der Metallisierung 2 ißt eine Vielzahl von Löchern 14 in der Metallisierung 2 angeordnet, welche durch Ätzung herge stellt werden. Die Löcher 14 besitzen Durchmesser von etwa der zweifachen Metallisierungsdicke, ihre Abstände sind etwa von der gleichen Größe. Dabei ist es nicht zwingend notwendig, daß die Löcher vollständig durch geätzt werden.A first variant for implementing this measure is shown in FIG. 11. Fig. 11 shows a ceramic substrate 1 with a copper metallization 2 with a connection area 13 in which a gate connection is to be introduced. To structure or weaken the metallization 2 eats a plurality of holes 14 arranged in the metallization 2 , which are produced by etching. The holes 14 have diameters of approximately twice the metallization thickness, their spacing is approximately the same size. It is not absolutely necessary for the holes to be completely etched through.
Eine zweite Variante ist in Fig. 12 dargestellt. Dort ist die Metallisierung 2 in einem vorgesehenen Anschluß bereich 13 durch Ätzung mäanderförmig ausgeführt. Die Breite des so hergestellten Kupferschichtbandes 15 be trägt etwa das Dreifache der Kupferschichtdicke, die Abstände zwischen den Streifen des mäanderförmigen Kup ferschichtbandes 15 betragen etwa das Zweifache der Schichtdicke. Ecken sind verrundet.A second variant is shown in FIG. 12. There, the metallization 2 is meandered in a designated connection area 13 by etching. The width of the copper layer tape 15 thus produced contributes be about three times that of the copper layer thickness, the spacing between the strips of the meandering Kup ferschichtbandes 15 be about two times the layer thickness. Corners are rounded.
Die in den Fig. 11 und 12 beispielhaft dargestellte Maßnahme zur Gliederung oder Schwächung der Metallisie rung kann vorteilhaft angewendet werden, wenn keine ho hen Ströme abgeführt werden müssen und wenn eine Struk turierung der Metallisierungskanten aus Platzgründen nicht möglich ist.The measure shown in FIGS . 11 and 12 for structuring or weakening the Metallisie tion can be used advantageously when no high currents have to be dissipated and when structuring the metallization is not possible due to space constraints.
Die insgesamt vorgeschlagenen Verfahrensvarianten sind je nach Gegebenenheiten einzeln oder in einer im Einzel fall für zweckmäßig erachteten Kombination anwendbar.The overall proposed process variants are depending on the circumstances individually or in one at a time applicable for the combination deemed appropriate.
BezugszeichenlisteReference symbol list
1 Keramiksubstrat
2 Kupfermetallisierung, Kupferschicht
3 Riß
4 abgerundete Ecke
5 abgeschrägte Kante
6 Maskierung
7 dünner Randbereich
8 Metallisierungsfinger
9 Wurzel
10 Lötfläche
11 Schlitz
12 Sägezahnstruktur
13 Anschlußbereich
14 Loch
15 Kupferschichtband 1 ceramic substrate
2 copper metallization, copper layer
3 crack
4 rounded corners
5 bevelled edge
6 masking
7 thin edge area
8 metallization fingers
9 root
10 soldering area
11 slot
12 sawtooth structure
13 connection area
14 holes
15 copper layer tape
Claims (9)
- a) Rundung von Ecken der Kupfermetallisierung (2),
- b) Herstellung eines Randbereiches (5) der Metallisie rung (2) mit verringerter Schichtdicke,
- c) Ausfransung (8, 12) der Kanten der Metallisierung (2) und
- d) Gliederung oder stellenweise Schwächung einzelner Flächen der strukturierten Metallisierung (2).
- a) rounding corners of the copper metallization ( 2 ),
- b) production of an edge region ( 5 ) of the metallization ( 2 ) with a reduced layer thickness,
- c) fraying ( 8 , 12 ) of the edges of the metallization ( 2 ) and
- d) structuring or weakening individual areas of the structured metallization ( 2 ).
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