DE69217285T2 - Keramische Leiterplatte - Google Patents

Keramische Leiterplatte

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Kazuo Matsumura
Nobuyuki Mizunoya
Takayuki Naba
Tadashi Tanaka
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Description

    Technischer Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplatte aus Keramik. Die Erfindung betrifft noch genauer eine Leiterplatte aus Keramik, die es ermöglicht, Einflüsse von Spannungen zu reduzieren, die durch Hitzezyklen während des Betriebs der Leiterplatte hervorgerufen werden, und die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Leiterplatte aus Keramik zu erhöhen.
  • In den jüngst zurückliegenden Jahren wurden verschiedene Arten von Leiterplatten aus Keramik in weitem Umfang als Leiterplatten für Starkstrom-Transistormodule oder mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Hochenergie-Module verwendet. Eine derartige Leiterplatte aus Keramik umfaßt eine Basisplatte aus Keramik, die aufgebaut ist aus einem Sinterkörper aus Keramik und einer Metallplatte wie beispielsweise einer Kupferplatte, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik gebunden ist. Dabei weist die Metallplatte eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf.
  • Als Materialien für die Basisplatte aus Keramik wurde Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbonat oder dergleichen Aufinerksamkeit geschenkt, und zwar wegen deren ausgezeichneter elektrischer Isolations-Eigenschaften und thermischer Leitfähigkeit.
  • Die Leiterplatte aus Keramik, die eine Schaltung aufweist, die aus der leitfähigen Metallplatte wie beispielsweise einer Kupferplatte besteht, wird allgemein nach dem DBC- Verfahren (Direct Bonding Copper-Verfahren) hergestellt. Dabei werden die Metallplatten direkt auf die Basisplatte aus Keramik gebunden. Ein anderes Verfahren, nach dem Leiterplatten aus Keramik hergestellt werden, ist das Lötverfahren unter Verwendung eines aktiven Metalls, bei dem die Metallplatten auf die Oberfläche der Keramikplatte über ein Lötmaterial gebunden werden, das aktive Metalle wie beispielsweise Elemente der Gruppen IVa und/oder Va des Periodensystems der Elemente enthält.
  • Als konkrete Verfahrensweise zur Bildung der Schaltung sind die folgenden Verfahren bekannt: Die Verfahren können ein Verfahren einschließen, bei dem eine Metallplatte, die ein vorbestimmtes Schaltungsmuster aufweist, das vorher durch Preßbearbeitung oder Ätzbehandlung ausgebildet wurde, dazu verwendet wird, auf die Basisplatte aus Keramik gebunden zu werden, oder ein Verfahren, bei dem die Schaltungsmuster gebildet werden, nachdem ein Ausgangsmaterial der Metallplatte auf die Basisplatte aus Keramik gebunden wurde.
  • Figur 27 zeigt den Aufbau der Leiterplatte aus Keramik, die nach dem DBC-Verfahren hergestellt wurde, wie es oben beschrieben wurde. Die Leiterplatte aus Keramik wird durch die folgenden Verfahrensschritte hergestellt: Ein Kupfer-Rohmaterial wird unter Bildung einer Mehrzahl von Kupfer-Schaltungsplatten 2A, 2B und 2C, die jeweils eine vorbestimmte Form haben (Schaltungsmuster), ausgestanzt. Die Kupfer-Schaltungsplatten 2A, 2B und 2C werden danach auf beiden Oberflächenseiten der Basisplatte 1 aus Keramikniaterial, die aus einem Sinterkörper aus Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) oder aus Aluminiumnitrid (AlN) oder dergleichen mit einer Dicke von etwa 0,3 bis 3 mm besteht, angeordnet und in Kontakt gebracht und so eine Platten-Anordnung gebildet. Die Platten-Anordnung wird danach auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und so eine eutektische flüssige Phase gebildet. Dadurch wird der Oberfläche der Basisplatte 1 aus Keramik Benetzbarkeit verliehen. Im Anschluß daran wird die Plattenanordnung abgekühlt, und die flüssige Phase wird verfestigt, wodurch die Kupfer-Schaltungsplatten 2A, 2B und 2C direkt auf die Basisplatte 1 aus Keramik gebunden werden.
  • Außerdem ist von der Mehrzahl der Kupfer-Schaltungsplatten 2A, 2B und 2C ein Kantenabschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte 2A mit einem Anschlußklemmen-Port 3 versehen, an den ein Anschluß eines LSI-Schaltungselements oder -moduls angeschlossen werden kann, das auf die Basisplatte 1 aus Keramik geladen werden soll. Wie in Figur 2B gezeigt, wird der Anschlußklemmen-Port 3 vorher durch Ausstanzen der Kupfer-Schaltungsplatte 2A mittels einer Preßstanz-Vorrichtung unter gleichzeitigem Biegen des Kantenabschnittes in einer Weise gebildet, daß er - vom Querschnitt her gesehen - U-Form aufweist. Nachdem die Kupfer-Schaltungsplatte 2A integral auf die Oberfläche der Basisplatte 1 aus Keramik unter Anwendung des DBC-Verfahrens gebunden wurde, bleibt eine freie Kantenseite des Anschlußklemmen-Ports 3 in der Weise erhalten, daß sie gegenüber der Oberfläche der Basisplatte 1 aus Keramik erhaben ist. Ein Anschluß 4 eines (nicht gezeigten) Moduls wird mittels eines Lötmittels 5 an eine Oberfläche des Anschlußklemmen-Ports 3 gebunden.
  • Um die Benetzbarkeit für das Lötmittel in Bezug auf den Anschlußklemmen-Port 3 zu verbessern, der aus Kupfer besteht, und um die Bindungsfestigkeit zwischen dem Anschluß 4 und dem Anschlußklemmen-Port 3 zu erhöhen, wird eine Nickel-Metallisierungsschicht 6, die eine Dicke von etwa 2 bis 6 µm aufweist, auf jeder Oberfläche der Kupfer- Schaltungsplatten 2 (2A bis 2C) gebildet.
  • Im Ergebnis wird selbst in einem Fall, in dem sich der Anschluß 4 bewegt und dieser vertikal aufgrund einer thermischen Ausdehnung oder dergleichen deformiert wird, wie dies durch einen Pfeil in Figur 28 gezeigt ist, die Deformation oder Verschiebung des Anschlußklemmen-Ports 3 durch Verbiegen des Anschlußklemmen-Ports 3 um dessen Basisabschnitt absorbiert. Dementsprechend wird in effektiver Weise verhindert, daß sich die durch die thermische Ausdehnung hervorgerufene Belastung auf die Basisplatte 1 aus Keramik konzentriert.
  • Andererseits zeigt Figur 29 den Aufbau einer anderen herkömmlichen Leiterplatte aus Keramik, die unter Anwendung des Verfahrens mit Lötung mit einem aktiven Metall hergestellt wurde.
  • Die in Figur 29 gezeigte Leiterplatte aus Keramik umfaßt eine Basisplatte 11 aus Keramik und eine Schaltungsplatte aus Kupfer 12, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte 11 aus Keramik über eine Bindungsschicht 13 gebunden ist, die hauptsächlich aus aktiven Metallen wie z.B. Titan (Ti), Silber (Ag), Kupfer (Cu) oder dergleichen besteht. Eine Kupfer-Stützplatte 14 zum Verhindern einer thermischen Deformation der Basisplatte 11 aus Keramik wird auf die andere Oberflächenseite der Basisplatte 11 aus Keramik über eine ähnliche Bindungsschicht 13 gebunden, die aus dem aktiven Metall besteht. Außerdem ist in einem als Produkt hergestellten Modul ein Halbleiter-Chip 15, z.B. ein Si- Chip, auf die Oberfläche der Schaltungsplatte 12 aus Kupfer über eine Lötmittelschicht 16 gebunden. Erforderliche Drähte werden in der Weise angeschlossen, daß der Halbleiter- Chip 15 mit der Schaltungsplatte 12 aus Kupfer elektrisch verbunden ist. Außerdem ist ein Kühlkörper 17 auf die rückwärtige Oberflächenseite der Kupfer-Stützplatte 14 über eine Lötmittelschicht 16 gebunden.
  • Das Verfahren unter Löten mit einem aktiven Metall wird als Verfahren zum Binden einer Basisplatte aus Keramik und einer Schaltungsplatte aus Metall aufeinander angewendet, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß man eine Paste unter Mischen eines Bindemittels wie z.B. einer organischen Komponente oder dergleichen und eines Lösungsmittels mit einem Pulver eines aktiven Metalls wie z.B. Ti, Cu, Ag oder dergleichen herstellt, die Paste unter Bildung eines Musters auf eine Oberfläche der Basisplatte 11 aus Keramik druckt, die Schaltungsplatte aus Kupfer auf einer Oberfläche der Leiterplatte 11 aus Keramik in Verbindung mit dem Druckmuster unter Ausbildung eines zusammengesetzten Körpers anordnet und den zusammengesetzten Körper in einer Inertgasatmosphäre (d.h. in einer Ar-Gas-Atmosphäre oder N&sub2;-Gas-Atmosphäre oder dergleichen) oder im Vakuum erhitzt und dadurch die Schaltungsplatte 12 aus Kupfer auf die Basisplatte 11 aus Keramik thermisch bindet.
  • Die Kupfer-Stützplatte 14 wird ebenfalls auf die Basisplatte aus Keramik gebunden, wobei man dasselbe Verfahren anwendet, wie es vorstehend beschrieben wurde.
  • In Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren reagiert Ti mit Stickstoff (N) oder Sauerstoff (0) unter Bildung von TiN oder TiO; zur gleichen Zeit reagieren Cu und Ag mit der Kupferkomponente unter Bildung eines eutektischen Bindungsmaterials, wodurch die Schaltungsplatte 12 aus Kupfer und die Kupfer-Stützplatte 14 fest auf die Basisplatte 11 aus Keramik gebunden werden.
  • Jede der Leiterplatten aus Keramik, die in Übereinstimmung mit dem DBC-Verfahren oder dem Aktivmetall-Lötverfahren hergestellt werden, hat eine einfache Struktur, so daß Vorteile dahingehend erzielt werden können, daß es möglich wird, Leiterplatten zu miniaturisieren und eine Beladung hoher Dichte zu realisieren, wobei außerdem das Herstellungsverfahren oder dergleichen vereinfacht wird.
  • Insbesondere ist das Aktivmetall-Lötverfahren direkt auf verschiedene Keramikmaterialien anwendbar und weist gleichzeitig den Vorteil auf, daß es eine exzellente Reproduzierbarkeit feiner Schaltungsmuster im Vergleich mit der Vorgehensweise des DBC-Verfahrens erbringt. Daher wurde das Aktivmetall-Lötverfahren in speziellen Bereichen weitgehend angewendet.
  • Jedoch weisen die herkömmlichen Leiterplatten aus Keramik, wie sie in den Figuren 27 und 28 gezeigt sind, Nickel-Plattierungsschichten auf, die auf den Kupfer-Schaltungsplatten zur Erhöhung der Benetzbarkeit mit einem Lötmittel gebildet wurden. Daraus resultiert das Problem, daß die Kupfer-Schaltungsplatten gehärtet werden und auf ihnen Brüche entstehen können. Tatsächlich ist das Kupfermaterial ursprünglich weich und weist in der Stufe, bevor es mit der Nickel-Plattierungsschicht versehen wird, eine hohe Elastizität auf. Nach Ausbildung der Nickel-Plattierungsschicht wird die Kupfer-Schaltungsplatte jedoch aufgrund der Härte des Nickelmaterials an sich hart. Daher werden insbesondere die gebogenen Abschnitte P&sub1; und P&sub2; des Anschlußklemmen-Ports 3 brüchig, so daß wiederholt die Biegefestigkeit der gebogenen Abschnitte P&sub1; und P&sub2; in nachteiliger Weise verringert wird.
  • In dem oben beschriebenen herkömmlichen Fall ist der Krümmungsradius R&sub1; und R&sub2; der gebogenen Abschnitte P&sub1; und P&sub2; klein, und zwar in der Praxis etwa 0,1 mm, so daß die Krümmungsbelastung auf die gebogenen Abschnitte P&sub1; und P&sub2; konzentriert ist. Dies führt leicht zur Bildung von Rissen, was dazu führt, daß der Anschlußklemmen-Port 3 leicht in kurzer Zeit bricht. So verringert sich die Zuverlässigkeit der Leiterplatte aus Keramik.
  • Außerdem wirkt bei der Leiterplatte aus Keramik, die einen derartigen Anschlußklemmen- Port aufweist, eine Temperaturschwankung, die durch den Schritt des Ein- bzw. Ausschaltens der Stromquelle hervorgerufen wird, wiederholt auf den Anschlußklemmen-Port. Daraus kann das Problem resultieren, daß mit größerer Wahrscheinlichkeit am Anschlußklemmen-Port Risse oder Brüche auftreten.
  • Andererseits erbringen im Fall der herkömmlichen Leiterplatte aus Keramik, die unter Anwendung des Aktivmetall-Lötverfahrens hergestellt wird, die Bindungsschicht 13 zum Binden der Basisplatte 11 aus Keramik und der Kupfer-Schaltungsplatten oder dergleichen (d.h. der Kupfer-Schaltungsplatte 12 und der Kupfer-Stützplatte 14) oder die Bindungsschicht 14 zum Binden der Kupferplatten 12, 14 und des Halbleiter-Chips oder dergleichen (d.h. des Halbleiter-Chips 15 und des Kühlkörpers 17) nicht immer einen ausreichend gebundenen Zustand bzw. realisieren diesen nicht immer.
  • Wenn nämlich in dem Verfahren, in dem die Basisplatte 11 aus Keramik und die Kupfer- Schaltungsplatten 12 und 14 oder dergleichen thermisch miteinander verbunden werden, der Schritt des Entfernens des Wachses unvollständig durchgeführt wird, wird Kohlenstoff (C), der in dem Bindemittel enthalten ist, nicht vollständig entfernt, wodurch eine Restmenge Kohlenstoff in der Bindungsschicht 13 zurückbleibt.
  • Die Restmenge Kohlenstoff (C) reagiert mit dem Aktivmetall wie beispielsweise Ti, was zur nachteiligen Bildung von TiC führt, welches die essentielle Reaktion, wie sie zwischen der Ti-Komponente und dem in der Basisplatte 11 aus Keramik enthaltenen N oder erforderlich ist, unterbricht. Daher können verschiedene Probleme auftreten, nämlich daß nicht-gebundene Abschnitte in der Bindungsschicht 13 gebildet werden oder daß sogar in dem Fall, in dem die Bindung unvollständig erfolgt, die Bindungsfestigkeit zurückgehen kann. In einigen nicht erwünschten Fällen ist der Anteil des nicht-gebundenen Bereichs, bezogen auf die gesamte Bindungsfläche, im Anstieg und erreicht einen Wert von fast bis zu 30 %.
  • In einem Verfahren zum Modul-Zusammenbau, bei dem ein Hochtemperatur-Lötmittel auf die Oberflächen der Kupfer-Schaltungsplatten 12 und 14 aufgebracht wird und anschließend der Halbleiter-Chip 15 und der Kühlkörper 17 auf der Oberfläche der Kupfer- Schaltungsplatten 12 und 14 angeordnet werden, sind Gase wie beispielsweise Luft und Gas der umgebenden Atmosphäre in die Verbindung zwischen dem Halbleiter-Chip 15 und der Kupfer-Schaltungsplatte 12 oder zwischen dem Kühlkörper 17 und der Kupfer-Stützplatte 14 involviert, wobei ein Fall auftreten kann, in dem Gase in der Lötmittelschicht zurückbleiben.
  • Wenn die Gase in der Lötmittelschicht 16 zurückbleiben, kann dies zu verschiedenen Problemen führen, nämlich daß eine sogenannte Pore 18 bzw. ein Leerraum im Lötmittel gebildet werden kann, wie dies schematisch in Figur 29 gezeigt ist, wodurch die Bindungsfestigkeit reduziert wird, oder der thermische Widerstand des Endprodukts erhöht sich, wodurch das Hitze-Abgabevermögen verschlechtert wird, oder der Halbleiter-Chip 15 kann leicht brechen, was die Zuverlässigkeit des Moduls verringert, oder dergleichen.
  • Außerdem wird dann, wenn die Leiterplatte aus Keramik, die einen Halbleiter-Chip 15 darauf aufweist, der durch Anwendung des Aktivmetall-Lötverfahrens hergestellt wird, in ein Leistungstransistor-Modul oder dergleichen eingebaut wird, ein Anschluß des Moduls mit einem Teil der Schaltung der Kupfer-Schaltungsplatte oder dergleichen verlötet, um die elektrische Verbindung zwischen der Schaltung und der Quelle für elektrische Energie sicherzustellen. In einem derartigen Modul, wie es oben beschrieben wurde, wird bei den Schritten des Ein- und Ausschaltens der Energiequelle notwendigerweise eine Temperaturdifferenz hervorgerufen. Wenn die Temperaturdifferenz wiederholt über eine längere Zeit an der Leiterplatte aus Keramik auftritt, wie sie in Figur 29 gezeigt ist, treten mit hoher Wahrscheinlichkeit an einer Seite der Basisplatte 11 aus Keramik Risse 19 auf. Insbesondere in dem Fall, in dem eine Basisplatte aus Aluminiumnitrid als Basisplatte aus Keramik verwendet wird, ist von Natur aus die mechanische Festigkeit des Aluminiumnitrids germger als die anderer Keramikmaterialien, so daß Risse 19 noch leichter auftreten. Außerdem wird der Anschluß bei den Schritten des Ein- und Ausschaltens der Energiequelle bewegt und deformiert, so daß an der Leiterplatte aus Keramik auch mechanische Belastungen auftreten. Wenn die thermischen Belastungen aufgrund des Temperaturunterschieds und die mechanischen Belastungen an den Leiterplatten aus Keramik über eine viel längere Zeit auftreten, kann dies zu verschiedenen Problemen führen, wie z.B. daß Spaltungsbrüche in nachteiliger Weise von dem Abschnitt mit den Rissen 19 ausgehen, was zu einem Abschälen der Kupfer-Schaltungsplatte 12 von der Basisplatte 11 aus Keramik führt. Dadurch wird der thermische Widerstand des Moduls als solches erhöht, was zu Fehlfunktionen des Moduls oder dergleichen führt.
  • Um die oben angesprochenen Probleme, die mit den Vorschlägen des Standes der Technik verbunden sind, zu lösen, ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leiterplatte aus Keramik zu schaffen, mit der die Erhöhung der Haltbarkeit der Leiterplatte aus Keramik und die Sicherung einer ausreichenden Zuverlässigkeit der Bindung der Schaltungsplatte aus Metall möglich ist.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte aus Keramik bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:
  • - eine Basisplatte aus Keramik;
  • - eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik gebunden ist; und
  • - einen Anschlußklemmen-Port, der gebildet wird durch Biegen eines Teils der Schaltungsplatte aus Metall, um eine Verbindung zu einem Anschluß eines Bausteins bzw. Moduls herzustellen, wobei der Anschlußklemmen-Port so ausgebildet ist, daß sich der Anschlußklemmen-Port von der Oberfläche der Basisplatte aus Keramik erhebt und daß der Krümmungsradius des gebogenen Abschnitts, der an dem Anschlußklemmen-Port vorgesehen ist, auf. 0,2 mm oder mehr festgesetzt wird.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte aus Keramik bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:
  • - eine Basisplatte aus Keramik;
  • - eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine Bindungsschicht gebunden ist, die ein aktives Metall enthält; und
  • - einen Halbleiter-Chip, der auf eine Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall gebunden ist, wobei die Schaltungsplatte aus Metall mit einem Verbindungsloch an einer Bindungsfläche zwischen der Schaltungsplatte aus Metall und der Basisplatte aus Keramik versehen ist, so daß die Bindungsfläche in Verbindung mit einem Außenbereich der Basisplatte aus Keramik steht.
  • Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte aus Keramik bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:
  • - eine Basisplatte aus Keramik;
  • - eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf wenigstens eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist; und
  • - einen Stufenabschnitt, der entlang eines Umfangskanten-Abschnitts der Schaltungsplatte aus Metall in der Weise gebildet ist, daß die Dicke des Stufenabschnitts geringer ist als die des zentralen Abschnitts der Schaltungsplatte aus Metall.
  • Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte aus Keramik bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:
  • - eine Basisplatte aus Keramik;
  • - eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist, wobei die Schaltungsplatte aus Metall einen Anschlußklemmen-Port zum Anschließen eines Anschlusses eines Moduls aufweist; und
  • - einen Spalt, der teilweise zwischen der Oberfläche der Basisplatte aus Keramik und der Schaltungsplatte aus Metall gebildet ist.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • In den beigefügten Figuren sind:
  • - Figur 1 eine partielle Schnittansicht, die die erste bis fünfte Ausführungsform einer Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 2 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius des Anschlußklemmen-Ports und der Zahl der Biegezyklen zeigt, bis an dem Anschlußklemmen-Port ein Bruch auftrat;
  • - Figur 3 eine Schnittansicht, die die sechste Ausführungsform der Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 4 eine Aufsicht, die die sechste Ausführungsform einer Leiterplatte aus Keramik zeigt, wie sie in Figur 3 zu sehen ist;
  • - Figur 5 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Rillentiefe und der Bindungsfestigkeit bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 6 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Rillenbreite und der Bindungsfestigkeit bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 7 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Rillenabstand und der Bindungsfestigkeit bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 8 eine Schnittansicht, die den Aufbau der siebten Ausführungsform einer Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 9 eine Aufsicht, die den Aufbau der siebten Ausführungsform einer Leiterplatte aus Keramik zeigt, wie sie in Figur 8 zu sehen ist;
  • - Figur 10 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Löchdurchmesser und der Bindungsfestigkeit bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 11 eine Graphik, die die Beziehung zwischem dem Lechabstand und der Bindungsfestigkeit bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 12 eine Schnittansicht, die den Aufbau der achten Ausführungsform einer Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 13 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Rillentiefe und der Rate des Auftretens von Lötmittel-Leerräumen bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 14 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Rillentiefe und dem Spannungsabfall-Verhältnis bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 15 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Rillenbreite und der Rate des Auftretens von Lötmittel-Leerräumen bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 16 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Rillenabstand und der Rate des Auftretens von Lötmittel-Leerräumen bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 17 eine seitliche Ansicht, die partiell im Schnitt den Aufbau der neunten Ausführungsform einer Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 18 eine Aufsicht, die die neunte Ausführungsform der Leiterplatte aus Keramik zeigt, wie sie in Figur 17 zu sehen ist;
  • - Figur 19 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Dicke eines verdünnten Abschnitts und der Zahl der Hitzezyklen zeigt, bis bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Riß auftrat;
  • - Figur 20 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Breite eines verdünnten Abschnitts und der Zahl der Hitzezyklen zeigt, bis bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Riß auftrat;
  • - Figur 21 eine seitliche Ansicht, die partiell im Schnitt den Aufbau der zehnten Ausführungsform einer Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 22 eine Aufsicht, die die zehnte Ausführungsform der Leiterplatte aus Keramik zeigt, wie sie in Figur 21 zu sehen ist;
  • - Figur 23 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel einer an dem verdünnten Abschnitt geschaffenen schrägen Fläche und der Zahl der Hitzezyklen zeigt, bis bei der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Riß auftrat;
  • - Figur 24 eine Schnittansicht, die den Aufbau der elften Ausführungsform einer Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • - Figur 25 eine partielle Schnittansicht, die ein Leistungstransistor-Modul zeigt, in das die in Figur 24 gezeigte Leiterplatte aus Keramik eingebaut ist;
  • - Figur 26 eine Schnittansicht, die ein Leistungstransistor-Modul zeigt, in das eine zwölfte Ausführungsform der Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut wird;
  • - Figur 27 eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen Leiterplatte aus Keramik zeigt, die nach dem DBC-Verfahren hergestellt wurde;
  • - Figur 28 eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie XXVIII-XXVIII in Figur 27; und
  • - Figur 29 eine Schnittansicht, die den Aufbau einer weiteren herkömmlichen Leiterplatte aus Keramik zeigt, die unter Anwendung des Aktivmetall-Lötverfahrens hergestellt wurde.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die mit der vorliegenden Erfindung befaßten Erfinder haben intensiv gesucht und verschiedene Gegenmaßnahmen zur Verbesserung der Haltbarkeit des Basisabschnitts des Anschlußklemmen-Ports entwickelt, ohne die Bindungsfestigkeit zwischen dem Anschluß und dem Anschlußklemmen-Port zu beeinträchtigen.
  • Als Ergebnis der Untersuchungen wurde gefünden, daß der Krümmungsradius des gebogenen Abschnitts, der am Kantenabschnitt des Anschlußklemmen-Ports ausgebildet ist, einen großen Einfluß auf die Haltbarkeit des gebogenen Abschnitts hat. Die erste Ausführungsform der Erfindung basiert auf der Grundlage dieser Ergebnisse.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nämlich eine Leiterplatte aus Keramik bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt: Eine Basisplatte aus Keramik; eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik gebunden ist; und einen Anschlußklemmen-Port, der gebildet wirde durch Biegen eines Teils der Schaltungsplatte aus Metall, um eine Verbindung zu einem Anschluß eines Bausteins bzw. Moduls herzustellen, wobei der Anschlußklemmen- Port in Form eines Auslegers bzw. Cantilevers gebildet ist, so daß sich der Anschlußklemmen-Port von der Oberfläche der Basisplatte aus Keramik erhebt. Außerdem wird der Krümmungsradius des gebogenen Abschnitts, der an dem Anschlußklemmen-Port ausgebildet ist, auf einen Wert von 0,2 mm oder mehr festgesetzt.
  • Als Verfahren zum Binden der Schaltungsplatte aus Metall auf die Leiterplatte aus Keramik werden vorzugsweise das DBC-Verfahren oder das Aktivmetall-Lötverfahren angewendet. Bei dem DBC-Verfahren werden die Basisplatte aus Keramik und die Schaltungsplatte aus Metall direkt aufeinander mittels eines Eutektikums des Metalls und des Metalloxids gebunden. Andererseits werden bei dem Aktivmetall-Lötverfahren die Basisplatte aus Keramik und die Schaltungsplatte aus Metall miteinander über eine ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht verbunden.
  • Der Krümmungsradius des gebogenen Abschnitts hat einen großen Einfluß auf den Grad der Belastungs-Konzentration in Bezug auf den Basisabschnitt des Anschlußklemmen- Ports. Der Wert des Krümmungsradius wird erfindungsgemäß auf 0,2 mm oder mehr festgesetzt. Wenn der Krümmungsradius geringer ist als 0,2 mm, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß sich die Belastung auf den gebogenen Abschnitt des Anschlußklemmen-Ports konzentriert, so daß leicht Risse auftreten, was zum Auftreten eines Bruchs des gebogenen Abschnitts in einem kurzen Zeitraum führt. Andererseits kann selbst dann, wenn der Krümmungsradius auf einen Wert über 0,5 mm festgelegt wird, nicht erwartet werden, daß ein merklicher Anstieg der Haltbarkeit des gebogenen Abschnitts realisiert wird. Daher wird der Krümmungsradius vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm festgesetzt. Insbesondere in dem Fall, in dem der Krümmungsradius auf einen Wert von 0,3 mm oder darüber festgesetzt wird, werden die gleiche Bindungsfestigkeit und Ermüdungsfestigkeit erhalten, die denjenigen Werten äquivalent sind, die bei einer Kupfer-Schaltungsplatte auftreten, die keine Nickel-Metallisierungsschicht aufweist.
  • Der Krümmungsradius des gebogenen Abschnitts, der an dem Anschlußklemmen-Port ausgebildet wurde, wird willkürlich auf einen vorbestimmten Wert festgelegt, wobei man den Radius eines Kantenabschnitts jeder der beiden männlichen und weiblichen Preßformen steuert, die in der Preßstanz-Vorrichtung vorgesehen sind, wobei deren Radien vorher bearbeitet und mit einem Finish versehen werden.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der Leiterplatte aus Keramik in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der Erfindung der gebogene Abschnitt des Anschlußklemmen- Ports in Form eines Auslegers bzw. Cantilevers geformt, und der Krümmungsradius des gebogenen Abschnitts wird in der Weise geformt, daß er bei 0,2 mm oder darüber liegt, so daß die Belastungs-Konzentration in Bezug auf den gebogenen Abschnitt in wirksamer Weise verhindert werden kann. Dadurch kann eine Leiterplatte aus Keramik geschaffen werden, die eine hohe Festigkeit aufweist und bei der Risse oder Brüche beim Anschlußklemmen-Port weniger häufig auftreten.
  • Noch spezieller kann sogar in dem Fall, in dem eine Temperaturänderung, die durch das Ein- und Ausschalten der Energiequelle hervorgerufen wird, auf den Anschlußklemmen- Port einwirkt, wirksam verhindert werden, daß an dem Anschlußklemmen-Port Risse oder Brüche auftreten.
  • Um eine weitere Aufgabe zu lösen, wird eine Leiterplatte aus Keramik gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Diese Leiterplatte aus Keramik ist dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: Eine Basisplatte aus Keramik; eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist; und einen Halbleiter- Chip, der auf eine Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall gebunden ist, wobei die Schaltungsplatte aus Metall mit einem Verbindungsloch an einer Bindungsfläche zwischen der Schaltungsplatte aus Metall und der Basisplatte aus Keramik versehen ist, so daß die Bindungsfläche in Verbindung mit einem Außenbereich der Basisplatte aus Keramik steht.
  • Wenn bei einer Leiterplatte aus Keramik, die den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, der Schritt des Entfernens von Wachs in einem thermischen Bindungsschritt bewirkt wird, bei dem die Basisplatte aus Keramik und die Kupfer-Schaltungsplatte thermisch unter Anwendung des Aktivmetall-Lötverfahrens gebunden werden, treten Bindemittel-Gase leicht durch das Verbindungsloch wie beispielsweise eine Rille oder ein Loch hindurch, so daß die Komponenten des Bindemittels vollständig verbrannt werden.
  • Daher reagiert das aktive Metall nicht mit dem in dem Bindemittel enthaltenen C, sondern reagiert mit dem in der Basisplatte aus Keramik enthaltenen N oder O, so daß eine Varianz der Bindungsfestigkeit, die durch einen nicht-gebundenen Abschnitt in der Bindungsschicht zwischen der Basisplatte aus Keramik und der Kupfer-Schaltungsplatte hervorgerufen wird, wirksam eliminiert werden kann, wodurch die Bindungsfestigkeit erhöht wird und wodurch es möglich wird, eine Leiterplatte aus Keramik zu schaffen, die stabile Leistungseigenschaften aufweist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können bevorzugte Beispiele des Materials für die Basisplatte aus Keramik einschließen: gesinterte Körper des Nicht-Oxid-Typs wie beispielsweise Aluminiumnitrid (AlN), Siliciumcarbid (SiC), Siliciumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) oder dergleichen und gesinterte Körper des Oxid-Typs wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), Berylliumoxid (BeO) oder dergleichen.
  • Darüber hinaus können bevorzugte Beispiele der Materialien für die aktiven Metalle Ti, Ag, Cu oder dergleichen einschließen. Die Verhältnisse der Zusammensetzung der Materialien können vorzugsweise eingestellt werden auf 1 bis 10 Gew.-% Ti, 10 bis 50 Gew.-% Ag und 40 bis 90 Gew.-% Cu.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können bevorzugte Beispiele von Verfahrensweisen zur Bildung der Verbindungslöcher wie beispielsweise Rillen oder durchgehende Löcher auf der Kupfer-Schaltungsplatte einschließen: ein mechanisches Verfahren wie z.B. Pressen unter Verwendung einer Preßvorrichtung; und ein chemisches Bearbeitungsverfahren wie beispielsweise eine Ätzbehandlung.
  • Wenn wenigstens einer der Parameter Größe, Anordnungszahl und Anordnungsdichte der Verbindungslöcher so groß ist, daß der Anteil des nicht-gebundenen Abschnitts in nachteiliger Weise erhöht wird, wird die Herstellung bzw. Bearbeitung der Verbindungslöcher schwierig, und es kann der Nachteil des Auftretens von Rissen entstehen. Andererseits wird in dem Fall, in dem die Größe, Anordnungszahl und Anordnungsdichte der Verbindungslöcher zu klein ist, der Schritt des Entwachsens nur unvollständig bewirkt. Daher kann in dem Bindemittel enthaltener Kohlenstoff nicht vollständig entfernt werden, so daß die gewünschten Wirkungen nicht erhalten werden.
  • Unter Berücksichtigung der oben angesprochenen Punkte werden die Form, Dimension oder Anordnung der Rillen bzw. Löcher vorzugsweise auffolgende Bereiche festgesetzt: Die Rillentiefe liegt im Bereich von 10 bis 200 µm; die Rillenbreite liegt im Bereich von 30 bis 500 µm; der Rillenabstand liegt im Bereich von 0,5 bis 10 mm. Es ist noch mehr bevorzugt, den Wert der Rillentiefe auf einen Bereich von 30 bis 60 µm festzulegen, den Wert der Rillenbreite auf einen Bereich von 50 bis 150 µm festzulegen, und den Wert des Rillenabstands auf einen Bereich von 1,0 bis 3,0 mm festzulegen.
  • Bei Vorhandensein einer Mehrzahl von Rillen können diese verschiedene Anordnungen aufweisen, beispielsweise parallel zueinander oder in Form eines Gitters angeordnet sein. Die Formen der Rillen können U-Form oder V-Form - jeweils gesehen im Querschnitt - aufweisen.
  • Wenn ein Durchgangsloch als Verbindungsloch in einer Kupfer-Schaltungsplatte oder dergleichen ausgebildet wird, ist es bevorzugt, den Durchmesser des Durchgangslochs auf einen Bereich von 30 bis 500 µm festzusetzen. In einem Fall, in dem eine Mehrzahl von Löchern in Form eines Gitters angeordnet ist, wird der Lochabstand vorzugsweise auf einen Wert von 0,5 bis 10,0 mm festgesetzt. Es ist noch mehr bevorzugt, den Lechdurchmesser auf einen Wert im Bereich von 50 bis 150 µm festzusetzen und den Lochabstand auf einen Wert im Bereich von 1,0 bis 3,0 mm festzusetzen.
  • Bei der oben beschriebenen Leiterplatte aus Keramik reagiert das aktive Metall wie z.B. Ti nicht mit dem in dem Bindemittel enthaltenen C, sondern reagiert mit dem in der Basisplatte aus Keramik enthaltenen N oder O, wodurch in der Bindungsschicht TiN, TiO oder dergleichen gebildet werden, so daß die Varianz der Festigkeit, die durch nichtgebundene Abschnitte in der Bindungsschicht zwischen der Basisplatte aus Keramik und der Kupfer-Schaltungsplatte hervorgerufen wird, wirksam eliminiert werden kann. Dadurch kann die Bindungsfestigkeit verbessert werden, und es kann eine Leiterplatte aus Keramik mit einer stabilen Leistung bereitgestellt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte aus Keramik bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt: eine Basisplatte aus Keramik; eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine erste, ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist; eine Metall- Stützplatte zum Verhindern einer thermischen Deformation, die integral auf die andere Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine zweite, ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist; einen Halbleiter-Chip, der auf eine Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall über eine erste Lötmittelschicht gebunden ist; und einen Kühlkörper zur Abführung von Wärme, der auf eine Oberfläche der Metall-Stützplatte über eine zweite Lötmittelschicht gebunden ist; wobei die Schaltungsplatte aus Metall und die Metall-Stützplatte mit jeweiligen Verbindungslöchern an jeder der Bindungsflächen versehen sind, die jede der Bindungsflächen mit der Außenumgebung der Basisplatte aus Keramik verbinden.
  • Die Leiterplatte aus Keramik gemäß der Erfindung weist einen Aufbau auf, bei dem die Basisplatte aus Keramik zwischen der Schaltungsplatte aus Metall und der Metall-Stützplatte angeordnet ist, wobei sowohl die Schaltungsplatte aus Metall als auch die Metall- Stützplatte mit den Verbindungslöchern wie beispielsweise Rillen oder Durchgangslöchern versehen sind. Die Materialien der Basisplatte aus Keramik sowie die Formen der Rillen oder dergleichen können in ähnlicher Weise festgelegt werden wie die entsprechenden Angaben im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Erfindung.
  • Gemäß der wie oben beschrieben defmierten Erfindung wird eine Varianz der Bindungsfestigkeit, die durch ein Nicht-Binden hervorgerufen wird, nicht nur bei der Bindungsschicht zwischen der Basisplatte aus Keramik und der Schaltungsplatte aus Metall wirksam eliminiert, sondern auch in der Bindungsschicht zwischen der Basisplatte aus Keramik und der Metall-Stützplatte. Dadurch wird die Bindungsfestigkeit erhöht, und es wird ermöglicht, eine Leiterplatte aus Keramik mit stabilen Leistungen zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird außerdem eine Leiterplatte aus Keramik geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt: eine Basisplatte aus Keramik; eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist; und einen Halbleiter-Chip, der auf eine Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall über eine Lötmittelschicht gebunden ist, wobei die Schaltungsplatte aus Metall mit einer Rille an der Bindungsfläche in Bezug auf den Halbleiter-Chip versehen ist, um die Bindungsfläche mit der Außenumgebung des Halbleiter-Chips zu verbinden.
  • Gemäß der Erfindung, bei der die Rillen an der mit einer Lötmittelschicht versehenen Seite der Kupfer-Schaltungsplatte gebildet werden, wenn der Halbleiter-Chip wie beispielsweise ein Li-Chip auf die Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall gelötet wird, werden ein Atmosphärengas oder Luft ausgestoßen und von der Löt-Oberfläche an die Außenumgebung des Halbleiter-Chips über die Rillen entfernt, so daß Leerräume im Lötmittel aufgrund einer Gastasche nicht mehr auftreten. Außerdem wird es möglich, den thermischen Widerstand in der Lötmittelschicht des fertigen Produkts zu verringern.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können bevorzugte Beispiele des Verfahrens zur Ausbildung der Verbindungslöcher wie beispielsweise Rillen, die auf der Kupfer-Schaltungsplatte gebildet werden sollen, einschließen: Ein mechanisches Verfahren wie beispielsweise Pressen unter Verwendung einer Preßvorrichtung oder ein chemisches Bearbeitungsverfahran wie beispielsweise eine Ätzbehandlung.
  • Wenn wenigstens einer der Parameter Größe, Anordnungszahl und Anordnungsdichte der Rillen zu groß ist, wird eine große Menge an Lötmittel erforderlich, und es besteht eine Wahrscheinlichkeit, daß die Schaltungsplatte aus Metall bricht, wodurch es schwierig wird, die Rillen zu bearbeiten. Wenn andererseits die Größe, Anordnungszahl und Anordnungsdichte der Rillen zu klein ist, kann das Atmosphärengas oder die Luft nicht immer vollständig entfernt werden, was dazu führt, daß die Bildung von Hohlräumen im Lötmittel erfolgt. Dann wird die Bindungsfestigkeit aufgrund der Hohlräume im Lötmittel verschlechtert, und der thermische Widerstand in der Leiterplatte aus Keramik als Endprodukt erhöht sich, wodurch die gewünschten Wirkungen nicht erhalten werden können.
  • Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Punkte wird die Form oder die Anordnung der Rillen vorzugsweise auf die folgenden Werte festgesetzt: Die Rillentiefe kann im Bereich von 10 bis 300 µm liegen; die Rillenbreite liegt im Bereich von 30 bis 1.000 µm; und der Rillenabstand liegt im Bereich von 0,5 bis 10 mm. Es ist noch mehr bevorzugt, die Rillentiefe auf einen Wert im Bereich von 50 bis 150 µm festzusetzen, die Rillenbreite auf einen Wert im Bereich von 100 bis 200 µm festzusetzen und den Rillenabstand auf einen Wert im Bereich von 1,0 bis 3,0 mm festzusetzen.
  • Bei Vorhandensein einer Mehrzahl von Rillen können diese verschiedene Anordnungen haben, wie z.B. parallel oder in gitterförmiger Anordnung ausgerichtet sein. Die Formen der Rillen können - vom Querschnitt her gesehen - U-Form oder V-Form einschließen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplatte aus Keramik bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt: Eine Basisplatte aus Keramik; eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine erste, ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist; eine Metall- Stützplatte zum Verhindern einer thermischen Deformation, wobei die Metall-Stützplatte integral auf eine andere Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine zweite, ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist; einen Halbleiter-Chip, der auf eine Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall über eine erste Lötmittelschicht gebunden ist; und einen Kühlkörper zum Abführen von Hitze, der auf eine Oberfläche der Metall- Stützplatte über eine zweite Lötmittelschicht gebunden ist, wobei die Schaltungsplatte aus Metall und die Stützplatte aus Metall jeweils mit Rillen an jeder der Bindungsflächen der ersten und zweiten Lötmittelschicht-Seiten versehen sind, so daß jede der Bindungsflächen mit der Außenumgebung des Halbleiter-Chips in Verbindung steht.
  • Die Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung hat einen solchen Aufbau, daß die Basisplatte aus Keramik integral zwischen der Schaltungsplatte aus Metall und der Metall-Stützplatte angeordnet ist, wobei sowohl die Schaltungsplatte aus Metall und die Metall-Stützplatte mit den Rillen versehen sind. Die Materialien der Basisplatte aus Keramik und die Formen der Rillen können in alinlicher Weise festgesetzt werden, wie dies bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung der Fall ist.
  • Gemäß der Erfindung werden dann, wenn der Halbleiter-Chip und der Kühlkörper auf die Oberflächen der Schaltungsplatten aus Metall während des Verfahrensschritts des Zusammenbaus des Bausteins bzw. Moduls aufgelötet werden, ein Atmosphärengas oder Luft ausgestoßen und von der Lötfläche zur Außenumgebung der Leiterplatte aus Keramik durch die Rillen entfernt, so daß Hohlräume im Lötmittel aufgrund von Gastaschen kaum auftreten.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden intensiv die Gründe und die Wirkungsbeziehungen des Auftretens von Rissen an der Basisplatte aus Keramik untersucht und erforscht. Im Ergebnis wurden die folgenden Tatsachen abgeklärt. Wenn ein Baustein bzw. Modul, bei dem die Leiterplatte aus Keramik aufgeladen wird, über eine lange Zeit betrieben wird, steigt die Temperatur des Moduls auf Werte bis zu 100 ºC oder mehr. Aufgrund des Temperaturanstiegs dehnt sich die gesamte Leiterplatte aus Keramik thermisch aus. Dabei ist der thermische Ausdehnungskoeffizient der Kupfer-Schaltungsplatte größer als derjenige der Basisplatte aus Keramik. Folglich besteht in einem Fall, in dem die Kupfer-Schaltungsplatte nur auf eine Oberfläche der Keramik-Basisplatte gebunden wird, eine Wahrscheinlichkeit daflir, daß eine Verwerfung auftritt. Um die Verwerfung zu verhindern, wurde die Gegenmaßnahme eingeführt, daß die Kupfer-Stützplatte zum Verhindern der thermischen Deformation auf die andere Oberflächenseite der Basisplatte aus Keramik gebunden wird.
  • Jedoch selbst dann, wenn eine derartige Gegenmaßnahme ergriffen wird, wird durch die Temperaturdifferenz (ΔT), die durch den Vorgang des Ein- bzw. Ausschaltens der Energiequelle verursacht wird, ein Unterschied der jeweiligen thermischen Expansionen (α-Differenz) auftreten. Daher werden Hitzezyklen auf der Grundlage der α-Differenz wiederholt auf die Leiterplatte aus Keramik zur Anwendung gebracht, so daß eine Kompressions-Belastung in der Leiterplatte aus Keramik zurückbleibt.
  • Die Kompressions-Belastung hat einen Maximalwert im Bereich der Grenzfläche zwischen der gebundenen Oberfläche und der nicht-gebundenen Oberfläche der Kupfer-Schaltungsplatte in Bezug auf die Basisplatte aus Keramik. Der Grenzflächen-Abschnitt entspricht nämlich einem Umfangskanten-Abschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte, mit der die Basisplatte aus Keramik in Kontakt steht.
  • Als Ergebnis dessen treten - wie in Figur 29 gezeigt ist - Risse 19 mit großer Wahrscheinlichkeit in dem Abschnitt auf, in dem der Umfangskanten-Abschnitt der Kupfer- Schaltungsplatte 12 und der Basisplatte 11 aus Keramik miteinander in Kontakt stehen. Im Anschluß daran tritt ein Bruch der Basisplatte 11 aus Keramik ausgehend von dem Riß 19 als Ausgangspunkt auf. Dies übt einen nachteiligen Einfluß auf das Bauteil bzw. Modul aus.
  • Die Häufigkeit der Rißbildung und die Größe der Risse sind in dem Fall bemerkenswert, in dem die Dicke der Kupfer-Schaltungsplatte groß ist, so daß in Betracht zu ziehen ist, daß eine Belastung, die in Richtung der Bindungsfläche erfolgt, synergistisch durch die Dicke der Kupfer-Schaltungsplatte beeinflußt wird.
  • Dementsprechend wird davon ausgegangen, daß die Rißbildung wirksam verhindert wird, indem man die Belastung abschwächt. Daher kann in einfacher Weise daran gedacht werden, die Dicke der Kupfer-Schaltungsplatte zu verringern. Es ist jedoch unmöglich, die Dicke der gesamten Kupfer-Schaltungsplatte übermäßig stark iu verringern, und zwar insbesondere in dem Fall, in dem die Leiterplatte aus Keramik für bei großen Strömen betriebene Vorrichtungen verwendet wird, wie beispielsweise Hochenergietransistor- Module, Schaltenergiequellen-Module oder dergleichen.
  • Die vorstehend beschriebene Erfindung wurde auf der Grundlage der obigen Probleme gemacht. Die Erfindung stellt eine Leiterplatte aus Keramik bereit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Kantenabschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte mit einem Abstufungsabschnitt versehen ist, der eine geringere Dicke aufweist als die Dicke des zentralen Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte.
  • In Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Erfindung, bei der nur der Kantenabschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte eine geringere Dicke hat, ist es möglich, die Menge an Kompressions-Belastung zu verringern, die durch den Unterschied der thermischen Ausdehnung hervorgerufen wird, die von dem dünnen Abschnitt der Basisplatte aus Keramik ausgeht, während die Dicke des Hauptabschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte insoweit erhalten bleibt, daß sie eine ausreichende Dicke aufweist. Als Ergebnis wird es möglich, die Rißbildung im Bereich der Grenzfläche zwischen der gebundenen Fläche und der nicht-gebundenen Fläche der Kupfer-Schaltungsplatte in Bezug auf die Basisplatte aus Keramik zu verhindern.
  • Selbst in dem Fall, in dem die Dicke der gesamten Kupfer-Schaltungsplatte für Zwecke der Versorgung mit hohen Strommengen auf einen großen Wert festgesetzt wird, wird es möglich, die Rißbildung in Bezug auf die Basisplatte aus Keramik zu verhindern, wodurch die Zuverlässigkeit der Leiterplatte aus Keramik verbessert wird.
  • Bevorzugte Beispiele von Verfahren zur Bildung des verdünnten Abschnitts, d.h. des Stufenabschnitts, können einschließen: Ein chemisches Verfahren, bei dem ein Außenumfangs-Abschnitt der nicht bindenden Oberflächenseite der Kupfer-Schaltungsplatte getrimmt oder beschnitten wird, wofür man das Ätzverfahren anwendet, und ein mechanisches Verfahren, bei dem ein Außenumfangs-Abschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte abgeknickt oder abgestoßen wird, indem man eine Preßvorrichtung einsetzt.
  • Gemaß dem Aufbau der erfindungsgemäßen Ausführungsform, die den Stufenabschnitt zwischen dem verdickten Abschnitt und dem verdünnten Abschnitt aufweist, kann die Bildung der Dickendifferenz und die dimensionale Abstufung der Kupfer-Schaltungsplatten in einfacher Weise durchgeführt werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde ebenfalls die folgende Tatsache aufgrund des Resultats der verschiedenen experimentellen Daten gefunden: Wenn die Dicke des verdünnten Abschnitts, der an dem Kantenabschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte ausgebildet werden soll, größer ist als zwei Drittel (2/3) der Dicke des dicken Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte, kann es nicht immer möglich sein, die Rißbildung der Basisplatte aus Keramik sicher zu verhindern.
  • Dementsprechend kann die Dicke des verdünnten Abschnitts, der im Umfangsbereich der Kupfer-Schaltungsplatte zu bilden ist, vorzugsweise auf zwei Drittel der Dicke des dicken Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte festgesetzt werden.
  • Wenn außerdem die Breite des verdünnten Abschnitts, der im Kantenabschnitt der Kupfer- Schaltungsplatte gebildet werden soll, geringer ist als die Hälfte der Breite des dicken Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte, kann es ebenfalls nicht immer möglich sein, die Rißbildung an der Basisplatte aus Keramik sicher zu verhindern.
  • Dementsprechend kann die Breite des verdünnten Abschnitts, der im Umfangsbereich der Kupfer-Schaltungsplatte ausgebildet werden soll, vorzugsweise auf die Hälfte der Breite des dicken Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte festgesetzt werden.
  • Als nächstes schafft die vorliegende Erfindung eine Leiterplatte aus Keramik, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Basisplatte aus Keramik und eine Schaltungsplatte aus Metall, die auf die Basisplatte aus Keramik gebunden ist, umfaßt, wobei ein Kantenabschnitt der Schaltungsplatte aus Metall mit einer abgeschrägten Oberfläche versehen ist, die eine geringe Dicke im Vergleich zu der Dicke des hauptsächlichen, zentralen Abschnitts der Schaltungsplatte aus Metall aufweist.
  • Ebenfalls ist es erfindungsgemäß durch diese Struktur möglich, die Belastung zu reduzieren, die von der Schaltungsplatte aus Metall auf die Basisplatte aus Keramik ausgeübt wird. Aufgrund des Rückgangs der Belastung wird es möglich, die Rißbildung im Grenzbereich zwischen der gebundenen Oberfläche und der nicht-gebundenen Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall in Bezug auf die Basisplatte aus Keramik zu verhindern.
  • Dementsprechend wird es selbst in einem Fall, in dem die Dicke der gesamten Kupfer- Schaltungsplatte für Zwecke des Zustroms hoher Strommengen auf einen großen Wert festgesetzt wird, möglich, die Rißbildung in Bezug auf die Basisplatte aus Keramik zu verhindern, wodurch die Zuverlässigkeit der Leiterplatte aus Keramik verbessert wird.
  • Bevorzugte Beispiele von Verfahrensweisen zum Ausbilden des dünneren Abschnitts, d.h. der schrägen Oberfläche, können einschließen: Ein chemisches Verfahren, bei dem der Außenumfangs-Abschnitt der Seite der nicht-gebundenen Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall getrimmt oder beschnitten wird, indem man ein Ätzverfahren anwendet, und ein mechanisches Verfahren, bei dem der Außenumfangs-Abschnitt der Schaltungsplatte aus Metall abgeknickt oder abgestoßen wird, indem man eine Preßvorrichtung verwendet.
  • In dem Fall, in dem der Neigungswinkel der abgeschrägten Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall geringer ist als 20 º, können daraus Nachteile dahingehend entstehen, daß es schwierig wird, die Schaltungsplatte aus Metall zu bearbeiten und einen Bereich auf der Schaltungsplatte aus Metall zur Aufbringung eines Halbleiter-Chips sicherzustellen. Wenn andererseits der Neigungswinkel der abgeschrägten Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall größer ist als 70 º, ist es nicht immer möglich, die Rißbildung sicher zu verhindern. Dementsprechend kann erfingungsgemäß der Neigungswinkel der abgeschrägten Oberfläche der Schaltungsplatte aus Metall vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 20 bis 70 º festgesetzt werden.
  • Die Erfindung schafft außerdem eine Leiterplatte aus Keramik, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt: eine Basisplatte aus Keramik; eine Schaltungsplatte aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte aus Keramik über eine ein aktives Metall enthaltende Bindungsschicht gebunden ist, wobei die Schaltungsplatte aus Metall einen Anschlußklemmen-Port zur Verbindung mit einem Anschluß eines Bausteins bzw. Moduls aufweist; und einen Spalt, der partiell zwischen der Oberfläche der Basisplatte aus Keramik und der Schaltungsplatte aus Metall gebildet ist.
  • Die Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorstehend angesprochenen Ausführungsform der Erfindung hat einen solchen Aufoau, daß sie einen Spalt (nicht-gebundenen Abschnitt) zwischen dem Anschlußklemmen-Port der Schaltungsplatte aus Metall und der Basisplatte aus Keramik ausgebildet aufweist. Aufgrund der Bildung des Spalts kann die über dem Spalt angeordnete Schaltungsplatte aus Metall eine federartige Funktion übernehmen.
  • Daher ist es möglich, die mechanische Belastung zu beschränken oder zu beseitigen, die bei einer Bewegung oder Verschiebung des Anschlusses auftritt, der mit dem Anschlußklemmen-Port der Schaltungsplatte aus Metall in dem Verfahrensschritt des Zusammenbauens eines Bausteins bzw. Moduls verbunden wurde. Gleichzeitig kann in wirksamer Weise verhindert werden, daß Auswirkungen eines Hitzezyklus von dem Anschluß direkt auf den gebundenen Abschnitt übergreifen, wodurch die Zuverlässigkeit des Anschlußklemmen-Ports in starkem Maße verbessert werden kann.
    • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird im einzelnen Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen. Ein Beispiel davon ist in den beigefugten Figuren veranschaulicht.
  • Figur 1 ist eine partielle Schnittansicht, die eine Leiterplatte aus Keramik gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Darin werden dieselben Bezugsziffern zur Bezeichnung derselben Elemente oder Bauteile verwendet wie diejeingen der herkömmlichen Leiterplatte aus Keramik, wie sie im Zusammenhang mit Figur 26 erläutert wurden.
  • In Form von Proben 1 bis 5 (Ausführungsformen 1 bis 5) wurden verschiedene Arten von Leiterplatten aus Keramik, wie sie in Figur 1 gezeigt sind, in Übereinstimmung mit dem folgenden Herstellungsverfahren hergestellt: Eine Basisplatte aus Keramik, die im wesentlichen aus Aluminiumnitrid aufgebaut ist, das 5 Gew.-% Yttriumoxid, 5 Gew.-% Aluminiumoxid und 5 Gew.-% Siliciumdioxid enthielt und eine Dicke von 0,635 mm aufwies, wurde hergestellt. Danach wurde die Basisplatte aus Keramik fur die Zeit von 1 bis 5 h in einer Luftatmosphäre auf eine Temperatur von 1.100 bis 1.250 ºC erhitzt und so eine oxidierte Schicht auf der Oberfläche der Basisplatte aus Keramik gebildet.
  • Weiter wurde eine Elektrolyt-Zähkupfer-Platte mit einer Dicke von 0,3 mm mittels einer Preßstanz-Vorrichtung ausgestanzt und gleichzeitig gebogen und so verschiedene Arten von Schaltungsplatten 7A bis 7E aus Kupfer hergestellt, die jeweils eine Breite von 3 mm aufwiesen und einen solchen Anschlußklemmen-Port hatten, daß der Krümmungsradius R&sub1;, R&sub2; der gebogenen Abschnitte P&sub3;, P&sub4; des Anschlußklemmen-Ports 3A bis 3E einen der Werte 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm bzw. 0,6 mm hatte.
  • Danach wurde jede der Kupfer-Schaltungsplatten 7A bis 7E in Kontakt mit der auf der jeweiligen Basisplatte aus Keramik gebildeten Oxidationsschicht gebracht und integral unter Anwendung des DBC-Verfahrens darauf gebunden. Jede der Kupfer-Schaltungsplatten 7A bis 7E, die einen Anschlußklemmen-Port 3A bis 3E hatten, wurde mit der Basisplatte 1 aus Keramik unter Bildung eines Baukörpers in Kontakt gebracht. Anschließend wurde der Baukörper bzw. montierte Körper auf eine Temperatur aufgeheizt, die es ermöglichte, eine eutektische flüssige Phase aus Cu, Kupferoxid (Cu&sub2;O) und O zu bilden. Dies erfolgte fur die Zeit von 10 min unter einer Stickstoffgas-Atmosphäre, wodurch die Kupfer-Schaltungsplatten 7A bis 7E integral mit der jeweiligen Basisplatte 1 aus Keramik verbunden wurde. Das andere Ende der jeweiligen Anschlußklemmen-Ports 3A bis 3E wurde von der Oberfläche der Basisplatte 1 aus Keramik hochgehoben und so ein Ausleger bzw. Cantilever gebildet.
  • Im nächsten Schritt wurde eine Ni-Metallisierungsschicht 6 mit einer Dicke von 3 µm auf eine Oberfläche der jeweiligen Schaltungsplatten 7A bis 7E aus Kupfer gebildet. Anschließend wurde ein Anschluß 4 eines Bausteins bzw. Moduls mit dem Anschlußklemmen-Port 3A bis 3E über das Lötmittel 5 verbunden, wodurch Leiterplatten aus Keramik gemäß den Proben 1 bis 5, wie sie jeweils in Figur 1 gezeigt sind, hergestellt wurden.
  • Andererseits wurde eine Leiterplatte aus Keramik gemäß Vergleichsprobe 1 in derselben Weise wie bei Probe 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Krümmungsradien R&sub1;, R&sub2; jeweils auf 0,1 mm festgesetzt wurden, was derselbe Wert ist wie bei herkömmlichen Leiterplatten aus Keramik.
  • Außerdem wurde eine Leiterplatte aus Keramik gemäß Vergleichsprobe 2 in derselben Weise wie bei Probe 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Ni-Plattierungsschicht nicht ausgebildet wurde.
  • Um die so hergestellten Leiterplatten aus Keramik gemäß den Proben 1 bis 5 und den Vergleichsproben 1 bis 2 zu bewerten, wurde ein Vibrations-Test durchgeführt. Der Vibrations-Test wurde unter den Bedingungen durchgefuhrt, daß der mit dem jeweiligen Anschlußklemmen-Port verbundene Anschluß 4 stark in die Richtung, die durch den Pfeil in Figur 1 angezeigt ist, unter Vibration gesetzt wurde. Die Vibrationsfrequenz wurde auf einen Zyklus pro Sekunde festgesetzt, und die Amplitude der Vibration wurde auf 1 mm festgesetzt. Unter diesen Bedingungen wurde eine Anzahl von Vibrationszyklen gemessen, bis an einem der gebogenen Abschnitte P&sub3;, P&sub4; des Anschlußklemmen-Ports ein Bruch verursacht wurde. Die Testergebnisse sind in Figur 2 gezeigt.
  • Wie sich aus den in Figur 2 gezeigten Ergebnissen klar ergibt, war in dem Fall der Leiterplatten aus Keramik gemäß den Proben 1 bis 5, bei denen der Krümmungsradius R der gebogenen Abschnitte P&sub3;, P&sub4; auf 0,2 mm oder mehr festgesetzt war, die Zahl der Vibrationszyklen merklich erhöht im Vergleich zur Vergleichsprobe 1, bei der der Krümmungsradius auf 0,1 mm festgesetzt worden war. Daher wird bestätigt, daß die Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Haltbarkeit haben kann.
  • Insbesondere dann, wenn der Krümmungsradius R auf 0,3 mm oder mehr festgesetzt worden war, konnte eine Zahl von Vibrationszyklen erhalten werden, die gleich oder größer war als die der Leiterplatte aus Keramik gemäß Vergleichsprobe 2, die keine Ni- Plattierungsschicht aufwies.
  • Obwohl die Anschlußklemmen-Ports aufgrund der Bildung der Ni-Plattierungsschicht in den Proben 1 bis 5 gehärtet worden waren, hatten die Kupfer-Schaltungsplatten bei den Proben 1 bis 5 dieselbe Bindungsfestigkeit und Dauerfestigkeit wie diejenigen der Kupfer- Schaltungsplatte, die keine Ni-Plattierungsschicht aufwies. Die Zuverlässigkeit der Leiterplatten aus Keramik gemäß der Erfindung ist damit erhöht.
  • Wie oben beschrieben, wird bei der Leiterplatte aus Keramik gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung der Anschlußklemmen-Port in Form eines Auslegers bzw. Cantilevers ausgebildet, und der Krümmungsradius des gebogenen Abschnitts, der an dem Anschlußklemmen-Port gebildet wird, wird auf 0,2 mm oder mehr festgesetzt. So kann die Belastungs-Konzentration fur den gebogenen Abschnitt wirksam verhindert werden. Dementsprechend kann eine Leiterplatte aus Keramik mit hoher Festigkeit und ohne Probleme des Auftretens von Rissen oder Brüchen in der Schaltungsplatte aus Metall bereitgestellt werden.
  • Noch spezieller kann selbst in dem Fall, in dem die durch den Schritt des Ein- und Ausschaltens der Energiequelle hervorgerufene Temperaturschwankung wiederholt auf den Anschlußklemmen-Port wirkt, wirksam verhindert werden, daß der Anschlußklemmen- Port Risse oder Brüche erhält.
  • Als nächstes werden die bevorzugten Ausführungsformen gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert.
    • Ausführungsform 6 (Figuren 3 bis 7):
  • Figur 3 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Figur 4 ist eine Aufsicht auf die Ausführungsform, wie sie in Figur 3 zu sehen ist. Die Figuren 5 bis 7 sind Graphiken, die charakteristische Eigenschaften der Leiterplatte aus Keramik gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, wurde eine Kupfer-Schaltungsplatte 112 auf eine Oberfläche einer Basisplatte aus Keramik, die aus AlN bestand, über eine Bindungsschicht 113 durch Anwendung des Aktivmetall-Lötverfahrens gebunden. Gleichzeitig wurde eine Hilfs-Kupfer-Stützplatte 104 zum Verhindern einer thermischen Deformation auf die andere Oberfiächenseite der Basisplatte 111 aus Keramik über eine Bindungsschicht 113 unter Anwendung desselben Lötverfahrens gebunden.
  • Ein Pulver-Mischmaterial, das aus 5 Gew.-% Ti, 30 Gew.-% Ag und 65 Gew.-% Cu bestand, wurde zu einem Bindemittel wie beispielsweise einer organischen Verbindung oder dergleichen und einem Lösungsmittel gegeben. Danach wurde die Mischung gut durchgemischt und so eine Paste hergestellt, und ein Muster wurde auf die Basisplatte 111 aus Keramik gedruckt. Danach wurde die Kupfer-Schaltungsplatte 112 auf der oberen Fläche der Basisplatte 111 aus Keramik in Ausrichtung mit dem darauf gebildeten Muster angeordnet. In diesem Zustand wurden die Basisplatte aus Keramik und die Kupfer- Schaltungsplatte in einer Argon(Ar)gas-Atmosphäre erhitzt und so integral miteinander über die Bindungsschicht 113 verbunden. Die Kupfer-Stützplatte 114 wurde ebenfalls auf die andere Seite der Basisplatte 111 aus Keramik in derselben Weise gebunden.
  • Auf den Oberflächen der der Bindungsschicht 113 zugewandten Seiten der jeweiligen Kupfer-Schaltungsplatten 112 und 114 waren vorher Rillen 115 mittels Preßbearbeitung gebildet worden. Jede der Rillen 115 hatte - im Querschnitt gesehen - etwa die Form eines V und wies Öffnungen an beiden Kantenabschnitten der Kupfer-Schaltungsplatte auf. Die Rillen waren parallel zueinander angeordnet und hatten einen vorbestimmten Abstand. Die Dimensionen der Rillen wurden auf 30 µm Tiefe A, 100 µm Breite B und 2,0 mm Abstand C festgesetzt.
  • Beim Schritt des Zusammenbaus des Moduls bzw. Bausteins als Endprodukt, wie es durch die imaginäre Linie in Figur 3 angegeben ist, wurde ein Si-Chip 116 auf die Oberfläche der Kupfer-Schaltungsplatte 112 über eine Lötmittelschicht 117 gebunden, während die Kupfer-Stützplatte 114 auf den Kühlkörper 118 über eine weitere Lötmittelschicht 117 gebunden wurde.
  • In Bezug auf die Leiterplatte aus Keramik gemäß der sechsten Ausführungsform wurde die Verbindungs-Zusammensetzung der Bindungsschicht 113 analysiert und untersucht. Als Ergebnis der Analyse wurde im wesentlichen keine Bildung von TiC gefunden, und es wurde bestätigt, daß nur TiN und TiO in der Bindungsschicht vorhanden waren. Es wurde auch die Bindungsfestigkeit der Bindungsschicht gemessen; der Wert lag bei 15 kgf/cm, ausgedrückt als Abschälfestigkeit.
  • Es wurden viele andere Leiterplatten aus Keramik mit demselben Aufbau wie diejenigen der sechsten Ausführungsform hergestellt, anschließend analysiert und hinsichtlich der charakteristischen Eigenschaften bewertet. Als Ergebnis wurden gleiche oder ähnliche Ergebnisse in Bezug auf die Verbindungs-Zusammensetzung und die Bindungsfestigkeit erhalten.
  • Außerdem wurden verschiedene Arten von Leiterplatten aus Keramik hergestellt durch Variieren der Dimensionen wie beispielsweise der Rillentiefe A, der Rillenbreite B und des Rillenabstands C. Anschließend wurde die Beziehung zwischen den Dimensionen der Rillen und der Bindungsfestigkeit der Bindungsschicht untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung sind in den Figuren 5 bis 7 gezeigt.
  • Figur 5 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Rillentiefe A und der Bindungsfestigkeit zeigt. Figur 6 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Rillenbreite B und der Bindungsfestigkeit zeigt. Figur 7 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Rillenabstand C und der Bindungsfestigkeit zeigt.
  • Wie sich klar aus den Figuren 5 bis 7 ergibt, sind bevorzugt festgesetzte Bereiche der Dimensionen der Rillen die folgenden: Die Rillentiefe A kann vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 10 bis 200 µm festgesetzt werden. Die Rillenbreite B kann vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 30 bis 500 µm festgesetzt werden. Der Rillenabstand C kann vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 10 mm festgesetzt werden. Noch mehr bevorzugt kann die Rillentiefe A auf einen Wert im Bereich von 30 bis 60 µm festgesetzt werden, die Rillenbreite B auf einen Wert im Bereich von 50 bis 150 µm festgesetzt werden und der Rillenabstand C auf einen Wert im Bereich von 1,0 bis 3, mm festgesetzt werden.
    • Ausführungsform 7 (Figuren 8 bis 11):
  • Figur 8 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Figur 9 ist eine Aufsicht auf die Ausführungsform von Figur 8. Die Figuren 10 und 11 sind Graphiken, die charakteristische Eigenschaften der Leiterplatte aus Keramik gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt ist, ist die Leiterplatte aus Keramik gemäß der siebten Ausführungsform von derjenigen der sechsten Ausführungsform in dem Punkt verschieden, daß eine Mehrzahl von durchgehenden Löchern 125 in der Kupfer-Schaltungsplatte 112 und der Kupfer-Stützplatte 114 anstelle der Rillen 115 gebildet wurden, die in der sechsten Ausführungsform gebildet worden waren. Die durchgehenden Löcher 125 wurden so gebildet, daß sie in Dickenrichtung der Kupfer-Schaltungsplatte 112 bzw. der Kupfer- Stützplatte 114 durch die jeweilige Platte hindurchgingen.
  • Bei der in Figur 9 gezeigten siebten Ausführungsform wurde festgesetzt, daß das jeweilige durchgehende Lech 125 ein kreisförmiges Lech mit einem Durchmesser D von 100 µm war, und eine Mehrzahl derartiger Durchgangslöcher wurden in gitterartiger Weise angeordnet, so daß sie einen Lochabstand E von 2,0 mm aufwiesen.
  • Die Anordnung von Elementen oder Teilen der Leiterplatten aus Keramik der in den Figuren 8 und 9 gezeigten siebten Ausführungsform, die von den vorstehend beschriebenen Elementen oder Teilen verschieden sind, sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen der in Figur 3 und Figur 4 gezeigten sechsten Ausführungsform, so daß diese Elemente oder Teile hier nicht beschrieben werden, jedoch dieselben Bezugsziffern aufweisen wie die entsprechenden Elemente oder Teile der sechsten Ausführungsform.
  • In Bezug auf die Leiterplatte aus Keramik gemäß der siebten Ausführungsform wurde die Verbindungs-Zusammensetzung der Bindungsschicht 113 analysiert und untersucht. Als Ergebnis der Analyse wurde im wesentlichen keine Bildung von TiC gefunden, und es wurde bestätigt, daß in der Bindungsschicht 113 nur TiN und TiO vorhanden waren. Außerdem wurde die Bindungsfestigkeit der Bindungsschicht gemessen; ihr Wert lag bei 14 kgf/cm.
  • Viele andere Leiterplatten aus Keramik, mit demselben Aufbau wie diejenigen der siebten Ausführungsform, wurden hergestellt, anschließend analysiert und in Bezug auf ihre charakteristischen Eigenschaften bewertet. Als Ergebnis wurden dieselben oder ähnliche Ergebnisse in Bezug auf die Verbindungs-Zusammensetzung und die Bindungsfestigkeit erhalten.
  • Außerdem wurden verschiedene Arten von Leiterplatten aus Keramik durch Variieren der Dimensionen wie beispielsweise des Durchmessers D der durchgehenden Löcher oder des Abstands E der durchgehenden Löcher hergestellt. Anschließend wurde die Beziehung zwischen den Dimensionen der durchgehenden Löcher und der Bindungsfestigkeit der Bindungsschicht untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung sind in den Figuren 10 und 11 gezeigt.
  • Figur 10 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Durchmesser D der durchgehenden Löcher 125 und der Bindungsfestigkeit zeigt. Figur 11 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Lechabstand E und der Bindungsfestigkeit zeigt.
  • Wie sich klar aus den Figuren 10 und 11 ergibt, sind bevorzugt festgesetzte Bereiche der Dimensionen der durchgehenden Löcher die folgenden: Der Durchmesser D der durchgehenden Löcher kann vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 30 bis 500 µm festgesetzt werden, und der Lechabstand kann auf 0,5 bis 10 mm in dem Fall festgesetzt werden, in dem die Mehrzahl der durchgehenden Löcher in gitterartiger Form angeordnet ist. Noch mehr bevorzugt kann der Durchmesser D der durchgehenden Löcher auf einen Wert im Bereich von 50 bis 150 µm festgesetzt werden, und der Lechabstand E kann auf einen Wert im Bereich von 1,0 bis 3,0 mm in dem Fall festgesetzt werden, in dem die Mehrzahl der durchgehenden Löcher in gitterartiger Form angeordnet ist.
  • Als nächstes wird die achte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert.
    • Ausführungsform 8 (Figuren 12 bis 16):
  • Figur 12 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die Figuren 13 bis 16 sind Graphiken, die charakteristische Eigenschaften der Leiterplatte aus Keramik gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie in Figur 12 gezeigt, wurde eine Kupfer-Schaltungsplatte 212 auf eine Oberfläche einer Basisplatte 211 aus Keramik, die aus AlN bestand, über eine Bindungsschicht 213 unter Anwendung des Aktivmetall-Lötverfahrens gebunden. Gleichzeitig wurde eine Hilfs-Stützplatte 204 aus Kupfer zum Verhindern der thermischen Deformation auf die andere Oberflächenseite der Basisplatte 211 aus Keramik über eine Bindungsschicht 213 unter Anwendung desselben Lötverfahrens gebunden.
  • Das Material für die Bindungsschicht 213 und das Bindeverfahren waren dieselben wie diejenigen, die im Zusammenhang mit der sechsten und der siebten Ausführungsform angewendet worden waren. Auf den der Bindungsschicht 213 zugewandten Seiten der Kupfer-Schaltungsplatte 212 und der Kupfer-Stützplatte 214 waren jeweils Rillen (nicht gezeigt) angebracht, die die gleichen waren wie diejenigen, die in der sechsten Ausführungsform gebildet worden waren.
  • Außerdem wurde beim Schritt des Zusammenbaus des Moduls bzw. Bauteils als Endprodukt ein Si-Chip 216 auf die Oberfläche der Kupfer-Schaltungsplatte 212 über die Lötmittelschicht 217 gebunden, während die Kupfer-Stützplatte 214 auf den Kühlkörper 218 über die Lötmittelschicht 217 gebunden wurde. Die Dicke der Schaltungsplatte 212 aus Kupfer wurde auf 0,4 mm festgesetzt, und die in der Ebene vermessene Größe des Si- Chips wurde auf 10 mm x 10 mm festgelegt. Die Rillen 219 wurden auch auf der der Lötmittelschicht 217 zugewandten Oberflächenseite der Kupfer-Schaltungsplatte 212 bzw. der Kupfer-Stützplatte 214 ausgebildet.
  • Jede der Rillen 219 hatte - im Schnitt gesehen - etwa V-Form und hatte Öffnungen an beiden Kantenabschnitten der Kupfer-Schaltungsplatte 212 und der Kupfer-Stützplatte 214 aus Kupfer. Die Rillen 219 waren parallel zueinander angeordnet und hatten damit einen vorbestimmten Abstand. Die Dimensionen der Rillen 219 wurden auf 100 µm Tiefe F, 300 µm Breite G und 2,0 mm Abstand H festgesetzt. Diese Rillen 219 waren fast mit Lötmittel gefüllt, das während des Verfahrensschritts des Bindens von der Lötmittelschicht 217 geflossen war, wobei extrem kleine Durchgänge im unteren Bereich der jeweiligen Rillen 219 zurückgeblieben waren.
  • In Bezug auf die Leiterplatte aus Keramik gemäß der achten Ausführungsform wurde die Zusammensetzung der Lötmittelschicht 217 analysiert und untersucht. Als Ergebnis der Untersuchung wurde bestätigt, daß die Rate des Auftretens von Leerräumen bzw. Hohlräumen im Lötmittel, die in den Lötmittelschichten 217 hervorgerufen werden, bemerkenswerterweise auf etwa 4 % reduziert war.
  • Darüber hinaus wurden verschiedene Arten von Leiterplatten aus Keramik dadurch hergestellt, daß man die Dimensionen wie beispielsweise die Rillentiefe F variierte.
  • Anschließend wurde die Beziehung zwischen der Rillentiefe F und der Rate des Auftretens von Hohlräumen bzw. Leerräumen im Lötmittel untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung sind in Figur 13 gezeigt.
  • In Bezug auf die so hergestellten Leiterplatten aus Keramik gemäß der achten Ausführungsform wurden die Spannungsaufbau-Verhältnisse (ΔVBE) an der Lötmittelschicht 217 unter Bedingungen einer Spannung von 45 V, einem Strom von 1 A und der Zeit von 0,1 s gemessen. Die Ergebnisse sind in Figur 14 gezeigt.
  • Im Fall der herkömmlichen Leiterplatten aus Keramik, die keine Rillen aufweisen, betrug der Anteil an unbrauchbaren Produkten, d.h. der Anteil an unbrauchbaren Produkten, die außerhalb des Spielraums lagen, der in der Produktspezifikation definiert war, etwa 2 %. Im Gegensatz dazu lag im Fall der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Anteil an unbrauchbaren Produkten bei 0 %, und zwar aufgrund der Bildung der Rillen 219.
  • Figur 15 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Rillenbreite G und der Rate des Auftretens von Leerräumen im Lötmittel zeigt. Figur 16 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Rillenabstand H und der Rate des Auftretens von Leerräumen im Lötmittel zeigt.
  • Wie aus den Figuren 15 und 16 klar wird, können bevorzugte Bereiche der Festlegung der Dimensionen der Rillen die folgenden sein: Die Rillentiefe F kann vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 10 bis 300 µm festgesetzt werden, und die Rillenbreite G kann auf einen Wert im Bereich von 30 bis 1.000 µm festgesetzt werden, während der Rillenabstand auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 10 mm festgesetzt werden kann. Noch mehr bevorzugt kann die Rillentiefe F auf einen Wert im Bereich von 50 bis 150 µm festgesetzt werden, kann die Rillenbreite G auf einen Wert im Bereich von 100 bis 200 µm festgesetzt werden und kann der Rillenabstand H auf einen Wert im Bereich von 1, bis 3,0 mm festgesetzt werden.
  • Wie oben beschrieben, werden mit der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgenden Wirkungen in vorteilhafter Weise erreicht:
  • (1) Die Verbindungslöcher wie beispielsweise Rillen oder Durchgangslöcher zum Verbinden der Bindungsfläche mit der Außenumgebung der Leiterplatte aus Keramik werden auf der Oberfläche der der Bindungsschicht zugewandten Seite der Kupfer-Schaltungsplatte oder dergleichen gebildet, wobei die Bindung dadurch gebildet wurde, daß man das Aktivmetall-Lötverfahren anwendete. Dadurch wird das in dem Bindemittel enthaltene Lötmaterial leicht und vollständig durch die Rillen oder die durchgehenden Löcher entfernt, wodurch eine richtige und stabile Bindungsstruktur erhalten werden kann. Daher brauchen keine Befurchtungen des Auftretens eines Produktes zu bestehen, das einen nicht-gebundenen Abschnitt oder einen Abschnitt mit geringer Bindungsfestigkeit aufweist. Dadurch wird es ermöglicht, die Produktionsausbeute zu erhöhen und die Qualität der Leiterplatten aus Keramik zu stabilisieren.
  • (2) Die Verbindungslöcher wie beispielsweise Rillen oder durchgehenden Löcher zum Verbinden der Bindungsfläche mit der Außenumgebung der Leiterplatte aus Keramik werden auf der Oberfläche der der Lötmittelschicht zugewandten Seite der Kupfer-Schaltungsplatte oder dergleichen gebildet, die unter Verwendung eines Lötmittels gebunden werden soll, so daß das Atmosphärengas oder die Luft leicht und vollständig durch die Rillen oder die durchgehenden Löcher zu dem Zeitpunkt entfernt werden kann, wenn der Halbleiter-Chip oder dergleichen mittels eines Lötmittels auf der Kupfer-Schaltungsplatte oder dergleichen gebunden wird. Daher brauchen keine Bedenken im Hinblick auf das Auftreten von Leerräumen bzw. Hohlräumen im Lötmittel zu bestehen, wodurch es ermöglicht wird, in wirksamer Weise den nicht-gebundenen Abschnitt zu reduzieren. Dadurch wird es ermöglicht, die Bindungsfestigkeit zu verstärken und die Zuverlässigkeit der Halbleiter-Chips zu verbessern.
  • Als nächstes wird die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erklärt.
    • Ausführungsform 9 (Figuren 17 bis 20):
  • Figur 17 ist eine seitliche Ansicht, partiell geschnitten, die den Aufbau der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Figur 18 ist eine Aufsicht auf die Ausführungsform gemäß Figur 17. Die Figuren 19 und 20 sind Graphiken, die charakteristische Eigenschaften der Leiterplatte aus Keramik gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Wie in den Figuren 17 und 18 gezeigt ist, wurden Kupfer-Schaltungsplatten 312 auf eine Oberfläche einer Basisplatte 311 aus Keramik, die aus Aluminiumnitrid (AlN) bestand, über eine Bindungsschicht 313 unter Anwendung des Aktivmetall-Lötverfahrens gebunden. Zur gleichen Zeit wurde eine Hilfs-Stützplatte 303 aus Kupfer zum Verhindern der thermischen Deformation auf die andere Oberflächenseite der Basisplatte 311 aus Keramik über eine Bindungsschicht 313 unter Anwendung desselben Lötverfahrens gebunden.
  • Ein Pulver-Mischmaterial, das aus 3 Gew.-% Ti, 37 Gew.-% Ag und 65 Gew.-% Cu bestand, wurde zu einem Bindemittel wie beispielsweise einer organischen Verbindung oder dergleichen und einem Lösungsmittel gegeben. Danach wurde die Mischung gut durchgemischt und so eine Paste hergestellt, und ein Muster wurde auf die Basisplatte 311 aus Keramik gedruckt. Danach wurde die Kupfer-Schaltungsplatte 312 auf der oberen Fläche der Basisplatte 311 aus Keramik in Ausrichtung mit dem darauf gebildeten Muster angeordnet. In diesem Zustand wurden die Basisplatte 311 aus Keramik und die Kupfer- Schaltungsplatte 312 in einer Ar-Gas-Atmosphäre erhitzt und so integral miteinander über die Bindungsschicht verbunden. Die Kupfer-Stützplatte 313 wurde ebenfalls auf die andere Seite der Basisplatte 311 aus Keramik in derselben Weise gebunden.
  • Die Kupfer-Schaltungsplatte 312, die in der Leiterplatte aus Keramik gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden soll, wurde vorher in der Weise hergestellt, daß eine Ätzbehandlung an einem ganzen Kantenabschhitt bewirkt wurde, d.h. an einem oberen Umfangsabschnitt der Rohmaterial-Kupferplatte mit einer Dicke von 0,3 mm, wobei der obere Umfangsabschmtt auf einer Oberflächenseite war, die der Bindungsoberflächenseite der Rohmaterial-Kupferplatte gegenüberlag. Dadurch wurde ein Abstufungsabschnitt 314 an dem Umfangsabschnitt der Rohmaterial-Kupferplatte gebildet, so daß diese einen verdünnten Abschnitt 315 aufweist, der eine geringere Dicke als diejenige des zentralen Hauptabschnitts der Rohmaterial-Kupferplatte aufweist.
  • Danach wurden verschiedene Leiterplatten aus Keramik gemäß dieser Ausführungsform durch Variation der Dicke B des verdünnten Abschnitts 315 innerhalb eines Bereich von 1/3 bis 1/1 der Dicke der Rohmaterial-Kupferplatte hergestellt.
  • In Bezug auf jede der so geformten Leiterplatten aus Keramik wurde ein Thermoschock- Zyklus-Test (Thermal Shock Cycle Test; TCT) durchgeführt. Figur 19 ist eine Graphik, die den Zustand des Auftretens von Mikrorissen in der Basisplatte aus Keramik zeigte, nachdem der TCT durchgeführt worden war. In Figur 19 sind auf der vertikalen Achse die Zahl der Erhitzungs-/Abkühlzyklen (Temperaturzyklen) aufgetragen, bis der Riß auftrat. Auf der horizontalen Achse ist die Dicke des verdünnten Abschnitts 315 aufgetragen.
  • Die Bedingungen für den TCT waren wie folgt: Ein Zyklus des Erhitzens/Abkühlens umfaßt die Schritte, daß man
  • - die Leiterplatte aus Keramik auf eine Temperatur von 40 ºC erwärmte und den Zustand für 30 min beibehielt;
  • - die Platte auf RT, d.h. Raumtemperatur von etwa 25 ºC, abkühlte und den Zustand für 15 min beibehielt;
  • - erneut die Platte auf eine Temperatur von 125 ºC erhitzte und den Zustand für 30 min beibehielt; und
  • - erneut die Platte auf Raumtemperatur abkühlte und in diesem Zustand 15 min lang hielt.
  • Der Nachweis von Rissen wurde in Übereinstimmung mit einer Verfahrensweise durchgeführt, die die Schritte umfaßt, daß man
  • - die Kupfer-Schaltungsplatte 312 schmolz und so von der Basisplatte 311 aus Keramik entfernt wurde;
  • - die Basisplatte 311 aus Keramik in eine rote Tinte eintauchte; und
  • - die aus dem Riß auslaufende rote Tinte mittels eines Mikroskops oder mit dem bloßen Auge beobachtete.
  • Der Zyklus des Erhitzens/Abkühlens wurde in Bezug auf die Leiterplatten aus Keramik wiederholt, und das Vorhandensein oder Fehlen eines Risses wurde in jedem fünften Aufheiz-/Abkühlzyklus aussortiert oder nachgewiesen. Die Zahl der Erhitzungs-/Abkühlzyklen bis zum Auftreten des Risses wurde in einer Graphik aufgetragen. Die Ergebnisse sind in Figur 19 gezeigt.
  • Wie aus Figur 19 ersichtlich ist, wird bestätigt, daß dann, wenn die Dicke B des verdünnten Abschnitts 315, der an dem Umfangskanten-Abschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte 312 gebildet werden soll, größer ist als zwei Drittel (2/3) der Dicke des dicken Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte 312, es nicht immer möglich ist, die Rißbildung vollständig zu verhindern.
  • Dementsprechend kann die Dicke B des verdünnten Abschnitts 315, der an dem Umfangskanten-Abschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte 312 gebildet werden soll, vorzugsweise auf einen Wert von zwei Drittel (2/3) oder weniger der Dicke A des dicken Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte 312 festgesetzt werden.
  • Andererseits wurden weitere verschiedene Leiterplatten aus Keramik dieser Ausführungsform durch Variieren der Breite C des verdünnten Abschnitts 315 innerhalb eines Bereichs von 0 bis 1/5 der Dicke der Rohmaterial-Kupferplatte hergestellt.
  • In Bezug auf jede so gebildete Leiterplatte aus Keramik, die jeweils eine unterschiedliche Breite C des verdünnten Abschnitts 315 aufwies, wurde der TCT durchgeführt. Figur 19 ist eine Graphik, die einen Zustand des Auftretens von Mikrorissen in der Basisplatte aus Keramik zeigt, nachdem der TCT durchgeführt wurde. In Figur 19 ist auf der vertikalen Achse die Zahl der Erhitzungs-/Abkühlzyklen aufgetragen, bis der Riß auftrat, und auf der horizontalen Achse wurde die Breite C des verdünnten Abschnitts 315 aufgetragen.
  • Die Bedingungen des TCT und die Verfahrensweise des Suchens oder Nachweisens eines Risses waren dieselben, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
  • Die Ergebnisse der TCT sind in Figur 20 gezeigt. Wie aus Figur 20 klar ersichtlich ist, wurde bestätigt, daß dann, wenn die Breite C des verdünnten Abschnitts 315, der an dem Umfangskanten-Abschnitt der Kupfer-Schaltungsplatte 312 gebildet werden soll, größer ist als die Hälfte (1/2) der Dicke des dicken Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte 312, es nicht immer möglich ist, die Bildung von Rissen vollständig zu verhindern.
  • Dementsprechend kann die Breite C des dünner gemachten Abschnitts 315, der am Umfangskanten-Abschnitt der Schaltungsplatte 312 aus Kupfer gebildet werden sollte, vorzugsweise so festgesetzt werden, daß sie die Hälfte oder weniger der Dicke A des dicken Abschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte 312 ausmacht.
  • Als nächstes wird die zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefugten Figuren erläutert.
    • Ausführungsform 10 (Figuren 21 bis 23):
  • Figur 21 ist eine seitliche Ansicht - partiell im Schnitt -, die den Aufbau der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Figur 22 ist eine Aufsicht der in Figur 21 gezeigten Ausführungsform Figur 23 ist eine Graphik, die charakteristische Eigenschaften der Leiterplatte aus Keramik gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie in den Figuren 21 und 22 gezeigt ist, ist die Leiterplatte aus Keramik gemäß dieser zehnten Ausführungsform von der der neunten Ausführungsform in dem Punkt verschieden, daß eine abgeschrägte Oberfläche 316 im Umfangskanten-Abschnitt der Kupfer- Schaltungsplatte 312 gebildet ist, so daß diese einen verdünnten Abschnitt 315 aufweist, der eine geringere Dicke als diejenige des zentralen Hauptabschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte 312 aufweist, anstelle des Abstufungsabschnitts 314, der in der neunten Ausführungsform beschrieben ist.
  • Die Anordnung von Elementen oder Teilen der Leiterplatte aus Keramik der zehnten Ausführungsform, wie sie in den Figuren 21 und 22 gezeigt ist, die von den oben beschriebenen verschiedenen sind, sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen der neunten Ausführungsform, wie sie in den Figuren 17 und 18 gezeigt ist, so daß diese Elemente oder Teile hier nicht beschrieben sind; sie werden unter Angabe derselben Bezugsziffern wie die entsprechenden Elemente oder Teile bezeichnet.
  • Weitere verschiedene Leiterplatten aus Keramik dieser Ausführungsform wurden unter Variieren des Neigungswinkels θ der abgeschrägten Oberfläche 316, die in dem verdünnten Abschnitt 315 ausgebildet wurde, innerhalb eines Bereichs von 20 bis 50 º für diese Ausführungsform hergestellt, während der Bereich bei den Vergleichsproben bei 55 bis 90 º lag.
  • In Bezug auf jede der so gebildeten Leiterplatten aus Keramik, die jeweils einen unterschiedlichen Neigungswinkel θ aufwiesen, wurde der TCT durchgeführt. Figur 23 ist eine Graphik, die einen Zustand des Auftretens von Mikrorissen in der Basisplatte aus Keramik zeigt, nachdem der TCT durchgeführt wurde. In Figur 23 ist auf der vertikalen Achse die Zahl der Erhitzungs-/Abkühlzyklen aufgetragen, bis der Riß auftrat. Auf der horizontalen Achse ist der Neigungswinkel θ der abgeschrägten Oberfläche 316 aufgetragen.
  • Wie aus den in Figur 23 gezeigten Ergebnissen klar ersichtlich ist, wurde bestätigt, daß dann, wenn der Neigungswinkel θ der abgeschrägten Oberfläche 316, die im Umfangsabschnitts-Bereichs des verdünnten Abschnitts 315 der Kupfer-Schaltungsplatte 312 gebildet wird, größer ist als 70 º, es nicht immer möglich ist, die Rißbildung vollständig zu verhindern.
  • Wenn andererseits der Neigungswinkel θ der abgeschrägten Oberfläche 316, die auf der Kupfer-Schaltungsplatte gebildet wurde, geringer ist als 20 º, können Probleme der Art auftreten, daß es in nachteiliger Weise unmöglich wird, die Kupfer-Schaltungsplatte 312 zu bearbeiten und einen glatten Oberflächenbereich sicherzustellen, auf dem ein Halbleiter-Chip aufgebracht werden kann.
  • Dementsprechend wurde betätigt, daß der Neigungswinkel θ der abgeschrägten Oberfläche 316, die im Umfangskanten-Bereich der Kupfer-Schaltungsplatte 312 gebildet werden soll, vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 20 bis 70 º festgesetzt werden kann.
  • Zwar wurden die jeweiligen Ausführungsformen bisher unter Bezugnahme auf die Fälle beschrieben, in denen die Kupfer-Schaltungsplatte 312 auf nur eine Oberflächenseite der Basisplatte 311 aus Keramik gebunden wurde; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist tatsächlich auch auf einen Fall anwendbar, in dem die Kupfer-Schaltungsplatten auf beide Oberflächenseiten der Basisplatte aus Keramik gebunden werden.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der Leiterplatte aus Keramik der zehnten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung der Umfangskanten-Abschnitt mit einem Stufenabschnitt oder einer abgeschrägten Oberfläche versehen, so daß er einen verdünnten Abschnitt aufweist, der eine geringere Dicke aufweist als diejenige des zentralen Hauptabschnitts der Kupfer-Schaltungsplatte, so daß die thermische Belastung, die von der Kupfer-Schaltungsplatte auf die Basisplatte aus Keramik aufgebracht wird, im Vergleich mit einer herkömmlichen Leiterplatte aus Keramik, die keinen Stufenabschnitt oder keine abgeschrägte Oberfläche aufweist, abgeschwächt werden kann.
  • Außerdem wird es auch möglich, die thermische Belastung abzuschwächen, die durch die Belastungen der Abkühl-/Erhitzungszyklen in einem Zustand hervorgerufen wird, in dem die Leiterplatte aus Keramik zu einem Modul zusammengebaut wird, wodurch es möglich wird, die Zuverlässigkeit des Moduls zu erhöhen.
  • Als nächstes wird die elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nun unter Bezugnahme auf die beigefligten Figuren 24 und 25 beschrieben.
  • Figur 24 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Figur 24 bezeichnet die Bezugsziffer 401 eine Basisplatte aus Keramik. Das Material für die Basisplatte aus Keramik 401 ist nicht besonders beschränkt, und verschiedene Arten von Materialien können verwendet werden. Bevorzugte Beispiele der Materialien können einschließen: Sinterkörper des Oxid-Typs wie beispielsweise solche, die aus Aluminiumoxid, Mullit (3 Al&sub2;O&sub3; - 2 SiO&sub2;) oder dergleichen zusammengesetzt sind, und Sinterkörper des Nicht-Oxid-Typs, wie beispielsweise solche, die aus Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder dergleichen aufgebaut sind.
  • Jedoch ist es in einem Fall von Modulen wie beispielsweise Leistungstransistor-Modulen oder Hochfrequenztransistor-Modulen, bei denen ein Halbleiter-Chip mit einem großen Hitzefreisetzungs-Wert verwendet wird, bevorzugt, Sinterkörper wie solche zu verwenden, die aus Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder dergleichen bestehen, die alle ausgezeichnet in Bezug auf die thermische Leitfahigkeit sind.
  • Schaltungsplatten 401 aus Metall wie z.B. eine Kupferplatte mit vorbestimmten Schaltungsmustern werden integral auf eine Hauptoberfläche 401A der Leiterplatte 401 aus Keramik über eine Lötmaterialschicht 403, die ein aktives Metall enthält (nachfolgend bezeichnet als "Aktivmetall-Lötmaterial"), gebunden. Als Material für die Schaltungsplatte 402 aus Metall können verschiedene Arten von Metallen verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, Kupfer oder eine seiner Legierungen zu verwenden, und zwar im Hinblick auf die thermische Leitfähigkeit, elektrischen charakteristischen Eigenschaften oder dergleichen.
  • Das Aktivmetall-Lötmaterial, das vorstehend beschrieben wurde, wird hergestellt, indem man als aktives Metall Elemente der Gruppe IVa des Periodensystems der Elemente wie beispielsweise Ti, Zr, Hf, Nb, und Elemente der Gruppe Va des Periodensystems der Elemente einem Lötmaterial zusetzt, das aus einer eutektischen Verbindung des Ag-Cu- Typs, einer Verbindung des Cu-Typs oder dergleichen besteht. Beispielsweise werden die Schaltungsplatte aus Metall und die Basisplatte aus Keramik integral miteinander unter Verwendung der eutektischen Ag-Cu-Verbindung oder durch Anwendung einer Reaktion zwischen dem aktiven Metall und dem Komponenten-Element der Basisplatte aus Keramik verbunden (z.B. durch eine Reaktion zwischen N und Ti oder dergleichen im Fall einer Basisplatte aus AlN).
  • Die Schaltungsplatten 402 aus Metall werden durch Musterbildung mit Schaltungsmustern versehen und so eine Mehrzahl von Schaltungsabschnitten 404 und 405 gebildet. Dabei wird der Schaltungsabschnitt 404 als Bereich zur Aufbringung eines Halbleiter-Chips verwendet, und der Schaltungsabschnitt 405 wird als Anschlußklemmen-Port verwendet.
  • In dieser Hinsicht wird auf einer Metallplatte, die als Anschlußklemmen-Port 405 verwendet werden soll, ein ausgesparter Abschnitt 406 angebracht, der eine vorbestimmte Tiefe aufweist. Der ausgesparte Abschnitt 406 wird in einem Abschnitt gebildet, der dem Anschlußklemmen-Port entspricht. Die Tiefe des ausgesparten Abschnitts kann vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von etwa 1/20 bis 18/20 der Anfangsdicke der Metallplatte festgelegt werden, noch mehr bevorzugt auf einen Wert im Bereich von etwa 1/4 bis 1/2. Eine Oberflächenseite, an der der ausgesparte Abschnitt 406 gebildet wird, wird als Bindungsfläche verwendet, und die Bindungsfläche, mit Ausnahme des ausgesparten Abschnitts 406, wird integral auf die Basisplatte aus Keramik über eine Aktivmetall- Lötmaterialschicht 403 unter Bildung des Anschlußklemmen-Ports 405 gebunden.
  • Von den Schaltungsabschnitten der Schaltungsplatte 402 aus Metall weist der Anschlußklemmen-Port 405 einen Aufbau auf, der einen Spalt (nicht-gebundenen Abschnitt) umfaßt, der zwischen der Basisplatte 401 aus Keramik und dem Schaltungsabschnitt gebildet ist, wobei der Spalt durch den ausgesparten Abschnitt 406 definiert ist. Der Anschlußklemmen-Port 405, der den Spalt 406 aufweist, hat die Funktion, die Bewegung des Anschlusses, der mit dem Port 405 verbunden werden soll, bei dem Schritt des Zusammenbaus des Moduls unter Zeigen einer federartigen Anordnung der Metallplatte 405A abzuschwächen, die oberhalb des Spalts 406 angeordnet ist. Die Bewegung oder Verschiebung des oben beschriebenen Anschlusses kann hervorgerufen werden in Übereinstimmung mit Verfahrensschritten des Ein- bzw. Ausschaltens der Energiequelle.
  • Außerdem hat der Anschlußklemmen-Port 405 auch die besondere Funktion, bei Temperaturzyklen (Erhitzungs-/Abkühlzyklen) zu verhindern, daß der Anschluß direkt auf einen gebundenen Abschnitt aufgebracht wird (d.h. einen über eine Aktivmetall-Lötmaterialschicht 403 gebundenen Abschnitt), und zwar durch den Widerstand der Hitzeübertragung des Spalts 406.
  • Die anderen Schaltungsabschnitte 404 werden einheitlich auf die Basisplatte 401 aus Keramik über die Aktivmetall-Lötmaterialschicht 403 gebunden. Außerdem wird eine Metallplatte 407 wie beispielsweise eine Kupferplatte, die als Verbindungsanschluß oder Kühlkörper verwendet werden soll, ebenfalls auf eine weitere Hauptoberflächenseite der Basisplatte 401 aus Keramik über die Aktivmetall-Lötmaterialschicht 403 gebunden, wodurch die Leiterplatte aus Keramik gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut wird.
  • Die Leiterplatte aus Keramik, die den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, kann beispielsweise in Übereinstimmung mit den folgenden Schritten hergestellt werden: Zuerst wffd ein pastenartiges Aktivmetall-Lötmaterial, z.B. ein Lötmaterial des Ag-Cu-Ti-Typs mit der Zusammensetzung Ag : Cu : Ti = 70,6 : 27,4 : 2,0 (angegeben auf Gewichtsbasis) beschichtungsmäßig auf die Basisplatte 401 aus Keramik aufgebracht, z.B. eine Aluminiumnitrid-Basisplatte in Übereinstimmung mit einem entworfenen Schaltungsmuster; dies geschieht unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens oder dergleichen.
  • Zu diesem Zeitpunkt soll die Lötmaterial-Paste des Ag-Cu-Ti-Typs nicht auf einen Abschnitt beschichtungsmäßig aufgetragen werden, so daß dieser ein nicht-gebundener Abschnitt ist, der einen Abschnitt einschließt, der dem Spalt 406 des Anschlußklemmen Ports 405 entspricht.
  • Andererseits werden die Kupfer-Schaltungsplatten 402, die ein vorbestimmtes Schaltungsmuster aufweisen, dadurch hergestellt, daß man eine Ätzbehandlung oder Preßbearbeitung in Bezug auf die Rohmetallplatte wie beispielsweise eine Kupferplatte bewirkt. Zu diesem Zeitpunkt wird der ausgesparte Abschnitt 406, der eine vorbestimmte Form aufweist, gleichzeitig in einem Abschnitt gebildet, der den Anschlußklemmen-Port 405 darstellt.
  • In Bezug darauf kann dann, wenn die Tiefe des ausgesparten Abschnitts 406 übermäßig flach ist, eine ausreichende federartige Eigenschaft und eine Hitzediffusionswirkung nicht geliefert werden. Wenn andererseits die Tiefe des ausgesparten Abschnitts 406 extrem groß ist, wird es unmöglich, eine ausreichende Stromkapazität sicherzustellen.
  • Daher kann - wie oben angegeben - die Tiefe des ausgesparten Abschnitts, obwohl diese in Abhängigkeit von der anfänglichen Dicke der Rohmetallplatte schwankt, vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von etwa 1/20 bis 18/20 der anfänglichen Dicke der Rohmaterialplatte festgesetzt werden, noch mehr bevorzugt auf einen Wert im Bereich von etwa 1/4 bis etwa 1/2 der anfänglichen Dicke.
  • Danach werden die so gebildeten Kupfer-Schaltungsplatten 402 auf einer oberen Fläche der Basisplatte 401 aus Aluminiumnitrid angeordnet, auf die die Lötmaterialpaste des Ag- Cu-Ti-Typs beschichtungsmäßig aufgebracht wird. Gleichzeitig wird auch eine Kupfer- Stützplatte 407 auf einer rückwärtigen Oberfächenseite der Basisplatte 401 aus Aluminiumnitrid angeordnet und so ein Baukörper gebildet. Danach wird der zusammengebaute Körper auf eine Temperatur von etwa 850 ºC unter Vakuum-Bedingungen von etwa 1 x 10&supmin;&sup4; Torr erhitzt, und er wird bei der Temperatur für die Zeit von etwa 10 min gehalten, wodurch die Kupfer-Schaltungsplatte 402 und die Kupfer-Stützplatte 47 integral auf die Basisplatte 401 aus Aluminiumnitrid gebunden werden. So wird eine gewünschte Leiterplatte 408 aus Keramik geschaffen.
  • Als Verfahren zur Bildung des Musters ist es auch möglich, ein Verfahren anzuwenden, das die Schritte umfaßt, daß man die Lötmaterialpaste des Ag-Cu-Ti-Typs beschichtungsmäßig auf eine Oberfläche der Kupferplatte aufbringt, mit Ausnahme eines Abschnitts, der dem Spalt 406 des Anschlußklemmen-Ports 405 entspricht, die Kupferplatte mit dem ausgesparten Abschnitt 406 auf der Basisplatte aus Keramik anordnet und thermisch sowohl die Kupferplatte als auch die Basisplatte aus Keramik miteinander verbindet und danach eine Ätzbehandlung unter Ausbildung des Musters bewirkt.
  • Außerdem ist das Lötmaterial des Ag-Cu-Ti-Typs nicht auf solche Materialien in Form einer Paste beschränkt, und das Lötmaterial in Form einer Folie kann auch zwischen der Kupferplatte und der Basisplatte aus Keramik angeordnet werden.
  • Als nächstes wird ein Leistungstransistor-Modul, in das die Leiterplatte aus Keramik (Schaltungsplatte aus Aluminiumnitrid), wie sie oben beschrieben wurde, eingebaut wird, nun unter Bezugnahme auf Figur 25 erläutert.
  • Figur 25 ist eine partiell geschnittene Ansicht, die einen essentiellen Teil des Leistungstransistor-Moduls gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Ein Leistungstransistor 409 wird auf einem Halbleiter-Chip-Ladungsport 404 der Aluminiumnitrid-Schaltungsplatte 408 mittels eines Au-Lötmittels 410 oder dergleichen gebunden und befestigt. Außerdem wird ein Anschluß 411, der mit einer Energiequellen-Schaltung oder dergleichen verbunden ist, auf den Anschlußklemmen-Port 405 einer Kupfer-Leitungsplatte 402 gebunden, wobei der Anschlußklemmen-Port der oberen Position des Spalts 406 entspricht. Der Halbleiter- Chip-Ladungsport 404 und der Anschlußklemmen-Port 405 werden elektrisch miteinander mittels eines Al-Drahts 413 verbunden. In ähnlicher Weise werden der Leistungstransistor 409 und eine Schaltung des Halbleiter-Chip-Ladungsports 404 elektrisch miteinander mittels eines anderen Al-Drahts 413 verbunden.
  • Wie oben beschrieben, wird die Aluminiumnitrid-Schaltungsplatte 408, auf der der Leistungstransistor 409 befestigt wurde und mit der der Anschluß 411 verbunden wurde, mit einem Lötmittel (Lötmittelschicht 415) auf einen Kühlkörper 414 über eine Kupfer- Stützplatte 407 gebunden, die auf einer rückwärtigen Seite der Aluminiumnitrid-Basisplatte 401 vorgesehen ist, wodurch der wesentliche Teil des Leistungstransistor-Moduls aufgebaut wurde.
  • In dem vorstehend beschriebenen Leistungstransistor-Modul 416 hat der Anschlußklemmen-Port 405, der einen Teil der Schaltungsmuster der Schaltungsplatte 402 aus Kupfer darstellt, einen solchen Aufbau, daß er einen Spalt 406 zwischen der Aluminiumnitrid- Basisplatte 401 und dem Anschlußklemmen-Port 405 aufweist.
  • Daher kann selbst in dem Fall, in dem der Anschluß 411 bewegt oder in Vibration versetzt wird, wie dies durch einen Pfeil A in Figur 25 angezeigt ist, in Übereinstimmung mit den Schritten des Ein- bzw. Ausschaltens der Schaltung der Energiequelle, eine mechanische Belastung, die durch die Bewegung des Anschlusses 411 hervorgerufen wird, durch die federartige Wirkung der Metallplatte 405A, die oberhalb des Spalts 406 ausgebildet ist, abgemildert werden.
  • Außerdem ist es selbst in dem Fall, in dem die Temperaturzzyklen, die bei Schritten des Ein- bzw. Ausschaltens auf die Schaltungsplatte 402 aus Kupfer aufgebracht werden, möglich, zu verhindern, daß Hitze aufgrund der Temperaturzyklen direkt auf den gebundenen Abschnitt zwischen der Kupfer-Schaltungsplatte 402 und der Aluminiumnitrid- Basisplatte 401 aufgrund der Wirkung des thermischen Widerstands des Spalts 406 aufgebracht werden. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Anschlußklemmen-Ports 405 bemerkenswert erhöht, was es ermöglicht, verschiedene Arten von Modulen mit einer exzellenten Zuverlässigkeit zu schaffen.
  • Außerdem wurden Proben des Leistungstransistor-Moduls, das die Aluminiumnitrid- Basisplatte 401 und die Kupfer-Schaltungsplatte 402 umfaßt, die eine Dicke von 0,3 mm und eine Tiefe des ausgesparten Abschnitts von 0,15 mm aufweisen, praktisch hergestellt. Anschließend wurde in Bezug auf jedes der so gebildeten Leistungstransistor-Module ein Schritt des Ein- bzw. Ausschaltens wiederholt für 10.000 Zyklen bewirkt. Danach wurde die jeweilige gebundene Oberfläche zwischen dem Anschlußklemmen-Port 405 und der Aluminiumnitrid-Basisplatte 401 untersucht. Als Ergebnis wurde gefunden, daß überhaupt keine Mängel wie beispielsweise Risse auftraten, und es wurde beobachtet, daß der jeweilige gebundene Abschnitt in gutem Zustand erhalten blieb.
  • Andererseits traten in dem Fall von Leistungstransistor-Modulen mit Vergleichsproben, die in derselben Weise hergestellt wurden wie die Proben der elften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Effindung, mit der Ausnahme, daß der Anschlußklemmen-Port 405, der keinen ausgesparten Abschnitt aufwies, einheitlich auf die Oberfläche der Aluminiumnitrid-Basisplatte gebunden war, Risse in der Aluminiumnitrid-Basisplatte 401 auf, nachdem der Schritt des Ein- bzw. Ausschaltens über 5.000 Zyklen wiederholt worden war. Wenn außerdem der Schritt des Ein- bzw. Ausschaltens über 10.000 Zyklen wiederholt wurde, schälte sich die Kupfer-Schaltungsplatte (Anschlußklemmen-Port 405) von der Aluminiumnitrid-Basisplatte 401 ab, was zu einem merklichen Anstieg des. thermischen Widerstands führte.
  • Als nächstes wird eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Figur 26 der beigefügten Figuren erläutert.
  • Figur 26 ist eine partielle Schnittansicht, die einen essentiellen Teil eines Leistungstransistor-Moduls zeigt, in das die Leiterplatte 421 aus Keramik der Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurde, in derselben Weise eingebaut wurde wie bei der elften Ausführungsform.
  • Die Leiterplatte 421 aus Keramik, die in der zwölften Ausführungsform verwendet wurde, ist mit einem nicht-gebundenen Abschnitt (Spalt 423) versehen. Der nicht gegebundene Abschnitt wird in einer solchen Weise gebildet, daß eine Aktivmetall-Lötmaterialschicht 403 nicht auf einen Bereich beschichtungsmäßig aufgetragen wurde, der von einem Seitenkanten-Abschnitt des Anschlußklemmen-Ports 422 der Schaltungsplatte 402 aus Metall zu einem Kantenabschnitt eines Anschlußklemmen-Bereichs reicht.
  • Der Anschlußklemmen-Port 422 weist einen Aufbau auf, der den Spalt 423 aufweist, der dadurch gebildet wurde, daß man einen nicht mit einem Überzug versehenen Abschnitt des Aktivmetall-Lötmaterials zwischen die Basisplatte 401 aus Keramik und den Anschlußklemmen-Port 422 anordnet.
  • Wie oben beschrieben, erstreckt sich der nicht-gebundene Abschnitt, d.h. der Spalt 423, vom Seitenkanten-Abschnitt des Anschlußklemmen-Ports 422 zum Kantenabschnitt des Anschluß-Verbindungsbereichs, so daß die Metallplatte, die oberhalb des Spalts 406 gebildet ist, federartige Eigenschaften oder Funktionen zeigen kann. Daher ist es in derselben Weise, wie dies im Zusammenhang mit der elften Ausführungsform beschrieben wurde, möglich, die mechanische Belastung abzumildern, die durch die Bewegung des Anschlusses beim Verbinden mit dem Anschlußklemmen-Port 422 hervorgerufen wird, und auch die Temperaturzyklen abzumildern, die von dem Anschluß 411 in Überein- Stimmung mit den Schritten des Ein- bzw. Ausschaltens der Schaltung der Energiequelle hervorgerufen werden. Dabei wird es möglich, in bemerkenswerter Weise die Zuverlässigkeit der Leiterplatte 421 aus Keramik zusammen mit dem Leistungstransistor-Modul oder dergleichen zu erhöhen.
  • Wie oben beschrieben, ist es gemäß der elften und der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung selbst in dem Fall, in dem mechanische Belastungen, die durch die Hitzezyklen in Übereinstimmung mit den Schritten des Ein- bzw. Ausschaltens der Energiequelle hervorgerufen werden oder durch die Bewegung des Anschlusses hervorgerufen werden, auf die Leiterplatte aus Keramik über eine längere Zeitdauer aufgebracht werden, möglich, eine ausreichende Zuverlässigkeit der Bindung der Leiterplatte aus Metall sicherzustellen und so zu ermöglichen, daß verschiedene Arten von Modulen mit exzellenter Zuverlässigkeit bereitgestellt werden.

Claims (5)

1. Leiterplatte aus Keramik, umfassend
- eine Basisplatte (1) aus Keramik;
- eine Schaltungsplatte (7A bis 7E) aus Metall, die integral auf eine Oberfläche der Basisplatte (1) aus Keramik gebunden ist;
- einen Anschlußklemmen-Port (3A bis 3E), der gebildet wird durch Biegen eines Teils der Schaltungsplatte (7A bis 7E) aus Metall, um eine Verbindung zu einem Anschluß (4) eines Bausteins bzw. Moduls herzustellen, wobei der Anschlußklemmen-Port (3A bis 3E) so ausgebildet ist, daß sich der Anschlußklemmen-Port (3A bis 3E) von der Oberfläche der Basisplatte (1) aus Keramik erhebt und daß der Krümmungsradius (R&sub1;, R&sub2;) des gebogenen Abschnitts, der an dem Anschlußklemmen-Port (3A bis 3E) vorgesehen ist, auf 0,2 mm oder mehr festgesetzt wird.
2. Leiterplatte aus Keramik nach Anspruch 1, worin die Basisplatte (1) aus Keramik und die Schaltungsplatte (7A bis 7E) aus Metall direkt miteinander über ein Eutektikum verbunden sind.
3. Leiterplatte aus Keramik nach Anspruch 1, worin die Basisplatte (1) aus Keramik und die Schaltungsplatte (7A bis 7E) aus Metall miteinander über eine ein aktives Metall enthaltende Bindeschicht verbunden sind.
4. Leiterplatte aus Keramik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Anschlußklemmen-Port (3A bis 3E) in Form eines Auslegers geformt ist.
5. Leiterplatte aus Keramik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Schaltungsplatte (7A bis 7E) aus Metall aus Kupfer besteht.
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