KR102657706B1 - 금속-세라믹 기판 및 이런 유형의 금속-세라믹 기판을 제조하는 방법 - Google Patents

금속-세라믹 기판 및 이런 유형의 금속-세라믹 기판을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 부품용 캐리어 기판(1), 특히 전기 부품용 금속-세라믹 기판(1)에 관한 것이며, 상기 캐리어 기판은: 바람직하게 세라믹을 함유하는 재료 또는 적어도 하나의 세라믹층을 갖는 복합재를 구비하는 절연층(10); 구성요소 측(BS) 상에 형성되고 제1 일차 구조(21)를 갖는 구성요소 금속화부(20); 및 구성요소 측(BS) 반대편의 냉각 측(KS) 상에 형성되고 제2 일차 구조(31)를 갖는 냉각 파트 금속화부(30); 를 포함하고; 여기서 절연층(10), 구성요소 금속화부(20) 및 냉각 파트 금속화부(30)는 적층 방향(S)을 따라 서로 상하로 중첩되어 배치되고, 그리고 적층 방향(S)에서 볼 때, 제1 일차 구조(21) 및 제2 일차 구조(31)는 적어도 부분적으로 합치되어 연장된다.

Description

금속-세라믹 기판 및 이런 유형의 금속-세라믹 기판을 제조하는 방법
본 발명은 금속-세라믹 기판(metal-ceramic substrate) 및 이런 유형의 금속-세라믹 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어 금속-세라믹 기판 형태의 전기 부품용 캐리어 기판은, 예를 들어 DE 10 2013 104 739 A1, DE 19 927 046 B4, 및 DE 10 2009 033 029 A1 에서 인쇄 회로 기판 또는 회로 기판과 같은 선행 기술에서 충분히 알려져 있는 것이다. 일반적으로, 전기 부품과 도체 트랙을 위한 연결 영역은 금속-세라믹 기판의 한 부품 면에 배치되며, 여기서 전기 부품과 도체 트랙은 상호 연결되어 전기 회로를 형성할 수 있다. 금속-세라믹 기판의 필수 구성요소에는, 바람직하게는 세라믹으로 제조된 절연층, 및 절연층에 접합된 금속층 및/또는 구성요소 금속화부(metallization)가 있다. 비교적 높은 절연 강도로 인해, 세라믹으로 제조된 절연층은 전력 전자 장치에서 특히 유리한 것으로 입증되어 있다. 다음, 금속층은 전기 구성요소를 위한 도체 트랙 및/또는 연결 영역을 실현하도록 구성될 수 있다.
이러한 캐리어 기판, 특히 금속-세라믹 기판의 경우, 한편으로는 절연층에 대한 재료의 선택이 다르고, 다른 한편으로는 금속화로 인해 열팽창 계수가 다르다는 문제가 있고, 이는 예를 들어 캐리어 기판이 작동하는 중에 또는 제조하는 중에 열이 발생했을 때, 열기계적 응력을 유발하거나 야기하고, 캐리어 기판이 구부러지거나 손상될 수 있게 한다. 따라서, 종래 기술에서는 적층 방향의 열팽창 계수에 대하여 대응하는 대칭성으로 굽힘을 없애기 위해서, 구성요소 금속화에 반대되는 절연층의 측면에 이면 금속화를 제공하는 것이 확립되어 있다. 그러나 구성요소 금속화는 일반적으로 0.8 mm 보다 두껍지 않으므로, 이면 금속화의 대칭 설계가 대응하여 형성된 이면 금속화가 매우 얇아서 필요한 열용량을 제공하지 않는다는 결과를 초래하고, 이것은 특히 과부하 상태에서 버퍼를 제공하는 데 필요하다. 그럼에도 불구하고, 종래 기술은 구리 함량의 감소로 인해 주 연장면에 평행하고 수직한 방향으로 열 유로를 방해하거나 열화시키기 때문에, 이면 금속화를 구조화하지 않고, 이것은 공기 또는 필러(filler)로 교체해야 한다. 또한, 캐리어 기판의 이면에 있는 절연 트렌치가 채워지지 않으면, 전기적 문제가 발생할 수 있고, 절연층까지 연장하게 된다.
또한, 종래 기술은 냉각 구조, 예를 들어 핀(fin)-형 방열판을 기재하고 있으며, 이들은 일반적으로 작동 중 또는 제조 중에 적절한 열 방산을 제공하기 위해 이면 금속화부(backside metallization)에 접합되어 진다.
종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 특히 열 또는 에너지 제거의 효율 및 열기계적으로 유도된 편향을 상쇄하기 수단과 관련하여 종래 기술에서 공지된 캐리어 기판보다 개선된 캐리어 기판을 제공하는 것이다.
본원의 목적은 청구항 1에 따른 전기 부품용 캐리어 기판 및 청구항 15에 따른 그 제조 방법에 의해 이루어진다. 추가 이점 및 특성은 종속항, 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 비롯된다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 전기 부품용 캐리어 기판, 특히 전기 부품용 금속-세라믹 기판이 제공되며,
- 절연층이 바람직하게 세라믹을 함유하는 재료 또는 적어도 하나의 세라믹층을 구비하는 복합재를 가진 절연층,
- 구성요소 측에 형성되고 제1 일차 구조를 갖는 구성요소 금속화부, 및
- 구성요소 측 반대편 냉각 측 상에 형성되고, 제2 일차 구조를 갖는 냉각 파트 금속화부를 포함하며,
여기서 상기 절연층, 상기 구성요소 금속화부 및 냉각 파트 금속화부는 적층 방향을 따라 서로 상하로 중첩 배치되고, 적층 방향에서 보았을 때 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조는 적어도 부분적으로 합치되어 연장된다.
종래 기술로부터 공지된 캐리어 기판과 비교하여, 본 발명은 제1 일차 구조화 및 제2 일차 구조화가 적층 방향에서 보았을 때 적어도 부분적으로 일치하는 것을 제공한다. 이것은 구성요소의 금속화와 냉각 파트의 금속화 사이의 대칭 설계를 크게 향상시켰으며, 이는 유리하게 캐리어 기판의 편향을 상쇄한다. 다시 말해서, 구성요소 금속화와 이면 금속화 사이의 대칭 설계는 각각의 두께의 대응하는 설계에 배타적으로 제한되지 않으며, 바람직하게 제1 및 제2 일차 구조화의 합치된 배치를 설정함으로써 특정적으로 야기되거나 지원을 받게 된다. 이것은 유리하게 구성요소의 금속화와 냉각 파트의 금속화 사이의 대칭성을 증가시키며, 여기서 편향은 효과적으로 상쇄될 수 있다.
이러한 맥락에서, 구조화, 특히 제1 일차 구조화 및 제2 일차 구조화는 각각의 금속화, 즉 냉각측 금속화 또는 구성요소 금속화부의 외부에 형성되는 리세스 또는 만입부를 의미한다. 그 중에서, 대응하는 리세스, 즉 제1 일차 구조화 및/또는 제2 일차 구조화는 바람직하게, 주 연장면에 실질적으로 평행한 연장 방향을 따라 연장된다. 또한, 절연층, 구성요소 금속화부 및 냉각 파트 금속화부 각각은 주 연장면을 따라 연장되고, 주 연장면에 수직인 적층 방향으로 상하로 중첩 배치되어 제공된다. 특히, 냉각 파트의 금속화는 예를 들어 DCB 또는 AMB 공정을 통해 절연층, 특히 절연층의 냉각 측에 직접 접합된다. 냉각 금속화는 또한 예를 들어 후속적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이면 금속화가 DCB 또는 AMB 공정을 통해 이러한 목적으로 생성된 다음, 웨브(web)-형 핀 요소가 이면 금속화에 접합되어 냉각 파트 금속화부를 형성하기 위한 핀 구조를 형성한다. 부분적으로 합치된 코스를 참조하는 한에서는, 특히 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조의 각각의 연장 방향을 따라 적어도 부분적으로 합치하는 배치를 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제1 일차 구조, 제2 일차 구조, 제1 이차 구조 및/또는 제2 이차 구조에 대한 구조화는 에칭, 밀링, 스탬핑, 압출 성형, 압출, 냉간 압출 또는 이들 공정들의 조합에 의해 생성된다.
구조, 즉 제1 및 제2 일차 구조에 대한 합치하는 배치로, 적층 방향에서 보았을 때, 구조, 즉 냉각 측 금속화부 및 구성요소 금속화부의 리세스 또는 만입부가 적어도 부분적으로 중첩되어 배치되는 것을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 적층 방향에서 볼 때, 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조의 돌출부는 중첩된다. 이러한 맥락에서, 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조가 실질적으로 동일한 폭을 가지며, 그리고 적층 방향에서 보았을 때 완전히 중첩되는 구조, 즉 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조의 경계도 서로 합치하게 배치하는 것을 고려해 볼 수 있다. 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조의 일치하는 배치는 또한 제1 및 제2 일차 구조가 적층 방향으로 서로 부분적으로만 중첩되게 배치하는 것으로 이해 한다. 예를 들어, 적층 방향에서 보았을 때, 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조의 중심점 또는 중심이 서로 상하로 중첩되게 배치되거나 상호 오프셋으로 되는 것도 생각해 볼 수 있다. 바람직하게, 중심이 서로 오프셋되는 거리는 2개의 구조(즉, 제1 일차 구조 또는 제2 일차 구조) 중 더 협폭인 쪽의 폭보다 작고, 바람직하게는 더 협폭인 쪽의 폭의 50% 미만이고, 보다 바람직하게는 더 협폭인 쪽의 폭의 25% 미만이다. 중심점은 냉각 측 금속화부 및/또는 구성요소 금속화부에서 구조의 측면 경계 사이의 중심인 것으로 이해 한다.
또한, 제1 일차 구조화 또는 제2 일차 구조화의 폭에 대한, 바람직하게는 2개(즉, 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조) 중 더 좁거나 더 넓은 폭에 대한, 적층 방향에서 보았을 때, 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조의 중첩 영역의 비율이, 50% 초과, 바람직하게는 75% 초과, 보다 바람직하게는 90% 초과인 것을 고려해 볼 수 있다.
몇 개의 제1 일차 구조가, 적층 방향에서 볼 때, 제2 일차 구조에 합치하게 배치하거나, 또는 몇 개의 제2 일차 구조가, 적층 방향에서 보았을 때, 제1 일차 구조와 합치하게 배치하는 것도 고려해 볼 수 있다.
또한, 바람직하게, 절연층은 세라믹 층, 특히 단일 세라믹 층으로 형성된다. 또한 절연층은 다층이며, 예를 들어 세라믹으로 형성된 일차 층과 이차 층을 구비하고, 금속 중간 층은 일차 층과 이차 층 사이에 배치되고, 금속 중간 층은 적층 방향으로 측정하고 일차 및/또는 이차 층보다 및/또는 1 mm 초과하여 더 두껍게 하는 것을 고려해 볼 수 있다. 이 경우, 단열층에서 열 분해를 지원할 수 있으므로, 열 발산을 촉진할 수 있다. 따라서, 당 기술분야의 기술자는 또한 본원에 기재된 범위 내에서 절연층이 그 자체가 여러 층으로 형성될 수 있는 복합재임을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 절연층은 제1 세라믹 재료의 제1 층과 제2 세라믹 재료의 제2 층이 적층 방향을 따라 서로 상하로 중첩하여 배치되어 절연층을 형성하는 하이브리드 세라믹 층인 것도 생각해 볼 수 있다.
부가하여, 구성요소 금속화 및/또는 냉각 파트 금속화는, 예를 들어 DCB 공정, AMB 공정 또는 박막 기술에 의해 절연층에 직접적으로 접합 된다. 또한, 금속-세라믹 기판은 예를 들어 세라믹 층의 외측에 접합되는 냉각 측 금속화부 또는 구성요소 금속화부의 일부로서 적어도 하나의 금속 층 또는 금속 부분을 포함하고, 여기서 금속 층 및 세라믹 층은 주 연장면을 따라 연장되고 그리고 주 연장면에 대해 수직으로 연장되는 적층 방향을 따라 상하로 중첩하여 배치된다. 금속화 또는 금속 부분에 대한 재료로서, 구리, 알루미늄, 몰리브덴 및/또는 이들의 합금, 뿐만 아니라 CuW, CuMo, CuAl, AlCu 및/또는 CuCu 와 같은 라미네이트, 특히 제1 구리 층 및 제2 구리 층을 갖는 구리 샌드위치 구조를 고려할 수 있고, 상기 제1 구리 층의 입자 크기는 제2 구리 층과 상이하다. 또한, 바람직하게, 적어도 하나의 금속화, 특히 구성요소 금속화는 표면 개질된다. 가능한 표면 개질은 예를 들어 귀금속, 특히 은 및/또는 금, 또는 ENIG("무전해 니켈 침지 금(electroless nickel immersion gold)")로 밀봉하거나, 크랙 형성 또는 확장을 억제하기 위해 제1 또는 제2 금속화 층 상의 에지 캡슐화가 있다.
바람직하게는, 세라믹 층은 Al2O3, Si3N4, AlN, HPSX 세라믹(즉, 예를 들어 9% ZrO2 = HPS9 를 갖는 Al2O3 또는 25% ZrO2 = HPS25를 갖는 Al2O3 인, x 퍼센트의 ZrO2 를 포함하는 Al2O3 매트릭스를 갖는 세라믹), SiC, BeO, MgO, 고밀도 MgO(이론 밀도의 90% 이상), TSZ(정방정형 안정화 산화지르코늄(tetragonally stabilized zirconium oxide)) 또는 ZTA를 세라믹 재료로 사용한다. 또한 절연층은 재료 구성이 서로 다른 여러 세라믹 층이 서로 중첩 방식으로 배치되고 함께 접합되어 다양한 원하는 속성이 결합되게 절연층을 형성하는, 복합 또는 하이브리드 세라믹으로 설계될 수 있음을 고려해 볼 수도 있다. 바람직하게는 열 저항을 가능한 한 낮추기 위해, 열 전도성이 높은 세라믹을 사용한다.
바람직하게는, 금속화는 AMB 공정 및/또는 DCB 공정에 의해 절연층에 접합된다. 당업자는 "DCB 공정"(직접 구리 접합 기술(direct copper bond technology) ) 또는 "DAB 공정"(직접 알루미늄 접합 기술(direct aluminum bond technology))이 예를 들어 금속 층 또는 시트(예: 구리 시트(sheet) 또는 포일(foil) 또는 알루미늄 시트 또는 포일)를 상호 및/또는 세라믹 또는 세라믹 층에, 이들의 표면 측면에 층 또는 코팅(융합 층)이 있는 금속 또는 구리 시트 또는 금속 또는 구리 포일을 사용하여, 접합하는 작용을 하는 공정인 것으로 이해 한다. 예를 들어 US 3 744 120 A 또는 DE 23 19 854 C2에 기술된 이러한 공정에서는, 이런 층 또는 코팅(융합 층)은 금속(예: 구리)의 용융 온도 아래의 용융 온도로 공융 혼합물(eutectic)을 형성하여, 세라믹 위에 포일을 놓고 모든 층을 가열함으로써, 이들은 본질적으로 융합 층 또는 산화물 층의 영역에서만 금속 또는 구리를 용융함으로써 서로 접합될 수 있다.
특히 DCB 공정은 예를 들어 다음과 같은 공정 단계가 있다.
균일한 산화 구리 층이 형성되도록 하는 방식으로 구리 포일을 산화시키는 단계;
세라믹 층에 구리 포일을 배치하는 단계;
복합재를 약 1025℃ 내지 1083℃, 예를 들어 약 1071℃의 공정 온도로 가열하는 단계;
실온으로 냉각하는 단계.
능동 납땜 공정(an active soldering process), 예를 들어 금속 층 또는 금속 포일, 특히 구리 층 또는 구리 포일과 세라믹 물질을 접합하기 위한, 특히 금속-세라믹 기판을 제조하는 데에도 사용하는 공정인, 능동 납땜 공정에 의해, 약 600℃ 내지 1000℃의 온도에서, 구리, 은 및/또는 금과 같은 주요 구성요소 외에 활성 금속을 포함하는 납땜 합금을 사용하여, 예를 들어 구리 포일과 같은 금속 포일과 예를 들어 질화 알루미늄 세라믹과 같은 세라믹 기판 사이의 접합을 생성한다. 이러한 활성 금속은 예를 들어 Hf, Ti, Zr, Nb, Ce 그룹 중의 적어도 하나의 원소이며, 화학 반응에 의해 납땜 합금과 세라믹 사이의 연결을 확립하고, 반면에, 납땜 합금과 금속 사이의 연결은 금속 납땜으로 연결한다. 대안적으로, 후막 공정(thick film process)도 접합에 고려해 볼 수 있다.
특히 바람직한 실시예에 따르면, 제2 일차 구조화는 냉각 구조의 일부이다. 이것은 제2 일차 구조화에 이중 기능을 제공한다. 즉, 한편으로는 캐리어 기판의 대칭성을 증가시키고 그리고 다른 한편으로는 냉각 유체, 예를 들어 냉각 액체 또는 냉각 가스가 상대적으로 유도되도록 허용한다는 점에서 절연층에 가깝고, 냉각 유체와 냉각 파트 금속화부 사이의 접촉 면적도 증가한다. 이것은 냉각 파트 금속화의 냉각 효율에 긍정적인 효과를 가져온다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 냉각 파트 금속화는 특히 냉각 구조의 파트인 제2 이차 구조를 가지며, 여기서 제2 일차 구조는 제2 깊이 및 제2 폭을 갖고 그리고 제2 구조 이차 구조는 추가의 제2 깊이 및 추가의 제2 폭을 가지며, 여기서
- 제2 깊이는 추가의 제2 깊이보다 크거나 작고 및/또는
- 제2 폭은 추가의 제2 폭보다 크거나 작다.
특히, 냉각 파트 금속화의 제2 이차 구조화는 작동 중에 냉각 유체에 의해 둘러싸이는 핀 구조를 제공하도록 제공된다. 특히, 바람직하게, 제2 일차 구조화 및 제2 이차 구조화는 냉각 유체가 공동으로 공급되고/되거나 냉각 유체가 가이드되는 공통 냉각 구조를 형성 한다. 대안적으로, 제2 일차 구조화 및 제2 이차 구조화에 각각 별개로 냉각 유체가 공급되는 것도 생각해 볼 수 있다. 제2 이차 구조의 추가 제2 깊이보다 더 큰 제2 깊이를 형성함으로써, 제2 일차 구조는 냉각 파트 금속화부로 깊숙이 돌출되어, 냉각 유체를 절연층에 매우 가깝게 가이드 한다. 또한, 특히 바람직하게, 제2 이차 구조, 즉 특히 제2 이차 구조에 의해 형성되는 핀(fin) 구조가 적층 방향에서 볼 때 구성요소 금속화부의 금속 부분 아래에 배치되며, 구성요소 금속화부에 대한 금속 부분이 고정되고/되거나 제1 일차 구조에 의해 구분된다. 각각의 구조가 깊이 및/또는 폭에 대해 변경 및/또는 변하는 한, 유효 깊이 또는 폭은 바람직하게 연장 방향 또는 연장 방향에 수직인 방향을 따른 평균으로 취하게 한다. 또한, 제2 깊이는 10 mm 미만, 바람직하게는 8 mm 미만, 특히 바람직하게는 7.5 mm 미만 또는 심지어 1 내지 5 mm 사이의 값을 갖는 것을 고려해 볼 수 있다. 바람직하게는, 제2 깊이는 1 내지 20 mm, 바람직하게는 1.5 내지 15 mm, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 10 mm 사이의 값을 취하는 것으로 제공된다.
또한, 구성요소 금속화부는 제1 일차 구조화 외에 제1 이차 구조화를 갖고, 이를 통해 예를 들어 연결부 및/또는 도체 트랙이 구성요소 측에서 선택적으로 생성되는 것을 고려해 볼 수 있다. 따라서, 제1 일차 구조화 및 제1 이차 구조화에 대한 깊이 및 폭에 대한 비율이 제2 일차 구조화 및 제2 이차 구조화에 대해 설명된 바와 같이 여기에서 적용된다. 따라서, 제1 일차 구조화 및 제1 이차 구조화는 특히 전자 모듈 및/또는 캐리어 기판에서 개별 모듈 섹션을 서로 분리하는 역할을 한다.
바람직하게는, 제1 일차 구조는 제1 폭을 갖고, 제2 폭은 제1 폭보다 더 크며, 특히 제1 폭과 제2 폭 사이의 비는 0.6 과 1 사이, 바람직하게는 0.7 과 1 사이, 더 바람직하게는 0.8 과 1 사이의 값을 취한다. 제1 폭보다 더 큰 제2 폭의 대응하는 설계에 의해, 제1 일차 구조에 의해 절연 및/또는 제약된 금속 섹션 바로 아래에 있는 제2 일차 구조의 섹션에서도 냉각 유체를 운반하는 것이 가능하다. 이것은 냉각 효율을 높일 수 있다. 대안적으로, 제2 폭은 제1 폭보다 더 작은 것을 고려해 볼 수 있다. 바람직하게, 제2 폭과 제1 폭 사이의 비는 0.6 과 1 사이, 바람직하게는 0.7 과 1 사이, 더욱 바람직하게는 0.8 과 1 사이의 값을 취한다. 특히, 0.8 과 1 사이의 비율에 대해, 효과적인 방열과 편향에 대한 효과적인 반작용이 유도 및/또는 조절될 수 있다. 바람직하게, 제1 폭 및/또는 제2 폭은 1 내지 10 mm, 바람직하게는 1 내지 8 mm, 더욱 바람직하게는 1 내지 2 mm 사이의 값을 취한다. 예를 들어, 제1 폭 및/또는 제2 폭은 1.4 mm 값을 취한다. 바람직하게, 추가의 제2 폭은 1 mm 보다 큰 값, 바람직하게는 1.2 보다 큰 값, 더 바람직하게는 1.5 mm 보다 큰 값을 취한다.
특히 바람직하게, 구성요소 금속화부는 적층 방향으로 치수가 정해진 제1 두께를 갖고, 여기서 제1 두께는 적어도 1 mm 이상, 바람직하게는 1.3 mm 초과, 더욱 바람직하게는 1.5 mm 내지 3 mm 또는 심지어 2 mm 내지 4 mm 이다. 예를 들어, 제1 두께는 2 mm 이다. 상응하는 비교적 큰 제1 두께에서, 열 확산은 구성요소 금속화에서 이미 발생했을 수 있고, 이는 캐리어 기판의 전체 냉각 효율에 유리한 효과를 갖는다. 구성요소 금속화의 상응하는 비교적 두꺼운 제1 두께로, 대응하는 두께 비와의 대칭성으로부터의 편차가 상대적으로 신속하고 및/또는 용이하게 캐리어 기판의 편향이 있게 하여서, 합치된 제1 및 제2 일차 구조의 설계가 특히 유리한 것으로 입증되었다. 따라서, 한편으로는 제1 및 제2 일차 구조에 대한 합치된 배열과 다른 한편으로 상대적으로 큰 제1 두께의 조합이 특히 유리한 것으로 입증되어 있다.
바람직하게, 냉각 파트 금속화부는 제2 두께를 갖고 제공되며, 여기서 바람직하게는 제1 두께 대 제2 두께 사이의 비는 0.2 와 0.9 사이, 바람직하게는 0.5 와 0.8 사이, 더욱 바람직하게는 0.5 와 0.75 사이의 값을 취하고, 및/또는 제2 일차 구조화는 잔류 금속 두께를 갖고, 제2 두께에 대한 잔류 금속 두께의 비는 0.01 내지 0.7, 바람직하게는 0.05 내지 0.4, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.3의 값을 취한다. 또한, 제1 두께 대 제2 두께의 비는 적어도 1, 바람직하게는 1 과 15 사이, 더욱 바람직하게는 1 과 10 사이, 특히 바람직하게는 1.5 와 7 사이의 값을 취하는 것도 고려해 볼 수 있다.
바람직하게, 잔류 금속의 두께는 0.1 내지 1.5 mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.7, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.5 mm 의 값을 취한다. 여기에서, 잔류 금속의 두께는 바람직하게 정확히 제2 두께와 추가의 제2 깊이 사이의 차이와 동일하거나 더 얇다. 이 중에서, 제2 두께와 추가의 제2 깊이 사이의 차이는 제2 이차 구조화 영역에서 냉각 구조의 연속적으로 연장되는 부분을 결정하고, 따라서 절연층과 제2 이차 구조화의 종단 사이의 거리에 의해 결정된다. 바람직하게는, 제2 두께와 추가의 제2 깊이 사이의 차이는 1 mm 초과 및/또는 제1 두께를 초과 또는 미만이다. 또한, 제2 두께와 제2 깊이 사이의 차이는 제1 두께와 거의 동일하다고 생각할 수 있다. 바람직하게, 제2 두께와 추가의 제2 깊이 사이의 차이는 0.2 mm 와 5 mm 사이, 바람직하게는 0.5 mm 와 3.5 mm 사이, 더욱 바람직하게는 1.5 mm 와 2.5 mm 사이의 값을 취한다.
특히, 냉각 파트 금속화에서 제2 일차 구조화 영역에 잔류 금속 두께를 형성함으로써, 냉각 측의 대응하는 열용량을 증가시키는 것을 생각할 수 있다. 동시에, 합치되어 배치된 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조의 영역에서, 냉각 측과 구성요소 측의 분리가 절연층을 통해서만 발생하는 것을 피할 수 있다. 이것은 유리하게, 합치하게 배치된 일차 구조, 즉, 제1 일차 구조 및 제2 일차 구조화의 영역에서 기판을 강화시킨다.
또한, 제2 깊이와 추가의 제2 깊이 사이의 차이는 0.5 와 1.9 mm 사이, 바람직하게는 1.3 과 1.8 mm 사이, 더욱 바람직하게는 1.5 와 1.7 사이의 값을 취하는 것을 생각해 볼 수 있다. 제2 깊이와 추가의 제2 깊이 사이의 차이는 냉각 구조 및/또는 냉각 측 금속화부의 중실 부분(solid portion)의 두께, 특히 2개의 제1 이차 구조 사이에서 연속적으로 연장되는 두께를 나타낸다.
바람직하게, 추가의 제2 깊이와 잔류 두께의 합에 대한 제1 두께의 비는 적어도 0.75, 바람직하게는 적어도 1, 보다 바람직하게는 적어도 2의 값을 취하여 제공된다. 또한, 바람직하게, 추가의 제2 깊이 및 잔류 두께의 합에 대한 제1 두께의 비는 0.75 와 10 사이, 바람직하게는 1 과 8 사이, 더욱 바람직하게는 1.5 와 5 사이의 값을 취한다.
추가의 제2 깊이는 예를 들어 0.5 mm 와 30 mm 사이, 바람직하게는 2 와 15 mm 사이, 또는 더 바람직하게는 3 mm 와 10 mm 사이 또는 심지어 1 과 5 mm 사이의 값을 취한다. 그 중에서, 추가의 제2 깊이는 바람직하게 핀(fin) 및/또는 휜(pin)의 길이에 의해 결정된다. 또한, 추가의 제2 깊이가 10 mm보다 두꺼운 것도 생각할 수 있다.
바람직하게, 냉각 파트 금속화부가 절연층에 직접 접합되는 것이 제공된다. 예를 들어, 냉각 파트 금속화부의 직접적인 적용은 DCB 또는 AMB 공정을 통해 수행된다. 대응 방식으로, 이면 금속화가 생략되고, 제2 일차 구조 및 제2 이차 구조의 냉각 파트 금속화부가 절연층에 직접적으로 접합된다.
바람직하게, 제1 일차 구조와 제2 일차 구조 사이의 적층 방향으로 치수가 정해진 합치 부분에 대한 적층 방향으로 치수가 정해진 비-합치 부분의 제1 비율은 0.6 미만, 바람직하게는 0.4 미만, 더욱 바람직하게는 0.2 미만인 것이 제공된다. 대응하는 대부분의 합치 부분은 유리하게 캐리어 기판 전체에 걸쳐 대칭적인 설계를 지원하며, 이로써 캐리어 기판의 넓은 영역에 걸친 편향을 피할 수 있다.
바람직하게, 제2 일차 구조는 절연층을 향하는 단부에서 각진, 예를 들어 직사각형 또는 삼각형, 포물선형, 파형 또는 둥근형 종단(termination)을 갖는다. 특히, 종단의 대응하는 성형이 캐리어 기판의 사용 목적에 따라 특정적으로 수행되는 것을 생각해 볼 수 있다. 따라서, 예를 들어 종단의 형상은 편향 및/또는 열 방산 효율의 특성에 영향을 미칠 수 있다.
바람직하게, 제2 일차 구조는 주 연장면에 수직으로 이어지는 방향으로 그 연장부를 따라, 즉 그 연장 방향을 따라 적어도 부분적으로 변하고, 특히 주기적으로 변경되도록 제공된다. 이러한 방식으로, 특정 열 용량의 채택 및/또는 편향 및/또는 편향 감소를 야기하기 위한 추가적인 조치가 취해질 수 있으며, 이는 바람직하게 캐리어 기판의 계획된 용도에 따라 수행된다.
제2 일차 구조화 및/또는 제2 이차 구조화는 바람직하게 예를 들어 절연층에 접합하기 전 또는 후에 금속화 및/또는 금속 부분을 기계가공함으로써 수행될 수 있다. 구조는 에칭, 밀링, 스탬핑, 압출, 냉간 압출 등에 의해 제조되는 것으로 생각할 수 있다.
본 발명의 추가 목적은 본 발명에 따른 캐리어 기판, 특히 전기 부품용 금속-세라믹 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 캐리어 기판에 대해 설명된 모든 기능은 이 방법과 동일하게 적용되며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
추가 이점 및 특징은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 목적의 바람직한 실시예에 대한 다음과 같은 설명으로부터 나타날 것이다. 본원에서, 개별 실시예에서의 개별 특징들은 본 발명의 범위 내에서 서로 결합될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 캐리어 기판을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술의 다른 실시예에 따른 캐리어 기판을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 캐리어 기판을 도시한 도면이다.
도 4는 구성요소 측 및 냉각 측의 상부에서 보고 도시한 도 3의 캐리어 기판의 평면도이다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 추가 예시적인 실시예에 따른 추가 캐리어 기판을 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 추가 캐리어 기판을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 예시적인 실시예에 따른 캐리어 기판을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 예시적인 실시예에 따른 캐리어 기판을 도시한 도면이다.
도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 캐리어 기판(1)을 도시한다. 전기 또는 전자 부품용 캐리어 기판(1)의 필수 구성요소는 절연층(10)이며, 절연층은 기본적으로 주 연장면(HSE)을 따라 구성요소 금속화부(20)가 연결된 구성요소 측(BS)으로 연장된다. 특히 제1 일차 구조(21)의 형태로 구성요소 금속화부(20)의 대응하는 구조는, 구성요소 금속화부(20)가 특히 금속 표면 및/또는 도체 트랙의 형태로 서로 절연된 개별 금속 부분을 갖게 한다. 이와 같은 목적으로, 일차 구조(21)는 절연층(10)까지 연장된다. 특히, 제1 일차 구조(21), 또는 일반적인 용어 구조화(structuring)는 당업자에게는 대응하는 금속화 부분에 리세스 또는 그루브를 형성하는 것을 의미하는 것으로 이해 한다. 구성요소 금속화부(20) 내의 제1 일차 구조(21)의 경우, 제1 일차 구조(21)는 일차 구조(21)에 의해 서로 분리된 개별 금속 부분을 서로 절연시키는 절연 트렌치(insulation trench)이다. 전기 또는 전자 부품은 구성요소 금속화 층(21)의 개별 금속 부분에 연결될 수 있다.
특히 절연층(10) 및 구성요소 금속화부(20)에 기인할 수 있는 상이한 열팽창 계수로 인해, 예를 들어 제조 공정 동안 및/또는 캐리어 기판(1)을 작동하는 동안 발생하는 열 생성이 있는 경우, 왜곡이 발생할 수 있고, 이는 캐리어 기판(1)의 편향으로 이어질 수 있고, 경우에 따라서는 캐리어 기판(1)의 손상 또는 파괴를 초래할 수 있다. 이러한 것의 발생을 방지하기 위해, 대응하는 굽힘 동작에 반작용하는 이면 금속화부(25)를 적용하는 것이 종래 기술에서 공지되어 있다. 예를 들어 최대 0.8 mm의 구성요소 금속화부(20)에 대해 일반적으로 사용되는 제1 두께(D1)에서, 특히 이면 금속화부(25)를 구성요소 금속화부(20)에 대해 대칭적으로, 특히 그 두께와 관련하여 설계하는 것이 유리한 것으로 입증되어 있다.
예를 들어 AMB 공정 또는 DCB 공정에 의해 특히 이면 금속화부(25)에 차례로 연결된 냉각 구조를 통해, 생성된 열은 최종적으로 제조 공정 중에 및/또는 캐리어 기판(1)을 작동하는 동안 구성요소 측(BS)으로부터 멀어지는 방향으로 전도 된다. 또한 금속화부(20), 절연층(10) 및 냉각 파트 금속화부(30)는 특히 주 연장면(HSE)에 대해 수직인 적층 방향(S)을 따라 서로 중첩하는 배치로 제공된다. 그러나, 대칭을 위해 필요한 이면 금속화부(25)는 특히 이면 금속화부(25)가 버퍼 층의 역할을 하도록 의도된 과부하인 경우에, 종종 얇은 두께로 인해 열 임피던스에 대한 열용량 면에서 불충분한 것으로 입증되었다.
도 2는 다른 종래 기술의 실시예에 따른 다른 캐리어 기판(1)을 도시한다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예는 구성요소 금속화부(20) 및 냉각 파트 금속화부(30)가 절연층(10)의 반대 측에서 절연층(10)에 직접 또는 직선으로 접합된 캐리어 기판(1)을 도시한다. 이와 관련하여, 특히, 구성요소 금속화부(20)는 제1 두께(D1)가 1 mm 이상, 바람직하게는 1.3 mm 초과, 더욱 바람직하게는 1.5 와 3 mm 사이의 값을 갖는다. 또한, 구성요소 측(BS)에 대향하는 캐리어 기판(1)의 냉각 측(KS)에서, 냉각 파트 금속화부(30)는 도 1의 예시적인 실시예의 이면 금속화부(25)보다 크고, 바람직하게는 제1 두께(D1)에 실질적으로 대응하는 제2 두께(D2)를 갖는다. 이러한 상대적으로 큰 냉각 측 금속화부(30)는 충분한 버퍼 및 원하는 열용량을 제공하지만, 구성요소 금속화부(20) 및 냉각 측 금속화부(30)의 이러한 실시예는 캐리어 기판(1) 전체의 편향을 피하기 위한 대칭성 요건을 증가시킨다.
도 3은 본 발명의 제1 예시적인 실시예에 따른 캐리어 기판(1)을 도시한다. 도시된 실시예에서, 캐리어 기판(1)은, 구성요소 측(BS) 상의 제1 일차 구조(21)에 더하여, 캐리어 기판(1)의 냉각 측(KS) 상의 제2 일차 구조(31)를 갖는다. 특히, 제1 일차 구조(21) 및 제2 일차 구조(31)는, 적층 방향(S)에서 볼 때, 예를 들어 적층 방향(S)에 수직으로 연장되는 방향을 따라 적어도 부분적으로 서로 합치되게 배치된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 부가하여 냉각 파트 금속화부(30)는 제2 일차 구조(31)에 더하여 제2 이차 구조(32)를 갖는다. 특히, 제2 이차 구조(32)는 제1 일차 구조(21)에 의해 정의되는 금속 부분 아래에 핀 구조를 형성하고, 및/또는 적어도 부분적으로 경계 진다. 이와 관련하여, 특히 제2 이차 구조(32)는 추가의 제2 깊이(T2')를 갖고 그리고 제2 일차 구조(31)는 제2 깊이(T2)를 가지며, 제2 깊이(T2)는 추가의 제2 깊이(T2')보다 크게 제공된다. 즉, 제2 일차 구조(31)는 제2 이차 구조(32)보다 냉각 파트 금속화부(30) 내로 더 깊게 연장된다.
또한, 제2 일차 구조(31)는 제2 폭(B2)을 갖고 그리고 제2 이차 구조(32)는 추가의 제2 폭(B2')을 가지며, 제2 폭(B2)은 특히 추가의 제2 폭(B2')보다 더 크게 제공된다. 또한, 특히 바람직하게 - 구성요소 금속화부(20)와 대조적으로 - 냉각 파트 금속화부(30)에서, 제2 일차 구조(31)는 절연층(10)까지 돌출 및/또는 연장되지 않고 제공 된다. 환언하면, 제1 일차 구조(21) 및 제2 일차 구조(31)의 영역 또는 섹션에서, 절연층(10)을 향하는 제2 일차 구조(31)의 단부에는 잔류 금속화가 형성된다. 그 결과, 냉각 파트 금속화의 제2 깊이(T2)는 냉각 파트 금속화부(30)의 제2 두께(D2)보다 작다. 바람직하게, 제2 두께(D2)와 제2 깊이(T2) 사이의 차이는 잔류 금속 두께(RD)에 대응하며, 여기서 제2 두께(D2)에 대한 잔류 금속 두께(RD)의 비율은 0.01 내지 0.7, 바람직하게는 0.05 내지 0.4, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.3 의 값을 취한다.
특히, 캐리어 기판(1)의 냉각 측(KS)의 냉각 효율은 잔류 금속 두께(RD)를 선택적으로 조정함으로써 캐리어 기판(1)의 계획된 요건에 적합하게 할 수 있다. 제1 일차 구조(21) 및 제2 일차 구조(31)의 합치된 배치로서, 유리한 방식으로 구성요소 측(BS)과 냉각 측(KS) 사이의 대칭성을 개선할 수 있어서, 대응하는 편향에 반작용 하며, 특히 상대적으로 큰 제1 두께(D1), 즉 제1 두께(D1)가 1 mm 초과, 바람직하게는 1.3 mm 초과, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 3 mm 인 제1 두께(D1)의 캐리어 기판(1)인 경우, 반작용 한다.
특히, 구성요소 금속화부(20)에서, 제1 두께(D1)는 제1 일차 구조(21)의 제1 깊이(T1)에 대응하여 제공된다. 더욱이, 구성요소 금속화부(20)도 제1 일차 구조(21)에 더하여 제1 이차 구조(도시되지 않음)를 갖는 것을 고려해 볼 수 있다. 이 경우에, 특히, 제2 일차 구조(31) 및 제2 이차 구조(32)에 대해 기술된 바와 같은 폭과 깊이 사이의 비율은 제1 일차 구조(21) 및 제1 이차 구조에 유사하게 적용된다.
특히, 제2 일차 구조(31)는 캐리어 기판(1)을 냉각시키기 위해 사용되는 냉각 구조의 일부로 제공된다. 그 중에서, 특히, 제2 일차 구조(31)는 제2 이차 구조(32)와 함께 공통 냉각 구조를 형성한다. 작동 중에, 냉각 구조, 즉 특히 제2 일차 구조(31)는 적절한 열방산을 제공하도록 냉각 유체를 가이드하는 데 사용된다. 특히 추가의 제2 깊이(T2')보다 큰 제2 깊이(T2)를 갖는 냉각 파트 금속화부(30) 내로 제2 일차 구조(31)를 도입함으로써, 유리한 방식으로, 캐리어 기판(1)에 대한 편향에 반작용하는 필요한 대칭을 실현하고, 그리고 동시에 방열 유체와 냉각 파트 금속화부(20) 사이의 접촉 영역이 증가되도록 보장할 수 있다. 이것은 캐리어 기판(1)의 냉각 효율에 긍정적인 영향을 미친다.
또한, 소위 "풀백(pullback)", 즉, 주 연장면(HSE)에 평행하게 진행하는 방향으로 구성요소 금속화부(20) 또는 냉각 파트 금속화부(30)의 최외곽 에지에 대한 절연 층(10)의 돌출부가 제공된다. 여기서, 구성요소 측(BS)의 돌출부는 냉각 파트 측(KS)의 돌출부와 다를 수 있다. 바람직하게, 특히 구성요소 측(BS) 상의 돌출부는 0.5 mm 초과의 제1 길이(L1)에 걸쳐 연장된다. 이것은 구성요소 측(BS)과 냉각 파트 측(KS) 사이의 전기적 섬락(electrical flashovers)을 방지한다.
도 4에서, 도 3의 캐리어 기판(1)은 구성요소 측(BS)(상부) 및 냉각 측(KS)(하부)의 평면도로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 구성요소 금속화부(20)는 제1 일차 구조(21)에 의해 직사각형 금속 부분으로 분할된다. 그 중에서, 구성요소 금속화부(20)의 금속 섹션은 큰 표면적을 갖고, 제1 이차 구조를 갖지 않는다. 또한, 적층 방향(S)에서 보았을 때, 제2 이차 구조(32)를 갖는 부분은 제1 일차 구조(21)에 의해 서로 분리된 금속 부분 아래에 배치된다. 또한, 제2 일차 구조(31)는 냉각 파트 금속화부(30)의 전체 폭에 걸쳐 적층 방향(S)에 수직인 가로 방향으로 연장되는 것을 볼 수 있다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 추가 캐리어 기판(1)을 도시한다. 예를 들어, 도 5a는 제1 일차 구조(21) 및 제2 일차 구조(31)가 각각 절연층(10)으로 연장 및/또는 도달하는 캐리어 기판(1)을 도시한다. 즉, 이 예시적인 실시예에서는 제2 일차 구조(31)의 제2 깊이(T2)는 또한 냉각 파트 금속화부(30)의 제2 두께(D2)에 대응한다.
대조적으로, 도 5b에서, 잔류 금속 두께(RD)는 예시된 실시예에서 제2 일차 구조(31)에 제공된다. 예를 들어 도 5a에 도시된 바와 같이, 잔류 금속 두께(RD)가 완전히 제거된 경우에는 특히 대칭도(the degree of symmetry)가 상대적으로 커진다. 제2 일차 구조(31)에 대한 잔류 금속 두께(RD)로, 대응하는 잔류 금속 두께(RD)가 또한 캐리어 기판(1)의 냉각 효율에 기여할 수 있다.
도 5c에서, 잔류 금속 두께(RD)는 도 5a보다 크다. 이것은 냉각 파트 금속화부(30)에 대한 냉각 효율 및/또는 열용량 특성을 증가시킨다. 특히, 이러한 예에서는, 바람직하게 대칭성의 손실에 대한 적절한 보상을 제공하기 위해, 제2 두께(D2)가 감소되고 및/또는 제2 추가 깊이(T2')가 감소된다.
도 5d의 예시적인 실시예에서, 제2 일차 구조(31)의 제2 폭(B2)은 제1 일차 구조(21)의 제1 폭(B1)보다 큰 반면, 도 5e의 예시적인 실시예에서, 제2 폭(B2)은 제1 폭(B1)보다 작다.
도 5f는 특히 절연층(10)의 방향에서 보았을 때 점감된 제2 일차 구조(31)를 도시한다. 예를 들어, 절연층(10)을 향하는 단부는 삼각형 및/또는 점감된 단부를 형성한다. 특히, 이 경우에는, 점감(tapering)이 적층 방향(S)에서 보았을 때, 추가의 제2 깊이(T2') 이후, 즉 핀 구조 뒤에서 점감되기 시작한다. 더욱이, 종단이 직선 및/또는 곡선 섹션을 갖는 것을 생각해 볼 수 있다.
도 5g에서, 제2 일차 구조(31)는 절연층(10)을 향하는 단부에서 포물선형 및/또는 원형이다.
도 5h에서, 냉각 측(KS)과 대향하는 제2 일차 구조(31)에 더하여, 냉각 파트 금속화부(30)와 절연층(10) 사이에 자유 공간 또는 자유 영역(28)이 제공된다. 특히, 도시된 실시예에서, 자유 영역(28)은 적층 방향(S)에 평행하고, 특히 제2 일차 구조(31)의 연장 방향에 수직인 단면에서, 삼각형 단면을 갖는다. 이러한 자유 영역(28)은 특히 냉각 파트 금속화부(30)를 접합하기 전에 냉각 금속화부(30)에 놓일 수 있고, 이에 따라서 냉각 파트 금속화부(30)를 절연층(10)에 접합하는 공정을 이행한 후에, 대응하는 자유 영역(28)이 냉각 파트 금속화부(30)와 절연층(10) 사이에 형성 된다. 자유 영역(28)과 관련된 단면은 제2 일차 구조(31)와 관련된 단면보다 작거나 더 큰 것이 제공된다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 추가의 예시적인 실시예에 따른 추가 캐리어 기판(1)을 도시한다. 특히, 상이한 실시예는 적층 방향(S)에 대해 수직하는 연장 방향을 따라 제2 일차 구조(31)의 상이한 구성을 특징으로 한다. 예를 들어, 구성요소 측(BS) 및/또는 상기 구성요소 측(BS)의 상면을 도시한 도 6a에서, 제2 일차 구조(31)는 냉각 파트 금속화부(30)의 전체 폭(여기서는 제1 일차 구조(21)의 연장 길이를 따라 측정됨)에 걸쳐 그의 연장 길이 및/또는 방향을 따라서 제2 폭(B2)(일반적인 연장 방향에 대해 수직으로 측정됨)의 중단 없이, 특히 변경하지 않고 연장되고 및/또는 냉각 파트 금속화부(30)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.
도 6b에 도시된 실시예에서, 제2 일차 구조(31)는 그 연장 길이를 따라, 특히 적층 방향(S)에 수직인 방향을 따라 중단된다. 상기 구조는 제2 일차 구조(31)에 대한 상대적으로 짧은 영역을 형성하며, 연장 방향에 수직으로 치수가 정해진 구조의 제2 폭(B2)은 연장 방향에 평행하게 치수가 정해진 길이보다 크다. 이 구조는 냉각 파트 금속화부(20)의 비율을 증가시켜, 냉각 파트 금속화부(20)의 열용량을 증가시킨다.
도 6c 및 도 6d에서, 제2 일차 구조(31)는 주기적으로 변경되며, 도 6c에서는 주 연장면(HSE)에 대해 평행한 평면에서 원형 또는 타원형의 단면 및/또는 도 6d에서는 다이아몬드 형상의 단면을 형성한다. 제2 일차 구조(31)의 상이한 기하학적 형상은, 특히 캐리어 기판(1)의 의도된 사용을 위한 대칭성 및 열 용량의 면에서 원하는 요건에 대한 단순화된 채택을 가능하게 한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐리어 기판(1)을 도시한다. 여기서, 도 7에 도시된 실시예는 주 연장면(HSE)에 평행한 방향에서, 이면 금속화부(25) 또는 냉각 파트 금속화부(30)가 절연층(10)에 대해 돌출한다는 점에서, 상이한 것이다. 그 중에서, 이면 금속화부(25) 또는 냉각 파트 금속화부(30)는 바람직하게, 섹션이 절연층(10)에 대해 돌출 및/또는 오버행(overhang) 섹션을 가진, 이면 금속화부(25) 또는 냉각 파트 금속화부(30)의 구조, 특히 제2 일차 구조(31) 및 제2 일차 구조(32)가 이어진다. 상기 오버행은 특히 캐리어 기판(1)의 에지 영역에서 열 확산에 유리한 영향을 미치고, 바람직하게 유체 가이드가 이면 금속화부(25) 또는 냉각 파트 금속화부(30)에 연결될 수 있는, 밀봉 요소, 예를 들어 밀봉 링을 밀봉하거나 수용하는 데 사용될 수 있다. 또한, 주 연장면(HSE)에 대해 평행한 방향으로, 돌출된 제2 이차 구조(32)의 섹션은 2개의 제2 일차 구조(31) 사이에서 돌출되지 않은 제2 이차 구조(32)보다 짧게 제공된다.
바람직하게, 제2 일차 구조(31) 중 하나는 주 연장면(HSE)에 수직인 방향으로 구성요소 금속화부(20)의 최외곽 에지와 합치 및/또는 동일 높이가 되도록 설계된다. 이는 예를 들어 구성요소 금속화부(20)의 최외곽 에지 영역으로 유도된 응력을 이면 금속화부(25) 또는 냉각 파트 금속화부(30) 및/또는 캐리어 기판(1)으로부터 분리하거나 약화시키게 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 예시적인 실시예에 따른 캐리어 기판(1)을 도시한다. 도면에서, 도 8의 실시예는 특히, 절연층(10)이 멀티-파트, 즉 주 연장면(HSE)에 평행하게 이어지는 평면에서 서로 인접하여 배치된 여러 절연층(10)이라는 점에서 도 2 또는 도 7의 실시예와 다르다. 예를 들어, 연속 절연층(10)은 이러한 목적을 위해 여러 개의 개별 부분으로 분할된다. 또한, 제2 3차 구조(33)가 2개의 인접한, 특히 직접 인접한 개별 절연층(10) 사이의 분리 영역 아래에 합치되어 제공된다. 그 중에서, 제2 3차 구조(33)는 제2 깊이(T2)에 대응하는 깊이를 갖는다. 또한, 제2 3차 구조(33)의 깊이는 제2 깊이(T2) 또는 추가의 제2 깊이(T2')보다 크거나 작은 것을 생각할 수 있다. 이는 제2 3차 구조(33)에 할당된 폭에도 동일하게 적용된다. 또한, 제2 3차 구조(33)의 폭은 2개의 인접한 절연층(10) 사이의 거리보다 작은 것이 제공된다.
1 캐리어 기판(carrier substrate)
10 절연층
20 구성요소 금속화부(component metallization)
21 제1 일차 구조(first primary structuring)
25 이면 금속화부(backside metallization)
28 자유 영역
30 냉각 파트 금속화부(cooling part metallization)
31 제2 일차 구조(second primary structuring)
32 제2 이차 구조(second secondary structuring)
33 제2 삼차 구조(second tertiary structuring)
KS 냉각 측
BS 구성요소 측
D1 제1 두께
D2 제2 두께
RD 잔류 금속 두께
B1 제1 폭
B2 제2 폭
B2' 추가 제2 폭
T1 제1 깊이
T2 제2 깊이
T2' 추가 제2 깊이
L1 제1 길이
S 적층 방향
HSE 주 연장면(main extension plane)

Claims (15)

  1. 전기 부품용 캐리어 기판(1)으로서,
    - 세라믹을 함유하는 재료 또는 하나이상의 세라믹층을 가진 복합재를 구비하는 절연층(10),
    - 구성요소 측(BS) 상에 형성되고 제1 일차 구조(21)를 가진 구성요소 금속화부(20), 및
    - 구성요소 측(BS) 반대편의 냉각 측(KS)에 형성되고 제2 일차 구조(31)를 갖는 냉각 파트 금속화부(30)를 포함하며,
    상기 절연층(10), 상기 구성요소 금속화부(20) 및 상기 냉각 파트 금속화부(30)는 적층 방향(S)을 따라 상하 중첩하여 배치되고,
    제1 일차 구조(21) 및 제2 일차 구조(31)는 적층 방향(S)에서 볼 때 적어도 부분적으로 합치되어 연장되는, 캐리어 기판(1)에 있어서,
    상기 냉각 파트 금속화부(30)는 냉각 구조의 일부인 제2 이차 구조(32)를 갖고,
    상기 제2 일차 구조(31)는 제2 깊이(T2) 및 제2 폭(B2)을 갖고 그리고 상기 제2 이차 구조(32)는 추가의 제2 깊이(T2') 및 추가의 제2 폭(B2')을 갖고,
    상기 제2 깊이(T2)는 추가의 제2 깊이(T2')보다 크거나 작고, 또는 상기 제2 폭(B2)은 추가의 제2 폭(B2')보다 크거나 작은 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  2. 제1항에 있어서, 제2 일차 구조(31)는 냉각 구조의 일부인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  3. 제1항에 있어서, 상기 구성요소 금속화부(20)는 적층 방향(S)으로 치수가 정해진 제1 두께(D1)를 갖고, 상기 제1 두께(D1)는 적어도 1 mm, 1.3 mm 초과, 또는 1.5 mm 내지 3 mm 인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  4. 제1항에 있어서, 냉각 파트 금속화부(20)는 제2 두께(D2)를 갖고, 제1 두께(D1) 대 제2 두께(D2) 사이의 비는 0.2 와 0.9 사이, 0.5 와 0.8 사이, 또는 0.6 과 0.75 사이의 값을 취하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 일차 구조(31)는 잔류 금속 두께(RD)를 갖고, 상기 잔류 금속 두께(RD) 대 제2 두께(D2)의 비는 0.01 과 0.7 사이, 0.05 와 0.4 사이, 또는 0.1 과 0.3 사이의 값을 취하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2 두께(D2)와 제2 깊이(T2) 사이의 차이는 상기 제1 두께(D1)와 동일한 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  7. 제1항에 있어서, 냉각 파트 금속화부(30)는 절연층(10)에 직접 접합되는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  8. 제1항에 있어서, 제1 일차 구조(21) 및 제2 일차 구조(31) 사이에서 적층 방향(S)으로 치수가 정해진 합치 부분에 대한 적층 방향(S)으로 치수가 정해진 비-합치 부분의 제1 비율의 비는 0.6 미만, 0.4 미만, 또는 0.2 미만인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  9. 제1항에 있어서, 제2 일차 구조(31)는 절연층(10)과 대향하는 단부에서 직사각형 또는 삼각형, 포물선형 또는 둥근형 종단을 갖는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 일차 구조(31)는 주 연장면(HSE)에 수직인 방향으로 연장부를 따라 부분적으로 변하거나, 주기적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  11. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 기판은 전기 부품용 금속-세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  12. 제1항에 있어서, 구성요소 금속화부(20)는 제1 일차 구조(21)에 더하여, 제1 이차 구조를 가지며, 이에 따라 연결부 또는 도체 트랙이 구성 요소 측에서 선택적으로 생성되는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판(1).
  13. 제1항 내지 제12항중 어느 한 항에 따른 캐리어 기판(1)의 제조 방법.
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