KR20230022443A - 금속 세라믹 기판을 제조하기 위한 방법, 및 이 유형의 방법을 사용하여 제조된 금속 세라믹 기판 - Google Patents

금속 세라믹 기판을 제조하기 위한 방법, 및 이 유형의 방법을 사용하여 제조된 금속 세라믹 기판 Download PDF

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마르코 엔글하트
마르쿠스 루펠
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로저스 저매니 게엠베하
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Abstract

본 발명은 금속 세라믹 기판(1)의 제조 방법으로서,
-세라믹 요소(30) 및 적어도 하나의 금속 층(10)을 제공하는 단계를 포함하고, 세라믹 요소(30) 및 적어도 하나의 금속 층(10)은 주 연장 평면(HSE)을 따라 연장되며,
-특히 직접 금속 결합 방법, 열간 정수압 압축 방법 및/또는 납땜에 의해 금속 세라믹 기판(1)을 형성하기 위해 세라믹 요소(30)를 적어도 하나의 금속 층(10)에 결합하는 단계를 포함하고,
- 기계적 공구(40) 및/또는 레이저 광에 의해 적어도 하나의 금속 층(10)을 기계가공하는 단계를 포함하고, 이에 따라 적어도 일부에서 주 연장 평면(HSE)에 평행하게 이어지지 않는 적어도 하나의 금속 층의 측면(15)의 기하학적 구조가 형성된다.

Description

금속 세라믹 기판을 제조하기 위한 방법, 및 이 유형의 방법을 사용하여 제조된 금속 세라믹 기판
본 발명은 금속 세라믹 기판을 제조하기 위한 방법, 및 이 방법을 사용하여 제조된 금속 세라믹 기판에 관한 것이다.
예를 들어, 금속 세라믹 기판의 형태의 전기 부품용 캐리어 기판은 예를 들어 DE 10 2013 104 739 A1, DE 19 927 046 B4 및 DE 10 2009 033 029 A1에 인쇄 회로 기판 또는 회로 기판과 같은 선행 기술로부터 잘 알려져 있는 것이다. 일반적으로 전기 부품 및 도체 트랙을 위한 전도성 결합부는 금속 세라믹 기판의 한 부품 면에 배치되며, 여기서 전기 부품 및 도체 트랙을 상호 연결하여 전기 회로를 형성할 수 있다. 금속 세라믹 기판의 필수 부품은 바람직하게는 세라믹으로 제조되는 절연층 및 절연층에 결합된 적어도 하나의 금속 시트(sheet)이다. 비교적 높은 절연 강도로 인해 세라믹으로 만든 절연 층은 전력 전자 장치에서 특히 유리한 것으로 입증되어 있다. 금속 층을 패터닝함으로써 전기 부품을 위한 도체 트랙 및/또는 연결 구역이 구현될 수 있다.
이러한 캐리어 기판의 경우, 특히 금속 세라믹 기판의 경우, 한편으로는 절연층 및 다른 한편으로는 금속화부에 문제가 있는데, 이는 상이한 열 팽창 계수로 인해 캐리어 기판의 손상 또는 만곡으로 야기될 수 잇는 캐리어 기판의 작동 또는 제조 동안에 열 생성의 경우 열기계적 변형이 유도되거나 또는 야기될 수 있다는 점이다.
따라서 적층 방향의 열팽창 계수와 관련하여 적절한 대칭을 사용하여 만곡에 대응하기 위해 부품 금속화 부분의 반대쪽 절연층 측면에 후면 금속화를 제공하는 것이 종래 기술에서 잘 확립되었다. 그러나 부품 금속화는 일반적으로 0.8mm 이하의 두께를 갖기 때문에 후면 금속화의 대칭 설계는 후면 금속화가 적절하게 형성되어 매우 얇게 형성되어 필요한 열 용량을 제공하지 못하며 열 용량은 특히 요구되어 과부하 상황에서 열을 발산하거나 열 버퍼를 제공한다.
종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 금속 세라믹 기판을 제조하는 방법 및 금속 세라믹 기판을 제공하는 데 있으며, 이의 열 충격 저항은 종래 기술로부터의 방법 및 금속 세라믹 기판에 비해 개선된다.
본원의 목적은 청구항 1 또는 9에 따른 금속 세라믹 기판을 제조하는 방법 및 청구항 10에 따른 금속 세라믹 기판을 제공함으로써 이루어진다. 추가 이점 및 특성은 종속항, 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 비롯된다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 금속 세라믹 기판의 제조 방법으로서,
-세라믹 요소 및 적어도 하나의 금속 층을 제공하는 단계를 포함하고, 세라믹 요소 및 적어도 하나의 금속 층은 주 연장 평면을 따라 연장되며,
-특히 직접 금속 결합 방법, 열간 정수압 압축 방법 및/또는 납땜에 의해 금속 세라믹 기판을 형성하기 위해 세라믹 요소를 적어도 하나의 금속 층에 결합하는 단계를 포함하고,
- 기계적 공구 및/또는 레이저 광에 의해 적어도 하나의 금속 층을 기계가공하는 단계를 포함하고, 이에 따라 적어도 일부에서 주 연장 평면에 평행하게 이어지지 않는 적어도 하나의 금속 층의 측면의 기하학적 구조가 형성된다.
종래 기술로부터 공지된 방법과는 달리, 기계적 공구 및/또는 레이저는 적어도 일부 부분에서 측면의 기하학적 구조를 형성하는 데 사용된다. 즉, 본 발명에 따른 방법은 예를 들어 적어도 하나의 금속 층과 세라믹 요소 사이의 결합의 내열충격성을 향상시키기 위해 측면의 대응 코스를 구현하는 데 사용된다. 이는 적어도 하나의 금속 층과 세라믹 요소 사이의 경계 영역에서 굽은 또는 경사진 에칭 에지 코스가 생성되는 종래의 에칭 공정에서 패터닝 또는 측면 형성이 수행되지 않을 때 특히 유리한 것으로 입증되었고 이는 적어도 하나의 금속 층과 세라믹 층 사이의 결합의 내열 충격성에 유리한 효과를 갖는다.
또한, 기계적 공구 및/또는 레이저 광을 사용하여 측면의 기하학적 형상을 정의하는 것이 유리한 것으로 입증되었는데, 이는 기하학적 측면에서 측면을 정의하는 더 정확하고 특히 더 재현 가능한 방법이기 때문이고 특히 측면을 생성하기 위한 에칭과 비교된다. 특히 기하학적 형상을 형성함으로써, 기계 공구 및 레이저 광의 동작이 측면의 코스를 생성하고, 이는 가공된 금속 세라믹 기판에서 본질적으로 직선인 코스에서 벗어나는 것으로 이해되어야 하고 주 연장 면 또는 세라믹 요소의 상부 표면까지 수직으로 연장된다. 특히, 기계 공구 및/또는 레이저를 사용하여 예를 들어 측면의 곡률 반경이 주요 연장부와 평행한 방향을 따라 변조되는 특별히 변조된 측면 코스를 설정하는 것도 가능하고 이는 평면 및/또는 최대 및 최소는 측면의 과정에서 국부적으로 형성된다.
특히, 제조된 금속 세라믹 기판은 세라믹 요소가 적어도 하나의 금속 층의 2개의 금속 섹션 사이에서 절연체 역할을 하는 인쇄 회로 기판이다. 적어도 하나의 금속 층의 개별 섹션은 전도체 트랙 및/또는 전기 또는 전자 부품이 부착될 수 있는 접합부를 형성하며, 이는 세라믹 요소 또는 인쇄 회로 기판에 의해 운반된다. 측면을 형성함으로써, 특히 패터닝과 관련하여, 적어도 하나의 금속 층의 개별 금속 섹션이 서로 분리되어 소위 절연 트렌치가 개별 금속 섹션 사이에 구현될 것이므로, 서로의 개별 금속 섹션이 절연된다.
또한, 바람직하게는 측면의 과정이 기계적 공구 및/또는 레이저를 사용한 기계가공 및 에칭 절차의 조합에 의해 형성되거나 결정되는 것을 고려될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 금속 층에 더하여, 적어도 하나의 금속 층에 대향하는 세라믹 요소의 측면에 후면 금속화부가 제공되는 것이 특히 바람직하다. 바람직하게는 후면 금속화부는 다른 열팽창 계수로 인해 예상되는 금속 세라믹 기판의 편향을 상쇄하기 위해 제공된다. 또한, 과부하 상황에서 완충재를 제공할 수 있도록 후면 금속화부가 충분한 열용량을 제공할 수 있도록 적절하게 큰 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상대적으로 큰 후면 금속화부의 두께로 인한 굽힘에 대응하기 위해, 적어도 하나의 금속 층의 두께를 후면 금속화부의 두께에 비해 비교적 크게 설계하는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 여기서도, 적어도 하나의 금속 층의 증가된 두께는 열용량 증가에 특히 유리한 것으로 입증되었는데, 이는 이미 구성요소 측면에서 효과적인 방열을 야기할 수 있기 때문이다. 기본적으로 하나 이상의 금속 층 및/또는 후면 금속화부가 더 두꺼울수록 열 용량이 증가하여 더 나은 냉각이 가능하고 동시에 기계적 안정성이 증가하므로 유리한 것으로 입증되었습니다. 예를 들어 하부 플레이트를 생략할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 금속 층은 세라믹 요소에 결합하기 전 및/또는 후에 기계적 공구에 의해, 바람직하게는 상이한 공구에 의해 기계 가공되며, 이에 의해 복수의 상이한 기하학적 형상이 구현될 수 있다.
바람직하게는, 기계가공은 적어도 하나의 금속 층을 세라믹 요소와 결합하기 전에 기계적 공구 및/또는 레이저 광에 의해 수행되고, 결합 후에 반대측의 금속 층은 레이저 광 및/또는 금속의 국부 제거를 위한 에칭제를 사용하여 동일하거나 다른 기계 공구에 의해 기계가공된다. 바람직하게는, 이는 패터닝이 수행되는 방식이다. 금속 층의 기계가공은 바람직하게는 주 연장 평면에 수직인 적층 방향을 따라 합동으로 반대 면에서 수행된다.
금속 세라믹 기판에서 적어도 하나의 금속 층 또는 후면 금속화부과 함께 사용하도록 인식될 수 있는 재료는 구리, 알루미늄, 몰립덴 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 일차 금속 플라이는 표면 개질되고 특히 부품 금속화부로서 제공된다. 특히 표면 개질 절차는 예를 들어 귀금속, 특히 은 및/또는 금, 또는 ENIG("무전해 니켈 침지 금(electroless nickel immersion gold)")로 밀봉하거나, 크랙 형성 또는 연장을 억제하기 위해 제1 또는 제2 금속화 층 상의 에지 캡슐화가 있다.
바람직하게는, 세라믹 요소는 Al2O3, Si3N4, AlN, HPSX 세라믹(즉, ZrO2의 x% 부분, 예를들어 9% ZrO2 = HPS9 를 갖는 Al2O3 또는 25% ZrO2 = HPS25를 갖는 Al2O3 를 포함하는 Al2O3 매트릭스를 갖는 세라믹), SiC, BeO, MgO 또는 고밀도 MgO(이론적 밀도의 90% 이상), TSZ(사각형 안정화 산화 지르코늄)을 포함한다. 또한, 세라믹 요소는 복합 또는 하이브리드 세라믹으로 설계되어 다양한 원하는 특성을 결합하기 위해 재료 구성이 서로 다른 여러 세라믹층이 서로 위에 배열되고 결합되어 절연 층을 형성한다. 금속 중간 층이 2개의 세라믹 층 사이에 배치되는 것도 고려될 수 있는데, 이는 바람직하게는 총 2개의 세라믹 층보다 1.5mm보다 두껍고 및/또는 더 두껍다. 바람직하게는, 가능한 한 열 전도성이 있는 세라믹이 가능한 가장 낮은 열 저항을 위해 사용된다.
바람직하게는, 금속화는 AMB 공정 및/또는 DCB 공정에 의해 절연층에 결합된다. 당업자는 "DCB 공정"(직접 구리 결합 기술(direct copper bond technology)) 또는 "DAB 공정"(직접 알루미늄 결합 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, 결합하는 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 결합될 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 결합하기 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 결합을 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 결합에 고려해 볼 수 있다.
열간 정수압 프레싱은 예를 들어 EP 3 080 055 B1에서 알려져 있으며, 그 내용은 열간 정수압 프레싱에 관한 참고 문헌으로 명시적으로 여기에 포함된다. 바람직하게는, 제조된 상태에서 적어도 하나의 금속 층은 세라믹 요소로부터의 거리를 증가시킬 때 적어도 일부에서 테이퍼되도록 의도된다. 이는 특히 방열에 유리한 것으로 입증되었으며 전기 부품이 적어도 하나의 금속 층의 각각의 금속 섹션의 에지에 가능한 한 가깝게 배열되도록 한다.
또한, 적어도 하나의 금속 층이 1mm 초과, 바람직하게는 1.3mm 초과, 특히 바람직하게는 1.5 내지 3mm의 주 연장 평면에 수직인 두께를 갖는 것이 바람직하다.
특히, 이러한 두꺼운 두께를 갖는 금속 세라믹 기판의 경우, 적어도 하나의 금속 층에서 개별 섹션을 분리하기 위한 기계적 공구 또는 레이저 광의 사용이 유리한 것으로 입증되었는데, 이는 비교적 좁은 격리 트렌치를 생성할 것이기 때문이며, 전도성 트랙과 접합부의 최대 밀도 패턴이 구현될 수 있다. 그렇지 않으면, 1 미만의 종횡비가 상응하는 에칭 공정에 의해 구현될 것이며, 여기서 종횡비는 폭에 대한 깊이의 비율을 정의한다. 따라서, 1mm 초과의 적어도 하나의 금속 층의 두께는 적어도 하나의 금속 층에서 서로 전기적으로 절연된 2개의 금속 섹션 사이에 비교적 큰 거리를 야기할 것이다. 특히, 적어도 하나의 금속 층의 두 섹션 사이의 리세스가 1보다 큰, 바람직하게는 1.5보다 큰, 특히 바람직하게는 2보다 큰 종횡비를 갖는 것이 유리하다.
또한, 기계적 공구 및/또는 레이저 광을 사용하는 기계가공은 세라믹 요소를 적어도 하나의 금속 층에 결합하기 전에 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 결합된 상태에서 세라믹 요소를 향하는 적어도 하나의 금속 층의 측면을 패터닝 및/또는 기계가공하는 것이 유리하게 가능하다. 이어서, 개별 금속 섹션(특히 세라믹 요소로부터 멀어지는 적어도 하나의 금속 층의 측면 또는 표면 측면)을 결합하는 나머지 금속화부(바람직하게는 립 형태)가 제거되어 적어도 하나의 금속 층의 2개의 인접 섹션 사이의 완전한 절연을 보장할 수 있다.
또한, 기계 공구가 엠보싱 및/또는 펀칭 장치이고 및/또는 밀링 또는 톱날을 포함하는 것을 고려할 수 있다. 사용되는 광은 예를 들어 연속적으로 방출되는 광 또는 펄스 광일 수 있다. 바람직한 것은 펄스 길이 또는 펄스 지속 시간이 1나노초보다 짧은 광 펄스를 갖는 초단파 펄스 레이저 광이다.
바람직하게는, 측면의 기하학적 형상은 공구 가이드에 의해 결정될 것이다. 예를 들어, 기계적 공구의 횡방향 이동과 함께 특정 리프팅 이동은 측면에 인쇄되거나 삽입될 특정 코스를 생성한다. 여기서, 예를 들어, 밀링 공구의 팁의 움직임은 곡선 경로를 결정할 수 있다.
측면의 기하학적 형상이 금속 층의 원주를 따라 변하는 것도 고려될 수 있다. 즉, 기계적 공구 및/또는 레이저 빔 장치를 사용하여 측면을 기계가공함으로써 일부 부분에서 변화하는 기하학적 형상과 적어도 하나의 금속 층의 최외측 에지를 중심으로 순환 방향에 따라 변화하는 형상을 설정할 수 있다. 예를 들어, 기하학적 구조는 곡선 코스의 곡률에 따라 변경될 수 있으며, 또는 예를 들어 기하학적 형상의 유형은 예를 들어 곡선 측면에서 비스듬하거나 스텝형 측면으로 변경될 수 있다.
또한, 바람직하게는 적어도 하나의 금속 층의 적어도 두 부분을 연결하는 립이 구현되도록 기계가공이 수행된다.
특히, 립은 예를 들어 적어도 하나의 금속 층의 간단하고 치수적으로 안정적인 취급 또는 운반을 허용하고 따라서 세라믹 요소로부터의 간단한 배열을 허용하도록 치수화된다. 적어도 하나의 금속 층을 세라믹 요소에 결합한 후에 립이 완전히 제거되지 않고 립의 일부가 도체 접합 영역으로 제공되는 것도 생각할 수 있고 즉, 립은 부분적으로만 제거된다. 즉, 립의 돌출된 부분은 제자리에 남아 있고 다른 금속 부분 및/또는 전기 부품 및/또는 외부 제어 소스에 대한 결합을 생성하도록 의도된다.
바람직하게는, 립은 예를 들어 레이저 및/또는 에칭 및/또는 밀링 및/또는 스파크 침식 및/또는 전기화학적 공정에 의해 적어도 일부에서 결합 후에 제거된다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 금속 층에서 섹션의 최종 분리가 구현될 수 있다.
또한, 기계적 공구는 밀링 공구, 예를 들어 밀링 헤드, 및 톱날 및/또는 펀칭 또는 엠보싱 부재를 포함하는 것을 고려할 수 있으며, 그 형상은 측면의 기하학적 형성을 결정한다. 이를 통해 간단하고 쉬운 방식으로 공구의 형상으로 측면의 기하학적 형상을 결정하고 재현 가능하고 정밀한 방식으로 정의할 수 있다.
또한, 제조된 측면이 적어도 일부 부분에서 비스듬하고 및/또는 구부러지고 및/또는 만곡되고 및/또는 스텝형인 것이 바람직하다. 따라서, 측면에 대한 최적화된 기하학적 형상은 각각의 응용에 적합하도록 조정될 수 있어서, 제조된 금속 세라믹 기판이 보장될 금속 세라믹 기판의 원하는 비교적 높은 서비스 수명을 위해 충분한 열충격 저항성을 갖는다.
바람직하게는, 기계가공은 복수의 상이한 기계 공구에 의해 수행된다. 이를 통해 특히 다양한 방식으로 기하학적 형상의 추가 개선을 구현할 수 있다. 예를 들어, 외부 윤곽이 다른 다양한 밀링 또는 엠보싱 공구를 사용하여 측면의 다양한 형상 또는 특정 코스를 구현한다.
특히, 적어도 하나의 금속 층 및/또는 적어도 하나의 추가 금속 층은 이들을 결합하기 전에 패터닝되어 사전 복합물이 되어야 한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 금속 층은 복수의 절연된 금속 섹션으로 분할되고 이어서 절연된 금속 섹션의 측면의 기하학적 형상이 결정된다. 즉, 적어도 하나의 금속 층을 세라믹 요소에 부착한 후, 적어도 하나의 금속 층은 먼저 절연 트렌치를 삽입함으로써 서로 전기적으로 절연된다. 예를 들어 기본적으로 기본 연장 평면에 수직으로 연장되는 측면은 기계 가공 및/또는 레이저 광을 사용하여 원하는 기하학적 형상으로 구성된다.
대안적으로, 서로로부터 절연된 금속 섹션의 생성과 동시에 그 측면 및 기하학적 형상이 결정되는 것을 고려될 수 있다. 추가 단계가 필요하지 않으므로 이렇게 하면 공정이 촉진된다.
특히, 적어도 일부에서 주 연장 평면에 평행하지 않은 측면의 기하학적 구조를 정의하기 위한 적어도 하나의 금속 층의 기계가공은 주로 레이저 광을 사용하여 수행된다. "대부분"이란 측면을 생성하는 데 필요한 시간 소비의 50% 초과, 바람직하게는 75% 초과, 특히 바람직하게는 85% 초과가 레이저 광 가공에 기인한다는 것을 의미한다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속 세라믹 기판의 제조 방법으로서,
-세라믹 요소, 적어도 하나의 금속 층 및 적어도 하나의 추가 금속 층을 제공하는 단계를 포함하고, 세라믹 요소, 적어도 하나의 금속 층 및 적어도 하나의 추가 금속 층은 주 연장 평면을 따라 연장되며,
-사전 복합물을 형성하기 위해 적어도 하나의 금속 층 및 적어도 하나의 추가 금속 층을 결합하는 단계를 포함하고,
-특히 직접 금속 결합 방법, 열간 정수압 압축 방법 및/또는 납땜에 의해 세라믹 요소를 사전 복합물에 결합하는 단계를 포함하고,
-기계적 공구 및/또는 레이저 광에 의해 적어도 하나의 금속 층을 기계가공하는 단계 및 적어도 하나의 금속 층 및 적어도 하나의 추가 금속 층을 포함하는 사전 복합물의 주 연장 평면에 평행하게 이어지지 않는 적어도 하나의 금속 층의 측면의 기하학적 구조를 일부 형성하기 위해 에칭에 의해 적어도 하나의 추가 금속 층을 기계가공하는 단계를 포함한다.
위의 방법에 대해 설명된 모든 특성과 이점은 이 방법에 유사하게 적용될 수 있으며 그 반대도 마찬가지이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 금속 세라믹 기판이다. 방법에 대해 설명된 모든 특성과 장점은 금속 세라믹 기판에 유사하게 적용될 수 있으며 그 반대도 마찬가지이다. 특히, 금속 세라믹 기판은 전력 모듈의 구성요소로서 전기 또는 전자 부품의 캐리어 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 금속 세라믹 기판이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 금속 세라믹 기판이다.
도 3은 본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시예에 따른 금속 세라믹 기판의 제조 방법이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 금속 세라믹 기판의 제조 방법이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 금속 세라믹 기판의 제조 방법이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 금속 세라믹 기판의 제조방법이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 금속 세라믹 기판의 제조 방법이다.
도 8a 내지 8h는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 금속 세라믹 기판에 대한 다양한 측면을 도시한다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 제8 실시예에 따른 금속 세라믹 기판의 제조 방법을 도시한다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법에 의해 제조된 방법에 대한 다양한 측면을 도시한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)을 개략적으로 도시한다. 바람직하게는, 이러한 금속 세라믹 기판(1)은 전기 부품용 캐리어이다. 특히, 금속 세라믹 기판(1)은 세라믹 요소(30) 및 적어도 하나의 금속 층(10)을 포함하고, 세라믹 요소(30) 및 적어도 하나의 금속 층(10)은 주 연장 평면(HSE)을 따라 이어진다. 적어도 하나의 금속 층(10)은 세라믹 요소(30)에 부착되고, 적어도 하나의 금속 층(10)과 세라믹 요소(30)는 주 연장 평면(HSE)에 수직인 적층 방향(S)으로 서로의 상부에 배열된다. 특히, 적어도 하나의 금속 층(10)은 주 연장 면(HSE)과 평행하게 연장되는 방향을 따라 서로 인접하여 예를 들어 서로 전기적으로 절연되는 방식으로 배열된 다수의 금속 부분을 포함한다.
또한, 적층 방향(S)에서 보았을 때, 적어도 하나의 금속 층(10) 반대측의 세라믹 요소(30) 상에 후면 금속화부(20)가 제공되는 것이 특히 바람직하다. 후면 금속화부(20)는 특히 적어도 하나의 금속 층(10)과 세라믹 요소(30)의 상이한 팽창 계수로 인해 발생하는 열기계적 변형에 의해 야기되는 작동 중에 발생할 수 있는 굽힘을 방지하기 위해 제공된다. 동시에, 후면 금속화부(20)는 충분한 열 용량을 제공하여 이는 특히 과부하 상황에서 적절한 버퍼를 제공하는 데 선호된다. 이와 관련하여, 적어도 하나의 금속 층(10)의 증가된 두께는 또한 열용량 증가에 특히 유리한 것으로 입증되었는데, 이는 이미 부품 측면에서 효과적인 방열을 야기할 수 있기 때문이다. 기본적으로, 적어도 하나의 금속 층(10) 및/또는 후면 금속화부(20)가 더 두꺼우면 열용량을 증가시켜 더 나은 냉각을 가능하게 하고 동시에 기계적 안정성을 증가시키기 때문에 유리한 것으로 입증되었다. 이를 통해 예를 들어 바닥 플레이트가 필요하지 않다. 이는 원하는 열 용량을 제공하기 위해 특정 두께의 후면 금속화부(20)를 필요로 하다. 적어도 하나의 금속 층(10)과 후면 금속화부(20)의 대칭적 설계를 동시에 보장하기 위해, 적어도 하나의 금속 층(10)이 주 연장 평면(HSE)에 수직으로 연장되는 두께(D1)를 갖는 것이 바람직하고, 이 두께는 1 mm 초과, 바람직하게는 1.3 mm 초과 또는 특히 바람직하게는 1.5 mm 내지 3 mm이다. 이와 같이 상대적으로 두꺼운 두께의 적어도 하나의 금속 층(10)을 사용함으로써 적어도 하나의 금속 층(10)과 후면 금속화부(20) 사이에 비교적 높은 대칭성을 구현함과 동시에 후면 금속화부(20)에 의해 충분한 열용량을 확보할 수 있다. 적어도 하나의 금속 층(10)의 두꺼운 두께(D1)에 대해 가능한 한 조밀한 금속 섹션을 갖는 세라믹 요소(30)의 표면을 제공하기 위해, 비교적 좁은 트렌치, 즉, 적어도 하나의 금속 층(10)의 개별 금속 섹션들 사이에 격리 트렌치라고 불린다.
적어도 하나의 금속 층(10)의 2개의 금속 섹션 사이의 영역이 1보다 큰 종횡비, 바람직하게는 1.5보다 큰, 특히 바람직하게는 2보다 큰 종횡비를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 종횡비는 에칭에 의해 구현될 수 없거나 또는 큰 비용으로만 구현할 수 있기 때문에, 적어도 하나의 금속 층(10)의 이러한 패터닝은 기계 공구(40) 또는 레이저 광에 의해 구현되는 것이 선호된다. 이러한 맥락에서, 적어도 하나의 금속 층(10)은 결합 전에, 특히 DCB, DAB-o- 또는 능동 납땜 방법을 사용하거나 열간 정수압 압축을 사용하여 결합하기 전에 패터닝되거나, 기계 공구(40) 및/또는 레이저 광에 의해 기계 가공되는 것이 특히 바람직하다. 예를 들어, 기계 공구(40)는 적어도 하나의 금속 층(10)을 패터닝하기 위해 사용되는 밀링 공구 및/또는 스탬핑 또는 엠보싱 공구일 수 있다. 적어도 하나의 금속 층(10)이 여전히 부품으로서 운반 가능한 상태를 유지하도록 수행되는 기계 공구(40) 또는 레이저 광에 의한 기계가공이 바람직하다. 이를 위해, 예를 들어 기계 공구(40) 또는 레이저 광에 의해 개별 금속 섹션을 서로 분리하는 것이 생략되며, 즉, 립(14)은 예를 들어, 로봇에 의해 이송 또는 취급 중에 만곡되지 않도록 충분히 두꺼운 적어도 하나의 금속 층(10)에 금속 섹션 사이에서 형성된다.
적어도 하나의 금속 층(10)이 세라믹 요소(30) 상에 배열된 후, 특히 적어도 하나의 금속 층(10)의 패터닝된 면이 세라믹 요소(30)를 향하고, 결합 공정, 예컨대 직접 결합 공정, 고온 등압 압축 방법 또는 능동 납땜 방법이 바람직하게는 세라믹 요소(30)의 적어도 하나의 금속 층(10)을 결합하기 위해 사용된다.
후속 공정 단계에서, 적어도 하나의 금속 층(10)의 2개의 인접한 금속 부분을 연결하는 립(14)이 예를 들어 기계 가공, 레이저 광 또는 화학 공정 또는 에칭 공정에 의해 부분적으로 또는 완전히 제거되는 것을 고려될 수 있다. 그 결과, 결합 후, 서로 비교적 근접하게 배열된 세라믹 요소(10) 상에 금속 부분이 제공되어 비교적 좁은 격리 트렌치를 제공한다. 예를 들어 립(14)를 부분적으로 또는 일부만 제거하기 위해 레이저 광 또는 기계적 공구(40)를 사용하고, 예를 들어, 주 연장 평면(HSE) 방향으로 적어도 하나의 금속 층(10)의 상부 측면으로부터 횡방향으로 돌출하는 립 부분을 결합 러그 또는 결합 영역으로 사용하고, 예를 들어, 적어도 하나의 금속 층(10)의 상이한 금속 부분을 서로 결합하고 및/또는 구성요소들 사이의 결합을 구현하며 및/또는 외부 제어기에 대한 결합부를 형성하는 것이 고려된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)을 도시한다. 특히, 주 연장 평면(HSE)에 평행하지 않은 측면(15)의 기하학적 구조는 기계 공구(40) 및/또는 레이저 광에 의한 기계가공에 의해 정의된다. 종래 기술에서는, 특히 에칭에 의해 특히 만곡되거나 주 연장 평면(HSE)에 대해 경사진 측면(15)에 코스가 생성되지만, 이는 기계 공구(40) 또는 레이저 광을 사용할 때 반드시 그런 것은 아니다.
그러나, 특히 적어도 하나의 금속 층(10)과 세라믹 요소(30) 사이의 경계 영역에서 비스듬하거나 만곡된 측면(15)이 열충격 저항에 유리한 것으로 입증되었기 때문에, 비교적 좁은 격리 트렌치의 경우 기계적 공구(40) 또는 레이저 광을 사용하여 측면(15)의 기하학적 구조를 정의하는 에칭만으로는 구현될 수 없다. 도 2의 실시예에서, 하부 3분의 1, 즉 세라믹 요소(30)를 향하는 3분의 1의 적어도 하나의 금속 층(10)의 측면(15)의 섹션은 구부러지거나 만곡된 코스를 가정한다. 그 결과, 적어도 하나의 금속 층(10)이 비교적 두껍고 1 초과의 종횡비가 제공되며 이에 따라 격리 트렌치 단독으로의 에칭이 쉽사리 명백하지 않음으로 인해 이러한 금속 세라믹 기판(1)에 대해 열 충격 저항에 대하여 측면(15)의 코스를 바람직하게 구현할 수 있다.
또한, 기계적 공구(40) 및/또는 레이저 광을 사용하여 측면(15)의 기하학적 구조를 형성함으로써, 이 기하학적 구조는 에칭 공정에 의한 생성에 비해 더 재현 가능하게 생성될 수 있다는 것이 입증되었으며, 또한 보다 정확하게 수정할 수 있다. 특히, 기계 공구(40) 및/또는 레이저 광에 의해 측면(15 또는 20)을 따른 곡률 반경이 수정될 수 있거나 또는 주 연장 평면(HSE)에 평행한 방향으로 수정되는 것도 고려될 수 있다. 이는 측면(15)의 다양한 부분을 서로 독립적으로 일치시키는 것이 가능하지 않거나 제한된 정도로만 가능한 동위원소-매개 에칭의 경우에는 일반적으로 사실이 아니다.
도 3은 본 발명의 제3(좌), 제4(가운데) 및 제5(우) 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)을 도시한다. 특히, 도 3은 적어도 하나의 금속 층(10)의 부분들 사이에 적절한 리세스 또는 격리 영역을 구현하기 위해 적어도 하나의 금속 층(10)을 패터닝하는데 사용되는 기계 공구(40)를 갖는 각각의 금속 세라믹 기판(1)을 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 좌측의 예시적인 실시예는 실질적으로 테이퍼된 밀링 헤드를 도시하며, 이로써 측면(15)의 실질적으로 경사진 기하학적 구조가 구현될 수 있다. 특히, 밀링 헤드는 적어도 하나의 금속 층(10)의 인접한 금속 섹션들 사이의 리세스보다 더 좁아야 한다.
도 3의 중심에는 둥근 프로파일 또는 둥근 외부 측면을 갖는 밀링 헤드가 도시되어 있는데, 이는 특히 적어도 하나의 금속 층(10)에서 측면(15)의 만곡 코스가 구현되도록 한다. 우측에 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 금속 층(10)의 2개의 금속 섹션 사이를 생성하거나 패터닝하기 위해, 즉 측면(15)의 기하학적 구조를 결정하기 위해 톱날이 제공되며, 톱날의 외부 윤곽은 본질적으로 특히 90°의 각도를 형성하지 않고 주 연장 평면(HSE)에 대해 비스듬히 진행하도록 적어도 하나의 금속 층(10) 상에 대응하는 측면(15)을 패턴화하기 위해 쐐기형 또는 사다리꼴형을 갖는다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)의 제조 방법을 도시한다. 특히, 적어도 하나의 금속 층(10)은 예를 들어 엠보싱 공구에 의해 패터닝되고, 에칭 공정을 사용하여 패터닝이 매립된 추가 금속 층(10')과 결합된다.
특히, 적어도 하나의 패턴화된 금속 층(10)은 그 패턴이 적어도 하나의 추가 금속 층(10')의 패턴과 일치되도록 설계되어 패터닝되고, 적어도 하나의 금속 층(10)과 적어도 하나의 추가 금속 층(10')의 결합으로 인해 개별 패터닝 작업 동안 생성된 기하학적 구조가 사전 합성물에서 서로 결합되는 사전 합성물을 생성한다. 특히, 적어도 하나의 금속 층(10)의 두께는 적어도 하나의 추가 금속 층(10')의 두께의 0.5배 이상, 바람직하게는 1.0배 이상, 특히 바람직하게는 2.0배 초과여야 한다. 그 결과, 측면(15)은 특히 적어도 하나의 금속 층(10)에서 주 연장 평면(부분)에 대해 직선 및/또는 수직인 비교적 크고 깊은 것이 구현될 수 있으며, 반면 굽은 또는 곡선 코스는 (일부) 측면(15)의 표면은 적어도 하나의 추가 금속 층(10')에 의해, 특히 제조된 상태에서 세라믹 요소(30)와 마주하는 섹션에서 생성된다.
이러한 맥락에서, 적어도 하나의 금속 층(10) 및/또는 적어도 하나의 추가 금속 층(10')이 결합되도록 예비 합성물에서 가열되어 그들 사이에 결합이 형성되는 것이 특히 바람직하다. 그 결과 적어도 하나의 금속 층(10)과 적어도 하나의 추가 금속 층(10')이 결합되어 일체형, 특히 비교적 쉽게 세라믹 요소(30)에 적용될 수 있는 모놀리식 몸체를 형성한다. 적어도 하나의 금속 층(10) 또는 사전복합물을 세라믹 요소(30)에 결합한 후, 적어도 하나의 금속 층(10) 또는 사전복합물을 가공하여 2개의 인접한 금속 부분을 연결하는 립(14)를 제거하고 및/또는 그들 사이에 배치된 비교적 좁은 격리 트렌치를 갖는 2개의 인접한 금속 부분이 생성되도록 패터닝될 것이다. 이와 관련하여, 예를 들어, 적어도 하나의 추가 금속 층(10')에서의 에칭 공정이 제조된 적어도 하나의 금속 층(10) 또는 사전복합물 상에 원하는 만곡된 또는 만곡된 측면을 생성하는 것을 고려할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)의 제조 방법을 개략적으로 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 패터닝은 예를 들어 에칭에 의해 제조된 상태에서 세라믹 요소(30)와 대향하는 측면 상의 적어도 하나의 금속 층(10)에서 수행되고, 이어서 적어도 하나의 금속 층(10)을 세라믹 요소(30)에 결합시킨다. 이와 관련하여, 적어도 하나의 금속 층(10)의 에칭된 패턴이 계획된 격리 트렌치의 영역을 한정하도록 배치되는 것이 특히 바람직하다. 격리 트렌치는 이러한 에칭된 패턴 위의 영역에서 기계 가공에 의해 후속적으로 노출된다. 측면(15)의 코스 또는 기하학적 구조는 에칭과 기계적 가공의 조합에 의해 또는 레이저 광에 의해 정의된다. 이는 예를 들어 세라믹 요소(30) 영역에서 중첩되는 적절한 격리 트렌치가 구현될 수 있게 한다. 특히, 기계 공구(40) 사용 시 세라믹 요소(30)가 파손될 우려가 없다.
도 6은 본 발명의 제6 예시적인 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)의 제조 방법을 도시한다. 여기서, 도 6의 실시예는 도 5의 실시예와 본질적으로 다른 점은, 제작된 상태에서 세라믹 요소(30)와 대향하는 측면을 패터닝하는 것 외에, 반대 측면에도 패터닝을 추가로 실시한다는 점이며, 특히 이는 세라믹 요소(30)를 향하는 측면에서의 패터닝과 일치된다.
그 결과, 즉 적어도 하나 이상의 금속 층(10)의 양 측면 패터닝으로 인해 세라믹 요소(30)에 결합된 후에도 외부에서 보일 수 있으며, 이는 임의의 지점에서 패턴은 적어도 하나의 금속 층(10)에 적용되어 후속 기계 가공에서 예를 들어 밀링 또는 톱질 공구에 의해 및/또는 레이저 광에 의해 패터닝된 상부 측면 또는 적어도 하나의 금속 층(10)의 마주보는 측면에서 패터닝된 리세스 사이에 위치한 금속 영역이 제거되어 따라서 최종적으로 격리 트렌치를 노출시킨다.
도 7은 본 발명의 제7 예시적인 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)의 제조 방법을 도시한다. 특히, 여기에서 공동 또는 리세스(50)는 특히 기계 공구 또는 레이저 광을 사용하여 준비 단계에서 적어도 하나의 금속 층(10)으로 삽입되고, 그 후 리세스 및/또는 공동을 포함하는 측면에서 세라믹 요소(30)에 적어도 하나의 금속 층(10)을 결합한다. 이어서, 예를 들어 에칭 공정에 의해 적어도 하나의 금속 층(10)으로부터 금속을 추가로 제거함으로써, 결합 공정 동안 세라믹 요소(30)를 향하는 공동 또는 리세스(50)가 반대측으로부터 노출될 것이다.
따라서 측면(15)의 스텝형 코스는 바람직하게는 적어도 하나의 금속 층(10)의 대향 측면에 상이한 폭의 리세스를 구현함으로써 구현될 것이다. 이러한 맥락에서, 특히 대응 금속화부 또는 적어도 하나의 금속 층(10)의 에지 영역에 배열되는 부품에 대해 가장 효율적인 방열을 제공하기 위한 크기와 대략 동일한 개별 스텝의 측면(15)의 스텝 높이를 제공하는 것이 선호된다. 대안적으로, 예를 들어 결합 후에 생성된 스텝 깊이는 리세스(50)를 형성할 때 준비 단계에서 야기된 것보다 더 크다는 것도 고려할 수 있다.
특히, 준비 단계에서 리세스(50) 또는 공동을 구현하고 후속적으로 노출시키는 이러한 조합에 의해 비교적 얇은 격리 트렌치가 구현될 수 있다는 것이 유리한 것으로 입증되었다.
도 8a 내지 8h는 특히 다양한 격리 트렌치의 금속 세라믹 기판(1)의 다양한 실시예를 도시한다. 격리 트렌치는 특히 2개의 인접한 금속 층 섹션이 서로 분리되고 격리 효과를 갖는 세라믹 요소(30)를 통해 서로 기계적으로 결합되는 금속 세라믹 기판(1)의 영역이다.
도 8a는 예를 들어 도 7에 도시된 방법에 의해 생성될 수 있는 측면(15)의 단계적 코스를 도시한다. 또한, 도 8a 내지 8h에 도시된 측면(15)의 임의의 추가 실시예는 바람직하게는 결합 후 세라믹 요소(30)를 향하는 적어도 하나의 금속 층(10)의 측면에 기계적 공구 또는 레이저 광에 의해 리세스(50) 및/또는 공동의 형성을 조합함으로써 구현될 수 있고 반면에 리세스(50) 및/또는 공동은 예를 들어 에칭 공정, 레이저 광 및/또는 기계적 공구에 의해, 바람직하게는 결합 후에 세라믹 요소(30)로부터 멀어지는 적어도 하나의 금속 층(10)의 측면에서 구현된다.
도 8b는 주 연장 평면(HSE)에 대해 비스듬히 연장되는 중간 섹션(17)이 실질적으로 수직으로 연장되는 2개의 측면 섹션(16) 사이에 제공되는 측면(15)을 도시한다.
도 8c는 적어도 하나의 금속 층(10)의 상부 표면으로부터 세라믹 요소(30)에 인접한 실질적으로 수직으로 연장되는 측면 섹션(16)까지 주 연장 평면(HSE)에 대해 비스듬히 연장되는 측면 섹션(16)을 도시한다.
적어도 하나의 금속 층(10)은 주 연장 평면(HSE)에 대해 서로 상이하게 경사진 복수의 측면 섹션(16)을 갖는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 측면 섹션(16) 중 하나는 주 연장 평면(HSE)에 대해 실질적으로 수직 또는 수직일 수 있다. 측면 섹션(16)의 상이한 경사각을 설정함으로써, 적어도 하나의 금속 층(10)의 인접한 금속 섹션의 전기적 거동에 더 강한 영향을 미치는 것이 유리하게 가능할 수 있다.
도 8d는 예를 들어 도 8a에 도시된 것과 같은 순전히 스텝형 코스와 실질적으로 다른 실시예를 도시하는데, 적어도 하나의 금속 층(10)이 곡선 코스를 갖는데, 특히 언더컷(18)의 형태로 대향하는 측면에 있다. 즉, 도 8d는 세라믹 요소(30)에 인접한 영역에서 적어도 하나의 금속 층(10)의 곡선 코스를 적어도 하나의 금속 층(10)의 스텝형 코스와 결합한다. 적어도 하나의 금속 층(10)의 리세스(50)의 측면 연장(주 연장 평면 HSE에 평행하게 측정됨)이 세라믹 요소(30)로부터의 거리가 증가함에 따라 감소하도록 만곡되거나 배향된다.
도 8e는 - 도 8d의 실시예와는 달리 - 세라믹 요소(30)로부터 실질적으로 수평으로 연장되는 측면 섹션(16)으로 연장되도록 적어도 하나의 금속 층(10)의 구부러지거나 만곡된 코스를 도시한다. 따라서, 도 8d의 실질적으로 수직으로 연장되는 측면은 섹션(16)은 여기에서 생략될 것이다.
도 8f의 예의 실시예에서, 격리 트렌치를 형성하는 동안 리세스(50)를 연속적으로 형성함으로써, 적어도 하나의 금속 층(10)은 먼저 세라믹 요소(30)로부터의 거리가 증가함에 따라 측면 범위가 점점 테이퍼지고 측면(15)이 적어도 하나의 금속 층(10)의 상측으로 합쳐질 때까지 다시 증가한다. 바람직하게, 측면(15)은 적어도 2개, 바람직하게는 정확히 2개, 3개 또는 4개의 측면으로 형성되는 섹션(16), 개별 측면 섹션(16)은 기하학적 형상 또는 일반적인 코스에 대해 서로 상이하다.
도 8g는 세라믹 요소(30)로부터 이격되게 향하는 측면 섹션(16)에 형성될 측면(15)의 곡선 또는 만곡된 코스를 도시한다. 특히, 비교적 큰 곡률 또는 큰 곡률 반경은 에칭에 의해 생성될 수 있고 기계적 공구 및/또는 레이저 광의 사용은 세라믹 요소를 향하는 적어도 하나의 금속 층(10)의 측면에서 주 연장 평면(HSE)에 실질적으로 수직으로 연장되는 측면 섹션(16)을 갖는 좁고 바람직하게는 직선형 격리 트렌치를 생성할 것이다.
특히, 도 8h의 예시적인 실시예에서, 실질적으로 수직으로 연장되는 측면 섹션(16)의 높이가 세라믹 요소(30)로부터 이격되게 향하는 적어도 하나의 금속 층의 영역에서 만곡된 측면 섹션(16)의 연장보다 크다는 것을 알 수 있다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 제8 바람직한 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)을 제조하는 방법을 도시한다. 이 경우, 기계 공구(40)에 의해 제조된 상태에서 세라믹 요소(30)와 대향하는 측면의 적어도 하나의 금속 층(10)에 리세스(50)가 먼저 삽입된다. 이 경우, 밀링 및/또는 드릴링 깊이는 적어도 하나의 금속 층(10)의 두께(D1)의 절반보다 크고, 바람직하게는 2/3보다 크고, 특히 바람직하게는 3/4보다 크다. 특히 기계적 공구(40)를 사용하여 기계가공 후에 제거되지 않은, 즉 남겨진 영역에서 에칭 공정에 의해 기계가공될 것이다. 이와 관련하여, 측면(15)에는 테이퍼 돌출부(55)가 남도록 에칭 공정을 제어하는 것이 바람직하다. 특히, 측면(15)의 에칭된 섹션, 즉 에칭과 관련된 측면 섹션(16)은 특히 에칭제의 등방성 효과로 인해 만곡된 형상을 갖는다. 특히, 돌출부(55)는 세라믹 요소(30)를 향하는 측면에서 편평한, 특히 실질적으로 수평인 코스를 갖는 반면, 세라믹 요소(30)로부터 이격되게 향하는 측면은 곡선 코스를 갖는다. 바람직하게는, 에칭을 위한 패터닝된 레지스트 층(70)이 적어도 하나의 금속 층(10) 상에 배열될 것이며, 이는 에칭 국부화 및/또는 크기를 유리하게 결정하는 데 사용된다. 특히, 돌출부(55)는 세라믹 요소(30)로부터 멀어지는 상부 섹션, 즉 적어도 하나의 금속 층(10)의 상부 절반, 바람직하게는 상부 1/3, 특히 바람직하게는 상부 1/4에 배열된다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 금속 세라믹 기판(1)의 제조 방법에 의해 구현될 수 있는 다양한 측면(15)을 도시한다. 예를 들어, 상이한 폭의 리세스(15)가 예를 들어 2개의 대향 측면에서 2개의 절단 공정에 의해 적어도 하나의 금속 층(10)에 삽입되는 것을 고려할 수 있다. 도 10a에서, 이러한 목적을 위해 세라믹 요소(30)의 반대쪽을 향하는 적어도 하나의 금속 층(10)의 측면에 개구가 제공된다. 이 방식으로, 전기 부품 부착이 가능한 적어도 하나의 금속 층(10)의 외부 측면에 상부 측면에 가능한 큰 영역을 제공할 수 있다. 다시 말해, 도 10a의 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 금속 층(10)으로부터 돌출하는 돌출부(55)는 격리 트렌치 위로 적어도 부분적으로 연장된다. 이 경우에, 돌출부(55)는 적어도 하나의 금속 층(10)의 외측면과 동일 평면이다. 이를 위해, 서로 상이한 두께의 2개의 톱날을 사용하는 것을 고려할 수 있으며, 이에 대응하여 적어도 하나의 금속 층(10)에 서로 다른 폭의 리세스(50)를 형성한다. 이는 측면(15)이 서로 횡방향으로 오프셋되고 바람직하게는 서로 평행하게 이어지는 측면 섹션(16)을 갖는 측면(15)을 구현하는 것을 가능하게 하여, 측면(15)의 스텝형 코스가 구현될 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 금속 층(10)의 일 측면, 특히 세라믹 요소를 향하는 절반부에서 연속적으로 수행되는 다양한 기계 가공 작업에 의해 스텝형 코스가 적어도 하나의 금속 층(10)에 삽입될 것이다. 바람직하게는, 측면 표면 섹션(16)은 주 연장 평면(HSE)에 대하여 실질적으로 수직 또는 수직으로 연장되도록 제공된다. 바람직하게는, 측면은 적어도 3개, 바람직하게는 적어도 4개, 보다 바람직하게는 5개의 스텝을 포함한다. 특히, 먼저 세라믹 요소(30)를 향하는 적어도 하나의 금속 층(10)의 측면이 바람직하게는 예를 들어 스텝형 코스를 구현하기 위해 여러 기계가공 작업을 사용하여 기계 가공될 것이다. 또는 하나 이상의 스텝형 성형 커터를 사용하여 스텝형 코스를 구현한다. 이어서, 적어도 하나의 금속 층(10)이 세라믹 요소(30)에 부착된다. 부착 후, 세라믹 요소(30)의 반대쪽에서 적어도 하나의 금속 층(10)의 분리가 수행되어 적어도 하나의 금속 층(10)에 상이한 금속 섹션을 형성할 것이다.
도 10c의 예시적인 실시예는 도 10b의 예시적인 실시예와 상이한데, 즉 세라믹 요소(30)의 반대쪽을 향하는 적어도 하나의 금속 층(10)의 외부 측면에서 또 다른 기계가공 단계가 수행되어 적어도 하나의 금속 층(10)의 외측으로부터 이격되게 향하는 적어도 하나의 금속 층(10)의 측면에 격리 트렌치의 연장이 구현된다.

Claims (15)

  1. 금속 세라믹 기판(1)의 제조 방법으로서,
    -세라믹 요소(30) 및 적어도 하나의 금속 층(10)을 제공하는 단계를 포함하고, 세라믹 요소(30) 및 적어도 하나의 금속 층(10)은 주 연장 평면(HSE)을 따라 연장되며,
    -특히 직접 금속 결합 방법, 열간 정수압 압축 방법 및/또는 납땜에 의해 금속 세라믹 기판(1)을 형성하기 위해 세라믹 요소(30)를 적어도 하나의 금속 층(10)에 결합하는 단계를 포함하고,
    - 기계적 공구(40) 및/또는 레이저 광에 의해 적어도 하나의 금속 층(10)을 기계가공하는 단계를 포함하고, 이에 따라 적어도 일부에서 주 연장 평면(HSE)에 평행하게 이어지지 않는 적어도 하나의 금속 층의 측면(15)의 기하학적 구조가 형성되는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 측면(15)의 기하학적 형상은 에칭 방법 및 기계 공구(40) 및/또는 레이저를 사용하는 기계 가공의 조합에 의해 형성되는 방법.
  3. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 금속 층(10)은 1mm보다 크고, 바람직하게는 1.3mm보다 크고, 특히 바람직하게는 1.5mm 내지 3mm 사이인 주 연장 평면(HSE)에 수직인 두께(D1)를 갖는 방법.
  4. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 기계적 공구(40)를 사용하여 및/또는 세라믹 요소(30)를 적어도 하나의 금속 층(10)에 결합하기 전에 레이저 광에 의해 기계가공이 수행되는 방법.
  5. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 기계가공은 적어도 하나의 금속 층(10)의 적어도 두 부분을 연결하는 립(14)이 구현되도록 수행되는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 립(14)은 바람직하게는 결합 후에 예를 들어 레이저 광 및/또는 에칭 및/또는 밀링 및/또는 스파크 침식 및/또는 전기화학 공정에 의해 적어도 일부 부분에서 제거되는 방법.
  7. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 기계 공구는 밀링 공구 및/또는 톱날 및/또는 펀칭 또는 엠보싱 부분을 포함하며, 그 형상은 측면(15)의 기하학적 형상을 결정하는 방법.
  8. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 측면(15)의 기하학적 구조는 안내에 의해 결정되는 방법.
  9. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 제조된 측면(15)은 비스듬하고 및/또는 스텝형 및/또는 분할형인 방법.
  10. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 제조된 측면(15)은 구부러지거나 및/또는 만곡되는 방법.
  11. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 금속 층(10)은 복수의 절연된 금속 부분으로 분할되고, 절연된 금속 부분의 측면(15)의 기하학적 형상이 결정되는 방법.
  12. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 주 연장 평면(HSE)에 평행하지 않은 측면(15)의 기하학적 형상을 형성하기 위한 적어도 하나의 금속 층(10)의 기계가공은 주로 레이저 광을 사용하여 수행되는 방법.
  13. 금속 세라믹 기판(1)의 제조 방법으로서,
    -세라믹 요소(30), 적어도 하나의 금속 층(10) 및 적어도 하나의 추가 금속 층(10')을 제공하는 단계를 포함하고, 세라믹 요소(30), 적어도 하나의 금속 층(10) 및 적어도 하나의 추가 금속 층(10')은 주 연장 평면(HSE)을 따라 연장되며,
    -사전 복합물을 형성하기 위해 적어도 하나의 금속 층(10) 및 적어도 하나의 추가 금속 층(10')을 결합하는 단계를 포함하고,
    -특히 직접 금속 결합 방법, 열간 정수압 압축 방법 및/또는 납땜에 의해 세라믹 요소(30)를 사전 복합물(10)에 결합하는 단계를 포함하고,
    -기계적 공구(40) 및/또는 레이저 광에 의해 적어도 하나의 금속 층(10)을 기계가공하는 단계 및 적어도 하나의 금속 층(10) 및 적어도 하나의 추가 금속 층(10')을 포함하는 사전 복합물의 주 연장 평면(HSE)에 평행하게 이어지지 않는 적어도 하나의 금속 층의 측면(15)의 기하학적 구조를 일부 형성하기 위해 에칭에 의해 적어도 하나의 추가 금속 층(10')을 기계가공하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 금속 층(10) 및/또는 적어도 하나의 추가 금속 층(10')은 결합 전에 패터닝되어 사전 복합물을 형성하는 방법.
  15. 전항들 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 금속 세라믹 기판(1).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4311819A1 (de) * 2022-07-29 2024-01-31 Heraeus Electronics GmbH & Co. KG Metall-keramik-substrat mit kontaktbereich
EP4311818A1 (de) * 2022-07-29 2024-01-31 Heraeus Electronics GmbH & Co. KG Metall-keramik-substrat mit kontaktbereich
DE102022122799A1 (de) 2022-09-08 2024-03-14 Rogers Germany Gmbh Elektronikmodul und Verfahren zur Herstellung eines solchen Elektronikmoduls

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3766634A (en) 1972-04-20 1973-10-23 Gen Electric Method of direct bonding metals to non-metallic substrates
US3744120A (en) 1972-04-20 1973-07-10 Gen Electric Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic
DE19927046B4 (de) 1999-06-14 2007-01-25 Electrovac Ag Keramik-Metall-Substrat als Mehrfachsubstrat
JP2002280705A (ja) 2001-03-19 2002-09-27 Hitachi Metals Ltd 複合基板の回路形成方法及び複合基板
JP2003163315A (ja) * 2001-11-29 2003-06-06 Denki Kagaku Kogyo Kk モジュール
JP4401096B2 (ja) 2003-03-26 2010-01-20 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 回路基板の製造方法
JP2004342635A (ja) 2003-05-13 2004-12-02 Hitachi Metals Ltd セラミックス基板接合用金属板およびセラミックス回路基板
EP2109138B1 (en) * 2006-12-26 2015-12-23 Kyocera Corporation Heat dissipating substrate and electronic device using the same
JP2008186893A (ja) 2007-01-29 2008-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 放熱配線基板とその製造方法
US8201326B2 (en) * 2008-12-23 2012-06-19 Infineon Technologies Ag Method of manufacturing a semiconductor device
JP2010238753A (ja) 2009-03-30 2010-10-21 Kyocera Corp 放熱用部材およびこれを用いたモジュール
DE102009033029A1 (de) 2009-07-02 2011-01-05 Electrovac Ag Elektronische Vorrichtung
DE102012103786B4 (de) * 2012-04-30 2017-05-18 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
DE102013104739B4 (de) 2013-03-14 2022-10-27 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrate sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
DE102013105528B4 (de) * 2013-05-29 2021-09-02 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
DE102013113734B4 (de) 2013-12-10 2018-03-08 Rogers Germany Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
US10183358B2 (en) * 2014-12-27 2019-01-22 Cooler Master Co., Ltd. Bonded functionally graded material structure for heat transfer
JP6375086B1 (ja) * 2017-02-23 2018-08-15 日本碍子株式会社 絶縁放熱基板
WO2018155014A1 (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 日本碍子株式会社 絶縁放熱基板
DE102018123681A1 (de) * 2018-09-26 2020-03-26 Rogers Germany Gmbh Trägersubstrat für elektrische, insbesondere elektronische Bauteile und Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats

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