KR20230033627A - Substrate for a power electronics circuit and production process therefor - Google Patents

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KR20230033627A
KR20230033627A KR1020220110184A KR20220110184A KR20230033627A KR 20230033627 A KR20230033627 A KR 20230033627A KR 1020220110184 A KR1020220110184 A KR 1020220110184A KR 20220110184 A KR20220110184 A KR 20220110184A KR 20230033627 A KR20230033627 A KR 20230033627A
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도니미크 돌리히 마티아스 크라프트 실케 미하엘센 에리크 비르킷
도니미크 비르킷
마티아스 돌리히
실케 크라프트
에리크 미하엘센
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세미크론 엘렉트로니크 지엠비에치 앤드 코. 케이지
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Abstract

Proposed is a substrate for a power electronic circuit having a sheet-shaped insulator, having a second main surface on which a sheet-shaped metal conductor track is disposed, having a first main surface on which a sheet-shaped metal laminate is disposed, and having a first partial laminate and a second partial laminate. The trench preferably has the two partial laminates spaced apart from each other by a trench reaching the first main surface. The trench includes a dam. The trench is either partially filled with a dam material or has a trench structure. The invention also includes a manufacturing process for one batch of the substrate. Therefore, it is possible to prevent damage to a sintering pad.

Description

전력 전자 회로용 기판 및 그 제조 방법{SUBSTRATE FOR A POWER ELECTRONICS CIRCUIT AND PRODUCTION PROCESS THEREFOR}Substrate for power electronic circuit and manufacturing method thereof {SUBSTRATE FOR A POWER ELECTRONICS CIRCUIT AND PRODUCTION PROCESS THEREFOR}

본 발명은 시트형 절연체 본체, 시트형 금속 도체 트랙이 배치되는 제2 메인 면, 및 시트형 금속 적층체가 배치되는 제1 메인 면을 갖는 전력 전자 회로를 설명한다.The present invention describes a power electronic circuit having a sheet-like insulator body, a second main face on which a sheet-like metal conductor track is disposed, and a first main face on which a sheet-like metal laminate is disposed.

이와 관련하여 일반적인 기판, 특히 DCB(direct copper bonding) 기판 및 그 파생체 형태를 가진 기판이 공지되어 있다. 이러한 기판이 다중 패널의 형태를 취할 때, 공지 배열은 금속 적층체의 제1 부분 적층체 및 제1 부분 적층체가 절연체 본체의 외부 에지에 또는 이에 인접하게 배치되고 두 개의 부분 적층체가 제1 메인 면에 도달하는 트렌치(trench)에 의해 서로 분리되는 것이다. 본 발명은 언급된 기판의 하나의 특정 배열을 위한 제조 방법을 추가로 설명한다.In this regard, substrates in the form of general substrates, in particular direct copper bonding (DCB) substrates and derivatives thereof, are known. When such a substrate takes the form of a multi-panel, a known arrangement is that a first partial lamination of metal laminates and the first partial lamination are disposed at or adjacent to the outer edge of the insulator body and the two partial laminations are disposed on the first main face. They are separated from each other by trenches reaching . The present invention further describes a fabrication method for one particular arrangement of substrates mentioned.

DE 43 19 944 A1은 단일체로 서로 연결되어 있고 각각 적어도 하나의 금속화부 또는 금속 영역을 갖는 세라믹 층의 적어도 하나의 표면 측에 제공되는 적어도 두 개의 상호 인접한 그루브를 형성하는 세라믹 층을 갖는 이런 종류의 일반적인 다중 기판, 및 그 제조 방법을 개시한다.DE 43 19 944 A1 describes a type of ceramic layer having at least two mutually adjacent grooves formed on the side of at least one surface of the ceramic layer which are integrally connected to each other and each have at least one metallization or metal region. A general multi-substrate and method for manufacturing the same are disclosed.

또한, EP 0 330 895 A2는 압력 소결 공정에 의해 기판 상에 전자 부품, 특히 전력 반도체를 고정하기 위한 장치를 개시하며, 여기서 접합될 부분이 900 N/cm² 이상에서 금속 분말 페이스트를 삽입한 상태로 소결 온도에서 압축된다. 만일 구조화된 상면을 갖는 구성 요소가 탄성적으로 변형 가능한 재료, 예를 들어 실리콘 고무로 만들어진 본체와 함께 이동식 램에 의해 폐쇄되고 소결 압력을 전달하는 수용 챔버로 삽입되며 변형 가능한 본체는 소결 압력 도달 시 수용 챔버의 나머지 내부를 완전히 채우는 경우에, 구성 요소는 압력 소결될 수 있다.EP 0 330 895 A2 also discloses a device for fixing electronic components, in particular power semiconductors, on a substrate by means of a pressure sintering process, wherein the parts to be bonded are with metal powder paste inserted at 900 N/cm² or more. It is compressed at the sintering temperature. If a component with a structured upper surface is inserted together with a body made of an elastically deformable material, for example silicone rubber, into a receiving chamber which is closed by a mobile ram and transmits the sintering pressure, the deformable body when the sintering pressure is reached In the case of completely filling the remaining interior of the receiving chamber, the component may be pressure sintered.

예를 들어 이러한 기판의 도체 트랙 상에 전력 반도체 구성 요소를 재료로 접합해서 고정하기 위한 위에서 언급된 공정에서 위에서 언급된 다중 기판이 사용될 때, 특히 아래에 기재된 불리한 상황이 발생한다: 도체 트랙에서 멀리 떨어진 제1 메인 면에서, 기판의 절연체 본체는 시트형 금속 적층체를 포함하며, 제1 부분 적층체 및 제2 부분 적층체는 절연체 본체의 외부 에지에 인접하게 배치되고 부분 적층체는 트렌치에 의해 서로 분리된다. 공정에서 가해진 압력 하에서 소결 패드로 알려진 변형 가능한 본체는 높은 점도를 가진 액화 상태와 유사한 상태로 전이된다. 따라서 소결 패드는 점탄성이 되어 트렌치를 관통 할 수 있다. 가압이 종료된 후, 소결 패드의 일부가 이 트렌치에 남아서 소결 패드에 손상을 일으킨다. 이 메커니즘은 소결 패드의 서비스 수명, 즉 가능한 사용 횟수를 제한한다.In particular, when multiple substrates mentioned above are used in the process mentioned above for bonding and fixing power semiconductor components with material on the conductor tracks of these substrates, the disadvantageous situation described below arises: Far from the conductor tracks. At the first, apart main side, the insulator body of the substrate includes a sheet-like metal laminate, the first sub-laminate and the second sub-laminate being disposed adjacent an outer edge of the insulator body, the partial laminates being connected to each other by a trench. Separated. Under the pressure applied in the process, the deformable body known as the sintering pad transitions to a state similar to a liquefied state with high viscosity. Thus, the sinter pad becomes viscoelastic and can penetrate the trench. After the pressing is finished, part of the sinter pad remains in this trench, causing damage to the sinter pad. This mechanism limits the service life of the sintering pad, ie the number of possible uses.

DE 43 19 944 A1DE 43 19 944 A1 EP 0 330 895 A2EP 0 330 895 A2

개략적으로 설명된 종래 기술과 불리한 상황을 인식하여, 본 발명은 전력 전자 회로용 기판 및 접합 파트너가 이 기판에 소결 접합될 때 소결 패드가 손상되지 않도록 상당히 보호되는 방식으로 이루어진 기판의 특정 제조 방법을 지속적으로 개발할 목적을 기반으로 한다.Recognizing the disadvantages with the prior art outlined, the present invention provides a specific method for manufacturing substrates for power electronic circuits and substrates made in such a way that when bonding partners are sinter-bonded to the substrates, the sinter pads are significantly protected from damage. It is based on the purpose of continuous development.

이 목적은 시트형 절연체 본체, 시트형 금속 도체 트랙이 배치된 제2 메인 면, 및 시트형 금속 적층체가 배치된 제1 메인 면을 가지며, 여기서 이의 제1 부분 적층체 및 제2 부분 적층체는 절연체 본체의 외부 에지에 또는 이에 인접하게 배치되고, 두 개의 부분 적층체는 바람직하게는 제1 메인 면에 도달하는 트렌치에 의해 적어도 부분적으로 서로 분리되며, 트렌치는 대안적으로 댐을 포함하거나 - 이 경우 트렌치는 댐 재료로 부분적으로 채워져 잔류 트렌치를 남기며, 댐 재료의 배열은 다음 조건을 충족함:This object has a sheet-like insulator body, a second main face on which the sheet-like metal conductor tracks are disposed, and a first main face on which the sheet-like metal laminate is disposed, wherein the first partial lamination and the second partial lamination thereof are of the insulator body. Arranged at or adjacent to the outer edge, the two partial stacks are preferably separated from each other at least partially by a trench reaching the first main side, the trench alternatively comprising a dam - in which case the trench Partially filled with dam material, leaving a residual trench, the arrangement of dam material meeting the following conditions:

a) 트렌치 방향에서 볼 때, 댐 재료의 최대 단면적은 트렌치의 유효 단면적의 적어도 30%임; 및a) the maximum cross-sectional area of the dam material, viewed in the trench direction, is at least 30% of the effective cross-sectional area of the trench; and

b) 트렌치 방향에서 볼 때, 댐 재료의 길이는 트렌치의 유효 깊이의 적어도 50%임 -;b) when viewed in the direction of the trench, the length of the dam material is at least 50% of the effective depth of the trench;

트렌치는 최대 단면적의 50% 이하의 유효 통로 영역을 갖거나 그러한 유효 통로 영역을 갖지 않는 트렌치 구조를 포함하거나,The trench includes a trench structure having an effective passage area of 50% or less of the maximum cross-sectional area or having no such effective passage area;

댐과 트렌치 구조로 구성된 하이브리드 형태를 포함하는 기판에 의해 본 발명에 따라 달성된다.This is achieved according to the present invention by a substrate comprising a hybrid configuration consisting of a dam and a trench structure.

한편으로, 댐 재료는 부분 적층체의 재료와 동일하게 구성되는 제1 댐 재료로 구성되며 유리하게는 두 개의 부분 적층체와 제1 댐 재료는 단일체로 구성되는 것이 유리할 수 있다.On the one hand, it can be advantageous that the dam material consists of a first dam material which is composed identically to the material of the partial lamination and advantageously the two partial laminations and the first dam material are monolithic.

댐 재료는 두 개의 부분 적층체의 재료와 구성이 다르고 금속 또는 비금속 구성, 바람직하게는 플라스틱, 바람직하게는 에폭시 수지를 가지는 제2 댐 재료로 구성되는 것이 유리할 수 있다.The dam material may advantageously consist of a second dam material which differs in composition from the material of the two partial stacks and has a metallic or non-metallic composition, preferably a plastic, preferably an epoxy resin.

목적은 다음의 연속적인 공정 단계:The purpose is to follow the sequence of process steps:

· 시트형 절연체 본체(2) 및 시트형 금속 적층체(3)가 배치된 제1 메인 면(20)을 갖는 예비 기판을 제공하는 단계; 및• providing a preliminary substrate having a first main face 20 on which a sheet-like insulator body 2 and a sheet-like metal laminate 3 are disposed; and

· 상기 절연체 본체(2)의 주변 부분(24)에 모두 주변 적층체를 형성하여 상기 금속 적층체(3)를 구조화하는 단계 - 상기 주변 적층체는 한 개 이상의 지점에 잔류 트렌치(66)를 포함하며, 단일체로 제1 댐 재료(72)로 전이되어 그 후 이는 단일체로 제2 부분 적층체(5)로 전이하는 제1 부분 적층체(4)에 의해 형성된 부분을 포함함 -;structuring the metal laminate 3 by forming a peripheral laminate all over the peripheral portion 24 of the insulator body 2, the peripheral laminate comprising a residual trench 66 at one or more points; and includes a portion formed by the first partial stack (4) which transitions monolithically into the first dam material (72) which then transitions monolithically into the second partial stack (5);

를 포함하는 기판을 제조하는 방법에 의해 추가적으로 달성된다.It is additionally achieved by a method of manufacturing a substrate comprising a.

개략적으로 설명된 종래 기술과 불리한 상황을 인식하여, 본 발명은 전력 전자 회로용 기판 및 접합 파트너가 이 기판에 소결 접합될 때 소결 패드가 손상되지 않도록 상당히 보호되는 방식으로 이루어진 기판의 특정 제조 방법을 지속적으로 개발할 목적을 기반으로 한다.Recognizing the disadvantages with the prior art outlined, the present invention provides a specific method for manufacturing substrates for power electronic circuits and substrates made in such a way that when bonding partners are sinter-bonded to the substrates, the sinter pads are significantly protected from damage. It is based on the purpose of continuous development.

댐 재료가 부분 적층체의 재료와 동일하게 구성되는 제1 댐 재료로 구성되며 유리하게는 두 개의 부분 적층체 및 제1 댐 재료가 단일체로 구성되는 것이 한편으로 유리할 수 있다. 이 경우 이 배열은 따라서 부분적인 비 현실 트렌치를 구비하고 있다. 따라서 제조 중에도 두 개의 부분 적층체는 결코 두 개의 조각이 아니었다.It may be advantageous on the one hand for the dam material to consist of a first dam material which is composed identically to the material of the partial lamination and advantageously for the two partial laminations and the first dam material to be monolithic. In this case the arrangement thus has a partially unreal trench. Thus, even during manufacture, the two partial laminates were never two pieces.

도 1은 개략적으로 나타낸 본 발명의 기판의 평면도를 도시한다.
도 2는 평면도 및 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판의 제1 배열의 상세를 도시한다.
도 3은 평면도 및 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판의 제2 배열의 상세를 도시한다.
도 4는 평면도 및 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판의 제3 배열의 상세를 도시한다.
도 5는 평면도 및 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판의 제4 배열의 상세를 도시한다.
도 6은 평면도에서 본 발명의 기판의 제5 배열의 상이한 변형예를 도시한다.1 shows a plan view of a substrate of the present invention, schematically represented.
Figure 2 shows a detail of a first arrangement of substrates of the present invention in plan view and in two related cross-sections.
Figure 3 shows a detail of a second arrangement of substrates of the present invention in plan view and in two related cross-sectional views.
Figure 4 shows a detail of a third arrangement of substrates of the present invention in plan view and in two related cross-sections.
5 shows details of a fourth arrangement of substrates of the present invention in plan view and in two related cross-sections.
6 shows a different variant of the fifth arrangement of substrates of the invention in plan view.

이 목적은 시트형 절연체 본체, 시트형 금속 도체 트랙이 배치된 제2 메인 면, 및 시트형 금속 적층체가 배치된 제1 메인 면을 가지며, 여기서 이의 제1 부분 적층체 및 제2 부분 적층체는 절연체 본체의 외부 에지에 또는 이에 인접하게 배치되고, 두 개의 부분 적층체는 바람직하게는 제1 메인 면에 도달하는 트렌치에 의해 적어도 부분적으로 서로 분리되며, 트렌치는 대안적으로 댐을 포함하거나 - 이 경우 트렌치는 댐 재료로 부분적으로 채워져 잔류 트렌치를 남기며, 댐 재료의 배열은 다음 조건을 충족함:This object has a sheet-like insulator body, a second main face on which the sheet-like metal conductor tracks are disposed, and a first main face on which the sheet-like metal laminate is disposed, wherein the first partial lamination and the second partial lamination thereof are of the insulator body. Arranged at or adjacent to the outer edge, the two partial stacks are preferably separated from each other at least partially by a trench reaching the first main side, the trench alternatively comprising a dam - in which case the trench Partially filled with dam material, leaving a residual trench, the arrangement of dam material meeting the following conditions:

a) 트렌치 방향에서 볼 때, 댐 재료의 최대 단면적은 트렌치의 유효 단면적의 적어도 30%임; 및a) the maximum cross-sectional area of the dam material, viewed in the trench direction, is at least 30% of the effective cross-sectional area of the trench; and

b) 트렌치 방향에서 볼 때, 댐 재료의 길이는 트렌치의 유효 깊이의 적어도 50%임 -;b) when viewed in the direction of the trench, the length of the dam material is at least 50% of the effective depth of the trench;

트렌치는 최대 단면적의 50% 이하의 유효 통로 영역을 갖거나 그러한 유효 통로 영역을 갖지 않는 트렌치 구조를 포함하거나,The trench includes a trench structure having an effective passage area of 50% or less of the maximum cross-sectional area or having no such effective passage area;

댐과 트렌치 구조로 구성된 하이브리드 형태를 포함하는 기판에 의해 본 발명에 따라 달성된다.This is achieved according to the present invention by a substrate comprising a hybrid configuration consisting of a dam and a trench structure.

용어 "트렌치(trench)"는 여기 및 이하에서 두 개의 부분 금속화부 사이의 가상의 사이 공간을 의미하며, 이는 부분 금속화부의 각 표면의 인접 부분(절연체 본체에서 멀어지는 방향)으로부터 절연체 본체 방향으로 도달하며 두 부분 금속화부를 공간적으로 서로 분리한다. "댐(dam)"은 댐 재료로 트렌치를 부분적으로 채운 것(길이 방향 또는 트렌치 방향에서 본)이다. 댐 재료로 트렌치를 채운 결과, 트렌치의 실제 잔여 부분, 즉 항상 존재하는 잔여 트렌치가 남는다. "유효 단면적(clear cross-sectional area)"이라는 용어는 트렌치 방향에서 보았을 때 트렌치의 면적, 보다 정확하게는 잔류 트렌치의 면적을 의미하며, 이는 절연체 본체의 제1 메인 면, 트렌치의 두 개의 측벽, 및 측벽에 인접한 부분 적층체의 두 표면의 가상 연결선에 의해 형성된다. 트렌치의 "유효 깊이(clear depth)", 보다 정확하게는 잔류 트렌치의 "유효 깊이(clear depth)"는 절연체 본체의 제1 메인 면에서 두 개의 동일한 두께의 부분 적층체의 표면의 수직 거리를 의미한다. "유효한 통로 영역(clear passage area)"은 트렌치 방향에서 보았을 때 트렌치 입구, 즉 절연체의 외부 에지에서 트렌치의 개구부 상으로 투영되는 단면적을 의미한다.The term "trench" here and hereinafter means an imaginary interspace between two partial metallizations, which extends from an adjacent portion of each surface of the partial metallization (away from the insulator body) in the direction of the insulator body. and spatially separates the two metallizations from each other. A “dam” is the partial filling of a trench (either viewed longitudinally or in a trench direction) with dam material. Filling the trench with dam material leaves a real residual portion of the trench, i.e., a residual trench that is always present. The term "clear cross-sectional area" means the area of the trench, more precisely the area of the residual trench, as viewed in the direction of the trench, which includes the first main surface of the insulator body, the two sidewalls of the trench, and It is formed by an imaginary connecting line of the two surfaces of the partial laminate adjacent to the side walls. The “clear depth” of a trench, more precisely the “clear depth” of a residual trench, means the vertical distance of the surfaces of two equal-thickness partial stacks from the first main face of the insulator body . "Clear passage area" means the cross-sectional area projected onto the opening of the trench at the trench entrance, i.e., the outer edge of the insulator, when viewed from the direction of the trench.

한편으로, 댐 재료는 부분 적층체의 재료와 동일하게 구성되는 제1 댐 재료로 구성되며 유리하게는 두 개의 부분 적층체와 제1 댐 재료는 단일체로 구성되는 것이 유리할 수 있다. 이 경우 이 배열은 따라서 부분적인 비 현실 트렌치를 구비하고 있다. 따라서 제조 중에도 두 개의 부분 적층체는 결코 두 개의 조각이 아니었다. 대신에, 부분 적층체 사이에 존재하는 사이 공간이 아직 이하에서 설명될 공정에 의해 보다 구체적으로 구성된다. 다른 한편으로, 댐 재료는 두 개의 부분 적층체의 재료와 구성이 다르고 금속 또는 비금속 구성, 바람직하게는 플라스틱, 바람직하게는 에폭시 수지를 갖는 제2 댐 재료로 구성되는 것이 유리할 수 있다.On the one hand, it can be advantageous that the dam material consists of a first dam material which is composed identically to the material of the partial lamination and advantageously the two partial laminations and the first dam material are monolithic. In this case the arrangement thus has a partially unreal trench. Thus, even during manufacture, the two partial laminates were never two pieces. Instead, the interspaces existing between the partial laminates are still more specifically configured by a process to be described below. On the other hand, it may be advantageous if the dam material consists of a second dam material that differs in composition from the material of the two partial laminates and has a metallic or non-metallic composition, preferably a plastic, preferably an epoxy resin.

구체적으로, 최대 단면적은 트렌치의 유효 단면적의 적어도 50%, 보다 특별하게는 적어도 80%, 또는 100%인 것이 바람직할 수 있다.Specifically, it may be desirable for the maximum cross-sectional area to be at least 50%, more particularly at least 80%, or even 100% of the effective cross-sectional area of the trench.

트렌치 방향에서 보았을 때, 댐 재료의 길이는 트렌치의 길이의 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하인 것이 또한 바람직할 수 있다.It may also be desirable for the length of the dam material, as viewed in the trench direction, to be no more than 50%, preferably no more than 30%, of the length of the trench.

기본적으로, 댐 재료의 외부 에지는 각각의 경우에 제1 및 제2 부분 적층체의 서로 접하는 외부 에지와 직접 정렬되는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 댐 재료의 외부 에지는 각각의 경우 두 개의 부분 적층체의 서로 접하는 외부 에지에 대해 트렌치의 유효 깊이의 10배 이하만큼 트렌치 내부로 후퇴되는 것이 바람직할 수 있다.Basically, it may be preferred that the outer edges of the dam material are in each case directly aligned with the mutually abutting outer edges of the first and second partial stacks. Alternatively, it may be preferred that the outer edge of the dam material is in each case recessed into the trench by no more than 10 times the effective depth of the trench for the mutually abutting outer edge of the two sub-laminations.

트렌치에 인접한 두 개의 부분 적층체의 각각의 외부 에지는 절연체 본체의 관련 외부 에지와 정렬되는 것이 기본적으로 유리하다. 대안적으로, 트렌치에 인접한 두 개의 부분 적층체의 각각의 외부 에지는 절연체 본체의 관련 외부 에지에 대해 두 개의 부분 적층체의 두께(이는 양쪽에 대해 동일하다)의 10배 이하, 보다 특별하게는 5배 이하만큼 후퇴되는 것이 유리할 수 있다.It is principally advantageous for each outer edge of the two sub-laminations adjacent the trench to be aligned with the associated outer edge of the insulator body. Alternatively, each outer edge of the two sub-laminations adjacent the trench is less than or equal to 10 times the thickness of the two sub-laminations (which is the same on both sides) relative to the associated outer edge of the insulator body, more particularly Retracting by a factor of 5 or less may be beneficial.

보다 구체적으로, 트렌치 구조는 다음 부분 구조:More specifically, the trench structure has the following substructure:

A) 구불구불한 프로파일을 갖는 부분 구조;A) a partial structure with a serpentine profile;

B) 아치형 또는 S자형 프로파일을 갖는 부분 구조;B) partial structures with arcuate or S-shaped profiles;

C) 하나 또는 복수의 국부 만입부를 갖는 부분 구조; 및C) a partial structure having one or a plurality of local indentations; and

D) 원추형 프로파일을 갖는 부분 구조;D) a partial structure with a conical profile;

중 하나 또는 조합에서 선택되는 것이 유리할 수 있다.It may be advantageous to select from one or a combination of

이 경우, 트렌치 구조는 금속 적층체의 두 개의 부분 적층 중 적어도 하나의 구조화에 의해 구성되는 것이 유리할 수 있다. 추가적으로, 트렌치 구조는 부분 적층체의 두께에 상응하여 절연체 본체까지 도달하는 깊이를 일정하게 갖는 것이 유리할 수 있다.In this case, it may be advantageous for the trench structure to be constructed by structuring at least one of the two partial laminations of the metal laminate. Additionally, it may be advantageous for the trench structure to have a constant depth corresponding to the thickness of the partial laminate to reach the insulator body.

목적은 다음의 연속적인 공정 단계:The purpose is to follow the sequence of process steps:

· 시트형 절연체 본체(2) 및 시트형 금속 적층체(3)가 배치된 제1 메인 면(20)을 갖는 예비 기판을 제공하는 단계; 및• providing a preliminary substrate having a first main face 20 on which a sheet-like insulator body 2 and a sheet-like metal laminate 3 are disposed; and

· 상기 절연체 본체(2)의 주변 부분(24)에 모두 주변 적층체를 형성하여 상기 금속 적층체(3)를 구조화하는 단계 - 상기 주변 적층체는 한 개 이상의 지점에 잔류 트렌치(66)를 포함하며, 단일체로 제1 댐 재료(72)로 전이되어 그 후 이는 단일체로 제2 부분 적층체(5)로 전이하는 제1 부분 적층체(4)에 의해 형성된 부분을 포함함 -;structuring the metal laminate 3 by forming a peripheral laminate all over the peripheral portion 24 of the insulator body 2, the peripheral laminate comprising a residual trench 66 at one or more points; and includes a portion formed by the first partial stack (4) which transitions monolithically into the first dam material (72) which then transitions monolithically into the second partial stack (5);

를 포함하는 기판을 제조하는 방법에 의해 추가적으로 달성된다.It is additionally achieved by a method of manufacturing a substrate comprising a.

구조화는 습식 에칭 또는 기계가공 공정, 보다 특별하게는 밀링에 의해 발생되는 것이 이 경우에 유리할 수 있다.Structuring may advantageously occur in this case by wet etching or machining processes, more particularly by milling.

명시적으로 또는 그 자체로 제외되거나 본 발명의 개념과 상충되지 않는 한, 각 경우에 단수로 언급된 특징, 특히 댐 또는 트렌치 구조가 본 발명의 기판에서 증가되어 존재하는 것이 가능하다는 점이 이해될 수 있을 것이다.It will be appreciated that it is possible for the feature referred to in the singular in each case, in particular the dam or trench structure, to be present augmented in the substrate of the present invention, unless expressly or in itself excluded or in conflict with the concept of the present invention. will be.

개선을 달성하기 위해서 본 발명의 다양한 배열이 개별적으로 또는 원하는 조합으로 실현될 수 있다는 점이 이해된다. 특히, 위에서 그리고 이후에 언급되고 설명된 특징은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 그들이 기판과 제조 방법의 맥락에서 설명되는 지에 관계없이 특정 조합뿐만 아니라 다른 조합 또는 자체적으로 사용될 수 있다.It is understood that the various arrangements of the present invention may be realized individually or in any desired combination to achieve improvements. In particular, the features mentioned and described above and hereinafter may be used in specific combinations as well as other combinations or by themselves, regardless of whether they are described in the context of substrates and manufacturing methods, without departing from the scope of the present invention.

본 발명의 추가 설명, 유리한 상세, 및 특징은 도 1 내지 도 6에 개략적으로 나타낸 본 발명의 예시적인 실시예 또는 그 각각의 부분에 대한 다음의 설명으로부터 명백하다.Further explanation, advantageous details, and features of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the present invention or respective parts thereof, schematically shown in FIGS. 1 to 6 .

모든 수치는 다음과 같은 방향 표시를 따른다:All figures follow the directional signs as follows:

· x 방향: 절연체 본체의 에지로부터 바라 본 바와 같이 트렌치의 방향 (트렌치 방향)에 해당한다. "길이"는 이 방향과 평행하게 결정된다.x direction: corresponds to the direction of the trench as seen from the edge of the insulator body (trench direction). "Length" is determined parallel to this direction.

· y 방향: 절연체 본체의 제2 주 평면에 평행한 평면에서 x 방향에 수직한 방향에 해당한다. "너비"는 이 방향과 평행하게 결정된다.y-direction: corresponds to a direction perpendicular to the x-direction in a plane parallel to the second principal plane of the insulator body. "Width" is determined parallel to this direction.

· z 방향: 절연체 본체의 법선 방향에 해당한다. "깊이"와 "두께"도 이 방향과 평행하게 결정된다.z direction: corresponds to the normal direction of the insulator body. "Depth" and "thickness" are also determined parallel to this direction.

도 1은 개략적으로 나타낸 본 발명의 기판의 평면도를 도시한다.1 shows a plan view of a substrate of the present invention, schematically represented.

도 2는 평면도 및 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판의 제1 배열의 상세를 도시한다.Figure 2 shows a detail of a first arrangement of substrates of the present invention in plan view and in two related cross-sections.

도 3은 평면도 및 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판의 제2 배열의 상세를 도시한다.Figure 3 shows a detail of a second arrangement of substrates of the present invention in plan view and in two related cross-sectional views.

도 4는 평면도 및 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판의 제3 배열의 상세를 도시한다.Figure 4 shows a detail of a third arrangement of substrates of the present invention in plan view and in two related cross-sections.

도 5는 평면도 및 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판의 제4 배열의 상세를 도시한다.5 shows details of a fourth arrangement of substrates of the present invention in plan view and in two related cross-sections.

도 6은 평면도에서 본 발명의 기판의 제5 배열의 상이한 변형예를 도시한다.6 shows a different variant of the fifth arrangement of substrates of the invention in plan view.

도 1은 압력 소결 공정에 의해 제조된 전력 전자 회로를 위한 개략적으로 도시된 본 발명의 기판(1)의 평면도를 도시한다. 본 기술 분야에서 통상적으로 이러한 종류의 기판(1)은 시트형 절연체 본체(2)를 포함하며, 여기에서는 예로서 그리고 일반적인 제한 없이 산화 알루미늄으로 구성된 산업용 세라믹으로 구성된다. 또한, 특히 질화 알루미늄 및 질화 규소로 구성된 세라믹이 당해 기술분야에서 통상적이다. 이 시트형 절연체 본체(2)는 300 마이크로미터의 두께와 150 제곱 밀리미터의 면적을 갖는다.1 shows a plan view of a schematically illustrated substrate 1 of the present invention for a power electronic circuit manufactured by a pressure sintering process. Conventionally in the art, a substrate 1 of this kind comprises a sheet-like insulator body 2, here made of an industrial ceramic composed of aluminum oxide by way of example and without general limitation. Also common in the art are ceramics composed especially of aluminum nitride and silicon nitride. This sheet-like insulator body 2 has a thickness of 300 micrometers and an area of 150 square millimeters.

절연체 본체(2)의 제1 메인 면(20) 상에 금속 층, 현재는 구리 층으로 구성된 금속 적층체(3)가 배치된다. 기판(1)의 제조 중에, 이 구리 층은 단일 층, 전체 층, 또는 주변 영역만을 남겨둔 층으로 도포되며, 후속적으로 구조화된다. 이러한 구조화는 바람직하게는 습식 화학적 에칭에 의해 발생된다.On the first main side 20 of the insulator body 2 a metal laminate 3 consisting of a metal layer, now a copper layer, is disposed. During the manufacture of the substrate 1 , this copper layer is applied as a single layer, an entire layer, or a layer leaving only the peripheral region, and is subsequently structured. This structuring is preferably effected by wet chemical etching.

도시된 기판(1)은 여기에서 복수의 영역으로 세분된다. 그것은 각각 시트형 금속 적층체(30)를 포함하는 4개의 중앙 영역(100)을 가지며, 기판(1)의 분할에 의해 보이지 않는 제2 메인 면을 갖는 개별 부분 기판을 형성하도록 의도되고, 제2 메인 면 상에는 기본적으로 제1 메인 면(20)의 금속 적층체(3)와 동일한 기술적 구성을 갖는 도체 트랙이 배치된다. 이들 도체 트랙은 전력 전자 부품으로 채워지고 전기적으로 전도성으로 연결되어 당업계에서 통상적인 전력 전자 회로를 형성하도록 구성된다. 전기 전도성 연결을 형성하는 데 매우 적합한 공정은 압력 소결 공정이다.The substrate 1 shown is here subdivided into a plurality of regions. It has four central regions 100 each comprising a sheet-like metal laminate 30, and is intended to form an individual part substrate having a second main side invisible by division of the substrate 1, the second main On the face there is arranged a conductor track which basically has the same technical construction as the metal laminate 3 of the first main face 20 . These conductor tracks are configured to be filled with power electronic components and electrically conductively connected to form power electronic circuits common in the art. A very suitable process for forming electrically conductive connections is the pressure sintering process.

각각의 부분 기판의 싱귤레이션(singulation)을 위해, 절연체 본체(2)가 바람직하게는 레이저 빔에 의해 부분적으로만 표시된 소정의 파단선(202, 204)에서 약화된 다음에 파단되는 것이 당해 기술분야에서 통상적이다.For the singulation of each partial substrate, the insulator body 2 is preferably weakened at predetermined fracture lines 202, 204 marked only partially by means of a laser beam and then broken. is common in

추가적으로, 절연체 본체(2)의 제1 메인 면(20)은 싱귤레이션 후에 존재하는 부분 기판의 금속 적층체(30) 전체 및 또한 주변 영역 전체에 걸쳐 있는 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)를 포함한다. 이러한 부분 적층체(4, 5)는 싱귤레이션 후에 존재하는 부분 기판의 금속 적층체(30)와 동일한 방식으로 생성된다.In addition, the first main surface 20 of the insulator body 2 has first and second partial stacks 4 over the entire metal stack 30 of the partial substrate present after singulation and also over the entire peripheral region; 5) include. These partial stacks 4 and 5 are produced in the same way as the metal stack 30 of the partial substrate present after singulation.

당해 기술분야에서는 이러한 부분 적층체(4, 5)가 각각 두 개 존재하는 것이 통상적이다. 각각의 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)는 트렌치(6)에 의해 서로 분리된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 이러한 트렌치는 압력 소결 공정에서 특히 불리하다.It is common in the art that there are two such partial laminates 4 and 5 each. Each of the first and second partial stacks 4 , 5 are separated from each other by a trench 6 . However, as noted above, such trenches are particularly disadvantageous in pressure sintering processes.

여기에는, 트렌치(6)로부터 잔류 트렌치(66)가 그를 통해서 한 부분에 구성된 본 발명의 댐(7)의 배열이 단지 예로서 도시되어 있다. 댐(dam)(7)의 댐 재료(70)는 제2 댐 재료(74), 현재는 에폭시 수지로 구성된다. 또한, 단지 예로서, 원뿔형 트렌치 구조(9)는 두 개의 부분 적층체 사이에 표시된다.Here, the arrangement of the dam 7 of the present invention is shown, by way of example only, from the trench 6 through which the residual trench 66 is constructed in one part. The dam material 70 of the dam 7 is composed of the second dam material 74, currently an epoxy resin. Also, by way of example only, a conical trench structure 9 is shown between the two partial stacks.

이러한 부분 적층체(4, 5)는 기본적으로 처리 작업 중에 기판(1)을 안정화시키는 역할을 하며, 전술한 레이저 빔이 절연체 본체(2)에 작용하도록 의도된 위치에서만 중단되거나 트렌치(6)를 형성한다. 더욱이, 전술한 바와 같이, 중단 또는 트렌치(6)는 소결 패드가 트렌치 내로 침투하여 트렌치에서 손상될 수 있기 때문에 압력 소결 연결과 관련하여 불리하다.These partial laminates 4 and 5 basically serve to stabilize the substrate 1 during the processing operation, and the above-mentioned laser beam is stopped only at the intended position to act on the insulator body 2 or cuts through the trench 6. form Moreover, as mentioned above, the interruption or trench 6 is disadvantageous with respect to the pressure sinter connection since the sinter pad can penetrate into the trench and become damaged in the trench.

도 2는 도 1과 유사한 평면도 및 선 A 및 B에 따른 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판(1)의 제1 배열의 상세를 도시한다. 기판(1)의 모서리 부분이 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)로 표시된다. 제1 부분 적층체(4)는 절연체 본체(2)의 주변 영역에서 좁은 쪽에 배치되며(도 1 참조), 반면에 제 2 부분 적층체(5)는 절연체 본체(2)의 주변 영역에서 긴 측에 배치된다(다시 도 1 참조). 따라서, 종래 기술에서 두 개의 부분 적층체(4, 5) 사이에 존재하는 트렌치(6)는 이 배열의 경우에 부분적으로 채워지고 잔류 트렌치(66)를 형성한다.FIG. 2 shows a detail of a first arrangement of substrates 1 of the invention in a plan view similar to FIG. 1 and in two related cross-sections along lines A and B. Corner portions of the substrate 1 are denoted by first and second partial stacks 4 and 5 . The first partial laminate 4 is disposed on the narrow side in the peripheral region of the insulator body 2 (see FIG. 1 ), while the second partial laminate 5 is disposed on the long side in the peripheral region of the insulator body 2. (again see Figure 1). Thus, the trench 6 present between the two partial stacks 4 and 5 in the prior art is partially filled in the case of this arrangement and forms a residual trench 66 .

이를 위한 댐 재료(70)는 제1 댐 재료(72)이다. 이 제1 댐 재료(72)는 부분 적층체(4, 5)의 재료와 동일하므로 실제로는 종래 기술로부터 공지된 바와 같이 완전한 트렌치(6)가 형성되지 않았다. 그 대신에, 부분 적층체(4, 5)가 형성될 때, 트렌치(6)가 완전히 형성되지 않고; 대신 두 개의 부분 적층체(4, 5) 사이에 금속층, 현재 구리층의 잔류물이 남고, 따라서 실제로 잔류 트렌치(66)만이 형성된다. 따라서, 두 개의 부분 적층체(4, 5)는 제1 댐 재료(72)와 함께 일체로 형성되고 서로 연결된다.The dam material 70 for this is the first dam material 72 . Since this first dam material 72 is the same as the material of the partial laminates 4 and 5, in practice a complete trench 6 was not formed as is known from the prior art. Instead, when the partial laminates 4 and 5 are formed, the trench 6 is not completely formed; Instead, a residue of the metal layer, now the copper layer, remains between the two partial stacks 4 and 5, and thus only the residual trench 66 is actually formed. Thus, the two partial laminates 4 and 5 are integrally formed with the first dam material 72 and connected to each other.

이 배열에서, 댐 재료(70)의 외부 에지(702)는 각각의 경우에 금속 적층체(4, 5)의 서로 접하는 외부 에지(402, 502)와 직접 정렬된다. 따라서, 트렌치 방향(600)에서 볼 때, 트렌치(6)가 없고 또한 가시적인 잔류 트렌치(66)도 없다. 대신에, 잔류 트렌치(66)는 내부 영역을 향하는 부분 적층체(4, 5)의 측면으로 구성된다.In this arrangement, the outer edge 702 of the dam material 70 is in each case directly aligned with the mutually abutting outer edge 402 , 502 of the metal laminates 4 , 5 . Thus, when viewed in the trench direction 600, there is no trench 6 and no remaining trench 66 visible. Instead, the residual trench 66 consists of the side of the partial stacks 4 and 5 facing the inner region.

트렌치 방향(600)에서 볼 때, 댐 재료(70, 72)의 단면적(800)은 트렌치(6) 또는 잔류 트렌치(66)의 유효 단면적(820)과 동일하다. 이것은 제1 댐 재료(72)의 두께가 또한 두 개의 접하는 부분 적층체(4, 5)의 두께와 동일하다는 것을 의미한다. 추가적으로, 트렌치 방향(600)에서 볼 때, 댐 재료(70)의 길이(802)는 트렌치(6) 또는 잔류 트렌치(66)의 유효 깊이(824)의 적어도 50%이다. 금속 적층체(3)의 구리층 및 따라서 부분 적층체(4, 5)의 두께에 대응하는 트렌치(6)의 유효 깊이(이 배열에서 400마이크로미터)의 경우에, 제1 댐 재료(72)의 길이(802)는 적어도 200마이크로미터이어야 한다. 전술한 절연체 본체(2)의 제1 메인 면(20)의 레이저 가공의 경우에 불필요하게 불리하지 않도록, 제1 댐 재료(72)의 길이(802)는 현재 트렌치(6)의 길이(822)의 30%이며, 이는 현재 외부 에지(702)에서 잔류 트렌치(66)의 끝까지 도달하고 이 배열에서 1.8mm이다. 이것은 댐 재료(72)의 길이(802)가 0.6밀리미터임을 의미한다. 더 짧은 길이(802)도 물론 유리하다. 댐 재료(70, 72)가 압력 소결 연결의 일부로서 압력을 받을 때 크게 변형되지 않도록 하는 것이 필요하며, 이 경우 압력을 받으면 소결 패드의 손상이 수반된다.When viewed in the trench direction (600), the cross-sectional area (800) of the dam material (70, 72) is equal to the effective cross-sectional area (820) of the trench (6) or the remaining trench (66). This means that the thickness of the first dam material 72 is also the same as the thickness of the two abutting partial laminates 4, 5. Additionally, when viewed in the trench direction 600, the length 802 of the dam material 70 is at least 50% of the effective depth 824 of the trench 6 or residual trench 66. First dam material 72, in the case of an effective depth of trench 6 corresponding to the thickness of the copper layer of metal laminate 3 and thus of partial laminate 4, 5 (400 micrometers in this arrangement) The length 802 of should be at least 200 micrometers. In order not to be unnecessarily disadvantageous in the case of the aforementioned laser machining of the first main surface 20 of the insulator body 2, the length 802 of the first dam material 72 is currently equal to the length 822 of the trench 6 30% of , which now reaches from the outer edge 702 to the end of the remaining trench 66 and is 1.8 mm in this arrangement. This means that the length 802 of the dam material 72 is 0.6 millimeters. A shorter length 802 is of course advantageous. It is necessary to ensure that the dam materials 70 and 72 are not greatly deformed when subjected to pressure as part of the pressure sintering connection, in which case damage to the sinter pad is accompanied by pressure.

도 3은 평면도 및 선 A 및 B에 따른 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판(1)의 제2 배열의 상세를 도시한다. 첫 번째로, 이 배열은 여기서 댐 재료(70)가 제2 댐 재료(74), 보다 정확하게는 에폭시 수지라는 점에서 도 2의 배열과 다르며, 이 재료는 시트형 금속 적층체(3) 및 이에 연결된 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 구성의 구조화 후에 그 결과로 생긴 연속 트렌치(6)에 채워진다. 이 경우, 제2 댐 재료(74)는 깊이(824) 면에서 트렌치(6)도 완전히 채우지 않으며, 따라서 여기에서 댐 재료의 최대 단면적(800)은 트렌치(6)의 유효 단면적(820)의 70%이다. 여기서, 고려되는 단면적은 최대 단면적, 즉 가장 큰 단면을 갖는 제2 댐 재료(70, 74)의 부분이다. 트렌치 방향(600)에서 보았을 때, 이 부분은 제2 댐 재료(74)로 채워진 트렌치 부분의 중심에 있다. 기술적인 이유로 그 앞이나 뒤에서 에폭시 수지로 채우기 때문에 단면적은 물론 더 적다.Figure 3 shows a detail of the second arrangement of the substrate 1 of the present invention in plan view and in two related cross-sections along lines A and B. Firstly, this arrangement differs from that of FIG. 2 in that the dam material 70 here is a second dam material 74, more precisely an epoxy resin, which material is a sheet-like metal laminate 3 and connected thereto. After structuring the configuration of the first and second partial stacks 4, 5 the resultant continuous trenches 6 are filled. In this case, the second dam material 74 does not completely fill the trench 6 either in terms of depth 824, so here the maximum cross-sectional area 800 of the dam material is equal to 70 of the effective cross-sectional area 820 of the trench 6 %am. Here, the cross-sectional area considered is the portion of the second dam material 70, 74 having the largest cross-section, ie the largest cross-section. Viewed from the trench direction 600, this portion is at the center of the portion of the trench filled with the second dam material 74. The cross-sectional area is of course smaller, as it is filled with epoxy resin in front or behind it for technical reasons.

두 번째로, 이 배열은 댐 재료(70, 74)의 외부 에지(702)가 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 각각 서로 접하는 외부 에지(402, 502)와 정렬되지 않는다는 점에서 도 2의 배열과 다르다. 대신에, 댐 재료(70, 74)의 외부 에지(702)는 각각의 경우에 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 서로 접하는 외부 에지(402, 502)에 대해 트렌치(6)의 유효 깊이(824)의 5배만큼 트렌치(6) 내로 후퇴된다. Secondly, this arrangement is such that the outer edges 702 of the dam materials 70, 74 are not aligned with the mutually abutting outer edges 402, 502 of the first and second partial stacks 4, 5, respectively. is different from the arrangement of FIG. Instead, the outer edges 702 of the dam materials 70, 74 are in each case trenches 6 with respect to the mutually abutting outer edges 402, 502 of the first and second partial stacks 4, 5. is withdrawn into trench 6 by five times the effective depth 824 of .

도 4는 평면도 및 선 A 및 B에 따른 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판(1)의 제3 배열의 상세를 도시한다. 도 2에 따른 배열과 비교할 때, 여기에서 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)는 기판(1)의 공통 길이방향 측면에 배치된다. 제1 부분 적층체(4), 제1 댐 재료(72) 및 제2 부분 적층체(5)의 그 외의 배열은 여기에서 도 2에 따른 것과 동일하다.Figure 4 shows a detail of a third arrangement of the substrate 1 of the invention in plan view and in two related cross-sections along lines A and B. Compared to the arrangement according to FIG. 2 , here the first and second partial stacks 4 , 5 are arranged on a common longitudinal side of the substrate 1 . The other arrangement of the first partial laminate 4 , the first dam material 72 and the second partial laminate 5 is here the same as in FIG. 2 .

더욱이, 여기에서 그리고 공지된 종래 기술에 비교할 때, 트렌치(6)에 인접한 금속 적층체(4, 5)의 각각의 외부 에지(402, 502)는 절연체 본체(2)의 연관된 외부 에지(22)에 대해 부분 적층체(4, 5)의 두께(824)의 3배만큼만 후퇴된다. 이것은 압력 소결 공정의 일부로서 수행되는 소결 작업에서 소결 패드에 의한 기판(1)의 상당한 언더컷팅을 전반적으로 방지한다.Moreover, here and compared to the known prior art, each outer edge 402 , 502 of the metal laminates 4 , 5 adjacent to the trench 6 has an associated outer edge 22 of the insulator body 2 It is only retracted by three times the thickness 824 of the partial stacks 4 and 5 relative to . This generally prevents significant undercutting of the substrate 1 by the sintering pad in a sintering operation performed as part of a pressure sintering process.

도 5는 평면도 및 선 A 및 B에 따른 2개의 관련 단면도에서 본 발명의 기판(1)의 제4 배열의 상세를 도시한다. 도 3에 따른 배열과 비교할 때, 여기서 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)는 기판(1)의 공통 길이방향 측면에 배치되며, 따라서 트렌치(6)에 인접한 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 각각의 외부 에지(402, 502)는 절연체 본체(2)의 관련된 외부 에지(22)와 정렬된다. 트렌치(6)에 인접한 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 각각의 외부 에지(402, 502) 및 여기에서 실제로 전체 개별 외부 에지(402, 502)가 절연체 본체의 관련 외부 에지(22)와 정렬되지만, 제1 부분 적층체(4) 및 제2 부분 적층체(5)의 그 외의 배열은 여기에서 도 2에 따른 것과 동일하다. 이것은 소결 작업 중에 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 영역에서 소결 패드에 의한 기판(1)의 언더컷팅을 완전히 방지한다.Figure 5 shows a detail of a fourth arrangement of substrates 1 of the invention in plan view and in two related cross-sections along lines A and B. Compared to the arrangement according to FIG. 3 , here the first and second partial stacks 4 , 5 are arranged on a common longitudinal side of the substrate 1 and thus the first and second portions adjacent to the trench 6 . Each outer edge 402 , 502 of the stack 4 , 5 is aligned with the associated outer edge 22 of the insulator body 2 . Each outer edge 402, 502 of the first and second partial stacks 4, 5 adjacent to the trench 6, and here in practice the entire individual outer edge 402, 502, is the associated outer edge of the insulator body ( 22), but the other arrangement of the first partial stack 4 and the second partial stack 5 is here the same as according to FIG. 2 . This completely prevents undercutting of the substrate 1 by the sintering pad in the region of the first and second partial stacks 4, 5 during the sintering operation.

제2 댐 재료(74)는 여기에서 실리콘 고무로 구성되며, 이는 액적형 단면적(800)을 형성한다.The second dam material 74 here consists of silicone rubber, which forms the droplet-like cross-section 800 .

댐 재료(70)의 외부 에지(702)뿐만 아니라 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 외부 에지(402, 502)도 절연체 본체(2)의 연관된 외부 에지(22)와 정렬된다면, 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5) 및 댐 재료(70)의 배열을 위한 이상적인 솔루션이 따라서 생성된다. 따라서, 소결 작업에서 소결 패드에 의한 기판(1)의 임의의 언더컷팅이 방지된다.If the outer edge 702 of the dam material 70 as well as the outer edges 402, 502 of the first and second partial laminates 4, 5 are aligned with the associated outer edge 22 of the insulator body 2 , an ideal solution for the arrangement of the first and second partial stacks 4, 5 and the dam material 70 is thus created. Thus, any undercutting of the substrate 1 by the sintering pad in the sintering operation is prevented.

도 6은 평면도에서 본 발명의 기판(1)의 제5 배열의 상이한 변형예를 도시한다. 두 개의 인접한 부분 적층체 사이에서 트렌치(6)의 7개의 변형예가 도시된다. 제1 변형예 I은 종래 기술, 즉 단면적이 유효 길이에 걸쳐 변경되지 않고 특히 구성이 직사각형인 트렌치(6)를 보여주며, 이는 유효 통로 영역(810)이 유효 단면 영역(820)과 동일함을 의미한다. 이 배열은 변형예 II 내지 VII에서 본 발명에 따라 개발되었으며, 여기에서 트렌치 방향(600), 특히 절연체 본체(2)의 제1 메인 면(20) 상으로의 투사 방향에서 볼 때 트렌치(6)의 적어도 하나의 측면은 선형 프로파일을 갖지 않는다.6 shows a different variant of the fifth arrangement of the substrate 1 of the invention in plan view. Seven variants of the trench 6 between two adjacent sub-laminations are shown. The first variant I shows the prior art, i.e. a trench 6 whose cross-sectional area does not change over the effective length and is in particular rectangular in configuration, which shows that the effective passage area 810 is equal to the effective cross-sectional area 820. it means. This arrangement was developed according to the invention in variants II to VII, wherein the trench 6 as viewed in the trench direction 600, in particular in the direction of projection onto the first main surface 20 of the insulator body 2 At least one side of the do not have a linear profile.

변형예 II는 아치형 프로파일을 보여주고, 이는 S자형으로도 개발될 수 있으며, 여기서 각각의 개별 부분 곡률 반경은 원하는 대로 구성될 수 있다. 트렌치 입구(610)와 트렌치 출구(620)는 이 경우에 트렌치 방향(600)에서 보는 바와 같이 정렬된다. 이 배열에서, 트렌치 방향(600)에 수직인 트렌치(6)의 하부 측면의 만입부가 트렌치 입구(610)에서 트렌치(6)의 폭보다 더 크기 때문에, 유효 통로 영역(810)은 0이다.Variant II shows an arcuate profile, which can also be developed into an S-shape, where the radius of curvature of each individual part can be configured as desired. Trench inlet 610 and trench outlet 620 are aligned as viewed in trench direction 600 in this case. In this arrangement, the effective passage area 810 is zero because the indentation on the lower side of the trench 6 perpendicular to the trench direction 600 is greater than the width of the trench 6 at the trench entrance 610 .

변형예 III은 트렌치(6)의 곡선 프로파일을 보여주며, 트렌치(6)는 이 경우 트렌치 방향(600)에서 보았을 때 트렌치 입구(610)와 트렌치 출구(620)가 서로 정렬되지 않도록 구성된다; 대신에, 트렌치 입구(610)와 트렌치 출구(620)는 실제로 트렌치 방향(600)에 수직인 트렌치 폭보다 더 서로 어긋난다. 이 배열에서, 다시, 유효 통로 영역(810)은 0이다.Variant III shows the curvilinear profile of trench 6, which in this case is constructed such that trench inlet 610 and trench outlet 620 are not aligned with each other when viewed in trench direction 600; Instead, the trench inlet 610 and trench outlet 620 are actually offset from each other by more than the trench width perpendicular to the trench direction 600 . In this arrangement, again, the effective passage area 810 is zero.

변형예 IV는 트렌치(6)의 원추형 프로파일을 보여주며, 트렌치(6)는 트렌치 방향(600)으로 연장된다. 이 경우에, 트렌치 입구(610)의 중심과 트렌치 출구(620)의 중심은 서로 정렬된다. 이 배열에서, 여기 트렌치 입구(610)에 존재하는 유효 통로 영역(810)이 있으며, 여기에서 이는 특히 트렌치 출구(620)에 존재하는 유효 단면적(820)의 절반 미만이다.Variant IV shows the conical profile of the trench 6, which extends in the trench direction 600. In this case, the center of the trench inlet 610 and the center of the trench outlet 620 are aligned with each other. In this arrangement, here is an effective passage area 810 present at the trench inlet 610, where it is less than half the effective cross-sectional area 820 present at the trench outlet 620, in particular.

변형예 V는 트렌치 방향(600)에 수직으로 보는 바와 같이 서로 대향해서 배치된 두 개의 만입부를 갖는 트렌치(6)의 프로파일을 보여준다. 이 배열에서, 유효 단면적(820)의 절반 미만인 유효 통로 영역(810)이 마찬가지로 존재한다. 원칙적으로, 이러한 만입부는 도 3 및 도 5에 대해 설명된 댐(7)과 대등한 부분적으로 도입된 댐 재료(70)에 의해 여기에 설명된 배열에 대안적으로 또는 추가적으로 구성될 수도 있다. 이 경우에, 만입부의 영역에서, 댐 재료(70)는 절연체 본체의 제1 메인 면의 관련 부분을 완전히 덮을 것이지만 트렌치의 주변 영역에서만 덮는다.Variant V shows the profile of a trench 6 having two indentations disposed opposite to each other as viewed perpendicular to the trench direction 600. In this arrangement, an effective passage area 810 that is less than half of the effective cross-sectional area 820 likewise exists. In principle, this indentation may alternatively or in addition to the arrangement described here be constituted by a partially introduced dam material 70 equivalent to the dam 7 described with respect to FIGS. 3 and 5 . In this case, in the region of the indentation, the dam material 70 will completely cover the relevant part of the first main face of the insulator body but only in the peripheral region of the trench.

변형예 VI은 트렌치 방향(600)에 수직으로 보는 바와 같이 서로 대향하지 않고 배치된 복수의 만입부를 갖는 트렌치(6)의 프로파일을 보여준다. 이 배열에서, 다시, 유효 단면적(820)의 절반 미만인 유효 통과 영역(810)이 있다.Variant VI shows the profile of a trench 6 having a plurality of indentations disposed opposite to each other as viewed perpendicular to the trench direction 600. In this arrangement, again, there is an effective pass-through area 810 that is less than half of the effective cross-sectional area 820 .

변형예 VII은 구불구불한 프로파일의 매우 단순한 배열을 갖는 트렌치(6)를 보여준다. 구불구불한 구조는 물론 더 복잡한 구성을 가질 수도 있다. 이 배열에서, 유효 단면적(820)의 1/3의 유효 통과 영역(810)이 있다.Variant VII shows a trench 6 with a very simple arrangement of a serpentine profile. It may have a more complex configuration as well as a serpentine structure. In this arrangement, there is an effective pass area 810 of 1/3 of the effective cross-sectional area 820 .

1: 기판 2: 절연체 본체
3: 금속 적층체 4: 제1 부분 적층체
5: 제2 부분 적층체 6: 트렌치
7: 댐 9: 트렌치 구조
20: 제1 메인 면 30: 금속 적층체
66: 잔류 트렌치 70: 댐 재료
72: 제1 댐 재료 74: 제2 댐 재료
100: 4개의 중앙 지역
202, 204: 미리 결정된 파선
402, 502: 서로 접하는 외부 에지
600: 트렌치 방향
610: 트렌치 입구
620: 트렌치 출구
702: 배열 외부 에지
800: 단면적
802: 길이
810: 유효 통과 구역
820: 단면적1: substrate 2: insulator body
3: metal laminate 4: first partial laminate
5: second partial laminate 6: trench
7: Dam 9: Trench structure
20: first main surface 30: metal laminate
66 residual trench 70 dam material
72: first dam material 74: second dam material
100: 4 central regions
202, 204: predetermined broken line
402, 502: outer edges contacting each other
600: trench direction
610: trench entrance
620: trench exit
702: array outer edge
800: cross-sectional area
802: Length
810: effective passage area
820: cross-sectional area

Claims (14)

전력 전자 회로용 기판(1)으로서, 상기 전력 전자 회로용 기판(1)은 시트형 절연체 본체(2), 시트형 금속 도체 트랙이 배치된 제2 메인 면(20), 및 시트형 금속 적층체(3)가 배치된 제1 메인 면(20)을 가지며, 이의 제1 부분 적층체(4) 및 제2 부분 적층체(5)는 절연체 본체(2)의 외부 에지(22)에 또는 이에 인접하게 배치되고, 상기 두 개의 부분 적층체(4, 5)는 바람직하게는 상기 제1 메인 면(20)에 도달하는 트렌치(6)에 의해 적어도 부분적으로 서로 분리되며, 상기 트렌치(6)는 대안적으로 댐(7)을 포함하거나 - 이 경우 상기 트렌치(6)는 댐 재료(70)로 부분적으로 채워져 잔류 트렌치(66)를 남기며, 상기 댐 재료(70)의 배열은 다음 조건을 충족함:
· 트렌치 방향(600)에서 볼 때, 상기 댐 재료의 최대 단면적(800)은 상기 트렌치(6)의 유효 단면적(820)의 적어도 30%임; 및
· 트렌치 방향(600)에서 볼 때, 상기 댐 재료(70)의 길이(802)는 상기 트렌치(6)의 유효 깊이(824)의 적어도 50%임 -;
상기 트렌치(6)는 상기 최대 단면적(800)의 50% 이하의 유효 통로 영역(810)을 갖거나 그러한 유효 통로 영역(810)을 갖지 않는 트렌치 구조(9)를 포함하거나,
댐(7)과 트렌치 구조(9)로 구성된 하이브리드 형태를 포함하는, 기판(1).A substrate (1) for power electronic circuits, comprising a sheet-like insulator body (2), a second main surface (20) on which sheet-like metal conductor tracks are disposed, and a sheet-like metal laminate (3). has a first main face (20) on which is disposed, the first partial lamination (4) and the second partial lamination (5) of which are disposed at or adjacent to the outer edge (22) of the insulator body (2); , the two partial stacks 4, 5 are preferably at least partly separated from each other by a trench 6 reaching the first main side 20, the trench 6 alternatively being a dam (7) - in which case the trench (6) is partially filled with dam material (70) leaving a residual trench (66), wherein the arrangement of the dam material (70) meets the following conditions:
• When viewed in the trench direction (600), the maximum cross-sectional area (800) of the dam material is at least 30% of the effective cross-sectional area (820) of the trench (6); and
• When viewed in the trench direction (600), the length (802) of the dam material (70) is at least 50% of the effective depth (824) of the trench (6);
the trench (6) comprises a trench structure (9) having an effective passage area (810) of 50% or less of the maximum cross-sectional area (800) or no such effective passage area (810);
A substrate (1) comprising a hybrid configuration consisting of a dam (7) and a trench structure (9). 제1항에 있어서,
상기 댐 재료(70)는 상기 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 재료와 동일하게 구성되는 제1 댐 재료(72)로 구성되며 유리하게는 상기 두 개의 부분 적층체(4, 5)와 상기 제1 댐 재료(72)는 단일체로 구성되는, 기판(1).According to claim 1,
The dam material 70 is composed of a first dam material 72 which is constructed identically to the material of the first and second partial laminations 4, 5, and advantageously comprises the two partial laminations 4, 5. 5) and the first dam material 72 are monolithic. 제1항에 있어서,
상기 댐 재료(70)는 서로 완전히 분리된 상기 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 재료와 구성이 다르고 금속 또는 비금속 구성, 바람직하게는 플라스틱을 가지는 제2 댐 재료(74)로 구성되는, 기판(1).According to claim 1,
The dam material 70 is a second dam material 74 having a metallic or non-metallic composition, preferably plastic, and different in composition from the material of the first and second partial laminates 4, 5 completely separated from each other. Consisting of, the substrate (1). 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 최대 단면적(800)은 상기 트렌치(6)의 상기 유효 단면적(820)의 적어도 50%, 보다 특별하게는 적어도 80%, 또는 100%인, 기판(1).According to any one of claims 1 to 3,
wherein the maximum cross-sectional area (800) is at least 50%, more specifically at least 80%, or 100% of the effective cross-sectional area (820) of the trench (6). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트렌치 방향(600)에서 보았을 때, 상기 댐 재료(70)의 상기 길이(802)는 상기 트렌치(6)의 길이(822)의 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하인, 기판(1).According to any one of claims 1 to 4,
When viewed in the trench direction (600), the length (802) of the dam material (70) is equal to or less than 50%, preferably equal to or less than 30% of the length (822) of the trench (6). 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 댐 재료(70)의 외부 에지(702)는 각각의 경우에 상기 제1 및 제2 부분 적층체(4, 5)의 서로 접하는 외부 에지(402, 502)와 직접 정렬되는, 기판(1).According to any one of claims 1 to 5,
Substrate 1, wherein the outer edge 702 of the dam material 70 is in direct alignment with the mutually abutting outer edges 402, 502 of the first and second partial stacks 4, 5 in each case. . 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 댐 재료(70)의 외부 에지(702)는 각각의 경우 상기 두 개의 부분 적층체(4, 5)의 서로 접하는 외부 에지(402, 502)에 대해 상기 트렌치(6)의 상기 유효 깊이(824)의 10배 이하만큼 상기 트렌치(6) 내부로 후퇴되는, 기판(1).According to any one of claims 1 to 5,
The outer edge 702 of the dam material 70 is in each case relative to the mutually abutting outer edge 402 , 502 of the two partial laminates 4 , 5 the effective depth 824 of the trench 6 ) is retreated into the trench 6 by 10 times or less. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트렌치(6)에 인접한 상기 두 개의 부분 적층체(4, 5)의 각각의 외부 에지(402, 502)는 상기 절연체 본체(2)의 관련 외부 에지(22)와 정렬되는, 기판(1).According to any one of claims 1 to 7,
the outer edge (402, 502) of each of the two partial stacks (4, 5) adjacent to the trench (6) is aligned with the associated outer edge (22) of the insulator body (2). . 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트렌치(6)에 인접한 상기 두 개의 부분 적층체(4, 5)의 각각의 외부 에지(402, 502)는 상기 절연체 본체(2)의 관련 외부 에지(22)에 대해 상기 두 개의 부분 적층체(4, 5)의 상기 두께(824)의 10배 이하, 보다 특별하게는 5배 이하만큼 후퇴되는, 기판(1).According to any one of claims 1 to 7,
The outer edge 402, 502 of each of the two sub-laminations 4, 5 adjacent to the trench 6 is relative to the associated outer edge 22 of the insulator body 2, the two sub-laminations A substrate (1) that is retracted by no more than 10 times, more specifically, no more than 5 times the thickness (824) of (4, 5). 제1항에 있어서,
상기 트렌치 구조(9)는 다음 부분 구조:
A) 구불구불한 프로파일을 갖는 부분 구조;
B) 아치형 또는 S자형 프로파일을 갖는 부분 구조;
C) 하나 또는 복수의 국부 만입부를 갖는 부분 구조; 및
D) 원추형 프로파일을 갖는 부분 구조;
중 하나 또는 조합에서 선택되는, 기판(1).According to claim 1,
The trench structure 9 has the following partial structure:
A) a partial structure with a serpentine profile;
B) partial structures with arcuate or S-shaped profiles;
C) a partial structure having one or a plurality of local indentations; and
D) a partial structure with a conical profile;
a substrate (1) selected from one or a combination of 제1항 또는 제10항에 있어서,
상기 트렌치 구조(9)는 상기 금속 적층체(3)의 상기 두 개의 부분 적층체(4, 5) 중 적어도 하나의 구조화에 의해 구성되는, 기판(1).The method of claim 1 or 10,
The substrate (1), wherein the trench structure (9) is constituted by the structuring of at least one of the two partial laminates (4, 5) of the metal laminate (3). 제1항, 제10항, 또는 제11항에 있어서,
상기 트렌치 구조(9)는 상기 부분 적층체(4, 5)의 상기 두께(824)에 상응하는 깊이를 일정하게 갖는, 기판(1).The method of claim 1, 10, or 11,
The substrate (1), wherein the trench structure (9) has a constant depth corresponding to the thickness (824) of the partial laminate (4, 5). 제2항에 따른 기판(1)의 제조 방법에 있어서,
다음의 연속적인 공정 단계:
· 시트형 절연체 본체(2) 및 시트형 금속 적층체(3)가 배치된 제1 메인 면(20)을 갖는 예비 기판을 제공하는 단계; 및
· 상기 절연체 본체(2)의 주변 부분(24)에 모두 주변 적층체를 형성하여 상기 금속 적층체(3)를 구조화하는 단계 - 상기 주변 적층체는 한 개 이상의 지점에 잔류 트렌치(66)를 포함하며, 단일체로 제1 댐 재료(72)로 전이되어 그 후 이는 단일체로 제2 부분 적층체(5)로 전이하는 제1 부분 적층체(4)에 의해 형성된 부분을 포함함 -;
를 포함하는, 방법.In the manufacturing method of the substrate (1) according to claim 2,
The following sequential process steps:
• providing a preliminary substrate having a first main face 20 on which a sheet-like insulator body 2 and a sheet-like metal laminate 3 are disposed; and
structuring the metal laminate 3 by forming a peripheral laminate all over the peripheral portion 24 of the insulator body 2, the peripheral laminate comprising a residual trench 66 at one or more points; and includes a portion formed by the first partial stack (4) which transitions monolithically into the first dam material (72) which then transitions monolithically into the second partial stack (5);
Including, method. 제13항에 있어서,
상기 구조화는 습식 에칭 또는 기계가공 공정, 보다 특별하게는 밀링에 의해 발생되는 것인, 방법.According to claim 13,
wherein the structuring is caused by a wet etching or machining process, more particularly by milling.
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