WO2006005280A1 - Metall-keramic-substrat - Google Patents

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WO2006005280A1
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Jürgen SCHULZ-HARDER
Karl Exel
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Curamik Electronics Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a metal-ceramic substrate according to the preamble of claim 1.
  • Metal-ceramic substrates, and in particular copper-ceramic substrates are increasingly being used as base substrates or printed circuit boards in power modules intended for higher operating voltages, e.g. for operating voltages of 600 V and higher.
  • One of the requirements of such power modules is a sufficiently high partial discharge resistance. This requirement corresponds to the recognition that partial discharges that occur during the operation of such a module, lead over a long time in the insulating regions of the module to electrically conductive paths that weaken the insulation and ultimately can cause massive voltage breakdowns, so then it comes to a failure of the relevant module.
  • the requirement for the highest possible partial discharge resistance refers to the entire module, d. H.
  • Each individual component of the module must meet the requirement of the highest possible partial discharge resistance. Since the respective metal-ceramic substrate constitutes an essential component of the respective module, this requirement also applies to this substrate, although partial discharges which occur solely within the metal-ceramic substrate do not cause any damage to the insulating effect there.
  • the requirement that each individual component has the required partial discharge resistance results i.a. from the fact that it is fundamentally impossible to determine with measurements on the finished module which individual component of the module is responsible for partial discharges at the module.
  • the measurement of partial discharge resistance is specified in the standard IEC 1278.
  • the respective test object is subjected to an initial measuring or test phase initially subjected to a significantly higher than the operating voltage insulation voltage and then in a second, subsequent measurement or test phase, first with a reduced, preparatory measurement voltage and finally with the actual measurement or test voltage at which then the partial discharge is measured.
  • the preparatory test voltage is above the maximum operating voltage of the relevant module and the actual test voltage below the maximum operating voltage of the module.
  • the partial discharge must not exceed a value of 10 pico Coulomb (pC) in this measurement.
  • Copper sheets having on their surface sides a layer or coating (reflow layer) of a chemical compound of the metal and a reactive gas, preferably oxygen.
  • this layer or coating forms a eutectic with a melting temperature below the melting temperature of the metal (eg copper), so that by placing the Film on the ceramic and by heating all the layers can be joined together, by melting the metal or copper substantially only in the region of the reflow layer or oxide layer.
  • the metal eg copper
  • the DCB method then has, for example, the following method steps: - Oxidizing a copper foil such that a uniform copper oxide layer results;
  • the object of the invention is to show a metal-ceramic substrate which reliably complies with the required partial discharge strength of ⁇ 10 pC. To solve this problem, a metal-ceramic substrate is formed according to claim 1.
  • the metallizations are formed, for example, by metal foils, for example by foils of copper or copper alloys.
  • the connection between the respective ceramic layer and the metallization is then realized, for example, using the direct bonding method, for example the DCB process.
  • metal-ceramic substrate is to be understood more generally as meaning a substrate or a layer sequence which has at least one ceramic layer and at least one metallization provided on at least one surface side of the ceramic layer Invention to understand that portion of the surface area of the transition between the respective metallization and the ceramic layer, which (area fraction) does not have defects and at which thus there is a direct connection of the metal layer to the ceramic.
  • the metallizations are connected to the ceramic layer with an adhesive strength of at least 25 N / cm, which is easily achievable with the DCB technique.
  • the adhesive strength of the metallization on the ceramic layer can be determined by a standardized measuring method.
  • a sample substrate is produced which consists of a rectangular ceramic layer and of a metallization formed on one surface side of the ceramic layer by means of the DCB method and formed by a copper foil.
  • the ceramic layer is provided in the transverse direction, for example by laser with a predetermined breaking line.
  • the ceramic layer is broken along the predetermined breaking line and then the respective end of the ceramic layer is bent upwards.
  • the remaining part of the ceramic layer is placed flat on a base and fixed there. On the upturned end of a peel force is applied vertically upwards.
  • the adhesive strength then results as a quotient of the vertical force required for the detachment or removal of the metal layer from the ceramic layer and the width of the strip-shaped sample substrate.
  • FIG. 1 shows a very schematic representation of a metal-ceramic substrate, together with a measuring arrangement for measuring the partial discharge strength of the substrate;
  • FIG. 3 shows a simplified representation of a partial section through a metal-ceramic substrate in the connection region between a metallization and the ceramic, in the region of a defect;
  • a metal-ceramic substrate with a structured metallization in the region of a defect is a metal-ceramic substrate consisting of a ceramic layer 2, on both sides of each metallization 3 or 4 is applied.
  • the ceramic layer 2 has a thickness di.
  • the area F of the two surface sides of the ceramic layer 2 covered by the metallizations 3 and 4 in the illustrated embodiment is somewhat smaller than the total area of these surface sides.
  • the ceramic layer 2 consists for example of Al 2 O 3 or a non-oxide ceramic, such as AlN or S ⁇ 3N4. Ceramic materials with additives are also usable for the ceramic layer 2, for example Al 2 O 3 reinforced with ZrO 2 and / or with additives of cerium oxide, yttrium oxide, magnesium oxide and / or potassium oxide, the ceramic material of the ceramic layer 2 then having, for example, the following composition: Al 2 O 3 70-98% by weight
  • Yttrium oxide, magnesium oxide and potassium oxide are formed.
  • the two metallizations 3 and 4 are each formed by a copper foil and have a thickness d 2. Furthermore, the metallizations 3 and 4 are directly connected to the ceramic layer 2 by a suitable technique, for example by the direct bonding technique. If the ceramic layer 2 in this case of a non-oxide ceramic, such as AIN or Si3N4, this ceramic layer 2 is provided at least on both surface sides with a surface coating of Al2O3, wherein the thickness of this surface coating is not more than 10 microns. Through this surface coating, it is then even when using the The above-mentioned non-oxide ceramics possible to fix the metallizations 3 and 4 with the DCB process surface on the ceramic layer 2.
  • a suitable technique for example by the direct bonding technique.
  • FIG. 2 shows the basic profile of the voltage applied to the metallizations 3 and 4 during the test of the partial discharge strength
  • the entire measuring process essentially comprises the two phases I and II, which are carried out in chronological succession.
  • the measuring voltage VM is increased starting at the time 0 to a predetermined by the measurement method value Vi (insulation voltage), approximately within 10 seconds, then held over a period Ti of about 60 seconds at the value Vi and then lowered continuously, so that approximately 80 seconds after the first measurement phase I is completed, in which essentially the dielectric strength of the metal-ceramic substrate 1 has been tested.
  • Vi insulation voltage
  • the second measurement phase II is automatically initiated, ie approximately 10 seconds after the measurement voltage VM has again reached zero in the first measurement phase I, namely the measurement voltage VM is increased from zero to the value Vi within a predetermined time period, for example within 10 seconds, and then kept at this value over a time period Ti of, for example, 60 seconds. Subsequently, the measuring voltage VM is lowered to a value V2 and kept constant at this value over a predetermined time period T2. Before the expiration of the time period T2 takes place in a predetermined measurement interval TM, which is significantly smaller than the time period T2, the measurement of the partial discharge. After this measurement, the measuring voltage VM is continuously returned to zero.
  • the insulation voltage Vi is clearly above the voltage Vi.
  • the latter is also greater than the voltage V2, with which then the partial discharge resistance is measured.
  • the absolute values Vi, Vi and V2 are dependent on the respective maximum operating voltage of the module containing the metal-ceramic substrate 1.
  • the following table shows the voltage values Vi, V2 and V3 for modules with different operating voltages.
  • the thickness di of the ceramic layer 2 plays a decisive role, and in principle irrespective of the type of ceramic material of this layer.
  • the limit value of less than 10 pC for the partial discharge at the voltage V2 can then be easily met if the voltage V2 and the thickness di fulfill the following function: V 2 ( ⁇ 10 pC) ⁇ 6.1 x di [KV] or d1 ( ⁇ 10 pC)> 1 / 6.1 x V 2 [KV] where di is in mm.
  • the invention is further based on the finding that the surface occupied by the metallizations also significantly determines the partial discharge resistance as a further parameter, and that it is therefore expedient, for the particular metal-ceramic substrate 1 of a module, for the metallizations 3 and 4 areas limited to a maximum of 110 cm 2 .
  • Another crucial parameter for the partial discharge resistance are any defects 5 in the form of cavities at the transition between the respective metallization 3 and 4 and the ceramic layer 2, but such flaws with a diameter d3 smaller than 50 microns and with a height h less than 50 microns the Not affect partial discharge resistance, provided that the total area ratio of the defects 5 is based on the occupied by the respective metallization 3 or 4 total area in the range of 5% or less.
  • Metallization 3 or 4 formed defects 5, the partial discharge resistance is also affected by defects 6, the z.
  • the defects 6 occurring in the structuring can be reduced by the fact that the course of the edge 6.1, which the respective defect 6 has on the surface side of the ceramic layer 2, does not fall below a radius of curvature of 80 ⁇ m.

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Abstract

Bei einem Metall-Keramik-Substrat mit wenigstens einer Keramikschicht, mit Metallisierungen auf beiden Oberflächenseiten der Keramikschicht, entspricht die Dicke der Keramikschicht zur Erzielung einer Teilentladungsfestigkeit kleiner 10 pC bei einer vorgegebenen Mess-Spannung etwa einem Sechstel der Mess-Spannung.

Description

Metall-Keramik-Substrat
Die Erfindung bezieht sich auf ein Metall-Keramik-Substrat gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Metall-Keramik-Substrate, und dabei insbesondere Kupfer-Keramik-Substrate werden in zunehmendem Maße als Basissubstrate bzw. Leiterplatten auch in Leistungsmodulen eingesetzt, die für höhere Betriebsspannungen bestimmt sind, z.B. für Betriebsspannungen von 600 V und höher. Eine der Anforderungen an derartige Leistungsmodule ist eine ausreichend hohe Teilentladungsfestigkeit. Diese Forderung entspricht der Erkenntnis, dass Teilentladungen, die während des Betriebes eines solchen Moduls auftreten, über eine längere Zeit in den isolierenden Bereichen des Moduls zu elektrisch leitenden Pfaden führen, die die Isolation schwächen und letztendlich auch massive Spannungsdurchschläge verursachen können, so dass es dann zu einem Ausfall des betreffenden Moduls kommt.
Die Forderung nach einer möglichst hohen Teilentladungsfestigkeit bezieht sich dabei auf das gesamte Modul, d. h. jede Einzelkomponente des Moduls muß die Anforderung einer möglichst hohen Teilentladungsfestigkeit erfüllen. Da das jeweilige Metall-Keramik-Substrat eine wesentliche Komponente des jeweiligen Moduls darstellt, gilt diese Anforderung auch für dieses Substrat, obwohl Teilentladungen, die allein innerhalb des Metall-Keramik-Substrates auftreten, dort keine Schädigung der Isolationswirkung verursachen. Die Forderung, dass jede Einzelkomponente die erforderliche Teilentladungsfestigkeit aufweist, resultiert u.a. daraus, dass sich bei Messungen an dem fertigen Modul grundsätzlich nicht feststellen läßt, welche Einzelkomponente des Moduls für Teilentladungen am Modul verantwortlich ist.
Die Messung der Teilentladungsfestigkeit ist in der Norm IEC 1278 festgelegt. Nach diesem Messprinzip wird der jeweilige Prüfling in einer ersten Mess- oder Prüfphase zunächst mit einer deutlich über der Betriebsspannung liegenden Isolationsspannung beaufschlagt und dann in einer zweiten, anschließenden Mess- oder Prüfphase zunächst mit einer reduzierten, vorbereitenden Mess-Spannung und schließlich mit der eigentlichen Meß- bzw. Prüfspannung, bei der dann die Teilentladung gemessen wird. Die vorbereitende Prüfspannung liegt dabei über der maximalen Betriebsspannung des betreffenden Moduls und die eigentliche Prüfspannung unterhalb der maximalen Betriebsspannung des Moduls. Die Teilentladung darf bei dieser Messung einen Wert von 10 pico Coulomb (pC) nicht übersteigen.
Bekannt ist es, bei der Produktion von Metall-Keramik-Substraten die für Leiterbahnen, Anschlüssen usw. benötigte Metallisierung auf einer Keramik, z.B. auf einer Aluminium-Oxid-Keramik mit Hilfe des sogenannten „Direct- Bonding"- Verfahrens bzw. bei Metallisierungen aus Kupfer mit Hilfe des sogenannten „DCB"-Verfahrens (Direct-Copper-Bonding-Technology) herzustellen, und zwar unter Verwendung von die Metallisierung bildenden Metall- bzw. Kupferfolien oder Metall- bzw.
Kupferblechen, die an ihren Oberflächenseiten eine Schicht oder einen Überzug (Aufschmelzschicht) aus einer chemischen Verbindung aus dem Metall und einem reaktiven Gas , bevorzugt Sauerstoff aufweisen.
Bei diesem beispielsweise in der US-PS 3744 120 oder in der DE-PS 23 19 854 beschriebenen Verfahren bildet diese Schicht oder dieser Überzug (Aufschmelzschicht) ein Eutektikum mit einer Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls (z.B. Kupfers), so daß durch Auflegen der Folie auf die Keramik und durch Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander verbunden werden können, und zwar durch Aufschmelzen des Metalls bzw. Kupfers im wesentlichen nur im Bereich der Aufschmelzschicht bzw. Oxidschicht.
Das DCB-Verfahren weist dann z.B. folgende Verfahrensschritte auf: - Oxidieren einer Kupferfolie derart, daß sich eine gleichmäßige Kupferoxidschicht ergibt;
- Auflegen des Kupferfolie auf die Keramikschicht;
- Erhitzen des Verbundes auf eine Prozeßtemperatur zwischen etwa 1025 bis 10830Q z-B. auf ca. 10710C;
- Abkühlen auf Raumtemperatur.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Metall-Keramik-Substrat aufzuzeigen, welches die erforderliche Teilentladungsfestigkeit von < 10 pC zuverlässig einhält. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Metall-Keramik-Substrat entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Metall-Keramik-Substrat sind die Metallisierungen beispielsweise von Metallfolien gebildet, beispielsweise von Folien aus Kupfer oder Kupferlegierungen. Die Verbindung zwischen der jeweiligen Keramikschicht und der Metallisierung ist dann beispielsweise unter Anwendung des Direct-Bonding- Verfahrens, beispielsweise des DCB-Prozesses realisiert.
Unter „Metall-Keramik-Substrat" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ganz allgemein ein Substrat bzw. eine Schichtenfolge zu verstehen, die wenigstens eine Keramikschicht und zumindest eine an wenigstens einer Oberflächenseite der Keramikschicht vorgesehene Metallisierung aufweist. Unter „Anbindung" ist im Sinne der Erfindung derjenige Flächenanteil des Übergangs zwischen der jeweiligen Metallisierung und der Keramikschicht zu verstehen, der (Flächenanteil) Fehlstellen nicht aufweist und an dem somit eine unmittelbare Anbindung der Metallschicht an die Keramik besteht.
Die Metallisierungen sind mit der Keramikschicht mit einer Haftfestigkeit von wenigstens 25 N/cm verbunden, was mit der DCB-Technik problemlos erreichbar ist. Die Haftfestigkeit der Metallisierungen an der Keramikschicht lässt sich durch ein standardisiertes Mess-Verfahren bestimmen. Hierfür wird ein Probesubstrat hergestellt, welches aus einer rechteckförmigen Keramikschicht sowie aus einer auf eine Oberflächenseite der Keramikschicht mit Hilfe des DCB-Verfahrens aufgebrachten, von einer Kupferfolie gebildeten Metallisierung besteht. Im Bereich eines Endes ist die Keramikschicht in Querrichtung beispielsweise durch Lasern mit einer Sollbruchlinie versehen. Für die Messung der Haftfestigkeit wird die Keramikschicht entlang der Sollbruchlinie gebrochen und dann das betreffende Ende der Keramikschicht nach oben gebogen. Der übrige Teil der Keramikschicht wird flächig auf eine Unterlage gelegt und dort fixiert. Auf das nach oben gebogene Ende wird eine Abziehkraft senkrecht nach oben ausgeübt. Die Haftfestigkeit ergibt sich dann als Quotient der für das Ablösen bzw. Abziehen der Metallschicht von der Keramikschicht erforderlichen vertikalen Kraft und der Breite des streifenförmigen Probesubstrats.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in sehr schematischer Darstellung ein Metall-Keramik-Substrat, zusammen mit einer Messanordnung zur Messung der Teilentladungsfestigkeit des Substrates;
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der an den beiden Metallisierungen des Metall-Keramik- Substrates anliegenden Mess-Spannung VM nach dem genormten Messverfahren gemäß der IEC 1287;
Fig. 3 in vereinfachter Darstellung einen Teilschnitt durch ein Metall-Keramik-Substrat im Anschlussbereich zwischen einer Metallisierung und der Keramik, und zwar im Bereich einer Fehlstelle;
Fig. 4 und 5 in Teildarstellung und im Schnitt bzw. in Draufsicht ein Metall-Keramik- Substrat mit einer strukturierten Metallisierung im Bereich einer Fehlstelle. In den Figuren ist 1 ein Metall-Keramik-Substrat bestehend aus einer Keramikschicht 2, auf der beidseitig jeweils eine Metallisierung 3 bzw. 4 aufgebracht ist. Die Keramikschicht 2 besitzt eine Dicke di. Die von den Metallisierungen 3 und 4 jeweils abgedeckte Fläche F der beiden Oberflächenseiten der Keramikschicht 2 ist bei der dargestellten Ausführungsform etwas kleiner als die Gesamtfläche dieser Oberflächenseiten.
Die Keramikschicht 2 besteht beispielsweise aus AI2O3 oder aus einer nichtoxidischen Keramik, wie AlN oder SΪ3N4. Auch Keramikmaterialien mit Zusätzen sind für die Keramikschicht 2 verwendbar, beispielsweise AI2O3 mit ZrO2 verstärkt und/oder mit Zusätzen aus Ceroxid, Yttriumoxid, Magnesiumoxid und/oder Kaliumoxid, wobei das Keramikmaterial der Keramikschicht 2 dann beispielsweise folgende Zusammensetzung aufweist: AI2O3 70 - 98 Gewichtsprozent
ZrO2 2 - 30 Gewichtsprozent und weitere Zusätze 1 - 10 Gewichtsprozent, wobei die weiteren Zusätze von wenigstens einem Oxid der Gruppe Ceroxid,
Yttriumoxid, Magnesiumoxid und Kaliumoxid gebildet sind.
Die beiden Metallisierungen 3 und 4 sind beispielsweise jeweils von einer Kupferfolie gebildet und besitzen eine Dicke d2.. Weiterhin sind die Metallisierungen 3 und 4 mit einer geeigneten Technik unmittelbar mit der Keramikschicht 2 verbunden, beispielsweise mit der Direct-Bonding-Technik. Besteht die Keramikschicht 2 hierbei aus einer nichtoxidischen Keramik, wie AIN oder Si3N4, so ist diese Keramikschicht 2 zumindest an beiden Oberflächenseiten mit einer Oberflächenbeschichtung aus AI2O3 versehen, wobei die Dicker dieser Oberflächenbeschichtung maximal 10 μm beträgt. Durch diese Oberflächenbeschichtung ist es dann auch bei Verwendung der vorgenannten nichtoxidischen Keramiken möglich, die Metallisierungen 3 und 4 mit dem DCB-Prozess flächig auf der Keramikschicht 2 zu befestigen.
Die Figur 2 zeigt den grundsätzlichen Verlauf der bei der Prüfung der Teilentladungsfestigkeit an den Metallisierungen 3 und 4 anliegenden und als
Gleichspannung ausgeführten Mess-Spannung VM. Der gesamte Messvorgang umfasst im wesentlichen die beiden Phasen I und II, die zeitlich aufeinander folgend durchgeführt werden. In der Messphase I wird die Mess-Spannung VM beginnend mit dem Zeitpunkt 0 auf einen durch das Messverfahren vorgegebenen Wert Vi (Isolierspannung) erhöht, und zwar etwa innerhalb von 10 Sekunden, dann über eine Zeitdauer Ti von etwa 60 Sekunden auf dem Wert Vi gehalten und anschließend kontinuierlich abgesenkt, so dass etwa nach 80 Sekunden die erste Messphase I beendet ist, in der im wesentlichen die Spannungsfestigkeit des Metall-Keramik- Substrates 1 getestet wurde.
Hat das Metall-Keramik-Substrat 1 diese erste Messphase I bestanden, wird automatisch, d. h. etwa 10 Sekunden nachdem die Mess-Spannung VM in der ersten Messphase I wieder den Wert Null erreicht hat, die zweite Messphase Il eingeleitet, und zwar dadurch, dass die Mess-Spannung VM innerhalb einer vorgegebenen Zeitperiode, beispielsweise innerhalb von 10 Sekunden von Null auf den Wert Vi erhöht und dann über eine Zeitperiode Ti von beispielsweise 60 Sekunden auf diesem Wert gehalten wird. Im Anschluss daran wird die Mess-Spannung VM auf einen Wert V2 abgesenkt und auf diesen Wert über eine vorgegebene Zeitperiode T2 konstant gehalten. Vor Ablauf der Zeitperiode T2 erfolgt in einem vorgegebenen Messintervall TM, welches deutlich kleiner ist als die Zeitperiode T2 die Messung der Teilentladung. Nach dieser Messung wird die Mess-Spannung VM wieder kontinuierlich auf den Wert Null zurückgeführt. Um sicherzustellen, dass ein Bauteil oder Modul, welches das Metall-Keramik-Substrat 1 , selbstverständlich dann mit strukturierten Metallisierungen 3 und 4, als Leiterplatte verwendet, auf der aktive und/oder passive elektrische Bauelemente vorgesehen sind, auch insgesamt die erforderliche Teilentladungsfestigkeit aufweist, ist festgelegt, dass die gesamte Teilentladung während der Messdauer TM 10 pC nicht überschreiten darf.
Wie die Figur 2 zeigt, liegt die Isolierspannung Vi deutlich über der Spannung Vi. Letztere ist auch größer als die Spannung V2, mit der dann auch die Teilentladungsfestigkeit gemessen wird. Die absoluten Werte Vi, Vi und V2 sind abhängig von der jeweiligen maximalen Betriebsspannung des das Metall-Keramik- Substrat 1 enthaltenden Moduls.
In der nachstehenden Tabelle sind für Module mit unterschiedlichen Betriebsspannungen die Spannungswerte Vi, V2 und V3 wiedergegeben.
Figure imgf000008_0001
Für die Teilentladungsfestigkeit bzw. für die Einhaltung des Grenzwertes der Teilentladung kleiner 10 pC spielt die Dicke di der Keramikschicht 2 eine entscheidende Rolle, und zwar grundsätzlich unabhängig von der Art des Keramikmaterials dieser Schicht. Der Grenzwert von kleiner 10 pC für die Teilentladung bei der Spannung V2 kann dann problemlos eingehalten werden, wenn die Spannung V2 und die Dicke di folgende Funktion erfüllen: V2 (< 1O pC) < 6,1 x di [KV] oder d1 (< 10 pC) > 1/6,1 x V2 [KV] wobei di in mm anzugeben ist.
Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zu Grunde, dass auch die von den Metallisierungen eingenommene Fläche als weiterer Parameter die Teilentladungsfestigkeit wesentlich mitbestimmt, und dass es aus diesem Grunde zweckmäßig ist, bei dem jeweiligen Metall-Keramik-Substrat 1 eines Moduls diese, von den Metallisierungen 3 und 4 genommenen Flächen auf maximal 110 cm2 zu begrenzen.
Ein weiterer entscheidender Parameter für die Teilentladungsfestigkeit sind eventuelle Fehlstellen 5 in Form von Hohlräumen am Übergang zwischen der jeweiligen Metallisierung 3 bzw. 4 und der Keramikschicht 2, wobei allerdings derartige Fehlstellen mit einem Durchmesser d3 kleiner 50 μm und mit einer Höhe h kleiner 50 μm die Teilentladungsfestigkeit nicht beeinträchtigen, sofern der gesamte Flächenanteil der Fehlstellen 5 bezogen auf die von der jeweiligen Metallisierung 3 bzw. 4 eingenommene Gesamtfläche im Bereich von 5% liegt oder kleiner ist.
Zusätzlich zu diesen am Übergang zwischen Keramikschicht 2 und der jeweiligen
Metallisierung 3 bzw. 4 gebildeten Fehlstellen 5 wird die Teilentladungsfestigkeit auch durch Fehlstellen 6 beeinflusst, die z. B. bei der Strukturierung der Metallisierungen 3 bzw. 4 unter Verwendung bekannter Techniken, beispielsweise der Maskierungs- und Ätztechnik entstehen, und zwar beispielsweise dadurch, dass unmittelbar an der Oberfläche der Keramikschicht 2 die strukturierte Metallisierung Einbuchtungen und/oder Spitzen bzw. Vorsprünge bildet, die dann zu Bereichen mit einer erhöhten elektrischen Feldstärke bzw. zu einer Konzentration der elektrischen Feldlinien in der Keramikschicht führen, wie dies in der Figur 4 mit den Linien 7 schematisch angedeutet ist. Dieser, die Teilentladungsfestigkeit reduzierende Einfluss solcher, bei der Strukturierung auftretenden Fehlstellen 6 kann nach einer weiteren Erkenntnis der Erfindung dadurch reduziert werden, dass der Verlauf des Randes 6.1 , den die betreffende Fehlstelle 6 an der Oberflächenseite der Keramikschicht 2 aufweist, einen Krümmungsradius von 80 μm nicht unterschreitet.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zu Grunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Metall-Keramik-Substrat
2 Keramikschicht
3, 4 Metallschicht oder Metallisierung
5, 6 Fehlstelle
6.1 Rand der Fehlstelle 6
7 Feldlinien
di Dicke der Keramikschicht 2 d2 Dicke der Metallisierungen da Durchmesser Fehlstelle h Höhe Fehlstelle
Ti, Ti, T2 Zeitintervall
TM Meßdauer
VM Mess-Spannung
Vi, Vi, V2 Wert der Mess-Spannung

Claims

Patentansprüche
1. Metall-Keramik-Substrat mit wenigstens einer Keramikschicht (2), mit Metallisierungen (3, 4) auf beiden Oberflächenseiten der Keramikschicht (2), wobei die Metallisierungen direkt mit der Keramikschicht (2) verbunden sind und eine Dicke (d2) im Bereich von etwa 0,1 - 1,0 mm aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer Teilentladungsfestigkeit kleiner 10 pC bei einer vorgegebenen Mess-Spannung (V2) die Dicke (di) der Keramikschicht (2) und die Mess-Spannung (V2) der Formel
Figure imgf000012_0001
entspricht, wobei V2 in KV und di in mm angegeben sind.
2. Metall-Keramik-Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungen (3, 4) mit der Keramikschicht (2) mit einer Haftfestigkeit von wenigstens 25 N/cm verbunden sind.
3. Metall-Keramik-Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Dicke (di) der Keramikschicht (2) im Bereich zwischen etwa 0,3 bis 2,0 mm liegt.
4. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der jeweiligen Metallisierung (3, 4) eingenommene Fläche maximal 100 cm2 beträgt.
5. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungen (3, 4) solche aus Kupfer sind.
6. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (2) aus AI2O3 oder aus AIN besteht.
7. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens eine Oberflächenseite der Keramikschicht (2) eine Zwischenschicht aus AI2O3 aufgebracht ist, und zwar vorzugsweise mit einer Dicke kleiner 10 μm.
8. Metall-Keramik-Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht aus SisN4 besteht.
9. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung der jeweiligen Metallisierung (3, 4) an die Keramik größer 95% ist.
10.Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlräume bildende Fehlstellen (5) am Übergang zwischen der jeweiligen Metallisierung (3, 4) und der Keramikschicht (2) einen Durchmesser (d3) von 50 μm und eine Höhe (h) von 50 μm nicht überschreiten.
1 I .Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der strukturierten Metallisierung (3, 4) gebildete Fehlstellen (6) in Form von Vorsprüngen oder Einbuchtungen an der Oberfläche der Keramikschicht (2) einen Randverlauf (6.1) aufweisen, dessen Krümmungsradius 50 μm nicht unterschreitet.
12. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial der Keramikschicht (2) aus AI2O3 mit 2 bis 30 Gewichtsprozent ZrO2 besteht, und zwar bezogen auf das Gesamtgewicht des Keramikmaterials.
13. Metall-Keramik-Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial der Keramikschicht (2) wenigstens einen Zusatz aus der Gruppe Yttriumoxid, Ceroxid, Kaliumoxid und Magnesiumoxid enthält, und zwar in einem Gesamtanteil von 1 - 10 Gewichtsprozent, und zwar bezogen auf das Gesamtgewicht des Keramikmaterials.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100112372A1 (en) * 2007-04-24 2010-05-06 Claus Peter Kluge Component having a ceramic base the surface of which is metalized
KR101519925B1 (ko) 2007-04-24 2015-05-14 세람테크 게엠베하 금속화된 표면을 갖는 세라믹 베이스를 구비한 컴포넌트

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004033933B4 (de) * 2004-07-08 2009-11-05 Electrovac Ag Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
WO2008128943A1 (de) * 2007-04-24 2008-10-30 Ceramtec Ag Verfahren zur selektiven oberflächenbehandlung von nicht plattenförmigen werkstücken

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4693409A (en) * 1982-06-29 1987-09-15 Tokyo Shibarua Denki Kabushiki Kaisha Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same
DE4004844C1 (de) * 1990-02-16 1991-01-03 Abb Ixys Semiconductor Gmbh Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Kupfermetallisierung auf einem Keramiksubstrat
EP0798781A2 (de) * 1996-03-27 1997-10-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Siliziumnitrid-Platine und ihre Herstellung
US5675181A (en) * 1995-01-19 1997-10-07 Fuji Electric Co., Ltd. Zirconia-added alumina substrate with direct bonding of copper

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS593076A (ja) * 1982-06-29 1984-01-09 株式会社東芝 セラミツク部材と金属との接合方法
JPS5930763A (ja) * 1982-08-11 1984-02-18 日産自動車株式会社 炭化ケイ素焼結体の製造方法
JP3176815B2 (ja) * 1995-01-19 2001-06-18 富士電機株式会社 半導体装置用基板
JP3491414B2 (ja) * 1995-11-08 2004-01-26 三菱電機株式会社 回路基板
JP2000236052A (ja) * 1999-02-15 2000-08-29 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置用基板およびその製造方法
JP3818947B2 (ja) * 2002-09-18 2006-09-06 電気化学工業株式会社 接合体の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4693409A (en) * 1982-06-29 1987-09-15 Tokyo Shibarua Denki Kabushiki Kaisha Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same
DE4004844C1 (de) * 1990-02-16 1991-01-03 Abb Ixys Semiconductor Gmbh Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Kupfermetallisierung auf einem Keramiksubstrat
US5675181A (en) * 1995-01-19 1997-10-07 Fuji Electric Co., Ltd. Zirconia-added alumina substrate with direct bonding of copper
EP0798781A2 (de) * 1996-03-27 1997-10-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Siliziumnitrid-Platine und ihre Herstellung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100112372A1 (en) * 2007-04-24 2010-05-06 Claus Peter Kluge Component having a ceramic base the surface of which is metalized
KR101519925B1 (ko) 2007-04-24 2015-05-14 세람테크 게엠베하 금속화된 표면을 갖는 세라믹 베이스를 구비한 컴포넌트
KR101519813B1 (ko) 2007-04-24 2015-05-14 세람테크 게엠베하 표면이 금속화된 세라믹 베이스를 구비하는 부품

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