DE102021107872A1

DE102021107872A1 - Carrier substrate for electrical, in particular electronic, components and method for producing a carrier substrate

Info

Publication number: DE102021107872A1
Application number: DE102021107872.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Britting; Xinhe Tang; Andreas Meyer
Original assignee: Rogers Germany GmbH
Current assignee: Rogers Germany GmbH
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2022-09-29
Also published as: EP4316217A1; CN117223401A; KR20230151532A; WO2022207601A1

Abstract

Trägersubstrat (1), insbesondere Metall-Keramik-Substrat, umfassend eine Isolationsschicht (11) und eine Metallschicht (12),
wobei die Metallschicht (12) in einer parallel zur Haupterstreckungsebene (HSE) verlaufenden Primärrichtung (P) zumindest bereichsweise mit einem Flankenverlauf (2), insbesondere Ätzflankenverlauf, abschließt,
wobei sich in Primärrichtung (P) gesehen der Flankenverlauf (2) von einer ersten Kante (15) an einer Oberseite (31) der Metallschicht (12), die der Isolationsschicht (11) abgewandt ist, bis zu einer zweiten Kante (16) an einer Unterseite (32) der Metallschicht (12), die der Isolationsschicht (11) zugewandt ist, erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenverlauf (2) in Primärrichtung (P) gesehen mindestens einen ersten Abschnitt (A1) mit einem geradlinigen Verlauf und mindestens einen zweiten Abschnitt (A2) mit einem gekrümmten Verlauf aufweist.

Carrier substrate (1), in particular metal-ceramic substrate, comprising an insulation layer (11) and a metal layer (12),
wherein the metal layer (12) ends in a primary direction (P) running parallel to the main extension plane (HSE) at least in regions with a flank profile (2), in particular an etching flank profile,
viewed in the primary direction (P), the flank profile (2) extends from a first edge (15) on an upper side (31) of the metal layer (12), which faces away from the insulating layer (11), to a second edge (16). an underside (32) of the metal layer (12), which faces the insulation layer (11), characterized in that the flank profile (2), seen in the primary direction (P), has at least one first section (A1) with a rectilinear profile and at least has a second section (A2) with a curved profile.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trägersubstrat für elektrische, insbesondere elektronische, Bauteile und ein Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats.The present invention relates to a carrier substrate for electrical, in particular electronic, components and a method for producing a carrier substrate.

Trägersubstrate sind beispielsweise als Leiterplatten oder Platinen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2013 104 739 A1 , DE 19 927 046 B4 und DE 10 2009 033 029 A1 . Typischerweise werden auf einer Bauteilseite des Trägersubstrats Anschlussflächen für elektrische Bauteile und Leiterbahnen angeordnet, wobei die elektrischen Bauteile und die Leiterbahnen zu elektrischen Schaltkreisen zusammenschaltbar sind. Wesentliche Bestandteile der Trägersubstrate sind eine Isolationsschicht, die bevorzugt aus einer Keramik gefertigt ist, und eine an die Isolationsschicht angebundene Metallschicht. Wegen ihren vergleichsweise hohen Isolationsfestigkeiten haben sich aus Keramik gefertigte Isolationsschichten als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch eine Strukturierung der Metallschicht können sodann Leiterbahnen und/oder Anschlussflächen für die elektrischen Bauteile realisiert werden.Carrier substrates are well known, for example, as printed circuit boards or circuit boards from the prior art, for example from DE 10 2013 104 739 A1 , DE 19 927 046 B4 and DE 10 2009 033 029 A1 . Typically, connection areas for electrical components and conductor tracks are arranged on one component side of the carrier substrate, it being possible for the electrical components and the conductor tracks to be interconnected to form electrical circuits. Essential components of the carrier substrates are an insulation layer, which is preferably made of a ceramic, and a metal layer bonded to the insulation layer. Because of their comparatively high insulation strength, insulation layers made of ceramic have proven to be particularly advantageous. By structuring the metal layer, conductor tracks and/or connection areas for the electrical components can then be implemented.

Grundsätzlich ist neben einem niedrigen Wärmewiderstand auch eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit wünschenswert, die zur Langlebigkeit des entsprechenden Trägersubstrats beiträgt. Dabei hat es sich beispielswiese als vorteilhaft erwiesen, Aussparungen in den Randbereich der Metallschicht einzulassen, um mechanische Spannungen abzubauen und das Bruchverhalten von Großkarten zu verbessern. Insbesondere die Verbesserung des Bruchverhaltens von Großkarten wird in der Druckschrift EP 1 061 783 A2 offenbart. Dies führt allerdings in der Regel zu einer Reduktion einer effektiven Nutzfläche für die Anbindung von elektrischen oder elektronischen Bauteilen.In principle, in addition to a low thermal resistance, high thermal shock resistance is also desirable, which contributes to the longevity of the corresponding carrier substrate. In this context, it has proven advantageous, for example, to leave gaps in the edge area of the metal layer in order to reduce mechanical stresses and improve the breakage behavior of large cards. In particular, the improvement in the fracture behavior of large cards is described in the publication EP 1 061 783 A2 disclosed. However, this usually leads to a reduction in the effective usable area for the connection of electrical or electronic components.

Zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit ist es aus der DE 10 2018 123 681 A1 bekannt, ein Flankenverlauf mit einem lokalen Maximum und einem lokalen Minimum vorzusehen. Der Flankenverlauf aus der EP 3 474 643 A1 sieht mindestens zwei konkave Teilabschnitte im Flankenverlauf vor.To improve the thermal shock resistance, it is made of the DE 10 2018 123 681 A1 known to provide an edge profile with a local maximum and a local minimum. The flank course from the EP 3 474 643 A1 provides at least two concave sections in the course of the flanks.

Ausgehend von diesem Hintergrund macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Trägersubstrate weiter zu verbessern, insbesondere hinsichtlich ihrer Temperaturwechselbeständigkeit und/oder ihrer effektiven Größe der Nutzfläche.Proceeding from this background, the object of the present invention is to further improve the carrier substrates known from the prior art, in particular with regard to their resistance to temperature changes and/or their effective size of the usable area.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Trägersubstrat gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a carrier substrate according to claim 1 and a method according to claim 9. Further advantages and features of the invention result from the subclaims and the description and the attached figures.

Erfindungsgemäß ist ein Trägersubstrat, insbesondere ein Metall-Keramik-Substrat, vorgesehen, das eine Isolationsschicht, vorzugsweise eine Keramikschicht, und eine Metallschicht umfasst, wobei die Metallschicht in einer parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Primärrichtung am äußersten Umfang zumindest bereichsweise mit einem Flankenverlauf, insbesondere Ätzflankenverlauf, abschließt, wobei sich in Primärrichtung gesehen der Flankenverlauf von einer ersten Kante an einer Oberseite der Metallschicht, die der Isolationsschicht abgewandt ist, bis zu einer zweiten Kante an einer Unterseite der Metallschicht, die der Isolationsschicht zugewandt ist, erstreckt und wobei der Flankenverlauf in Primärrichtung gesehen mindestens einen ersten Abschnitt mit einem geradlinigen Verlauf und mindestens einen zweiten Abschnitt mit einem gekrümmten Verlauf aufweist.According to the invention, a carrier substrate, in particular a metal-ceramic substrate, is provided, which comprises an insulating layer, preferably a ceramic layer, and a metal layer, the metal layer having a flank profile, in particular an etched flank profile, at least in regions on the outermost circumference in a primary direction running parallel to the main extension plane. terminates, seen in the primary direction, the flank profile extending from a first edge on an upper side of the metal layer, which faces away from the insulation layer, to a second edge on a lower side of the metal layer, which faces the insulation layer, and the flank profile seen in the primary direction has at least one first section with a rectilinear course and at least one second section with a curved course.

Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Trägersubstraten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Flankenverlauf einen ersten Abschnitt mit einem geradlinigen Verlauf und einen zweiten Abschnitt mit einem gekrümmten Verlauf umfasst. Es hat sich herausgestellt, dass ein solcher Flankenverlauf nicht nur die gewünschten Vorteile für die Temperaturwechselbeständigkeit ermöglicht, sondern zudem auch betriebssicher und einfach herstellbar ist. Insbesondere ist es möglich, in einem einzigen Ätzschritt einen Flankenverlauf zu realisieren, der einen ersten Abschnitt mit einem geradlinigen Verlauf und einen zweiten Abschnitt mit einem gekrümmten Verlauf realisiert. Als geradliniger Verlauf wird dabei ein solcher Verlauf des jeweiligen ersten Abschnitts verstanden, der sich durch einen Verlauf einer Geraden beschreiben lässt oder unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen durch eine Krümmung, deren Krümmungsradius größer ist als das fünfzigfache der Dicke der Metallschicht bzw. einer ersten Dicke der Metallschicht. Beispielsweise lässt sich ein derartiger geradliniger Verlauf in einem Schnittbild erkennen, das sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene erstreckt.In contrast to the carrier substrates known from the prior art, it is provided according to the invention that the profile of the flanks comprises a first section with a rectilinear course and a second section with a curved course. It has been found that such a flank profile not only enables the desired advantages in terms of thermal shock resistance, but is also operationally reliable and easy to produce. In particular, it is possible in a single etching step to realize a flank profile that implements a first section with a rectilinear course and a second section with a curved course. A straight course is understood to mean a course of the respective first section that can be described by a straight line or, taking into account manufacturing tolerances, by a curvature whose radius of curvature is greater than fifty times the thickness of the metal layer or a first thickness of the metal layer . For example, such a rectilinear course can be seen in a sectional image that extends perpendicularly to the main plane of extent.

Vorzugsweise weist die Isolationsschicht Al₂O₃, Si₃N₄, AIN, ZTA (Zirkonia toughened Alumina), MgO, BeO, SiC oder hochdichtes MgO (> 90% der theoretischen Dichte), TSZ (tetragonal stabilisiertes Zirkonoxid) oder ZTA als Material für die Keramik auf. Es ist dabei auch vorstellbar, dass die Isolationsschicht als Verbund- bzw. Hybridkeramik ausgebildet ist, bei der zur Kombination verschiedener gewünschter Eigenschaften mehrere Isolationsschichten, die sich jeweils in Hinblick auf ihre materielle Zusammensetzung unterscheiden, übereinander angeordnet und zu einer Isolationsschicht zusammengefügt sind. Es ist sogar vorstellbar, dass die Isolationsschicht, beispielsweise zur Bildung eines IMB, aus einem organischen Material, z.B. einem Harz, gefertigt ist. Als Materialien für die Metallschicht sind Kupfer, Aluminium, Molybdän und/oder deren Legierungen sowie Laminate, wie CuW, CuMo, CuAI, AICu und/oder CuCu, insbesondere eine Kupfersandwichstruktur mit einer ersten Kupferschicht und einer zweiten Kupferschicht, wobei sich eine Korngröße in der ersten Kupferschicht von der zweiten Kupferschicht unterscheidet, vorstellbar.The insulating layer preferably has Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ , AlN, ZTA (zirconia toughened alumina), MgO, BeO, SiC or high-density MgO (>90% of the theoretical density), TSZ (tetragonally stabilized zirconium oxide) or ZTA as material for the ceramics. It is also conceivable for the insulation layer to be designed as a composite or hybrid ceramic, in which, to combine various desired properties, several insulation layers, each of which differs in terms of their material composition, are arranged one on top of the other and form an insulation layers are joined together. It is even conceivable that the insulating layer, for example to form an IMB, is made of an organic material, for example a resin. Materials for the metal layer are copper, aluminum, molybdenum and/or their alloys and laminates such as CuW, CuMo, CuAl, AlCu and/or CuCu, in particular a copper sandwich structure with a first copper layer and a second copper layer, with a grain size in the the first copper layer differs from the second copper layer.

Vorzugsweise wird der Flankenverlauf durch einen Ätzschritt hergestellt. Alternativ oder ergänzend ist es vorstellbar, dass der Flankenverlauf durch Fräsen und/oder Laserablation hergestellt wird. Darüber hinaus ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Trägersubstrat neben der Metallschicht und der Isolationsschicht mindestens eine weitere Metallschicht und/oder eine weitere Isolationsschicht aufweist. Dabei ist das Trägersubstrat vorzugsweise in Sandwichbauweise zusammengesetzt und die Isolationsschicht ist zwischen der Metallschicht und der weiteren Metallschicht angeordnet. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die weitere Metallschicht frei ist von Strukturierungen. D. h. an der der Metallschicht gegenüberliegenden Seite der Keramikschicht ist die weitere Metallschicht durchgehend ausgestaltet. In diesem Fall bildet die weitere Metallschicht eine Rückseitenmetallisierung aus, die es beispielsweise gestattet, eine vergleichsweise dünne Isolationsschicht von weniger als 800 µm, zu verwenden.The course of the flanks is preferably produced by an etching step. Alternatively or additionally, it is conceivable that the profile of the flanks is produced by milling and/or laser ablation. In addition, it is preferably provided that the carrier substrate has at least one further metal layer and/or one further insulating layer in addition to the metal layer and the insulating layer. In this case, the carrier substrate is preferably assembled in a sandwich construction and the insulation layer is arranged between the metal layer and the further metal layer. Provision is preferably made for the further metal layer to be free of structuring. i.e. on the side of the ceramic layer opposite the metal layer, the further metal layer is designed to be continuous. In this case, the further metal layer forms a rear-side metallization which, for example, makes it possible to use a comparatively thin insulating layer of less than 800 μm.

Weiterhin ist es vorstellbar, dass die zweite Kante entlang einer Umlaufrichtung (, d. h. entlang einer dem generellen Verlauf der ersten Kante und der zweiten Kante um die Nutzfläche herum folgenden Richtung) gesehen die Anbindungsfläche in der Haupterstreckungsebene begrenzt und dabei in Umlaufrichtung einen mäanderförmigen, briefmarkenrandförmigen und/oder einen sägezahnförmigen Verlauf aufweist, wobei sich insbesondere der mäanderförmige, briefmarkenrandförmige und/oder der sägezahnförmige Verlauf über die gesamte zweite Kante der Metallschicht erstreckt. Vorstellbar ist auch, dass sich der mäanderförmige, briefmarkenrandförmige und/oder sägezahnförmige Verlauf der Metallschicht nur über einen Teilbereich der zweiten Kante der Metallschicht erstreckt bzw. mehrere Teilbereiche in Umlaufrichtung gesehen zueinander beabstandet aneinander anschließen. Durch die Ausbildung eines strukturierten und/oder modulierten Verlaufs der zweiten Kante wird dessen Oberflächenvergrößerung so ausgelegt, dass im Wesentlichen unabhängig vom Ort des Auftretens einer mechanischen Spannung diese vorteilhaft verteilt werden kann. Vorzugsweise ist die erste Kante analog moduliert. Der Flankenverlauf in Umlaufrichtung kann aber auch unregelmäßige Rücksprünge aufweisen, d. h. z. B. kleine und größere Aussparungen, die gemischt oder abwechselnd zueinander angeordnet sind, oder die wellenlinienförmig, rechteckförmig, parallellogrammförmig oder zackig ausgebildet sind.It is also conceivable that the second edge, viewed along a circumferential direction (i.e. along a direction following the general course of the first edge and the second edge around the useful area), delimits the connection surface in the main plane of extension and in the circumferential direction has a meandering, postage stamp-shaped edge and /or has a sawtooth profile, in particular the meandering, postage stamp edge-shaped and/or the sawtooth profile extending over the entire second edge of the metal layer. It is also conceivable that the meandering, postage stamp edge-shaped and/or sawtooth profile of the metal layer extends only over a partial area of the second edge of the metal layer or that several partial areas adjoin one another at a distance from one another as seen in the circumferential direction. By forming a structured and/or modulated course of the second edge, its surface enlargement is designed in such a way that the mechanical stress can be advantageously distributed essentially independently of the location where it occurs. The first edge is preferably modulated analogously. However, the course of the flanks in the direction of rotation can also have irregular recesses, i. H. e.g. B. small and larger recesses, which are mixed or arranged alternately to one another, or which are wavy, rectangular, parallelogram-shaped or jagged.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass sich die Anbindungsfläche nicht über die gesamte Länge der Isolationsschicht entlang der Primärrichtung erstreckt. Mit anderen Worten: die Isolationsschicht steht in Richtung der Haupterstreckungsebene gegenüber der Metallschicht, insbesondere gegenüber der zweiten Kante, vor. Vorzugsweise ist die Metallschicht strukturiert und die erste und zweite Kante entsteht in Folge einer Strukturierungsmaßnahme, z. B. einem Ätzen oder einem Oberflächenfräsen von Isolationsgräben. Ferner ist es vorstellbar, dass die Metallschicht in einem Randbereich, der sich an der ersten Kante in Richtung eines Zentrums der Metallschicht bzw. in Richtung der Nutzfläche, d. h. nach innen, erstreckt, eine Materialschwächung aufweist. Der Randbereich liegt somit in Primärrichtung gesehen bezogen auf die erste Kante dem Flankenverlauf gegenüber. Unter einer Materialschwächung ist insbesondere eine Variation bzw. Modulation in der Metallschichtdicke zu verstehen. Beispielsweise ist als Materialschwächung eine kuppelförmige Aussparung an der Oberseite der Metallschicht zu verstehen. Vorzugsweise beträgt ein Verhältnis einer Erstreckung des Randbereichs zu einer in dieselbe Richtung bemessenen Gesamtlänge der Metallschicht einen Wert von weniger als 0,25, bevorzugt weniger als 0,15 und besonders bevorzugt weniger als 0,1. Ferner ist es vorstellbar, dass in Primärrichtung gesehen an der Metallschicht ein dem Randbereich gegenüberliegender weiterer Randbereich ausgebildet ist (das beschriebene Verhältnis berücksichtigt dann die Erstreckung des Randbereichs und des weiteren Randbereichs). Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Dimensionierung des Randbereichs, d. h. insbesondere das Verhältnis der Erstreckung des Randbereichs in Primärrichtung gesehen zur in dieselbe Richtung gemessenen Gesamtlänge der Metallschicht, abhängt von der ersten Dicke der Metallschicht. Beispielsweise ist für Metallschichten, deren erste Dicke größer ist als 150 µm - beispielsweise zwischen 0,4 und 2,5 mm liegt -, das Verhältnis der Erstreckung des Randbereichs in Primärrichtung gesehen zur in dieselbe Richtung gemessenen Gesamtlänge der Metallschicht kleiner als 0,35, bevorzugt kleiner als 0,25 und besonders bevorzugt kleiner als 0,18. Dabei bemisst sich die Erstreckung bzw. die Gesamtlänge insbesondere in einer senkrecht zum Verlauf der ersten Kante orientierten Richtung. Insbesondere beginnt die Messung der Erstreckung mit der ersten Kante und ist auf einen Zentralbereich der Metallschicht gerichtet.In particular, it is provided that the connection area does not extend over the entire length of the insulation layer along the primary direction. In other words: the insulation layer protrudes in the direction of the main plane of extension in relation to the metal layer, in particular in relation to the second edge. The metal layer is preferably structured and the first and second edges are created as a result of a structuring measure, e.g. B. etching or surface milling of isolation trenches. Furthermore, it is conceivable that the metal layer in an edge region, which extends at the first edge in the direction of a center of the metal layer or in the direction of the useful area, i. H. extends inwards, has a material weakening. Viewed in the primary direction, the edge region is therefore opposite the course of the flank in relation to the first edge. A material weakening is to be understood in particular as meaning a variation or modulation in the metal layer thickness. For example, a dome-shaped recess on the upper side of the metal layer is to be understood as material weakening. A ratio of an extent of the edge region to a total length of the metal layer measured in the same direction is preferably less than 0.25, preferably less than 0.15 and particularly preferably less than 0.1. It is also conceivable that, viewed in the primary direction, a further edge region opposite the edge region is formed on the metal layer (the relationship described then takes into account the extent of the edge region and the further edge region). It is preferably provided that the dimensioning of the edge area, i. H. in particular the ratio of the extent of the edge region seen in the primary direction to the total length of the metal layer measured in the same direction depends on the first thickness of the metal layer. For example, for metal layers whose first thickness is greater than 150 µm - for example between 0.4 and 2.5 mm - the ratio of the extension of the edge region seen in the primary direction to the total length of the metal layer measured in the same direction is less than 0.35, preferably less than 0.25 and more preferably less than 0.18. In this case, the extent or the total length is measured in particular in a direction oriented perpendicularly to the course of the first edge. In particular, the measurement of the extent begins with the first edge and is directed towards a central area of the metal layer.

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Kante umlaufend, insbesondere zumindest teilweise oder vollständig, mit einem Füllmaterial bedeckt ist. Dabei ist das Füllmaterial dazu geeignet, die Rissbildung an der Kante zu unterdrücken, d.h. eine Ausdehnung des Risses zu hemmen oder sogar gänzlich zu verhindern. Vorzugsweise umfasst das Füllmaterial ein Kunststoffmaterial, wie Polyimid, Polyamide, Epoxid oder Polyetheretherketon. Es ist dabei auch vorstellbar, dass dem Kunststoffmaterial ein Keramikanteil zugefügt ist. Beispiele für einen solchen Zusatzstoff sind Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Bornitrid oder Glas.Furthermore, it is preferably provided that the second edge is covered circumferentially, in particular at least partially or completely, with a filling material. The filling material is suitable for suppressing the formation of cracks at the edge, ie for inhibiting or even completely preventing the crack from expanding. Preferably the filler material comprises a plastic material such as polyimide, polyamide, epoxy or polyether ether ketone. It is also conceivable that a ceramic portion is added to the plastic material. Examples of such an additive are silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, boron nitride or glass.

Es ist auch vorstellbar, dass dem Kunststoffmaterial Kohlefasern, Glasfasern und/oder Nanofasern beigefügt sind. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Füllmaterial hitzebeständig ist, d. h. das Füllmaterial schmilzt nicht bei Temperaturen, die bei der Herstellung des Trägersubstrats nach dem Aufbringen des Füllmaterials und/oder beim Löten auftreten. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Füllmaterial geeignet ist, eine feste und gute Bindung mit der Isolationsschicht, vorzugsweise dem gewählten Keramikmaterial, und der Metallschicht, vorzugsweise dem gewählten Metall, wie Kupfer, einzugehen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Füllmaterials gleich oder größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient der Isolationsschicht und/oder der Metallschicht. Beispielsweise ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Füllmaterials mehr als dreimal so groß wie der thermische Ausdehnungskoeffizient der Metallschicht.It is also conceivable that carbon fibers, glass fibers and/or nanofibers are added to the plastic material. Preferably it is envisaged that the filling material is heat resistant, i. H. the filler material does not melt at temperatures that occur during manufacture of the carrier substrate after the filler material has been applied and/or during soldering. Furthermore, it is preferably provided that the filling material is suitable for entering into a firm and good bond with the insulation layer, preferably the chosen ceramic material, and the metal layer, preferably the chosen metal, such as copper. Furthermore, it is provided that the thermal expansion coefficient of the filling material is equal to or greater than the thermal expansion coefficient of the insulation layer and/or the metal layer. For example, the coefficient of thermal expansion of the filler material is more than three times the coefficient of thermal expansion of the metal layer.

Vorzugsweise weist der Flankenverlauf ein lokales Maximum und mindestens ein lokales Minimum auf, d. h. zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante ist ein lokales Maximum und ein lokales Minimum angeordnet. Die Begriffe „Maximum“ bzw. „Minimum“ bedeuten im Sinne der Erfindung die Höhe oder Dicke der Metallschicht an dieser Stelle, bezogen auf die der Metallschicht zugewandten Oberfläche der Isolationsschicht. Mit anderen Worten: es bildet sich eine Wölbung bzw. Ausbeulung, beispielsweise in Form eines Vorhügels oder Vorerhebung, im Flankenverlauf aus. Es hat sich in vorteilhafter Weise herausgestellt, dass sich mit einem Flankenverlauf, der mindestens ein lokales Maximum und ein lokales Minimum aufweist, eine Temperaturwechselbeständigkeit signifikant verbessern lässt. Insbesondere erstreckt sich die Primärrichtung nach außen, d. h. von einem als Nutzfläche von der Metallschicht bereitgestellten Bereich zu einem metallfreien Bereich auf dem Trägersubstrat. Die Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit durch den Flankenverlauf mit dem lokalem Maximum und dem lokalen Minimum gestattet es zudem in vorteilhafter Weise, auf eine Materialschwächung, beispielsweise in Form von kuppelförmigen Aushöhlungen, im Randbereich zu verzichten, wodurch die effektive Nutzfläche auf der Oberseite der Metallschicht vergrößert werden kann. Der Flankenverlauf bildet sich dabei als Außenseite der Metallschicht in einem senkrecht zur Haupterstreckungsebene und parallel zur Primärrichtung verlaufenden Querschnitt bzw. einer entsprechenden Schnittansicht aus. Vorzugsweise ist die Anzahl der lokalen Maxima und lokalen Minima jeweils kleiner als 5. Besonders bevorzugt gibt es genau ein lokales Maximum und ein lokales Minimum.Preferably, the slope profile has a local maximum and at least one local minimum, i. H. a local maximum and a local minimum are arranged between the first edge and the second edge. For the purposes of the invention, the terms “maximum” and “minimum” mean the height or thickness of the metal layer at this point, based on the surface of the insulating layer facing the metal layer. In other words: a bulge or bulge forms, for example in the form of a promontory or pre-elevation, in the course of the flank. It has been found to be advantageous that a flank profile that has at least one local maximum and one local minimum can significantly improve thermal shock resistance. In particular, the primary direction extends outwards, i. H. from an area provided by the metal layer as a usable area to a metal-free area on the carrier substrate. The improvement in thermal shock resistance due to the profile of the flanks with the local maximum and the local minimum also advantageously makes it possible to dispense with weakening the material, for example in the form of dome-shaped cavities, in the edge region, as a result of which the effective usable area on the upper side of the metal layer can be increased . The course of the flanks is formed as the outside of the metal layer in a cross section or a corresponding sectional view running perpendicularly to the main plane of extent and parallel to the primary direction. The number of local maxima and local minima is preferably less than 5 in each case. There is particularly preferably exactly one local maximum and one local minimum.

Vorzugsweise bildet sich ein Wendepunkt bzw. ein Umkehrpunkt zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante aus. Vorzugsweise ist das lokale Maximum zwischen dem Umkehrpunkt bzw. Wendepunkt und der zweiten Kante angeordnet und das lokale Minimum zwischen der ersten Kante und dem Umkehrpunkt bzw. Wendepunkt. Beispielsweise lässt sich der Flankenverlauf zumindest bereichsweise über ein Polynom mindestens dritten Grades beschreiben. Dabei ist es vorstellbar, dass der Flankenverlauf entlang eines Umfangs der Metallschicht, d. h. entlang einer geschlossenen Kurve innerhalb der Haupterstreckungsebene am äußersten Umfang der Metallschicht, zu mehr als 50 %, bevorzugt zu mehr als 75 % und besonders bevorzugt vollständig mit einem lokalen Maximum und einem lokalen Minimum ausgestaltet ist. Als lokales Maximum / Minimum versteht der Fachmann insbesondere einen Bereich, in dem in der Umgebung der Flankenverlauf nicht größer / nicht kleiner ist als im lokalen Maximum / Minimum. Dabei kann der Flankenverlauf in Form von globalen Maxima bzw. Minima durchaus größere bzw. kleinere Werte als das lokale Maximum bzw. Minimum annehmen. Beispielsweise nimmt der Flankenverlauf an der ersten Kante ein globales Maximum an, während an der zweiten Kante ein globales Minimum angenommen wird. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich der Kantenverlauf kontinuierlich, d. h. im Wesentlich stufenlos entlang der Primärrichtung erstreckt.A turning point or a reversal point is preferably formed between the first edge and the second edge. The local maximum is preferably arranged between the reversal point or turning point and the second edge and the local minimum between the first edge and the reversing point or turning point. For example, the profile of the flanks can be described, at least in certain areas, using a polynomial of at least the third degree. It is conceivable that the course of the flanks along a circumference of the metal layer, i. H. along a closed curve within the main plane of extent at the outermost periphery of the metal layer, is configured to more than 50%, preferably to more than 75% and particularly preferably completely with a local maximum and a local minimum. A person skilled in the art understands a local maximum/minimum to be in particular a region in which the slope profile in the vicinity is no greater/no smaller than in the local maximum/minimum. In this case, the flank progression in the form of global maxima or minima can certainly assume larger or smaller values than the local maximum or minimum. For example, the edge progression assumes a global maximum at the first edge, while a global minimum is assumed at the second edge. Furthermore, it is preferably provided that the course of the edges changes continuously, i. H. extends substantially steplessly along the primary direction.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der geradlinige Verlauf des mindestens einen ersten Abschnitts gegenüber der Haupterstreckungsebene um einen zweiten Winkel geneigt ist, der größer als 20° ist, bevorzugt zwischen 20° und 50° und besonders bevorzugt zwischen 25° und 40° liegt. Es hat sich herausgestellt, dass derartig steile, geradlinigen Verläufe möglich sind, ohne die Temperaturwechselbeständigkeit oder die Herstellung des Flankenverlaufs negativ zu beeinträchtigen. Gleichzeitig gestaltet der vergleichsweise steile Anstieg eine möglichst bauraumökonomische und platzsparende Anordnung der einzelnen Metallabschnitte auf dem Trägersubstrat.It is preferably provided that the rectilinear course of the at least one first section is inclined by a second angle relative to the main extension plane, which is greater than 20°, preferably between 20° and 50° and particularly preferably between 25° and 40°. It has been found that such steep, straight curves are possible without adversely affecting the resistance to temperature changes or the production of the flank curve. At the same time, the comparatively steep rise creates an arrangement of the individual metal sections on the carrier substrate that is as economical as possible in terms of installation space and space.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der gekrümmte Bereich des mindestens einen zweiten Abschnitts konkav gekrümmt ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass nur ein einziger zweiter Abschnitt vorgesehen bzw. ausgebildet ist, insbesondere nur ein einziger konkav gekrümmter zweiter Abschnitt.Provision is preferably made for the curved region of the at least one second section to be concavely curved. It is preferably provided that only a single second section is provided or formed, in particular only a single concavely curved second section.

Ferner ist es bevorzugt vorgesehen, dass der mindestens eine erste Abschnitt zwischen dem lokalen Maximum und der zweiten Kante angeordnet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass nur ein einziger erster Abschnitt zwischen dem lokalen Maximum und der zweiten Kante angeordnet ist und dass bevorzugt nur ein einziger erster Abschnitt und nur ein einziger zweiter Abschnitt ausgebildet sind. Insbesondere erstreckt sich der geradlinige Verlauf von der zweiten Kante bis zum lokalen Maximum, insbesondere dem lokalen Maximum, das am nächsten an der zweiten Kante angeordnet ist. Mit anderen Worten: Der erste Abschnitt enthält keinerlei gekrümmten Teilbereich bzw. ist frei von einem gekrümmten Teilbereich. Vorstellbar ist, dass der erste Abschnitt mehrere geradlinige Verläufe umfasst, die beispielsweise unterschiedlich geneigt sind. Ferner ist es alternativ und/oder ergänzend vorstellbar, dass mehrere gekrümmte Bereiche im zweiten Abschnitt ausgebildet sind, die sich in Hinblick auf ihren Krümmungsradius voneinander unterscheiden.Furthermore, it is preferably provided that the at least one first section is arranged between the local maximum and the second edge. In particular, it is provided that only a single first section is arranged between the local maximum and the second edge and that preferably only a single first section and only a single second section are formed. In particular, the rectilinear course extends from the second edge to the local maximum, in particular the local maximum which is arranged closest to the second edge. In other words: the first section does not contain any curved partial area or is free of a curved partial area. It is conceivable that the first section comprises a number of rectilinear courses which, for example, are inclined at different angles. Furthermore, it is alternatively and/or additionally conceivable that a plurality of curved regions are formed in the second section, which differ from one another with regard to their radius of curvature.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Metallschicht außerhalb des Flankenverlaufs, insbesondere in einem als Nutzfläche vorgesehenen zentralen Bereich, eine erste Dicke, und im lokalen Maximum eine zweite Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke kleiner ist als die erste Dicke. Dadurch wird sichergestellt, dass das lokale Maximum nicht gegenüber der Oberseite der Metallschicht vorsteht. Dabei erstreckt sich das lokale Maximum in Umlaufrichtung wulstartig und bildet gegenüber dem globalen Maximum des Flankenverlaufs, nämlich der ersten Kante, einen Vorläufer in der Erhöhung.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the metal layer has a first thickness outside the flank profile, in particular in a central area provided as a useful area, and a second thickness at the local maximum, the second thickness being smaller than the first thickness . This ensures that the local maximum does not protrude from the top of the metal layer. The local maximum extends like a bead in the circumferential direction and forms a precursor in the elevation compared to the global maximum of the flank profile, namely the first edge.

Dabei ist ein Verhältnis der zweiten Dicke zur ersten Dicke kleiner als 0,55, bevorzugt kleiner als 0,5 und besonders bevorzugt kleiner als 0,45. Es hat sich herausgestellt, dass es mit dem entsprechenden Festlegen der zweiten Dicke möglich ist, sicherzustellen, dass sich im ersten Abschnitt, insbesondere zwischen dem lokalen Maximum und der zweiten Kante ein geradliniger Verlauf einstellt.A ratio of the second thickness to the first thickness is less than 0.55, preferably less than 0.5 and particularly preferably less than 0.45. It has been found that by setting the second thickness accordingly, it is possible to ensure that a rectilinear course is established in the first section, in particular between the local maximum and the second edge.

Es ist ferner vorstellbar, dass das lokale Maximum Teil eines Plateaus oder einer kuppelförmigen Auswölbung ist. In Umlaufrichtung (d. h. wenn man einer Erstreckungsrichtung der ersten Kante bzw. der zweiten Kante folgt) gesehen erstreckt sich dabei das lokale Maximum über mehr als 50 % des gesamten Umfangs der Metallschicht, bevorzugt über mehr als 75 % der Metallschicht, und besonders bevorzugt vollständig entlang des Umfangs der Metallschicht. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Metallschicht an der ersten Kante die erste Dicke aufweist und insbesondere die erste Dicke einer maximalen Dicke der Metallschicht darstellt.It is also conceivable that the local maximum is part of a plateau or a dome-shaped bulge. Seen in the circumferential direction (i.e. if one follows a direction of extension of the first edge or the second edge), the local maximum extends over more than 50% of the entire circumference of the metal layer, preferably over more than 75% of the metal layer, and particularly preferably completely along it the perimeter of the metal layer. Furthermore, it is provided that the metal layer has the first thickness at the first edge and in particular represents the first thickness of a maximum thickness of the metal layer.

Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass sich der Flankenverlauf in Primärrichtung gemessen über eine erste Länge zwischen der ersten Kante und der zweiten Kante erstreckt, wobei ein Verhältnis zwischen der ersten Länge zur ersten Dicke einen Wert zwischen 0,5 und 2,5, bevorzugt zwischen 0,8 und 2,2, und besonders bevorzugt zwischen 1,1 und 1,9 annimmt. Dadurch lassen sich vergleichsweise breite Flankenverläufe realisieren. Zum Vergleich: Typischerweise ist das Verhältnis zwischen der ersten Länge zur ersten Dicke kleiner als 0,5. Es hat sich herausgestellt, dass sich diese Verbreiterung des Flankenverlaufs nicht nur positiv auf die Temperaturwechselbeständigkeit auswirkt, sondern zudem auch eine Wärmespreizung unterstützt, insbesondere für Bauteile, die sehr nah an der ersten Kante platziert werden, da diese dann auch den Bereich unterhalb des Flankenverlaufs der Metallschicht zum Wärmetransport mitnutzen können. Ein breiter Flankenverlauf lässt es zudem zu, die Strukturierung mit lokalem Maximum und lokalem Minimum kontrollierter einstellen zu können. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die zweite Dicke in einem Punkt gemessen wird, der in Primärrichtung gesehen das 2/5-fache der ersten Länge von der zweiten Kante entfernt ist, insbesondere wenn das lokale Maximum durch den Flankenverlauf nicht klar ersichtlich sein sollte.Advantageously, it is provided that the course of the flanks, measured in the primary direction, extends over a first length between the first edge and the second edge, with a ratio between the first length and the first thickness having a value between 0.5 and 2.5, preferably between 0 .8 and 2.2, and more preferably between 1.1 and 1.9. As a result, comparatively wide edge profiles can be implemented. For comparison: typically the ratio of the first length to the first thickness is less than 0.5. It has been found that this broadening of the flank profile not only has a positive effect on the thermal shock resistance, but also supports heat spreading, especially for components that are placed very close to the first edge, since this then also covers the area below the flank profile of the Metal layer can share for heat transport. A broad edge progression also makes it possible to adjust the structuring with a local maximum and local minimum in a more controlled manner. Provision is preferably made for the second thickness to be measured at a point which, viewed in the primary direction, is 2/5 times the first length away from the second edge, in particular if the local maximum is not clearly evident from the course of the flanks.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass sich der Flankenverlauf von der zweiten Kante an der Unterseite bis zum lokalen Maximum über eine zweite Länge erstreckt, wobei ein Verhältnis zwischen der zweiten Länge zu der ersten Länge einen Wert zwischen 0,2 und 0,7, bevorzugt zwischen 0,25 und 0,6 und besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 0,5 annimmt. Mit anderen Worten: es hat sich herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn das lokale Maximum, das heißt die lokale Erhebung im Flankenverlauf, von der zweiten Kante aus gesehen in der ersten Hälfte oder, bevorzugt, in einem Bereich zwischen der ersten Hälfte und dem ersten Drittel des Flankenverlaufs angeordnet ist. Damit liegt das lokale Maximum insbesondere am äußersten Rand der Metallschicht und unterstützt so die Temperaturwechselbeständigkeit des gesamten Trägersubstrats.It is preferably provided that the course of the flanks extends from the second edge on the underside to the local maximum over a second length, with a ratio between the second length and the first length having a value between 0.2 and 0.7, preferably between takes between 0.25 and 0.6 and more preferably between 0.3 and 0.5. In other words, it has been found that it is particularly advantageous if the local maximum, i.e. the local elevation in the course of the flank, viewed from the second edge in the first half or, preferably, in an area between the first half and is arranged in the first third of the flank course. The local maximum is therefore in particular at the outermost edge of the metal layer and thus supports the thermal shock resistance of the entire carrier substrate.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass eine gedacht geradlinige erste Verbindungslinie, die durch die erste Kante und die zweite Kante verläuft, gegenüber einer Anbindungsfläche, über die die Metallschicht an die Isolationsschicht angebunden ist, um einen ersten Winkel geneigt ist, und wobei eine erste geradlinige zweite Verbindungslinie, die durch die zweite Kante und das lokale Maximum verläuft, gegenüber der Anbindungsfläche um einen zweiten Winkel geneigt ist, wobei ein Verhältnis des zweiten Winkels zum ersten Winkel kleiner ist als 0,8, bevorzugt kleiner als 0,7 und besonders bevorzugt kleiner als 0,6. Dies gilt bevorzugt für Trägersubstrate mit einer vergleichsweise großen ersten Dicke, beispielsweise ersten Dicken zwischen 0,4 und 2,5 mm. In dieser Ausführungsform ist es insbesondere vorgesehen, dass das lokale Maximum sich insbesondere in einem flachen Flankenverlauf innerhalb des ersten Drittels ausbildet. Es hat sich bereits herausgestellt, dass mit einem solchen sehr flachen Flankenverlauf im ersten Drittel (von der zweiten Kante aus gesehen) mit einem nicht wesentlich ausgeprägten lokalen Maximum bereits signifikante Verbesserungen der Temperaturwechselbeständigkeit erzielen lassen. Außerdem lässt sich ein solcher Verlauf vergleichsweise einfach mit einem Füllmaterial bzw. mit einem Vergussmaterial abdecken. Für Trägersubstrate mit einer vergleichsweise kleinen ersten Dicke ist es bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Winkel größer ist als der erste Winkel. Beispielsweise nimmt das Verhältnis des zweiten Winkels zum ersten Winkel einen Wert zwischen 0,5 und 2, bevorzugt zwischen 0,6und 1,6 oder besonders bevorzugt von etwa 0,7 und 1,2an. Es ist auch vorstellbar, dass statt des lokalen Maximums ein Punkt an der Außenseite des Flankenverlaufs genommen wird, der in Primärrichtung gesehen das 2/5-fache der ersten Länge von der zweiten Kante entfernt ist.It is preferably provided that an imaginary straight first connecting line, which runs through the first edge and the second edge, is inclined at a first angle relative to a connecting surface via which the metal layer is connected to the insulating layer, and wherein a first rectilinear second connection line, which runs through the second edge and the local maximum, is inclined by a second angle with respect to the connection surface, wherein a ratio of the second angle to the first angle is less than 0.8, preferably less than 0.7 and more preferably less than 0.6. This preferably applies to carrier substrates with a comparatively large first thickness, for example first thicknesses between 0.4 and 2.5 mm. In this embodiment, it is provided in particular that the local maximum is formed in particular in a flat flank profile within the first third. It has already been found that with such a very flat flank profile in the first third (seen from the second edge) with a local maximum that is not significantly pronounced, significant improvements in thermal shock resistance can already be achieved. In addition, such a course can be covered comparatively easily with a filling material or with a casting material. For carrier substrates with a comparatively small first thickness, provision is preferably made for the second angle to be larger than the first angle. For example, the ratio of the second angle to the first angle assumes a value between 0.5 and 2, preferably between 0.6 and 1.6 or particularly preferably between about 0.7 and 1.2. It is also conceivable that instead of the local maximum, a point on the outside of the edge course is taken, which is 2/5 times the first length away from the second edge, seen in the primary direction.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der zweite Winkel kleiner ist als der erste Winkel bzw. der erste Winkel ist größer als der zweite Winkel. Ein solches Verhältnis zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel hat sich besonders vorteilhaft für Trägersubstrate mit einer vergleichsweise großen ersten Dicke herausgestellt. Vorzugsweise ist die erste Dicke hierbei größer als 300 µm, bevorzugt größer als 400 µm und besonders bevorzugt größer als 500 µm oder sogar größer als 1 mm. Beispielsweise nimmt die erste Dicke einen Wert zwischen 300 µm und 5 mm, bevorzugt zwischen 400 µm und 3 mm und besonders bevorzugt zwischen 500µm und 1 mm an. Besonders bevorzugt ist die erste Dicke größer als 1,3 mm und besonders bevorzugt größer als 1,8 mm.It is preferably provided that the second angle is smaller than the first angle or the first angle is larger than the second angle. Such a ratio between the first angle and the second angle has turned out to be particularly advantageous for carrier substrates with a comparatively large first thickness. In this case, the first thickness is preferably greater than 300 μm, preferably greater than 400 μm and particularly preferably greater than 500 μm or even greater than 1 mm. For example, the first thickness assumes a value between 300 μm and 5 mm, preferably between 400 μm and 3 mm and particularly preferably between 500 μm and 1 mm. The first thickness is particularly preferably greater than 1.3 mm and particularly preferably greater than 1.8 mm.

Vorzugsweise verändert sich das Verhältnis zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel entlang einer parallel zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Umlaufrichtung, insbesondere ist das Verhältnis moduliert, beispielsweise periodisch. Dabei ist es vorstellbar, dass sich das Verhältnis zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel zumindest abschnittsweise auch umkehrt, d. h. es gibt Abschnitte, in denen der erste Winkel größer ist als der zweite Winkel und Abschnitte, in denen der zweite Winkel größer ist als der erste Winkel.The ratio between the first angle and the second angle preferably changes along a circumferential direction running parallel to the main plane of extension, in particular the ratio is modulated, for example periodically. It is conceivable that the relationship between the first angle and the second angle is reversed at least in sections, i. H. there are sections where the first angle is larger than the second angle and sections where the second angle is larger than the first angle.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen der zweiten Dicke und der ersten Länge einen Wert zwischen 0,08 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,09 und 0,35, und besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,3 oder sogar 0,2 annimmt, insbesondere wenn der zweite Winkel kleiner ist als der erste Winkel. Besonders für die Werte zwischen 0,1 und 0,3 hat sich eine signifikante Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit eingestellt, die die Lebensdauer der Trägersubstrate deutlich verlängert.In a preferred embodiment it is provided that a ratio between the second thickness and the first length has a value between 0.08 and 0.4, preferably between 0.09 and 0.35, and particularly preferably between 0.1 and 0. 3 or even 0.2, especially when the second angle is smaller than the first angle. Especially for values between 0.1 and 0.3, there was a significant improvement in thermal shock resistance, which significantly extends the service life of the carrier substrate.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Metallschicht im lokalen Minimum eine dritte Dicke aufweist, wobei ein Verhältnis der dritten Dicke zur zweiten Dicke einen Wert zwischen 0,1 und 1, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,95 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 0,9 annimmt. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das lokale Minimum eine deutlich kleinere Dicke aufweist als das lokale Maximum, wonach beispielsweise das Vergussmaterial bzw. Füllmaterial in diese Absenkungen im Bereich des lokalen Minimums eindringen kann und so beispielsweise zu einem zusätzlichen Formschluss in Primärrichtung gesehen führt. Dabei kann sich das Verhältnis der dritten Dicke zur zweiten Dicke in Umlaufrichtung gesehen ändern. Insbesondere könnte das Verhältnis zwischen der dritten Dicke und der zweiten Dicke in Umlaufrichtung periodisch moduliert sein.In a further embodiment of the present invention, it is provided that the metal layer has a third thickness in the local minimum, with a ratio of the third thickness to the second thickness having a value between 0.1 and 1, preferably between 0.3 and 0.95 more preferably between 0.5 and 0.9. It has proven to be particularly advantageous if the local minimum has a significantly smaller thickness than the local maximum, after which, for example, the casting material or filling material can penetrate into these depressions in the area of the local minimum and thus lead, for example, to an additional form fit seen in the primary direction . The ratio of the third thickness to the second thickness can change as seen in the circumferential direction. In particular, the ratio between the third thickness and the second thickness could be periodically modulated in the circumferential direction.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Metallschicht eine erste Dicke zwischen 0,2 und 1 mm, bevorzugt zwischen 0,25 und 0,8 mm, und besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 0,6 mm oder zwischen 0,4 und 2,5 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm, und besonders bevorzugt zwischen 0,6 und 1,5 mm aufweist. Es hat sich in vorteilhafter Weise herausgestellt, dass der Flankenverlauf mit dem lokalen Maximum und dem lokalen Minimum sich vorteilhaft auf die Temperaturwechselbeständigkeit auswirkt, sowohl für die Trägersubstrate mit der einer üblichen ersten Dicke sowie für eine erste Dicke, die vergleichsweise groß ist. Vorzugsweise ist die erste Dicke größer als 1 mm, bevorzugt größer als 1,5 mm und besonders bevorzugt größer als 2 mm. Insbesondere für das Trägersubstrat mit einer vergleichsweise großen ersten Dicke ist es vorgesehen, dass die Isolationsschicht, d. h. insbesondere die Keramikschicht, eine Dicke aufnimmt, die kleiner ist als 1,1 mm, bevorzugt kleiner als 0,8 mm, und besonders bevorzugt kleiner als 0,6 mm. Dadurch lässt sich zusätzlich noch die Temperaturleitfähigkeit des Trägersubstrats optimieren.In a particularly preferred embodiment, it is provided that the metal layer has a first thickness of between 0.2 and 1 mm, preferably between 0.25 and 0.8 mm, and particularly preferably between 0.3 and 0.6 mm or between 0. 4 and 2.5 mm, preferably between 0.5 and 2 mm, and particularly preferably between 0.6 and 1.5 mm. It has been found to be advantageous that the flank profile with the local maximum and the local minimum has an advantageous effect on the thermal shock resistance, both for the carrier substrates with a conventional first thickness and for a first thickness that is comparatively large. The first thickness is preferably greater than 1 mm, preferably greater than 1.5 mm and particularly preferably greater than 2 mm. In particular for the carrier substrate with a comparatively large first thickness, it is provided that the insulation layer, i. H. in particular the ceramic layer, takes up a thickness which is less than 1.1 mm, preferably less than 0.8 mm, and particularly preferably less than 0.6 mm. This also allows the thermal conductivity of the carrier substrate to be optimized.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Flankenverlauf sich in Primärrichtung gesehen über eine erste Länge erstreckt, die kleiner ist als 1000 µm und bevorzugt zwischen 150 µm und 800 µm und besonders bevorzugt zwischen 300 µm und 600 µm liegt. Dadurch lässt sich ein vergleichsweise schmaler Flankenverlauf bereitstellen, der eine bauraumökonomische Anordnung der Metallabschnitte auf dem Trägersubstrat gestattet.It is preferably provided that the course of the flanks, viewed in the primary direction, extends over a first length which is less than 1000 μm and preferably between 150 μm and 800 μm and particularly preferably between 300 μm and 600 μm. As a result, a comparatively narrow flank progression can be provided, which allows the metal sections to be arranged on the carrier substrate in a space-saving manner.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Großkarte, die mehrere durch mindestens eine Sollbruchlinie voneinander getrennte Trägersubstrate umfasst, wobei sich die Sollbruchlinie benachbart und entlang des Flankenverlaufs mit dem lokalen Maximum und dem lokalen Minimum, insbesondere entlang dessen zweiten Kante, erstreckt. Entlang der Sollbruchlinie werden die einzelnen Trägersubstrate im Fertigungsprozess durch Brechen vereinzelt. Vorzugsweise verläuft die Sollbruchlinie entlang des Flankenverlaufs der weiteren Metallschicht, d. h. der die der Metallschicht bezogen auf die Isolationsschicht in einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Stapelrichtung gegenüberliegt. Es hat sich herausgestellt, dass sich der erfindungsgemäße Flankenverlauf in vorteilhafter Weise positiv auf das Bruchverhalten der Großkarte beim Trennen der einzelnen Trägersubstrate auswirkt. Insbesondere wird die Wahrscheinlichkeit für einen Schaden beim Vereinzeln der Trägersubstrate reduziert und so der Ausschluss an unbrauchbaren Trägersubstraten gemindert. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass sich im Flankenverlauf die Menge des Metalls je Volumeneinheit (spezifische Metallmenge) gegenüber dem zentralen Bereich der Metallschicht mit der Nutzfläche auf 20 bis 70 % reduziert, bevorzugt auf 20 bis 65% und besonders bevorzugt auf 25 bis 50%.A further aspect of the present invention relates to a large card which comprises a plurality of carrier substrates separated from one another by at least one predetermined breaking line, the predetermined breaking line extending adjacent to and along the edge profile with the local maximum and the local minimum, in particular along its second edge. The individual carrier substrates are separated by breaking along the predetermined breaking line during the manufacturing process. The predetermined breaking line preferably runs along the course of the flanks of the further metal layer, i. H. which is opposite that of the metal layer in relation to the insulation layer in a stacking direction running perpendicularly to the main plane of extension. It has been found that the course of the flanks according to the invention has an advantageous positive effect on the breakage behavior of the large card when the individual carrier substrates are separated. In particular, the probability of damage when separating the carrier substrates is reduced and the exclusion of unusable carrier substrates is thus reduced. In particular, it is provided that the amount of metal per unit volume (specific amount of metal) in the flank profile is reduced to 20 to 70%, preferably to 20 to 65% and particularly preferably to 25 to 50%, compared to the central area of the metal layer with the effective area. .

Vorzugsweise weist der Flankenverlauf, insbesondere die zweite Kante, beispielsweise der weiteren Metallschicht bzw. der Rückseitenmetallisierung, einen in Primärrichtung gemessener Abstand zur Sollbruchlinie auf, der kleiner ist als 1 mm, bevorzugt einen Abstand zwischen 0,05 und 1 mm aufweist. Vorzugsweise nimmt ein Verhältnis eines in Primärrichtung gemessenen Abstands zwischen der zweiten Kante und der Sollbruchlinie und der ersten Länge einen Wert zwischen 0,3 und 2,5, bevorzugt zwischen 0,4 und 2,0 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5 an. Dies gilt insbesondere für vergleichsweise dicke erste Dicken, d. h. erste Dicken zwischen 0,4 und 2,5 mm. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der in Primärrichtung gemessene Abstand zwischen der zweiten Kante und der Sollbruchlinie kleiner ist als die erste Länge. Weiterhin ist es vorgesehen, dass zur Trennung der einzelnen Trägersubstraten zwei Gruppen von Sollbruchlinien vorgesehen, die sich kreuzen und vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen.The flank profile, in particular the second edge, for example of the further metal layer or the rear-side metallization, preferably has a distance from the predetermined breaking line, measured in the primary direction, which is less than 1 mm, preferably a distance between 0.05 and 1 mm. A ratio of a distance, measured in the primary direction, between the second edge and the predetermined breaking line and the first length preferably has a value between 0.3 and 2.5, preferably between 0.4 and 2.0 and particularly preferably between 0.5 and 1. 5 on. This applies in particular to comparatively thick first thicknesses, e.g. H. first thicknesses between 0.4 and 2.5 mm. Provision is preferably made for the distance, measured in the primary direction, between the second edge and the predetermined breaking line to be smaller than the first length. Furthermore, it is provided that, in order to separate the individual carrier substrates, two groups of predetermined breaking lines are provided, which intersect and preferably run perpendicular to one another.

Vorzugsweise ist das Trägersubstrat, insbesondere zusammen mit einem ersten elektrischen Bauteil, in eine Verkapselung eingebettet. Insbesondere zusammen mit dem geschwungenen Ätzkantenverlauf lässt sich das Trägersubstrat besonders wirksam mit der Verkapselung einbetten, und bildet einen wirksamen Formschluss bzw. eine Verankerung aus. Dies trifft insbesondere bei den Ätzkantenverläufen zu, bei denen der zweite Winkel größer als der erste Winkel ist. Dabei ist die Verkapselung vorzugsweise massiv, so dass sich keine Hohlräume zwischen der Verkapselung und dem Trägersubstrat ausbilden. Dadurch lässt sich mit Vorteil ein besonders kompaktes Elektronikmodul realisieren, dessen Trägersubstrat vorteilhafter Weise schlaggeschützt ist.The carrier substrate is preferably embedded in an encapsulation, in particular together with a first electrical component. In particular together with the curved course of the etching edges, the carrier substrate can be embedded particularly effectively with the encapsulation and forms an effective form fit or anchoring. This applies in particular to the etched edge profiles in which the second angle is larger than the first angle. In this case, the encapsulation is preferably solid, so that no cavities are formed between the encapsulation and the carrier substrate. As a result, a particularly compact electronic module can advantageously be implemented, the carrier substrate of which is advantageously protected against impact.

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass an der Außenseite der Verkapselung ein zweites elektrisches Bauteil vorgesehen ist, wobei vorzugsweise das erste elektrische Bauteil über eine durch die Verkapselung verlaufende Durchkontaktierung mit dem ersten elektrischen Bauteil verbunden ist. Beispielsweise ist es dabei vorgesehen, dass eine Durchkontaktierung im gefertigten Zustand einen Kontakt zu einen Anschluss an einer Oberseite des ersten elektrischen Bauteils herstellt, d. h. einer Seite, die im montierten Zustand in Stapelrichtung dem Trägersubstrat gegenüberliegt. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass an der Außenseite der Verkapselung eine weitere Metallisierung, insbesondere strukturierte Metallisierung, vorgesehen ist, die ein einfaches Anschließen des zweiten elektrischen bzw. elektronischen Bauteils gestattet.Furthermore, it is preferably provided that a second electrical component is provided on the outside of the encapsulation, the first electrical component preferably being connected to the first electrical component via a through-contact running through the encapsulation. For example, it is provided that a via in the manufactured state produces a contact to a connection on a top side of the first electrical component, i. H. a side that is opposite the carrier substrate in the stacking direction in the assembled state. Furthermore, it is preferably provided that a further metallization, in particular structured metallization, is provided on the outside of the encapsulation, which allows easy connection of the second electrical or electronic component.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flankenverlauf bevorzugt durch ein Ätzschritt, insbesondere einen einzigen Ätzschritt hergestellt wird. Alle für das Trägersubstrat beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich analog auf das Verfahren übertragen und andersrum.A further aspect of the invention relates to a method for producing a carrier substrate according to one of the preceding claims, wherein the profile of the flanks is preferably produced by an etching step, in particular a single etching step. All the features described for the carrier substrate and their advantages can be transferred analogously to the process and vice versa.

Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass zum Ätzen eine Maskierung mit einem streifenförmigen Maskierungsabschnitt oberhalb des späteren Flankenverlaufs verwendet wird. Es ist dabei möglich, den gewünschten Flankenverlauf betriebssicher und zuverlässig zu realisieren. Der Fachmann wird dabei den streifenförmigen Maskierungsabschnitt derart platzieren und dimensionieren, dass sich der anspruchsgemäße Flankenverlauf einstellt. Der Verlauf des streifenförmigen Maskierungsabschnitts gibt somit den späteren Randverlauf des strukturierten Metallabschnitts vor.Furthermore, it is preferably provided that a masking with a strip-shaped masking section above the later course of the flank is used for etching. It is possible to implement the desired edge profile in an operationally safe and reliable manner. The person skilled in the art will position and dimension the strip-shaped masking section in such a way that the flank profile as claimed is established. The course of the strip-shaped masking section thus specifies the subsequent edge course of the structured metal section.

Zur Anbindung von Metall und Keramik, wird vorzugsweise die Metallschicht an die Isolierschicht mittels eines AMB-Verfahrens und/oder ein DCB-Verfahren stoffschlüssig angebunden.To connect metal and ceramic, the metal layer is preferably attached to the insulating layer bonded by means of an AMB process and/or a DCB process.

Unter einem „DCB-Verfahren“ (Direct-Copper-Bond-Technology) oder einem „DAB-Verfahren“ (Direct-Aluminium-Bond-Technology) versteht der Fachmann ein solches Verfahren, das beispielsweise zum Verbinden von Metallschichten oder - blechen (z. B. Kupferblechen oder -folien oder Aluminiumblechen oder -folien) miteinander und/oder mit Keramik oder Keramikschichten dient, und zwar unter Verwendung von Metall- bzw. Kupferblechen oder Metall- bzw. Kupferfolien, die an ihren Oberflächenseiten eine Schicht oder einen Überzug (Aufschmelzschicht), aufweisen. Bei diesem beispielsweise in der US 3 744 120 A oder in der DE23 19 854 C2 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.The person skilled in the art understands a “DCB process” (Direct Copper Bond Technology) or a “DAB process” (Direct Aluminum Bond Technology) to be such a process which is used, for example, to connect metal layers or sheets (e.g . B. copper sheets or foils or aluminum sheets or foils) together and/or with ceramics or ceramic layers, namely using metal or copper sheets or metal or copper foils which have a layer or coating ( Reflow layer), have. In this example in the U.S. 3,744,120A or in the DE23 19 854 C2 In the method described, this layer or coating (fusing layer) forms a eutectic with a melting temperature below the melting temperature of the metal (e.g. copper), so that by placing the foil on the ceramic and heating all the layers, they can be bonded together, and namely by melting the metal or copper essentially only in the area of the melting layer or oxide layer.

Insbesondere weist das DCB-Verfahren 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 1083°C, z. B. auf ca. 1071 °C;
• Abkühlen auf Raumtemperatur.

In particular, the DCB method then z. B. the following process steps:

• oxidizing a copper foil in such a way that a uniform copper oxide layer results;
• placing the copper foil on the ceramic layer;
• Heating the composite to a process temperature between about 1025 to 1083°C, e.g. B. to about 1071 ° C;
• Cool down to room temperature.

Unter einem Aktivlot-Verfahren z. B. zum Verbinden von Metallschichten oder Metallfolien, insbesondere auch von Kupferschichten oder Kupferfolien mit Keramikmaterial ist ein Verfahren zu verstehen, welches speziell auch zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten verwendet wird, wird bei einer Temperatur zwischen ca.650-1000°C eine Verbindung zwischen einer Metallfolie, beispielsweise Kupferfolie, und einem Keramiksubstrat, beispielsweise Aluminiumnitrid-Keramik, unter Verwendung eines Hartlots hergestellt, welches zusätzlich zu einer Hauptkomponente wie Kupfer, Silber und/oder Gold auch ein Aktivmetall enthält. Dieses Aktivmetall, welches beispielsweise wenigstens ein Element der Gruppe Hf, Ti, Zr, Nb, Ce ist, stellt durch chemische Reaktion eine Verbindung zwischen dem Lot und der Keramik her, während die Verbindung zwischen dem Lot und dem Metall eine metallische Hartlöt-Verbindung ist. Alternativ ist zur Anbindung auch ein Dickschichtverfahren vorstellbar.Under an active solder process z. B. for connecting metal layers or metal foils, in particular also of copper layers or copper foils with ceramic material, a method is to be understood, which is also used specifically for the production of metal-ceramic substrates, at a temperature between approx Connection between a metal foil, for example copper foil, and a ceramic substrate, for example aluminum nitride ceramic, produced using a hard solder which also contains an active metal in addition to a main component such as copper, silver and/or gold. This active metal, which is for example at least one element from the group Hf, Ti, Zr, Nb, Ce, creates a connection between the solder and the ceramic by chemical reaction, while the connection between the solder and the metal is a metallic brazing connection . Alternatively, a thick-film process is also conceivable for connection.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Metallschicht mittels eines DCB-Verfahrens oder einem DAB-Verfahren an die Isolationsschicht angebunden wird. Es hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass eine besonders große Verbesserung in Hinblick auf die Temperaturwechselbeständigkeit erzielen lässt, wenn die Metallschicht mittels eine DCB-Verfahrens an die Isolationsschicht angebunden wird.Provision is preferably made for the metal layer to be connected to the insulation layer by means of a DCB method or a DAB method. Surprisingly, it has been found that a particularly large improvement in terms of thermal shock resistance can be achieved if the metal layer is bonded to the insulation layer using a DCB method.

Der Ausdruck im Wesentlichen bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 15 %, bevorzugt um +/- 10 % und besonders bevorzugt um +/- 5 % und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.For the purposes of the invention, the expression essentially means deviations from the exact value in each case by +/-15%, preferably by +/-10% and particularly preferably by +/-5% and/or deviations in the form of changes that are insignificant for the function.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.Further advantages and features emerge from the following description of preferred embodiments of the subject according to the invention with reference to the attached figures. Individual features of the individual embodiments can be combined with one another within the scope of the invention.

Es zeigt:

1: schematische Darstellung eines Trägersubstrats gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 schematische Darstellung eines Trägersubstrats gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
3 schematische Darstellung eines Trägersubstrats gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

It shows:

1 : schematic representation of a carrier substrate according to a first preferred embodiment of the present invention,
2 schematic representation of a carrier substrate according to a second preferred embodiment of the present invention and
3 schematic representation of a carrier substrate according to a third preferred embodiment of the present invention.

In 1 ist ein Trägersubstrat 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Solche Trägersubstrate 1 dienen vorzugsweise als Träger von elektronischen bzw. elektrischen Bauteile, die an das Trägersubstrat 1 anbindbar sind. Wesentliche Bestandteile eines solchen Trägersubstrats 1 sind eine sich entlang einer Haupterstreckungsebene HSE erstreckende Isolationsschicht 11 und eine an der Isolationsschicht 11 angebundene Metallschicht 12. Die Isolationsschicht 11 ist aus mindestens einem eine Keramik umfassenden Material gefertigt. Die Metallschicht 12 und die Isolationsschicht 11 sind dabei entlang einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Stapelrichtung S übereinander angeordnet und über eine Anbindungsfläche 25 miteinander stoffschlüssig verbunden. Im gefertigten Zustand ist die Metallschicht 12 zur Bildung von Leiterbahnen oder Anbindungsstellen für die elektrischen Bauteile strukturiert. Beispielsweise wird diese Strukturierung in die Metallschicht 12 eingeätzt. Im Vorfeld muss allerdings eine dauerhafte Bindung, insbesondere stoffschlüssige Anbindung, zwischen der Metallschicht 12 und der Isolationsschicht 11 gebildet werden.In 1 a carrier substrate 1 according to a first preferred embodiment of the present invention is shown. Such carrier substrates 1 preferably serve as carriers for electronic or electrical components that can be connected to the carrier substrate 1 . Essential components of such a carrier substrate 1 are an insulation layer 11 extending along a main extension plane HSE and a metal layer 12 bonded to the insulation layer 11. The insulation layer 11 is made of at least one material comprising a ceramic. The metal layer 12 and the insulation layer 11 are arranged one above the other along a stacking direction S running perpendicularly to the main extension plane HSE and are connected to one another in a materially bonded manner via a connection surface 25 . In the finished state, the metal layer 12 is structured to form conductor tracks or connection points for the electrical components. This structuring is etched into the metal layer 12, for example. In the run-up, however, a permanent bond must be established, in particular material connection between the metal layer 12 and the insulating layer 11 are formed.

Um die Metallschicht 12 dauerhaft an die Isolationsschicht 11 anzubinden, umfasst eine Anlage zur Herstellung des Trägersubstrats, insbesondere in einem SFB (Super - Flat - Bonding) -Anbindungsverfahren, beispielsweise einen Ofen, in dem ein bereitgestellter Vorverbund aus Metall und Keramik erhitzt wird und so die Bindung erzielt wird. Beispielsweise handelt es sich bei der Metallschicht 12 um eine aus Kupfer gefertigte Metallschicht 12, wobei die Metallschicht 12 und die Isolationsschicht 11 mittels eines DCB (Direct-Copper-Bonding)-Anbindungsverfahren miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Alternativ lässt sich die Metallschicht 12 an die Keramikschicht 11 über ein Aktivlötverfahren anbinden.In order to permanently bond the metal layer 12 to the insulation layer 11, a system for producing the carrier substrate, in particular in an SFB (Super Flat Bonding) bonding method, includes, for example, an oven in which a pre-composite made of metal and ceramic is heated and so on the binding is achieved. For example, the metal layer 12 is a metal layer 12 made of copper, the metal layer 12 and the insulation layer 11 being connected to one another in a materially bonded manner by means of a DCB (direct copper bonding) connection method. Alternatively, the metal layer 12 can be connected to the ceramic layer 11 using an active soldering process.

Insbesondere weist die Metallschicht 12 eine der Keramikschicht 11 abgewandte Oberseite 31 und eine der Keramikschicht 11 zugewandte Unterseite 32 auf. Die Oberseite 31 der Metallschicht 12 umfasst dabei eine Nutzfläche 17, auf der insbesondere elektrische oder elektronische Bauteile montierbar sind. Die Oberseite 31 wird in eine parallel zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufende Richtung durch eine erste Kante 15 begrenzt, während die Unterseite 32 der Metallschicht 12 über die Anbindungsfläche 25 stoffschlüssig mit der Keramikschicht 11 verbunden ist. Die Anbindungsfläche 25 wird in einer parallel zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Richtung durch eine zweite Kante 16 nach außen hin begrenzt. Dabei liegen die erste Kante 15 und die zweite Kante 16 in einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Stapelrichtung S gesehen nicht deckungsgleich übereinander, sondern sind entlang einer Primärrichtung P zueinander versetzt. Die Primärrichtung P verläuft insbesondere von einem Zentralbereich der Metallschicht 12, in dem beispielsweise die Nutzfläche 17 vorgesehen ist, nach außen zu einem Bereich des Trägersubstrats 1, der metallfrei ist, d. h. einem Bereich, in dem im Wesentlichen die Keramikschicht die Außenseite des Trägersubstrats 1 bildet. Die erste Kante 15 ist mit der zweiten Kante 16 durch einen sich entlang der Primärrichtung P erstreckenden Flankenverlauf 2 verbunden. Beispielsweise wird der Flankenverlauf 2 durch einen Ätzprozess, insbesondere durch einen einmaligen Ätzschritt, hergestellt. Der Flankenverlauf 2 bildet im Bereich zwischen der ersten Kante 15 und der zweiten Kante 16 insbesondere in einem senkrecht zur Haupterstreckungsebene HSE verlaufenden Querschnitt betrachtet die Außenseite der Metallschicht 12.In particular, the metal layer 12 has a top side 31 facing away from the ceramic layer 11 and a bottom side 32 facing the ceramic layer 11 . The upper side 31 of the metal layer 12 comprises a usable area 17 on which, in particular, electrical or electronic components can be mounted. The upper side 31 is delimited by a first edge 15 in a direction running parallel to the main extension plane HSE, while the lower side 32 of the metal layer 12 is bonded to the ceramic layer 11 via the connection surface 25 . The connection surface 25 is outwardly delimited by a second edge 16 in a direction running parallel to the main extension plane HSE. In this case, the first edge 15 and the second edge 16 do not lie congruently one above the other, seen in a stacking direction S running perpendicularly to the main extension plane HSE, but are offset relative to one another along a primary direction P. The primary direction P runs, in particular, from a central region of the metal layer 12, in which, for example, the usable area 17 is provided, outwards to a region of the carrier substrate 1 that is metal-free, i. H. an area in which the ceramic layer essentially forms the outside of the carrier substrate 1 . The first edge 15 is connected to the second edge 16 by a flank profile 2 extending along the primary direction P. For example, the flank course 2 is produced by an etching process, in particular by a single etching step. In the region between the first edge 15 and the second edge 16, the flank profile 2 forms the outside of the metal layer 12, in particular when viewed in a cross section running perpendicular to the main extension plane HSE.

Zur Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit ist es vorgesehen, dass der Flankenverlauf 2 zwischen der ersten Kante 15 und der zweiten Kante 16 mindestens ein lokales Maximum 21 und mindestens eine lokales Minimum 22 aufweist. Dabei liegt das lokale Minimum 22 in Primärrichtung P gesehen vorzugsweise zwischen der erste Kante 15 und dem lokalen Maximum 21.In order to improve the thermal shock resistance, provision is made for the flank profile 2 to have at least one local maximum 21 and at least one local minimum 22 between the first edge 15 and the second edge 16 . Viewed in the primary direction P, the local minimum 22 is preferably between the first edge 15 and the local maximum 21.

Insbesondere hat es sich herausgestellt, dass es sich für die Temperaturwechselbeständigkeit als vorteilhaft erweist, wenn der Flankenverlauf 2 mindestens einen ersten Abschnitt A1 mit einem geradlinigen Verlauf und mindestens einen zweiten Abschnitt A2 mit einem gekrümmten Verlauf aufweist. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist genau ein erster Abschnitt A1 und genau ein zweiter Abschnitt A2 ausgebildet. Dabei grenzt der erste Abschnitt A1 direkt an den zweiten Abschnitt A2 an. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Abschnitt A1 mit dem geradlinigen Verlaufe zwischen der zweiten Kante 16 und dem lokalen Maximum 21.In particular, it has been found that it is advantageous for the thermal shock resistance if the flank profile 2 has at least one first section A1 with a straight profile and at least one second section A2 with a curved profile. in the in 1 illustrated embodiment is exactly a first section A1 and formed exactly a second section A2. The first section A1 is directly adjacent to the second section A2. The first section A1 preferably extends in a straight line between the second edge 16 and the local maximum 21.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Metallschicht 12 im Zentralbereich, das heißt insbesondere im Bereich der Nutzfläche 17, eine erste Dicke D1 und im lokalen Maximum 21 eine zweite Dicke D2 aufweist, wobei die erste Dicke D1 größer als die zweite Dicke D2 ist. Vorzugsweise nimmt ein Verhältnis der zweiten Dicke D2 zu der ersten Dicke D1 einen Wert an, der kleiner als 0,55, bevorzugt kleiner als 0,45 und besonders bevorzugt kleiner als 0,35 ist. Mit anderen Worten: der Flankenverlauf 2 weist eine zusätzliche Auswölbung oder Erhebung, beispielsweise in Form einer hügel- oder wulstartigen Erhebung.In particular, it is provided that the metal layer 12 has a first thickness D1 in the central area, ie in particular in the area of the effective surface 17, and a second thickness D2 in the local maximum 21, the first thickness D1 being greater than the second thickness D2. A ratio of the second thickness D2 to the first thickness D1 preferably assumes a value which is less than 0.55, preferably less than 0.45 and particularly preferably less than 0.35. In other words: the course of the flanks 2 has an additional bulge or elevation, for example in the form of a hill or bulge-like elevation.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass sich der Flankenverlauf 2 in Primärrichtung P gemessen über eine erste Länge L1 erstreckt, wobei ein Verhältnis zwischen der ersten Länge L1 zur ersten Dicke D1 einen Wert zwischen 0,5 und 2,5, bevorzugt zwischen 0,8 und 2,2 und besonders bevorzugt zwischen 1,1 und 1,9 annimmt.Provision is also made for the flank course 2 to extend over a first length L1 measured in the primary direction P, with a ratio between the first length L1 and the first thickness D1 being between 0.5 and 2.5, preferably between 0.8 and 2.2 and more preferably between 1.1 and 1.9.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Metallschicht 12 im lokalen Minimum 22 eine dritte Dicke D3 aufweist, wobei ein Verhältnis der dritten Dicke D3 zur zweiten Dicke D2 einen Wert zwischen 0,1 und 1, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,95 und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 0,9 annimmt. In 1 sind des Weiteren eine gedachte geradlinige erste Verbindungslinie V1 und eine gedachte geradlinige zweite Verbindungslinie V2 eingezeichnet. Die zweite VerbindungslinieV2 verläuft dabei entlang des geradlinigen Verlaufs des ersten Abschnitts A1. Die erste Verbindungslinie V1 durchläuft die erste Kante 15 und die zweite Kante 16 und ist gegenüber der Anbindungsfläche 25 um einen ersten Winkel W1 geneigt, während die zweite Verbindungslinie V2 durch die zweite Kante 16 und das lokale Maximum 21 verläuft. Dabei ist die zweite Verbindungslinie V2 gegenüber der Anbindungsfläche 25 um einen zweiten Winkel W2 geneigt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der zweite Winkel W2 größer ist als der erste Winkel W1. Beispielsweise nimmt das Verhältnis des zweiten Winkels W2 zum ersten Winkel W1 einen Wert zwischen 0,5 und 2, bevorzugt zwischen0,6 und 1,6 oder besonders bevorzugt von etwa 0,7 und 1,2 an. Insbesondere nimmt der zweite Winkel W2 ein Wert an, der größer ist als 20° bzw. bevorzugt zwischen 20° und 50° und besonders bevorzugt zwischen 25° und 40° liegt.It is particularly preferred if the metal layer 12 has a third thickness D3 in the local minimum 22, with a ratio of the third thickness D3 to the second thickness D2 having a value between 0.1 and 1, preferably between 0.3 and 0.95 and particularly preferably between 0.5 and 0.9. In 1 an imaginary straight first connecting line V1 and an imaginary straight second connecting line V2 are also drawn in. The second connecting line V2 runs along the straight course of the first section A1. The first connecting line V1 runs through the first edge 15 and the second edge 16 and is inclined by a first angle W1 with respect to the connection surface 25 , while the second connecting line V2 runs through the second edge 16 and the local maximum 21 . In this case, the second connecting line V2 is one two compared to the connecting surface 25 inclined at the lowest angle W2. Provision is preferably made for the second angle W2 to be greater than the first angle W1. For example, the ratio of the second angle W2 to the first angle W1 assumes a value between 0.5 and 2, preferably between 0.6 and 1.6 or particularly preferably about 0.7 and 1.2. In particular, the second angle W2 assumes a value that is greater than 20° or preferably between 20° and 50° and particularly preferably between 25° and 40°.

Ferner ist es vorgesehen, dass sich der Flankenverlauf 2 von der zweiten Kante 16 an der Unterseite 32 bis zum lokalen Maximum 21 über eine zweite Länge L2 erstreckt, wobei eine Verhältnis zwischen der zweiten Länge L2 zur ersten Länge L1 eine Wert zwischen 0,2 und 0,7, bevorzugt zwischen 0,25 und 0,6, und besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 0,5 annimmt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen der zweiten Dicke D2 zur ersten Länge L1 einen Wert zwischen 0,05 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,08 und 0,4 und besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,3 oder sogar 0,23 annimmt.Provision is also made for the flank course 2 to extend over a second length L2 from the second edge 16 on the underside 32 to the local maximum 21, with a ratio between the second length L2 and the first length L1 being between 0.2 and 0.7, preferably between 0.25 and 0.6, and more preferably between 0.3 and 0.5. It is preferably provided that a ratio between the second thickness D2 and the first length L1 has a value between 0.05 and 0.5, preferably between 0.08 and 0.4 and particularly preferably between 0.1 and 0.3 or even 0.23 assumes.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass sich der erste Abschnitt A1 in Primärrichtung P bemessen über die zweite Länge L2 erstreckt und der zweite Abschnitt A2 über eine vierte Länge L4, wobei ein Verhältnis der vierten Länge L4 zur zweiten Länge L2 einen Wert zwischen 0,25 und 0,75, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,6 und besonders bevorzugt zwischen 0,45 und 0,55 annimmt.It is also provided that the first section A1 extends over the second length L2, measured in the primary direction P, and the second section A2 over a fourth length L4, with a ratio of the fourth length L4 to the second length L2 having a value between 0.25 and 0.75, preferably between 0.4 and 0.6 and more preferably between 0.45 and 0.55.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 ist zudem die erste Dicke D1 zwischen 0,2 und 1 mm dick, bevorzugt zwischen 0,25 und 0,8 mm, und besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 0,6 mm.In the illustrated embodiment of the 1 moreover, the first thickness D1 is between 0.2 and 1 mm thick, preferably between 0.25 and 0.8 mm, and particularly preferably between 0.3 and 0.6 mm.

In 2 ist schematisch ein Trägersubstrat 1 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei entspricht die Ausführungsform im Wesentlichen derjenigen aus 1 und unterscheidet sich nur dahingehend, dass die erste Dicke D1 einen Wert zwischen 0,4 und 2,5 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm, und besonders bevorzugt zwischen 0,6 und 1,5 mm aufweist. Mit anderen Worten: gegenüber der Ausführungsform aus 1 handelt es sich hier um eine vergleichsweise dicke Metallschicht 12 im Zentralbereich. Vorzugsweise nimmt ein Verhältnis der zweiten Dicke D2 zu der ersten Dicke D1 hier einen Wert zwischen 0,01 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,4, und besonders bevorzugt zwischen 0, 07 und 0,3 an. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis des zweiten Winkels W2 zum ersten Winkel W1 kleiner als 0,8, bevorzugt kleiner als 0,7, und besonders bevorzugt kleiner als 0,6 ist.In 2 is shown schematically a carrier substrate 1 according to a second preferred embodiment of the present invention. The embodiment essentially corresponds to that of FIG 1 and differs only in that the first thickness D1 has a value between 0.4 and 2.5 mm, preferably between 0.5 and 2 mm, and particularly preferably between 0.6 and 1.5 mm. In other words: compared to the embodiment 1 this is a comparatively thick metal layer 12 in the central area. A ratio of the second thickness D2 to the first thickness D1 here preferably assumes a value between 0.01 and 0.5, preferably between 0.05 and 0.4, and particularly preferably between 0.07 and 0.3. It is preferably provided that a ratio of the second angle W2 to the first angle W1 is less than 0.8, preferably less than 0.7, and particularly preferably less than 0.6.

In 3 ist schematisch ein Trägersubstrat 1 gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei der Flankenverlauf 2 mehrere lokale Maxima 21 und mehrere lokale Minima 22 aufweist. Dabei weist die Metallschicht 12 in den jeweiligen lokalen Maxima 21 und lokalen Minima 22 jeweils dieselbe Dicke auf. Es ist allerdings auch vorstellbar, dass die Metallschicht 12 in den unterschiedlichen lokalen Maxima 21 und/oder lokalen Minima 22 unterschiedliche Dicken aufweist. Insbesondere weist die Ausführungsform aus der 3 zwischen dem lokalen Maximum 21 und der ersten Kante 15 mehrere zweite Abschnitte A2 auf.In 3 a carrier substrate 1 according to a fourth preferred embodiment of the present invention is shown schematically, wherein the flank profile 2 has a plurality of local maxima 21 and a plurality of local minima 22 . In this case, the metal layer 12 has the same thickness in the respective local maxima 21 and local minima 22 . However, it is also conceivable for the metal layer 12 to have different thicknesses in the different local maxima 21 and/or local minima 22 . In particular, the embodiment from the 3 between the local maximum 21 and the first edge 15 several second sections A2.

BezugszeichenlisteReference List

11: Trägersubstratcarrier substrate
22: Flankenverlaufflank course
88th: Sollbruchstellepredetermined breaking point
1111: Isolationsschichtinsulation layer
1212: Metallschichtmetal layer
1515: erste Kantefirst edge
1616: zweite Kantesecond edge
1717: Nutzflächefloor space
2121: lokales Maximumlocal maximum
2222: lokales Minimumlocal minimum
2525: Anbindungsflächeconnection surface
3131: Oberseitetop
3232: Unterseitebottom
100100: Großkartelarge map
D1D1: erste Dickefirst thickness
D2D2: zweite Dickesecond thickness
D3D3: dritte Dickethird thickness
V1V1: erste Verbindungsliniefirst connecting line
V2v2: zweite Verbindungsliniesecond connecting line
L1L1: erste Längefirst length
L2L2: zweite Längesecond length
L3L3: dritter Längethird length
W1w1: erster Winkelfirst angle
W2W2: zweite Winkelsecond angle
SS: Stapelrichtungstacking direction
HSEHSE: Haupterstreckungsebenemain extension level
PP: Primärrichtungprimary direction
AA: AbstandDistance
A1A1: erster Abschnittfirst section
A2A2: zweite Abschnittsecond section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013104739 A1 [0002]DE 102013104739 A1 [0002]
DE 19927046 B4 [0002]DE 19927046 B4 [0002]
DE 102009033029 A1 [0002]DE 102009033029 A1 [0002]
EP 1061783 A2 [0003]EP 1061783 A2 [0003]
DE 102018123681 A1 [0004]DE 102018123681 A1 [0004]
EP 3474643 A1 [0004]EP 3474643 A1 [0004]
US 3744120 A [0039]US 3744120 A [0039]
DE 2319854 C2 [0039]DE 2319854 C2 [0039]

Claims

Trägersubstrat (1), insbesondere Metall-Keramik-Substrat, umfassend eine Isolationsschicht (11) und eine Metallschicht (12), wobei die Metallschicht (12) in einer parallel zur Haupterstreckungsebene (HSE) verlaufenden Primärrichtung (P) zumindest bereichsweise mit einem Flankenverlauf (2), insbesondere Ätzflankenverlauf, abschließt, wobei sich in Primärrichtung (P) gesehen der Flankenverlauf (2) von einer ersten Kante (15) an einer Oberseite (31) der Metallschicht (12), die der Isolationsschicht (11) abgewandt ist, bis zu einer zweiten Kante (16) an einer Unterseite (32) der Metallschicht (12), die der Isolationsschicht (11) zugewandt ist, erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenverlauf (2) in Primärrichtung (P) gesehen mindestens einen ersten Abschnitt (A1) mit einem geradlinigen Verlauf und mindestens einen zweiten Abschnitt (A2) mit einem gekrümmten Verlauf aufweist.Carrier substrate (1), in particular metal-ceramic substrate, comprising an insulation layer (11) and a metal layer (12), the metal layer (12) having a flank profile ( 2), in particular the course of the etching flanks, wherein seen in the primary direction (P) the course of the flanks (2) extends from a first edge (15) on an upper side (31) of the metal layer (12), which faces away from the insulating layer (11), to to a second edge (16) on an underside (32) of the metal layer (12), which faces the insulating layer (11), characterized in that the flank profile (2) viewed in the primary direction (P) has at least a first section ( A1) with a rectilinear course and at least one second section (A2) with a curved course.

Trägersubstrat (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Flankenverlauf (2) mindestens ein lokales Maximum (21) und mindestens ein lokales Minimum (22) aufweist.Carrier substrate (1) according to claim 1 , wherein the flank profile (2) has at least one local maximum (21) and at least one local minimum (22).

Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der geradlinigen Verlauf des ersten Abschnitts (A1) gegenüber der Haupterstreckungsebene (HSE) um einen zweiten Winkel (W2) geneigt ist, der größer ist als 20°, bevorzugt zwischen 20° und 50° und besonders bevorzugt zwischen 25° und 40° liegt.Carrier substrate (1) according to one of the preceding claims, wherein the rectilinear course of the first section (A1) is inclined relative to the main extension plane (HSE) by a second angle (W2) which is greater than 20°, preferably between 20° and 50° and most preferably between 25° and 40°.

Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der gekrümmte Bereich des mindestens einen zweiten Abschnitts (A2) konkav gekrümmt ist.Carrier substrate (1) according to one of the preceding claims, wherein the curved region of the at least one second section (A2) is concavely curved.

Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine erste Abschnitt (A1) zwischen dem lokalen Maximum und der zweiten Kante (16) angeordnet ist.Carrier substrate (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one first section (A1) is arranged between the local maximum and the second edge (16).

Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallschicht (12) außerhalb des Flankenverlaufs (2), insbesondere in einem als Nutzfläche (17) vorgesehenen zentralen Bereich, eine erste Dicke (D1) und im lokalen Maximum (21) eine zweite Dicke (D2) aufweist, wobei ein Verhältnis der zweiten Dicke (D2) zur ersten Dicke (D1) kleiner als 0,55, bevorzugt kleiner als 0,5 und besonders bevorzugt kleiner als 0,45 ist.Carrier substrate (1) according to one of the preceding claims, wherein the metal layer (12) outside the flank profile (2), in particular in a central area provided as a useful area (17), has a first thickness (D1) and in the local maximum (21) a second Thickness (D2), wherein a ratio of the second thickness (D2) to the first thickness (D1) is less than 0.55, preferably less than 0.5 and particularly preferably less than 0.45.

Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine gedachte geradlinige erste Verbindungslinie (V1), die durch die erste Kante (16) und die zweite Kante (15) verläuft, gegenüber einer Anbindungsfläche (25), über die die Metallschicht (12) an die Isolationsschicht (11) angebunden ist, um einen ersten Winkel (W1) geneigt ist, und wobei eine gedachte geradlinige zweite Verbindungslinie (V2), die durch die zweite Kante (16) und das lokale Maximum (21) verläuft, gegenüber der Anbindungsfläche (25) um den zweiten Winkel (W2) geneigt ist.Carrier substrate (1) according to one of the preceding claims, wherein an imaginary straight first connecting line (V1), which runs through the first edge (16) and the second edge (15), opposite a connecting surface (25) over which the metal layer (12 ) is bonded to the insulating layer (11), is inclined at a first angle (W1), and wherein an imaginary straight second connection line (V2) passing through the second edge (16) and the local maximum (21) is opposite to the Connection surface (25) is inclined by the second angle (W2).

Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flankenverlauf (2) sich in Primärrichtung gesehen über eine erste Länge (L1) erstreckt, die kleiner ist als 1000 µm und bevorzugt zwischen 150 µm und 800 µm und besonders bevorzugt zwischen 300 µm und 600 µm liegt.Carrier substrate (1) according to one of the preceding claims, wherein the flank profile (2), viewed in the primary direction, extends over a first length (L1) which is less than 1000 µm and preferably between 150 µm and 800 µm and particularly preferably between 300 µm and 600 µm.

Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flankenverlauf (2) bevorzugt durch ein Ätzschritt, insbesondere einen einzigen Ätzschritt, hergestellt wird. 01Method for producing a carrier substrate (1) according to one of the preceding claims, wherein the flank profile (2) is preferably produced by an etching step, in particular a single etching step. 01

Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Maskierung mit einem streifenförmigen Maskierungsabschnitt oberhalb des späteren Flankenverlaufs (2) verwendet wird.Method for producing a carrier substrate (1) according to one of the preceding claims, wherein a masking with a strip-shaped masking section above the subsequent edge profile (2) is used.