[go: up one dir, main page]

DE19615481A1 - Metallised ceramic electrical or electronic substrate - has convex curvature for elastic bending into tight contact with heat sink - Google Patents

Metallised ceramic electrical or electronic substrate - has convex curvature for elastic bending into tight contact with heat sink

Info

Publication number
DE19615481A1
DE19615481A1 DE19615481A DE19615481A DE19615481A1 DE 19615481 A1 DE19615481 A1 DE 19615481A1 DE 19615481 A DE19615481 A DE 19615481A DE 19615481 A DE19615481 A DE 19615481A DE 19615481 A1 DE19615481 A1 DE 19615481A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
ceramic layer
substrate according
curvature
metallization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19615481A
Other languages
German (de)
Other versions
DE19615481C5 (en
DE19615481B4 (en
Inventor
Juergen Dr Ing Schulz-Harder
Peter H Maier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rogers Germany GmbH
Original Assignee
MAIER PETER H DIPL KAUFM
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAIER PETER H DIPL KAUFM filed Critical MAIER PETER H DIPL KAUFM
Priority to DE19615481A priority Critical patent/DE19615481C5/en
Priority to DE59711737T priority patent/DE59711737D1/en
Priority to EP97104225A priority patent/EP0805492B1/en
Priority to US08/835,049 priority patent/US5981036A/en
Publication of DE19615481A1 publication Critical patent/DE19615481A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19615481B4 publication Critical patent/DE19615481B4/en
Publication of DE19615481C5 publication Critical patent/DE19615481C5/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0058Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
    • H05K3/0061Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto a metallic substrate, e.g. a heat sink
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/13Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367Cooling facilitated by shape of device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/35Mechanical effects
    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03Conductive materials
    • H05K2201/0332Structure of the conductor
    • H05K2201/0335Layered conductors or foils
    • H05K2201/0355Metal foils
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09009Substrate related
    • H05K2201/09018Rigid curved substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

The metal-ceramic substrate (1), with a metallised ceramic layer (2), is curved about one or more axes (Q) parallel to the substrate plane so that its underside face is convexly curved and the distance (X) of a substrate edge (2'), parallel to the curvature axis, from a tangential plane (6), contacting the middle of the substrate curvature, is 0.1-0.8% of the length dimension of the substrate (1) or the ceramic layer (2) in the direction perpendicular to the curvature axis (Q) or to the substrate edge (2').

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Metall-Keramik-Substrat gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.The invention relates to a metal-ceramic substrate according to the preamble of claim 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Metall-Keramik-Substrat aufzuzeigen, welches für elektrische oder elektronische Leistungsschaltkreise oder -module geeignet ist und eine verbesserte Wärmeableitung bei einfacher und problemloser Montage in einem Gehäuse gestartet.The object of the invention is to show a metal-ceramic substrate which is suitable for electrical or electronic power circuits or modules is suitable and improved Heat dissipation started with simple and easy installation in a housing.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Metall-Keramik-Substrat entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.To solve this problem is a metal-ceramic substrate according to the characterizing part of claim 1 is formed.

Durch die Krümmung des Substrates bzw. der Keramikschicht ist es möglich, dieses im Verwendungsfall elastisch derart eben zu biegen, daß das Substrat aufgrund der elastischen Spannung der Keramikschicht dicht und fest gegen eine Fläche einer Wärme ableitenden Metallplatte anliegt, und sich hierdurch eine verbesserte Wärmeableitung ergibt, insbesondere auch bei Verwendung einer Kühlpaste zwischen dem Substrat und der Metallplatte.Due to the curvature of the substrate or the ceramic layer, this is possible in the Use to bend elastically so flat that the substrate due to the elastic Tension the ceramic layer tightly and firmly against a surface of a heat dissipating Metal plate abuts, and this results in improved heat dissipation, in particular even when using a cooling paste between the substrate and the metal plate.

Bei dem Krümmungsgrad, welches die Erfindung vorsieht, ist auch ein Brechen der Keramikschicht mit Sicherheit vermieden. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:With the degree of curvature provided by the invention, there is also a breaking of the Certainly avoided ceramic layer. Developments of the invention are the subject of Subclaims. The invention is illustrated below with the aid of the figures Embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht ein Substrat gemäß der Erfindung, zusammen mit einer unter dem Substrat angeordneten Metallplatte; FIG. 1 is a simplified representation in side view of a substrate according to the invention together with a substrate disposed below the metal plate;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Substrat der Fig. 1; Fig. 2 is a top view of the substrate of Fig. 1;

Fig. 3 in vergrößerter Detaildarstellung einen Schnitt durch den in einem Gehäuse eingespannten Rand des Substrates; Fig. 3 is an enlarged detail view of a section through the clamped in a housing edge of the substrate;

Fig. 4 in Draufsicht verschiedene Formen eines Substrates der Erfindung. Fig. 4 in plan view different forms of a substrate of the invention.

Das in den Figuren dargestellte Substrat 1 besteht im wesentlichen aus einer Keramikschicht bzw. Keramikplatte 2, die beispielsweise eine Aluminiumoxid-Keramik ist und die an beiden Oberflächenseiten mit jeweils einer Metallisierung 3 bzw. 4 versehen ist. Die Metallisierungen 3 und 4 sind jeweils von einer Kupferfolie gebildet, die mit Hilfe der dem Fachmann bekannten DCB-Technik flächig mit der Keramikschicht 2 verbunden ist.The substrate 1 shown in the figures essentially consists of a ceramic layer or ceramic plate 2 , which is, for example, an aluminum oxide ceramic and which is provided on both surface sides with a metallization 3 or 4 , respectively. The metallizations 3 and 4 are each formed from a copper foil, which is connected to the ceramic layer 2 over the surface using the DCB technology known to the person skilled in the art.

Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt die Keramikschicht 2 in Draufsicht einen rechteckförmigen Zuschnitt mit der längeren Längsachse L und der hierzu senkrecht verlaufenden kürzeren Querachse Q. Die Keramikschicht 2 ist bei der dargestellten Ausführungsform um eine Achse parallel zur Querachse gewölbt oder gekrümmt, so daß die Oberseite der Keramikschicht 2 konkav und die Unterseite konvex ist. In gleicher Weise sind auch die dortigen Metallisierungen 3 und 4 gewölbt. Die Krümmungsachse ist in der Fig. 1 mit Q′ angedeutet, besitzt aber tatsächlich einen wesentlich größeren Abstand vom Substrat 1, als in dieser Figur gezeigt. Die Metallisierung 3 an der Oberseite ist strukturiert und bildet Leiterbahnen sowie Kontaktflächen, und zwar letztere insbesondere auch zum Befestigen, z. B. zum Auflöten von elektronischen Bauteilen 5. Die Metallisierung 4 an der Unterseite ist durchgehend ausgebildet.In the illustrated embodiment, the ceramic layer 2 has a rectangular cut in plan view with the longer longitudinal axis L and the shorter transverse axis Q running perpendicular thereto. In the illustrated embodiment, the ceramic layer 2 is curved or curved around an axis parallel to the transverse axis, so that the top of the Ceramic layer 2 is concave and the underside is convex. The metallizations 3 and 4 there are curved in the same way. The axis of curvature is indicated in Fig. 1 with Q ', but actually has a much greater distance from the substrate 1 than shown in this figure. The metallization 3 on the top is structured and forms conductor tracks and contact areas, the latter in particular also for fastening, for. B. for soldering electronic components 5 . The metallization 4 on the underside is continuous.

Die Wölbung der Keramikschicht 2 ist derart, daß dann, wenn das Substrat mit der unteren Metallisierung 4 in der Mitte zwischen den beiden senkrecht zur Längsachse L und parallel zur Krümmungsachse Q′ liegenden Querseiten 2′ auf einer ebenen Fläche, beispielsweise auf der Oberseite einer ebenen Metallplatte 6 aufliegt, die Unterseite der Keramikschicht 2 an jeder Querseite 2′ einen Abstand x von der Oberseite der Metallplatte 6 aufweist, der etwa 0,1-0,8% derjenigen Länge ist, die die gewölbte Keramikschicht 2 zwischen den beiden Seiten 2′ besitzt, und zwar zzgl. der Dicke der unteren Metallisierung 4. Es gilt alsoThe curvature of the ceramic layer 2 is such that when the substrate with the lower metallization 4 in the middle between the two perpendicular to the longitudinal axis L and parallel to the axis of curvature Q 'lying transverse sides 2 ' on a flat surface, for example on the top of a flat Metal plate 6 rests, the underside of the ceramic layer 2 on each transverse side 2 'has a distance x from the top of the metal plate 6 , which is about 0.1-0.8% of the length that the curved ceramic layer 2 between the two sides 2 ' has, plus the thickness of the lower metallization 4 . So it applies

(0,001 · y + d) x (0,008 · y + d)(0.001y + d) x (0.008y + d)

wobei y der Abstand der beiden Seiten 2′ und d die Dicke des Materials der Metallisierung 4 sind. where y is the distance between the two sides 2 'and d is the thickness of the material of the metallization 4 .

Es hat sich gezeigt, daß die thermische Leitfähigkeit zwischen dem Substrat 1 und der Metallplatte 6, die beispielsweise Bestandteil einer Wärmesenke oder eines Gehäuses ist, wesentlich verbessert werden kann. Das Substrat 1 wird auf die an ihrer Oberseite mit einer Schicht aus einer Kühlpaste 7 versehene Platte 6 aufgelegt und dann am Rand und damit auch an den Schmalseiten 2′ auf die Platte 6 gedrückt, womit durch die elastische Verformung der Keramikschicht 2 ein dichtes Anliegen der unteren Metallisierung 4 an der Metallplatte 6 und ein gleichmäßiges Verteilen der Kühlpaste 7 über die gesamte von der unteren Metallisierung 4 eingenommene Fläche der Metallplatte 6 erfolgt.It has been shown that the thermal conductivity between the substrate 1 and the metal plate 6 , which is part of a heat sink or a housing, for example, can be significantly improved. The substrate 1 is placed on the top provided with a layer of a cooling paste 7 plate 6 and then pressed on the edge and thus also on the narrow sides 2 'on the plate 6 , so that the elastic deformation of the ceramic layer 2 is a tight fit lower metallization 4 on the metal plate 6 and a uniform distribution of the cooling paste 7 over the entire area occupied by the lower metallization 4 of the metal plate 6 .

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer Krümmung, die im Rahmen der vorstehend genannten Grenzen liegt, die Keramikschicht 2 ohne Probleme, insbesondere auch ohne die Gefahr eines Bruches in eine ebene Form zurückgebogen werden kann, und zwar insbesondere auch dann, wenn die obere, an der konkaven Seite der Keramikschicht vorgesehene Metallisierung 3 strukturiert ist und somit zumindest in einem großen Teil der Oberseite der Keramikschicht keine durchgehende Metallisierung bildet, sondern in der Achsrichtung senkrecht zur Krümmungsachse nur jeweils kurze Abmessungen aufweist. Über die obere Metallisierung 3 können somit beim Rückbiegen des Substrates 1 in die ebene Form auch keine übermäßig hohen Zugkräfte zwischen der Keramikschicht 2 und der Metallisierung 3 auftreten.The invention is based on the knowledge that with a curvature that is within the limits mentioned above, the ceramic layer 2 can be bent back into a flat shape without problems, in particular also without the risk of breakage, and in particular even when the Upper metallization 3 provided on the concave side of the ceramic layer is structured and thus does not form a continuous metallization at least in a large part of the upper side of the ceramic layer, but rather only has short dimensions in the axial direction perpendicular to the axis of curvature. Thus, when the substrate 1 is bent back into the flat shape, no excessively high tensile forces can occur between the ceramic layer 2 and the metallization 3 via the upper metallization 3 .

Fig. 3 zeigt die Einspannung des Substrates 1 am Rand, d. h. insbesondere auch im Bereich der beiden Schmalseiten 2′ an dem einen rechteckförmigen Rahmen bildenden Teil 8 eines Gehäuses 9, mit dem das Substrat 1 dann an der den Teil der Wärmesenke bildenden Platte 6 unter Verwendung der Kühlpaste 7 befestigt werden kann. Zur Aufnahme des Randes des Substrates 1 besitzt das Gehäuseteil 8 eine falzartige Ausnehmung 10, die u. a. eine Anlagefläche 11 für die Abstützung der Oberseite der Keramikschicht 2 im Bereich des Randes bildet. Die Falz- oder Anlagefläche 11, aber auch die Unterseite 12 des Gehäuseteils 8 besitzen einen gekrümmten Verlauf, und zwar entsprechend der Wölbung des Substrates 1 bzw. der Keramikschicht 2. Zusätzlich zu dem vorstehend bereits beschriebenen Vorteil eines verbesserten Wärmeübergangs zwischen dem Substrat 1 und der Metallplatte 6 besteht auch der Vorteil, daß Spannungen zwischen dem Substrat 1 und dem Gehäuse 9 vermieden sind, insbesondere auch bei der Montage des Substrates 1 am Gehäuse 9. Erst beim Befestigen auf der Metallplatte 6 werden das Substrat 1 und das Gehäuse 9 elastisch verformt. Fig. 3 shows the clamping of the substrate 1 at the edge, that is to say in particular in the region of the two narrow sides 2 'on the part 8 of a housing 9 forming a rectangular frame, with which the substrate 1 then forms part of the heat sink 6 under Use of the cooling paste 7 can be attached. To accommodate the edge of the substrate 1 , the housing part 8 has a rabbet-like recess 10 , which, among other things, forms a contact surface 11 for supporting the top of the ceramic layer 2 in the region of the edge. The fold or contact surface 11 , but also the underside 12 of the housing part 8 have a curved course, in accordance with the curvature of the substrate 1 or the ceramic layer 2 . In addition to the above-described advantage of an improved heat transfer between the substrate 1 and the metal plate 6, there is also the advantage that stresses between the substrate 1 and the housing 9 are avoided, in particular also when the substrate 1 is mounted on the housing 9 . Only when it is attached to the metal plate 6 are the substrate 1 and the housing 9 elastically deformed.

Wie die Fig. 3 zeigt, ist zwischen dem Rand der Keramikschicht 2 und der Falzfläche 11 eine Zwischenschicht 13 aus einer dauerelastischen Masse, vorzugsweise aus einem dauerelastischen Kleber vorgesehen.As FIG. 3 shows, an intermediate layer 13 made of a permanently elastic mass, preferably made of a permanently elastic adhesive, is provided between the edge of the ceramic layer 2 and the fold surface 11 .

Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform wurde davon ausgegangen, daß das Substrat 1 nur um die Achse Q′ gekrümmt ist. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das Substrat so auszuführen, daß es um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen, nämlich um die Achse Q′ parallel zur Querachse Q und zugleich auch um eine Achse parallel zur Längsachse L gekrümmt ist, und zwar wiederum um beide Achsen konkav an der Oberseite, so daß das Substrat beispielsweise an der Unterseite bzw. an der dortigen Metallisierung 4 eine konvex gewölbte Fläche entsprechend einer Teilfläche einer Kugeloberfläche besitzt.In the embodiment described above, it was assumed that the substrate 1 is only curved about the axis Q '. Basically, it is also possible to design the substrate so that it is curved around two mutually perpendicular axes, namely about the axis Q 'parallel to the transverse axis Q and at the same time also about an axis parallel to the longitudinal axis L, and again about both axes concave on the top, so that the substrate has, for example on the underside or on the metallization 4 there, a convexly curved surface corresponding to a partial surface of a spherical surface.

Weiterhin wurde bei der beschriebenen Ausführungsform davon ausgegangen, daß die Metallisierungen 3 und 4 jeweils die gleiche Dicke d besitzen. Es sind auch Ausführungen denkbar, bei denen die Dicke der Metallisierungen unterschiedlich ist oder bei denen beim Herstellen des Substrates 1 für die untere Metallisierung 4 eine Folie größerer Dicke verwendet wird und diese Metallisierung 4 dann an der Unterseite abgeschliffen wird, so daß sich für das Substrat eine besonders glatte, einen guten Wärmeübergang gewährleistende Unterseite ergibt.Furthermore, it was assumed in the described embodiment that the metallizations 3 and 4 each have the same thickness d. Designs are also conceivable in which the thickness of the metallizations is different or in which a film of greater thickness is used for the manufacture of the substrate 1 for the lower metallization 4 and this metallization 4 is then ground off on the underside, so that the substrate results in a particularly smooth underside that ensures good heat transfer.

Bei der vorgeschriebenen Ausführungsform wurde weiterhin davon ausgegangen, daß das Substrat einen rechteckförmigen Zuschnitt, d. h. in Draufsicht eine rechteckförmige Ausbildung aufweist. Auch andere Formen sind für das Substrat denkbar, beispielsweise das in der Fig. 4 wiedergegebenen Substrat 14, dessen Form sich aus einer rechteckförmigen oder quadratischen Grundform mit Vorsprüngen an zwei gegenüberliegenden Seiten zusammensetzt, oder das rechteckförmige Substrat 15 mit abgerundeten und/oder abgeschrägten Ecken und/oder das runde Substrat 16.In the case of the prescribed embodiment, it was also assumed that the substrate has a rectangular cut, ie a rectangular configuration in plan view. Other shapes are also conceivable for the substrate, for example the substrate 14 shown in FIG. 4, the shape of which is composed of a rectangular or square basic shape with projections on two opposite sides, or the rectangular substrate 15 with rounded and / or beveled corners and / or the round substrate 16 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Substrat
2 Keramikschicht
2′ Querseite
3, 4 Metallisierung
5 Halbleiterbauelement
6 Metallplatte
7 Kühlpaste
8 Gehäuseteil
9 Gehäuse
10 Gehäusefalz
11 Falzfläche
12 Unterseite
13 dauerelastische Masse
14, 15, 16 Substrat
L, Q, Q′ Achse
x Abstand
y Länge
1 substrate
2 ceramic layer
2 ′ transverse side
3 , 4 metallization
5 semiconductor device
6 metal plate
7 cooling paste
8 housing part
9 housing
10 case rebate
11 fold surface
12 bottom
13 permanently elastic mass
14 , 15 , 16 substrate
L, Q, Q ′ axis
x distance
y length

Claims (14)

1. Metall-Keramik-Substrat mit einer Keramikschicht (2) und mit einer an der Oberseite des Substrates (1, 14, 15, 16) vorgesehenen Metallisierung (3), dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat um wenigstens eine Achse (Q′) parallel zur Ebene des Substrates derart gekrümmt ist, daß es an der Unterseite eine konvex gekrümmte Fläche derart bildet, daß der Abstand (x), den ein parallel zur Krümmungsachse liegender Rand (2′) des Substrates (1, 14, 15, 16) von einer die Mitte der Krümmung oder des Substrates (1, 14, 15, 16) tangential berührenden Ebene (6) aufweist, zwischen etwa 0,1-0,8% der Längenabmessung ist, die das Substrat (1, 14, 15, 16) oder die Keramikschicht (2) in Richtung senkrecht zur Achse (Q′) der Krümmung oder in Richtung senkrecht zum Rand (2′) besitzt.1. Metal-ceramic substrate with a ceramic layer ( 2 ) and with a on the top of the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ) provided metallization ( 3 ), characterized in that the substrate about at least one axis (Q ') is curved parallel to the plane of the substrate in such a way that it forms a convexly curved surface on the underside such that the distance (x) by an edge ( 2 ′) of the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ) lying parallel to the axis of curvature of a plane (6) tangentially touching the center of the curvature or of the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ), is between approximately 0.1-0.8% of the length dimension that the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ) or the ceramic layer ( 2 ) in the direction perpendicular to the axis (Q ') of the curvature or in the direction perpendicular to the edge ( 2 '). 2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Keramikschicht (2) und aus jeweils wenigstens einer Metallisierung (3, 4) an der Oberseite und an der Unterseite des Substrates (1, 14, 15, 16) besteht.2. Substrate according to claim 1, characterized in that it consists of a ceramic layer ( 2 ) and in each case at least one metallization ( 3 , 4 ) on the top and on the bottom of the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ). 3. Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1, 14, 15) und/oder die Keramikschicht (2) und/oder die wenigstens eine Metallisierung (3, 4) einen rechteckförmigen oder im wesentlichen rechteckförmigen Zuschnitt aufweist, und daß die Krümmungsachse (Q′) parallel zu den kürzeren Seiten (2′) dieses Zuschnitts verläuft.3. Substrate according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate ( 1 , 14 , 15 ) and / or the ceramic layer ( 2 ) and / or the at least one metallization ( 3 , 4 ) has a rectangular or substantially rectangular blank , and that the axis of curvature (Q ') runs parallel to the shorter sides ( 2 ') of this blank. 4. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (15, 16) und/oder die Keramikschicht (2) und/oder die wenigstens eine Metallisierung (3, 4) einen rechteckförmigen oder im wesentlichen rechteckförmigen Zuschnitt mit abgerundeten und/oder abgeschrägten Ecken oder einen runden Zuschnitt aufweist.4. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate ( 15 , 16 ) and / or the ceramic layer ( 2 ) and / or the at least one metallization ( 3 , 4 ) a rectangular or substantially rectangular blank with rounded and / or has bevelled corners or a round blank. 5. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (3) an der Oberseite des Substrates strukturiert ist. 5. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the metallization ( 3 ) is structured on the top of the substrate. 6. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungen (3, 4) von Metallfolien, vorzugsweise von Kupferfolien gebildet sind, die mittels der DCB-Technik am Substrat bzw. an der Keramikschicht flächig befestigt sind.6. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the metallizations ( 3 , 4 ) are formed from metal foils, preferably from copper foils, which are fastened flatly by means of the DCB technology to the substrate or to the ceramic layer. 7. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungen (3, 4) durch Aktivlöten flächig mit der wenigstens einen Keramikschicht (2) verbunden sind.7. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the metallizations ( 3 , 4 ) are connected flatly by active soldering to the at least one ceramic layer ( 2 ). 8. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Keramikschicht (2) eine Aluminiumoxid-, eine Aluminiumnitrid- oder eine Siliziumnitrid-Keramik ist.8. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one ceramic layer ( 2 ) is an aluminum oxide, an aluminum nitride or a silicon nitride ceramic. 9. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Bestandteil eines ein Gehäuse aufweisenden Moduls oder Bausteins ist und daß der Rand des Substrates (1, 14, 15, 16) gegen eine von einem Gehäuse (9) gebildete Fläche (11) eines Gehäuseteils (8) anliegt, die eine der Krümmung des Randes des Substrates (1, 14, 15, 16) entsprechenden Krümmung aufweist.9. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that it is part of a module or module having a housing and that the edge of the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ) against a surface ( 11 ) formed by a housing ( 9 ) ) of a housing part ( 8 ), which has a curvature corresponding to the curvature of the edge of the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ). 10. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (8) an seiner Unterseite bzw. an einer dortigen Fläche (12) ebenfalls eine der Krümmung des Substrates (1, 14, 15, 16) an dessen Rand entsprechende Krümmung besitzt.10. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the housing part ( 8 ) on its underside or on a surface there ( 12 ) also has a curvature corresponding to the curvature of the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ) at the edge thereof owns. 11. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen gekrümmt ist.11. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that it is two axes perpendicular to each other is curved. 12. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungen (3, 4), insbesondere die Metallisierungen an der Ober- und Unterseite eine unterschiedliche Dicke (d) aufweisen. 12. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the metallizations ( 3 , 4 ), in particular the metallizations on the top and bottom have a different thickness (d). 13. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine an der Unterseite der Keramikschicht (2) vorgesehene Metallisierung (4) nach dem Aufbringen auf die Keramikschicht (2) an der der Keramikschicht abgewandten Unterseite Material abhebend bearbeitet, vorzugsweise geschliffen ist.13. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one on the underside of the ceramic layer ( 2 ) provided metallization ( 4 ) after application to the ceramic layer ( 2 ) on the underside facing away from the ceramic layer processed material, preferably ground is. 14. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1, 14, 15, 16), vorzugsweise die Keramikschicht (2) des Substrates (1, 14, 15, 16) an wenigstens einem Randbereichs über eine dauerelastische Masse, vorzugsweise über einen dauerelastischen Kleber an einem Gehäuseteil (8) gehalten oder eingespannt ist.14. Substrate according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ), preferably the ceramic layer ( 2 ) of the substrate ( 1 , 14 , 15 , 16 ) on at least one edge region over a permanently elastic mass , preferably held or clamped to a housing part ( 8 ) via a permanently elastic adhesive.
DE19615481A 1996-04-03 1996-04-19 Arched metal-ceramic substrate Expired - Fee Related DE19615481C5 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19615481A DE19615481C5 (en) 1996-04-03 1996-04-19 Arched metal-ceramic substrate
DE59711737T DE59711737D1 (en) 1996-04-03 1997-03-13 Arched metal-ceramic substrate
EP97104225A EP0805492B1 (en) 1996-04-03 1997-03-13 Curved metal ceramic substrate
US08/835,049 US5981036A (en) 1996-04-03 1997-03-27 Metal ceramic substrate

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19613348 1996-04-03
DE19613348.3 1996-04-03
DE19615481A DE19615481C5 (en) 1996-04-03 1996-04-19 Arched metal-ceramic substrate

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE19615481A1 true DE19615481A1 (en) 1997-10-09
DE19615481B4 DE19615481B4 (en) 2006-10-05
DE19615481C5 DE19615481C5 (en) 2013-03-14

Family

ID=7790380

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19615481A Expired - Fee Related DE19615481C5 (en) 1996-04-03 1996-04-19 Arched metal-ceramic substrate
DE59711737T Expired - Lifetime DE59711737D1 (en) 1996-04-03 1997-03-13 Arched metal-ceramic substrate

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE59711737T Expired - Lifetime DE59711737D1 (en) 1996-04-03 1997-03-13 Arched metal-ceramic substrate

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE19615481C5 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0872882A2 (en) * 1997-04-15 1998-10-21 Curamik Electronics GmbH Method of fabricating a curved metal-ceramic-substrate
DE19808518C1 (en) * 1998-02-27 1999-08-05 Rockwool Mineralwolle Coating and impregnation of mineral wool for the production of insulation boards
DE10024111A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-29 Bosch Gmbh Robert Method for producing a component from stacked soldered plates
US8018047B2 (en) 2007-08-06 2011-09-13 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module including a multilayer substrate
US8154114B2 (en) 2007-08-06 2012-04-10 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module
US20130306296A1 (en) * 2011-02-08 2013-11-21 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module radiator plate fabrication method, radiator plate, and semiconductor module using the same
DE102015216962B4 (en) 2014-09-11 2022-06-30 Mitsubishi Electric Corporation semiconductor device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3263537B1 (en) 2016-06-27 2021-09-22 Infineon Technologies AG Method for producing a metal-ceramic substrate
DE102016118784A1 (en) 2016-10-04 2018-04-05 Infineon Technologies Ag Chip carrier, configured for delamination-free encapsulation and stable sintering

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2947270C2 (en) * 1978-11-25 1986-12-11 Kyocera Corp., Kyoto Ceramic substrate
EP0254692A1 (en) * 1986-07-17 1988-01-27 STMicroelectronics S.r.l. Semiconductor device mounted in a highly flexible, segmented package, provided with heat sink
EP0279601A2 (en) * 1987-02-19 1988-08-24 Marconi Electronic Devices Limited Electrical conductor arrangement
DE4004844C1 (en) * 1990-02-16 1991-01-03 Abb Ixys Semiconductor Gmbh Copper metallisation on ceramic substrate - obtd. by bonding copper foil directly to whole surface of substrate, then masking and etching

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3127457C2 (en) * 1981-07-11 1985-09-12 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Converter module
JPS60113931A (en) * 1983-11-25 1985-06-20 Toshiba Corp Semiconductor device
DE3521572A1 (en) * 1985-06-15 1986-12-18 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim PERFORMANCE SEMICONDUCTOR MODULE WITH CERAMIC SUBSTRATE
DE3935792A1 (en) * 1989-10-27 1991-05-02 Bosch Gmbh Robert Encapsulated electronic circuit on substrate - has ceramic green sheet foil, forming wall(s) encapsulating housing
DE4233073A1 (en) * 1992-10-01 1994-04-07 Siemens Ag Semiconductor modular structure prodn. - by convexly shaping and bonding in single hot pressing operation
DE4319944C2 (en) * 1993-06-03 1998-07-23 Schulz Harder Juergen Multiple substrate and process for its manufacture
JP3329548B2 (en) * 1993-12-28 2002-09-30 株式会社東芝 Ceramic circuit board with heat sink

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2947270C2 (en) * 1978-11-25 1986-12-11 Kyocera Corp., Kyoto Ceramic substrate
EP0254692A1 (en) * 1986-07-17 1988-01-27 STMicroelectronics S.r.l. Semiconductor device mounted in a highly flexible, segmented package, provided with heat sink
EP0279601A2 (en) * 1987-02-19 1988-08-24 Marconi Electronic Devices Limited Electrical conductor arrangement
DE4004844C1 (en) * 1990-02-16 1991-01-03 Abb Ixys Semiconductor Gmbh Copper metallisation on ceramic substrate - obtd. by bonding copper foil directly to whole surface of substrate, then masking and etching

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0872882A2 (en) * 1997-04-15 1998-10-21 Curamik Electronics GmbH Method of fabricating a curved metal-ceramic-substrate
EP0872882A3 (en) * 1997-04-15 1999-04-21 Curamik Electronics GmbH Method of fabricating a curved metal-ceramic-substrate
DE19808518C1 (en) * 1998-02-27 1999-08-05 Rockwool Mineralwolle Coating and impregnation of mineral wool for the production of insulation boards
DE10024111A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-29 Bosch Gmbh Robert Method for producing a component from stacked soldered plates
DE10024111B4 (en) * 2000-05-18 2006-02-23 Robert Bosch Gmbh Method for producing a component from plates which have been stacked and soldered to one another
US8018047B2 (en) 2007-08-06 2011-09-13 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module including a multilayer substrate
US8154114B2 (en) 2007-08-06 2012-04-10 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module
DE102008036112B4 (en) 2007-08-06 2021-09-30 Infineon Technologies Ag POWER SEMICONDUCTOR MODULE, POWER SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING A POWER SEMICONDUCTOR MODULE
US20130306296A1 (en) * 2011-02-08 2013-11-21 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module radiator plate fabrication method, radiator plate, and semiconductor module using the same
US10262874B2 (en) 2011-02-08 2019-04-16 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module radiator plate fabrication method, radiator plate, and semiconductor module using the same
DE102015216962B4 (en) 2014-09-11 2022-06-30 Mitsubishi Electric Corporation semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
DE59711737D1 (en) 2004-08-05
DE19615481C5 (en) 2013-03-14
DE19615481B4 (en) 2006-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1713124B1 (en) Power semiconductor module with connecting tracks and with connecting elements connected to the connecting tracks
DE4318241C2 (en) Metal coated substrate with improved resistance to thermal shock
EP0805492A2 (en) Curved metal ceramic substrate
WO1998038678A1 (en) Semiconductor module
EP0494153B1 (en) Compound arrangement with printed circuit board
DE102018206482B4 (en) Semiconductor component with a composite clip made of composite material
DE19615481A1 (en) Metallised ceramic electrical or electronic substrate - has convex curvature for elastic bending into tight contact with heat sink
DE3728096C1 (en) Flat body, especially for use as a heat sink for electronic power components
DE3343034C2 (en) Housing for semiconductor devices
EP1506577B1 (en) Connecting device for contacting a semiconductor component
DE112019005059T5 (en) SEMICONDUCTOR COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING A SEMICONDUCTOR COMPONENT
DE3438435A1 (en) METAL AND PLASTIC HOUSING FOR A SEMICONDUCTOR DEVICE THAT IS SUITABLE FOR FASTENING ON A NOT ACCURATE HEAT EXTRACTOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE3922485C1 (en)
DE102019111963A1 (en) Semiconductor module with a semiconductor and with a metal molding, which is electrically contacted by the semiconductor
DE19609929B4 (en) The power semiconductor module
DE19614501C2 (en) Process for producing a ceramic-metal substrate and ceramic-metal substrate
DE4338706A1 (en) Multilayer substrate
EP0322434B1 (en) Flat bodies, in particular for use as heat sinks for electronic power components
DE19715540A1 (en) Method of manufacturing a domed metal-ceramic substrate
EP0380799B1 (en) Pressure contact semiconductor component
DE19736895A1 (en) Semiconductor component casing for surface fastening
DE4328353C2 (en) Multi-layer substrate
DE19527611A1 (en) Electrical semiconductor circuits mfr. - includes using an intermediate metallised layer between ceramic base and metal contact arm
DE102005046404B4 (en) A method for reducing variations in the deflection of rolled bottom plates and power semiconductor module with a bottom plate produced by this method
DE19504378A1 (en) Multiple layer ceramic substrate for electronic circuit

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ELECTROVAC AG, KLOSTERNEUBURG, AT

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: PATENTANWAELTE WASMEIER, GRAF, 93055 REGENSBURG

8181 Inventor (new situation)

Inventor name: SCHULZ-HARDER, JOERGRN, DR.ING., 91207 LAUF, DE

Inventor name: MAIER, PETER H.,DIPL.-KAUFM., 91207 LAUF, DE

8363 Opposition against the patent
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ROGERS GERMANY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ELECTROVAC AG, KLOSTERNEUBURG, AT

Effective date: 20110427

R010 Appeal proceedings settled by withdrawal of appeal(s) or in some other way
R206 Amended patent specification

Effective date: 20130314

R082 Change of representative

Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ROGERS GERMANY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CURAMIK ELECTRONICS GMBH, 92676 ESCHENBACH, DE

Effective date: 20140729

R082 Change of representative

Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE

Effective date: 20130829

Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE

Effective date: 20140729

Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE

Effective date: 20131015

Representative=s name: GLUECK - KRITZENBERGER PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE

Effective date: 20130829

Representative=s name: GLUECK - KRITZENBERGER PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE

Effective date: 20131015

Representative=s name: GLUECK - KRITZENBERGER PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE

Effective date: 20140729

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee