EP3559989B1

Carrier substrate for electric components and manufacturing method for carrier substrate

Abstract

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EP3559989B1, drawing sheet 1
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Term

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Expires 19 December 2037.

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15 claims: 13 independent, 2 dependent

  1. 1
    Trägersubstrat (1) für elektrische Bauteile (13), wobei das Trägersubstrat (1) eine Bauteilseite (4) mit Leiterbahnen (12) und eine der Bauteilseite (4) gegenüberliegende Kühlseite (5) mit einer Kühlstruktur (30) aufweist, wobei das Trägersubstrat (1) zur elektrischen Isolation eine der Bauteilseite (4) zugewandte und aus Keramik gefertigte Primärschicht (10) und zur Versteifung des Trägersubstrats (1) eine der Kühlseite (5) zugewandte Sekundärschicht (20) umfasst, wobei zur Wärmeübertragung von der Bauteilseite (4) zur Kühlseite (5) zwischen der Primärschicht (10) und der Sekundärschicht (20) eine metallische Zwischenschicht (15) angeordnet ist, wobei die metallische Zwischenschicht (15) dicker als die Primärschicht (10) und die Sekundärschicht (20) ist, wobei die Sekundärschicht (20) aus Molybdän, Wolfram oder einem Verbundwerkstoff, der auf WCu oder MoCu basiert, gefertigt ist.
  2. 2
    Trägersubstrat (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (15) zwischen 2,5- und 100- mal, bevorzugt zwischen 3,5 und 50 mal, besonders bevorzugt zwischen 10 und 25 mal oder sogar im Wesentlichen 20 mal so dick ist wie die Primärschicht und/oder die Sekundärschicht.
  3. 3
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (15) zwischen 1 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 1.2mm und 3 mm oder sogar im Wesentlichen 3 mm dick ist.
  4. 4
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (15) dicker als 1,4 mm und bevorzugt dicker als 1,9 mm ist.
  5. 5
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlstruktur (30) einen Basiskörperbereich (B1) und einen Stegbereich (S1) aufweist, wobei ein Verhältnis (SD / BD) zwischen einer Stegbereichsdicke (SD) zu einer Basiskörperdicke (BD) einen Wert zwischen 1,2 bis 6, bevorzugt zwischen 1,4 und 3 und besonders bevorzugt zwischen 1,6 und 2,5 annimmt.
  6. 6
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die effektive Kühlstrukturdicke (d30.E) 0,15 bis 0,3 mal so groß ist wie die metallische Zwischenschichtdicke (15).
  7. 7
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die metallische Zwischenschicht (15) einlagig ausgestaltet ist.
  8. 8
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Primärsubstrat (10') und ein Sekundärsubstratschicht (20') zur Vermeidung eines Durchbiegens des Trägersubstrats (1) in Hinblick auf ihre thermischen Ausdehnungen, insbesondere in Hinblick auf ihre Ausdehnungskoeffizienten, aneinander angepasst sind.
  9. 9
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Abschluss des Trägersubstrats (1) auf der Kühlseite (5) an die Sekundärschicht (20) eine für eine Fluidkühlung vorgesehene Kühlstruktur (30), insbesondere eine Rippen-, Nadel- und/oder Noppenstruktur, unmittelbar angrenzt, wobei die Kühlstruktur (30) zum Korrosionsschutz vorzugsweise mit einer Korrosionsschutzschicht beschichtet ist.
  10. 10
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primärschicht (10) eine Durchkontaktierung (11) aufweist und/oder zur Bildung einer weiteren Leiterbahn die Zwischenschicht (15) ein Kontaktelement (16) aufweist.
  11. 11
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (15) dicker ist als 1 mm.
  12. 12
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die metallische Zwischenschicht (15), die Leitungsbahn (12), das Kontaktelement (16), das metallische Anschlusselement (13) und/oder die Kühlstruktur (30) zur Erhöhung der Temperaturwechselbeständigkeit auf der der Primärschicht oder der der Sekundärschicht zugewandten Seite eingeätzte Strukturen aufweist.
  13. 13
    Trägersubstrat (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (1) ein die Bauteilseite (4) ummantelndes Gehäuseteil (40), insbesondere ein als Gussteil ausgestaltetes Gehäuseteil (40), aufweist, wobei das Gehäuseteil (40) vorzugsweise mit der auf der Kühlseite (5) angeordneten Kühlstruktur (30) bündig abschließt.
  14. 14
    Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  15. 15
    Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Primärsubstrats (10') und des Sekundärsubstrats (20') aneinander angepasst werden.
Independent claims15