DE202016008287U1

DE202016008287U1 - Copper-ceramic composite

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Publication number: DE202016008287U1
Application number: DE202016008287.7U
Authority: DE
Original assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: HERAEUS ELECTRONICS GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2026-02-27

Abstract

Kupfer-Keramik-Verbund, umfassend – ein Keramiksubstrat, das Aluminiumoxid enthält, – eine auf dem Keramiksubstrat vorliegende Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, wobei das Aluminiumoxid Korngrößen im Bereich von 0,01 μm bis 25 μm aufweist.A copper-ceramic composite, comprising a ceramic substrate containing aluminum oxide, a coating of copper or a copper alloy present on the ceramic substrate, the aluminum oxide having particle sizes in the range from 0.01 μm to 25 μm.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kupfer-Keramik-Verbund sowie ein diesen Verbund enthaltendes Modul, das in Leistungselektronikbauteilen verwendet werden kann.The present invention relates to a copper-ceramic composite and a module containing this composite, which can be used in power electronics components.

Keramikschaltungsträger sind aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit, hohen Formstabilität bzw. mechanischen Festigkeit sowie ihrer hohen Isolationsfestigkeit insbesondere im Bereich der Hochleistungselektronik von Interesse.Ceramic circuit carriers are due to their high thermal conductivity, high dimensional stability or mechanical strength and their high insulation resistance, especially in the field of high-performance electronics of interest.

Für die Metallisierung eines Keramiksubstrats stehen verschiedene Verfahren wie z. B. Direct-Copper-Bonding (üblicherweise als DCB-Verfahren bezeichnet) oder Active-Metal-Brazing (üblicherweise als AMB-Verfahren bezeichnet) zur Verfügung.For the metallization of a ceramic substrate are various methods such. Direct-Copper-Bonding (commonly referred to as DCB-method) or Active-Metal-Brazing (commonly referred to as AMB-method) are available.

Das nach der Metallisierung des Keramiksubstrats erhaltene Verbundmaterial wird auch als Metall-Keramik-Substrat oder Metall-Keramik-Verbund bezeichnet. Sofern es beispielsweise durch ein DCB-Verfahren hergestellt wurde, wird häufig auch die Bezeichnung „DCB-Substrat” verwendet.The composite material obtained after metallization of the ceramic substrate is also referred to as metal-ceramic substrate or metal-ceramic composite. For example, if made by a DCB process, the term "DCB substrate" is often used.

Bei dem DCB-Verfahren wird ausgenutzt, dass Sauerstoff den Schmelzpunkt des Kupfers von 1083°C auf die eutektische Schmelztemperatur von 1065°C reduziert. Durch die Oxidation von Kupferfolien vor der Metallisierung des Keramiksubstrates oder durch Sauerstoffzufuhr während des Hochtemperaturprozesses (beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 1065°C und 1080°C) entsteht eine dünne eutektische Schmelzschicht. Diese reagiert mit der Oberfläche des Keramiksubstrats, so dass Keramik und Metall haftfest miteinander verbunden werden können.In the DCB process, oxygen is used to reduce the melting point of the copper from 1083 ° C to the eutectic melting temperature of 1065 ° C. The oxidation of copper foils before the metallization of the ceramic substrate or by supplying oxygen during the high-temperature process (for example, at a temperature between 1065 ° C and 1080 ° C) creates a thin eutectic melt layer. This reacts with the surface of the ceramic substrate, so that ceramic and metal can be firmly bonded together.

DCB-Verfahren werden beispielsweise in US 3,744,120 oder DE 23 19 854 beschriebenen.DCB methods are used, for example, in US 3,744,120 or DE 23 19 854 described.

Die Metallisierung kann beispielsweise nur auf einer Seite des Keramiksubstrats („Single-Layer-Bonding” SLB) oder alternativ auch auf beiden Seiten des Keramiksubstrates gleichzeitig („Double-Layer-Bonding” DLB) erfolgen. Außerdem ist es möglich, zunächst eine erste Seite des Substrats durch einen ersten SLB-Schritt zu metallisieren und anschließend auch die gegenüberliegende Substratseite in einem weiteren SLB-Schritt zu metallisieren.The metallization may, for example, occur only on one side of the ceramic substrate ("single-layer bonding" SLB) or alternatively also on both sides of the ceramic substrate simultaneously ("double-layer bonding" DLB). In addition, it is possible first to metallize a first side of the substrate by a first SLB step and then to metallize the opposite substrate side in a further SLB step.

Bekannt ist auch, die aufgebrachte Metallbeschichtung für die Ausbildung von Leiterbahnen zu strukturieren, beispielsweise über Ätzverfahren.It is also known to structure the applied metal coating for the formation of interconnects, for example via etching.

In vielen Anwendungen der Leistungselektronik unterliegt der Metall-Keramik-Verbund hohen Temperaturwechselbelastungen, bei denen deutliche Temperaturänderungen (z. B. im Bereich von –40°C bis +150°C) auftreten können.In many applications of power electronics, the metal-ceramic composite is subject to high thermal cycling, where significant temperature changes (eg in the range from -40 ° C to + 150 ° C) can occur.

Bedingt durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Keramiksubstrats und der Metallbeschichtung ergeben sich am Übergang zwischen diesen Schichten bei Temperaturschwankungen erhebliche mechanische Spannungen, die letztlich zu einer zumindest partiellen Ablösung des Metalls von der Keramikoberfläche führen können. Bekannt ist, dass durch eine spezifische Strukturierung der Metallschicht auf makroskopischer Ebene in ihrem Randbereich Zug- und Druckspannungen verringert und somit die Temperaturwechselbeständigkeit verbessert werden kann. DE 40 04 844 A1 und DE43 18 241 A1 beschreiben Metallbeschichtungen auf Keramiksubstraten, die an ihren Kanten Randabschwächungen in Form von Vertiefungen oder Löchern aufweisen.Due to the different coefficients of thermal expansion of the ceramic substrate and the metal coating arise at the transition between these layers in temperature fluctuations significant mechanical stresses that can ultimately lead to an at least partial detachment of the metal from the ceramic surface. It is known that by a specific structuring of the metal layer on the macroscopic level in its edge region reduces tensile and compressive stresses and thus the thermal shock resistance can be improved. DE 40 04 844 A1 and DE43 18 241 A1 describe metal coatings on ceramic substrates which have edges at their edges in the form of depressions or holes.

Die im Betrieb auftretenden Temperaturwechselbelastungen können in der Keramik zu Rissbildungen führen. Weiterhin können bereits beim Transport oder beim Einbau in ein elektronisches Bauteil mechanische Belastungen auftreten, die ebenfalls Rissbildungen in der Keramik verursachen.The thermal cycling occurring during operation can lead to cracks in the ceramic. Furthermore, mechanical stresses can occur during transport or installation in an electronic component, which also cause cracks in the ceramic.

Um Rissbildungen in der Keramik aufgrund von Temperaturwechselbelastungen oder sonstiger mechanischer Belastungen möglichst zu minimieren, sollte das Keramiksubstrat des Metall-Keramik-Verbunds eine möglichst hohe mechanische Festigkeit (beispielsweise in Form einer möglichst hohen Biegebruchfestigkeit) aufweisen.In order to minimize cracks in the ceramic due to thermal cycling or other mechanical stresses as possible, the ceramic substrate of the metal-ceramic composite should have the highest possible mechanical strength (for example in the form of a high bending strength).

Im Betrieb kontaktiert die strukturierte Metallbeschichtung elektronische Bauteile wie z. B. Chips. In den Bereichen dieser elektronischen Bauteile kann es zu einer beträchtlichen Wärmeentwicklung kommen. Diese Wärme sollte über das Keramiksubstrat möglichst schnell abgeführt werden.In operation, the structured metal coating contacts electronic components such as. Eg chips. In the areas of these electronic components, there may be a considerable heat development. This heat should be dissipated via the ceramic substrate as quickly as possible.

Prinzipiell ist also wünschenswert, dass das Keramiksubstrat sowohl eine gute mechanische Festigkeit als auch eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. In der Praxis stellt es sich aber als schwierig heraus, beide Eigenschaften gleichzeitig zu optimieren. Häufig wird die Verbesserung eines Parameters auf Kosten des anderen Parameters erreicht. In principle, it is therefore desirable for the ceramic substrate to have both good mechanical strength and the highest possible thermal conductivity. In practice, however, it turns out to be difficult to optimize both properties at the same time. Often the improvement of one parameter is achieved at the expense of the other parameter.

Weitere relevante Eigenschaften eines Kupfer-Keramik-Verbunds für Anwendungen in der Elektronik sind außerdem eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit, eine möglichst feste Bindung der Metallbeschichtung an die Keramikoberfläche, wobei diese Bindung auch unter längeren Temperaturwechselbelastungen ausreichend fest bleibt sollte, und ein gutes Bondingverhalten der Kupferbeschichtung gegenüber Bondingdrähten.Other relevant properties of a copper-ceramic composite for applications in electronics are also a high thermal shock resistance, the strongest possible bonding of the metal coating to the ceramic surface, which bond should remain sufficiently strong even under prolonged thermal cycling, and a good bonding behavior of the copper coating to bonding wires ,

In der DE 10 2012 110 322 wird das Keramiksubstrat des Metall-Keramik-Verbunds hinsichtlich seiner Kornstruktur (also seiner Struktur auf mikroskopischer Ebene) eingehender definiert. Das Keramiksubstrat enthält ein mit Zirkonoxid verstärktes Aluminiumoxid, wobei die mittlere Korngröße des Aluminiumoxids im Bereich von 2–8 μm liegt und das Verhältnis der Länge der Korngrenzen der Al₂O₃-Körner zu der Gesamtlänge aller Korngrenzen > 0,6 ist. Nach den Angaben der DE 10 2012 110 322 trägt diese Kornstruktur zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit bei.In the DE 10 2012 110 322 the ceramic substrate of the metal-ceramic composite is defined in more detail with respect to its grain structure (ie its structure at the microscopic level). The ceramic substrate contains a zirconia-reinforced alumina, the average grain size of the alumina being in the range of 2-8 μm, and the ratio of the grain boundary lengths of the Al ₂ O ₃ grains to the total grain boundary length being> 0.6. According to the information of DE 10 2012 110 322 contributes this grain structure to improve the thermal conductivity.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Metall-Keramik-Verbunds mit verbessertem Eigenschaftsprofil, insbesondere einer hohen mechanischen Festigkeit und einer hohen Wärmeleitfähigkeit.An object of the present invention is to provide a metal-ceramic composite having an improved property profile, in particular a high mechanical strength and a high thermal conductivity.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Kupfer-Keramik-Verbund, umfassend

– ein Keramiksubstrat, das Aluminiumoxid enthält,
– eine auf dem Keramiksubstrat vorliegende Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung,

wobei das Aluminiumoxid Korngrößen im Bereich von 0,01 μm bis 25 μm aufweist.The problem is solved by a copper-ceramic composite, comprising

A ceramic substrate containing alumina,
A coating of copper or a copper alloy present on the ceramic substrate,

wherein the alumina has particle sizes in the range of 0.01 microns to 25 microns.

Bei dem Keramiksubstrat eines Kupfer-Keramik-Verbunds handelt es sich allgemein um ein polykristallines Material, das aus kleinen Kristalliten (die auch als Körner bezeichnet werden) besteht. Auf mikroskopischer Ebene können polykristalline Materialien anhand ihrer Kornstruktur (z. B. Korngrößenverteilungen, Form der Körner, Textur, .... etc.) eingehender charakterisiert werden.The ceramic substrate of a copper-ceramic composite is generally a polycrystalline material consisting of small crystallites (also referred to as grains). On the microscopic level, polycrystalline materials can be characterized in more detail on the basis of their grain structure (eg particle size distributions, shape of the grains, texture, etc.).

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass ein Keramiksubstrat, welches Aluminiumoxid (Al₂O₃) mit Korngrößen im Bereich von 0,01 μm bis 25 μm aufweist, sowohl eine hohe mechanische Festigkeit als auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.In the present invention, it has been found that a ceramic substrate comprising alumina (Al ₂ O ₃ ) having grain sizes in the range of 0.01 μm to 25 μm has both high mechanical strength and high thermal conductivity.

Eine verbesserte mechanische Festigkeit zeigt sich insbesondere an einer verbesserten Biegebruchfestigkeit. Erfindungsgemäß wird unter einer verbesserten Biegebruchfestigkeit der Keramik verstanden, dass bei einer Drei-Punkt-Biegung die zum Bruch führende Kraft erhöht ist. Dem Fachmann ist beispielsweise zur Biegebruchfestigkeitsbestimmung der Keramik die DIN EN 843-1 (2008) . Bevorzugt weicht die Probengeometrie gegenüber der DIN EN 843-1 (2008) dahingehend ab, dass die Proben eine Abmessung von 20 × 40 × 0,38 mm³ oder 20 × 40 × 0,63 mm³ aufweisen.An improved mechanical strength is particularly evident in an improved bending strength. According to the invention, an improved bending strength of the ceramic is understood to mean that in the case of a three-point bend, the force leading to breakage is increased. The person skilled in the art, for example, for bending fracture strength determination of the ceramic DIN EN 843-1 (2008) , Preferably, the sample geometry differs from the DIN EN 843-1 (2008) in that the samples have a dimension of 20 x 40 x 0.38 mm ³ or 20 x 40 x 0.63 mm ³ .

Erfindungsgemäß versteht man unter einer Temperaturwechselbeständigkeit den Widerstand bzw. die Widerstandsfähigkeit der Kupferschicht gegen Delamination von der Keramik eines Kupfer-Keramik-Substrates, wobei der Widerstand in Folge von zumindest einem Temperaturwechsel der Kupferschicht gegenüber der Keramik bestimmt wird. Eine verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit bedeutet, dass die Anzahl der widerstandenen Temperaturwechsel sich vergrößert.According to the invention is understood by a thermal shock resistance, the resistance or resistance of the copper layer against delamination of the ceramic of a copper-ceramic substrate, wherein the resistance in consequence of at least one temperature change of the copper layer is determined relative to the ceramic. Improved thermal shock resistance means that the number of resistive temperature changes increases.

Erfindungsgemäß wird unter einem verbesserten Drahtbonding verstanden, dass die Kraft, mit der der Bonddraht von der Kupferoberfläche eines Kupfer-Keramik-Verbundes abgelöst werden kann, erhöht ist.According to the invention, an improved wire bonding means that the force with which the bonding wire can be detached from the copper surface of a copper-ceramic composite is increased.

Erfindungsgemäß wird unter einer verbesserten Kupferhaftfestigkeit eine Haftfestigkeit des Kupfers gegenüber dem Kupfer-Keramik-Verbundes verstanden, so dass die Kraft, mit der die gebondete Kupferfolie von der Keramikoberfläche eines Kupfer-Keramik-Verbundes abgelöst werden kann, erhöht ist. Aus der DE 10 2004 012 231 B4 ist dem Fachmann ein beispielhaftes Meßverfahren bekannt (2 und 3 der DE 1 020040 1 223 1 B4 ).According to the invention, an improved copper adhesion strength is understood as meaning an adhesion strength of the copper to the copper-ceramic composite, so that the force with which the bonded copper foil can be detached from the ceramic surface of a copper-ceramic composite is increased. From the DE 10 2004 012 231 B4 the person skilled in an exemplary measuring method is known ( 2 and 3 of the DE 1 020040 1 223 1 B4 ).

Bevorzugt liegen die Korngrößen des Aluminiumoxids im Bereich von 0,3 μm bis 23 μm, noch bevorzugter im Bereich von 0,5 μm bis 20 μm. The particle sizes of the aluminum oxide are preferably in the range from 0.3 μm to 23 μm, more preferably in the range from 0.5 μm to 20 μm.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind diese Werte nicht als strikte Unter- und Obergrenzen für die Korngrößenverteilung anzusehen, sondern können um +/–10% variieren. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich jedoch um die Untergrenze, die nicht unterschritten wird, und Obergrenzen, die nicht überschritten wird, der Korngrößenverteilung des Aluminiumoxids. In dieser bevorzugten Ausführungsform weist daher das Aluminiumoxid keine Körner auf, die außerhalb der oben genannten Bereiche liegen. Es ist also bevorzugt, dass d_min(Al₂O₃) ≥ 0,01 μm und d_max(Al₂O₃) ≤ 25 μm, bevorzugter d_min(Al₂O₃) ≥ 0,3 μm und d_max(Al₂O₃) ≤ 23 μm, noch bevorzugter d_min(Al₂O₃) ≥ 0,5 μm und d_max(Al₂O₃) ≤ 20 μm, wobei d_min(Al₂O₃) und d_max(Al₂O₃) die minimalen bzw. maximalen Korngrößen des Aluminiumoxids sind.In the context of the present invention, these values are not to be regarded as strict upper and lower limits for the particle size distribution, but may vary by +/- 10%. In a preferred embodiment, however, it is the lower limit, which is not exceeded, and upper limits, which is not exceeded, the grain size distribution of the alumina. In this preferred embodiment, therefore, the alumina has no grains which are outside the above ranges. It is therefore preferred that d _min (Al ₂ O ₃ ) ≥ 0.01 μm and d _max (Al ₂ O ₃ ) ≦ 25 μm, more preferably d _min (Al ₂ O ₃ ) ≥ 0.3 μm and d _max ( Al ₂ O ₃ ) ≤ 23 μm, more preferably d _min (Al ₂ O ₃ ) ≥ 0.5 μm and d _max (Al ₂ O ₃ ) ≤ 20 μm, where d _min (Al ₂ O ₃ ) and d _max ( Al ₂ O ₃ ) are the minimum and maximum grain sizes of the alumina.

Durch Verwendung eines Keramik-Ausgangsmaterials mit geeigneter Al₂O₃-Korngrößenverteilung können die gewünschten Al₂O₃-Korngrößen im Kupfer-Keramik-Verbund eingestellt werden. Solche Keramikmaterialien sind kommerziell erhältlich oder können über Standardverfahren erhalten werden. Eine Feineinstellung der Korngrößen kann gegebenenfalls durch eine thermische Behandlung des Keramik-Ausgangsmaterials erfolgen.By using a ceramic starting material with suitable Al ₂ O ₃ grain size distribution, the desired Al ₂ O ₃ grain sizes can be set in the copper-ceramic composite. Such ceramics are commercially available or can be obtained by standard methods. A fine adjustment of the grain sizes can optionally be done by a thermal treatment of the ceramic starting material.

Wie dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist, kann die Bestimmung der Korngrößenverteilung unter Bezugnahme auf die Anzahl der Körner (d. h. Anzahlverteilung) oder alternativ auch unter Bezugnahme auf die Masse (d. h. Massenverteilung) oder das Volumen der Körner erfolgen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Verteilung der Korngrößen auf Basis der Körneranzahl bestimmt.As is well known to those skilled in the art, the determination of the grain size distribution may be made by reference to the number of grains (i.e., number distribution) or alternatively by reference to mass (i.e., mass distribution) or the volume of the grains. In the context of the present invention, the distribution of the grain sizes is determined on the basis of the number of grains.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Aluminiumoxid des Keramiksubstrats eine Anzahlverteilung der Korngrößen auf, in der höchstens 5% der Körner eine Korngröße von weniger als 0,1 μm, bevorzugter weniger als 0,3 μm, noch bevorzugter weniger als 0,5 μm aufweisen; und/oder in der mindestens 95% der Körner eine Korngröße von weniger als 15 μm, bevorzugter weniger als 10 μm, noch bevorzugter weniger als 7 μm aufweisen.In a preferred embodiment, the alumina of the ceramic substrate has a number distribution of grain sizes in which at most 5% of the grains have a grain size of less than 0.1 μm, more preferably less than 0.3 μm, even more preferably less than 0.5 μm; and / or in which at least 95% of the grains have a particle size of less than 15 μm, more preferably less than 10 μm, even more preferably less than 7 μm.

Wie allgemein bekannt ist, sind charakteristische Werte einer Korngrößenverteilung unter anderem deren d₅₀-Wert, d₅-Wert und d₉₅-Wert. Für den d₅₀-Wert, der häufig auch als Medianwert bezeichnet wird, gilt Folgendes: 50% der Körner weisen einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der d₅₀-Wert. Analog gilt für den d₅-Wert, dass 5% der Körner einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als dieser d₅-Wert, und für den d₉₅-Wert gilt, dass 95% der Körner einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als dieser d₉₅-Wert. Der arithmetische Mittelwert d_arith einer Korngrößenverteilung ergibt sich aus der Summe der Korngrößen der einzelnen Körner dividiert durch die Körneranzahl.As is well known, characteristic values of a grain size distribution include its d ₅₀ value, d ₅ value and d ₉₅ value. For the d ₅₀ value, which is often referred to as the median value, 50% of the grains have a diameter smaller than the d ₅₀ value. Similarly, for the d ₅ value, 5% of the grains have a diameter smaller than this d ₅ value, and for the d ₉₅ value, 95% of the grains have a diameter smaller than this d ₉₅ value. The arithmetic mean d _{arith of} a grain size distribution results from the sum of the grain sizes of the individual grains divided by the number of grains.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde überraschend festgestellt, dass eine weitere Optimierung der mechanischen Festigkeit und der Wärmeleitfähigkeit des Keramiksubstrats in dem Kupfer-Keramik-Verbund erzielt werden kann, wenn die d₅- und d₉₅-Werte der Korngrößenverteilung des Al₂O₃ bestimmten Anforderungen genügen.It has surprisingly been found within the scope of the present invention that a further optimization of the mechanical strength and the thermal conductivity of the ceramic substrate in the copper-ceramic composite can be achieved if the d ₅ and d ₉₅ values determined the particle size distribution of the Al ₂ O ₃ Requirements met.

Bevorzugt weist die Anzahlverteilung der Korngrößen des Aluminiumoxids einen d₉₅-Wert von ≤ 15,0 μm, bevorzugter im Bereich von 4,0 μm bis 15,0 μm, noch bevorzugter im Bereich von 4,5 μm bis 10,0 μm, noch weiter bevorzugt im Bereich von 5,0 μm bis 8,0 μm auf. Der d₅-Wert der Korngrößen-Anzahlverteilung des Aluminiumoxids ist bevorzugt ≥ 0,1 μm; bevorzugter liegt der d₅-Wert im Bereich von 0,1 μm bis 2,5 μm, noch bevorzugter im Bereich von 0,3 μm bis 2,5 μm, noch weiter bevorzugt im Bereich von 0,5 μm bis 2,0 μm.Preferably, the number distribution of the grain sizes of the alumina has a d ₉₅ value of ≦ 15.0 μm, more preferably in the range of 4.0 μm to 15.0 μm, still more preferably in the range of 4.5 μm to 10.0 μm more preferably in the range of 5.0 microns to 8.0 microns. The d ₅ value of the particle size distribution of the alumina is preferably ≥ 0.1 μm; more preferably, the d ₅ value is in the range of 0.1 μm to 2.5 μm, more preferably in the range of 0.3 μm to 2.5 μm, still more preferably in the range of 0.5 μm to 2.0 μm ,

Ein bevorzugter d₅₀-Wert der Korngrößen-Anzahlverteilung des Aluminiumoxids liegt beispielsweise im Bereich von 1,0 μm bis 3,0 μm.A preferred d ₅₀ value of the particle size distribution of the aluminum oxide is, for example, in the range from 1.0 μm to 3.0 μm.

Im Rahmen der Erfindung konnte ferner festgestellt werden, dass durch Auswahl weiterer Produktparameter Produkteigenschaften verbessert werden konnten.In the context of the invention it was also found that product properties could be improved by selecting further product parameters.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die d₅-, d₉₅- und d₅₀-Werte der Korngrößen-Anzahlverteilung des Aluminiumoxids so gewählt werden, dass sie der folgenden Bedingung genügen: 9,5 ≥ (d₉₅ – d₅)/d₅₀ ≥ 0,7 In the context of the present invention, it may be preferred that the d ₅ , d ₉₅ and d ₅₀ values of the particle size distribution of the aluminum oxide are chosen such that they satisfy the following condition: 9.5 ≥ (d ₉₅ - d ₅ ) / d ₅₀ ≥ 0.7

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anzahlverteilung der Korngrößen des Aluminiumoxids einen d₉₅-Wert im Bereich von 5,0 μm bis 8,0 μm und einen d₅-Wert im Bereich von 0,5 μm bis 2,0 μm auf. In a preferred embodiment, the number distribution of the grain sizes of the aluminum oxide has a d ₉₅ value in the range from 5.0 μm to 8.0 μm and a d ₅ value in the range from 0.5 μm to 2.0 μm.

Die Symmetrie einer Korngrößenverteilung kann über das Verhältnis von Medianwert d₅₀ zu dem arithmetischen Mittelwert d_arith dieser Verteilung ausgedrückt werden (d. h. durch den Quotienten d₅₀/d_arith; nachfolgend auch als Symmetriewert S einer Korngrößen-Anzahlverteilung bezeichnet). Je näher der Wert dieses Quotienten bei 1,0 liegt, desto symmetrischer ist die Korngrößenverteilung. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Aluminiumoxid eine Anzahlverteilung der Korngrößen mit einem Medianwert d₅₀ und einem arithmetischen Mittelwert d_arith auf, wobei das Verhältnis von d₅₀ zu d_arith (d. h. d₅₀/d_arith) im Bereich von 0,75 bis 1,10, bevorzugter im Bereich von 0,78 bis 1,05, noch bevorzugter im Bereich von 0,80 bis 1,00 liegt. Damit kann eine weitere Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Keramiksubstrats im Kupfer-Keramik-Verbund erzielt werden. Geeignete Methoden, mit denen die Symmetrie der Korngrößenverteilung im Aluminiumoxid, beispielsweise bereits bei der Herstellung des Ausgangssubstrats, eingestellt werden können, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann die Symmetrie der Korngrößenverteilung durch Sinterdauer und Sintertemperatur bei der Herstellung des Ausgangssubstrats beeinflusst werden. Al₂O₃-Substrate, mit denen im finalen Kupfer-Keramik-Verbund die oben angegebenen Symmetriewerte realisiert werden können, sind kommerziell erhältlich oder können über Standardverfahren erhalten werden.The symmetry of a grain size distribution can be expressed by the ratio of median d ₅₀ to the arithmetic mean d _{arith of} that distribution (ie by the quotient d ₅₀ / d _arith , hereinafter also referred to as the symmetry _value S of a grain size number distribution). The closer the value of this quotient is to 1.0, the more symmetrical the particle size distribution. In a preferred embodiment, the alumina has a number distribution of grain sizes with a median d ₅₀ and an arithmetic mean d _arith , where the ratio of d ₅₀ to d _arith (ie, d ₅₀ / d _arith ) ranges from 0.75 to 1, 10, more preferably in the range of 0.78 to 1.05, more preferably in the range of 0.80 to 1.00. Thus, a further improvement in the mechanical strength and thermal conductivity of the ceramic substrate in the copper-ceramic composite can be achieved. Suitable methods by means of which the symmetry of the particle size distribution in the aluminum oxide, for example already during the preparation of the starting substrate, can be set, are known to the person skilled in the art. For example, the symmetry of the particle size distribution can be influenced by sintering time and sintering temperature in the production of the starting substrate. Al ₂ O ₃ substrates, with which the above symmetry values can be realized in the final copper-ceramic composite, are commercially available or can be obtained by standard methods.

Die Breite der Korngrößenverteilung kann durch das Verhältnis von d₅-Wert zu d₉₅-Wert ausgedrückt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Aluminiumoxid eine Anzahlverteilung der Korngrößen mit einem d₅-Wert und einem d₉₅-Wert auf, wobei das Verhältnis von d₅ zu d₉₅ im Bereich von 0,1 bis 0,4, bevorzugter im Bereich von 0,11 bis 0,35, noch bevorzugter im Bereich von 0,12 bis 0,30 liegt. Damit kann eine weitere Optimierung der mechanischen Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Keramiksubstrats im Kupfer-Keramik-Verbund erzielt werden.The width of the particle size distribution can be expressed by the ratio of d ₅ value to d ₉₅ value. In a preferred embodiment, the alumina has a number distribution of grain sizes with a d ₅ value and a d ₉₅ value, the ratio of d ₅ to d _{95 being} in the range of 0.1 to 0.4, more preferably in the range of 0 , 11 to 0.35, more preferably in the range of 0.12 to 0.30. Thus, a further optimization of the mechanical strength and thermal conductivity of the ceramic substrate in the copper-ceramic composite can be achieved.

Eine weitere Optimierung der mechanischen Festigkeit kann erzielt werden, wenn die Körner des Aluminiumoxids in ihrer zweidimensionalen Projektion in einer Ebene parallel zur Oberfläche des Keramiksubstrats eine Form aufweisen, die möglichst kreisförmig bzw. rund ist. Die Form eines individuellen Al₂O₃-Korns lässt sich über seinen Formfaktor R_K ausdrücken, der das Verhältnis des maximalen Korndurchmessers d_K,max zu dem senkrecht zu d_K,max verlaufenden Durchmesser d_K,ortho, bestimmt auf halber Länge von d_K,max, ist (d. h. R_K = d_K,ortho/d_K,max).A further optimization of the mechanical strength can be achieved if the grains of the aluminum oxide in its two-dimensional projection in a plane parallel to the surface of the ceramic substrate have a shape which is as circular as possible or round. The shape of an individual Al ₂ O ₃ grain can be expressed by its shape factor R _K , which is the ratio of the maximum grain diameter d _{K, max} to the perpendicular to d _{K, max} extending diameter d _{K, ortho} , determined at half the length of d _{K, max} , is (ie R _K = d _{K, ortho} / d _{K, max} ).

Aus dem arithmetischen Mittelwert der Formfaktoren R_K der Al₂O₃-Körner erhält man den mittleren Korn-Formfaktor R_a(Al₂O₃) des Aluminiumoxids. Enthält ein Aluminiumoxidmaterial beispielsweise einen hohen Anteil länglicher Körner, so wird der mittlere Korn-Formfaktor des Al₂O₃ einen relativ niedrigen Wert aufweisen. Andererseits gilt, dass sich der mittlere Korn-Formfaktor umso mehr dem Wert 1,0 annähert, je höher der Anteil von relativ runden, kreisförmigen Körnern ist. Bevorzugt ist der mittlere Korn-Formfaktor R_a(Al₂O₃) des Aluminiumoxids ≥ 0,40, noch bevorzugter ≥ 0,60 oder ≥ 0,80. Geeignete Methoden, mit denen die Form der Aluminiumoxidkörner, beispielsweise bereits bei der Herstellung des Ausgangssubstrats, eingestellt werden können, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann die Form der Al₂O₃-Körner durch Sinterdauer und Sintertemperatur bei der Herstellung des Ausgangssubstrats beeinflusst werden. Al₂O₃-Substrate, mit denen im finalen Kupfer-Keramik-Verbund der oben angegebene Formfaktor R_a(Al₂O₃) realisiert werden kann, sind kommerziell erhältlich oder können über Standardverfahren erhalten werden.From the arithmetic mean of the form factors R _{K of} the Al ₂ O ₃ grains, the mean grain shape factor R _a (Al ₂ O ₃ ) of the aluminum oxide is obtained. For example, if an alumina material contains a high proportion of elongated grains, the average grain shape factor of Al ₂ O _{3 will be} relatively low. On the other hand, the higher the proportion of relatively round, circular grains, the more the mean grain form factor approaches 1.0. The mean grain shape factor R _a (Al ₂ O ₃ ) of the aluminum oxide is preferably ≥ 0.40, more preferably ≥ 0.60 or ≥ 0.80. Suitable methods by which the shape of the aluminum oxide grains can be adjusted, for example, already in the preparation of the starting substrate, are known to the person skilled in the art. For example, the shape of the Al ₂ O ₃ grains may be affected by sintering time and sintering temperature in the preparation of the starting substrate. Al ₂ O ₃ substrates, with which the above-mentioned form factor R _a (Al ₂ O ₃ ) can be realized in the final copper-ceramic composite, are commercially available or can be obtained by standard methods.

Eine geeignete Dicke des Keramiksubstrats in einem Kupfer-Keramik-Verbund ist dem Fachmann bekannt. Üblicherweise weist das Keramiksubstrat über mindestens 70% seiner Fläche, bevorzugter mindestens 90% seiner Fläche eine Dicke im Bereich von 0.2–1.2 mm auf. Eine Dicke des Keramiksubstrates ist beispielsweise etwa 0,38 mm oder etwa 0,63 mm.A suitable thickness of the ceramic substrate in a copper-ceramic composite is known to those skilled in the art. Typically, the ceramic substrate has a thickness in the range of 0.2-1.2 mm over at least 70% of its area, more preferably at least 90% of its area. A thickness of the ceramic substrate is, for example, about 0.38 mm or about 0.63 mm.

Bevorzugt sind die Dicke des Keramiksubstrats (D_cer) und der Medianwert d₅₀ der Korngrößen-Anzahlverteilung des Aluminiumoxids im Keramiksubstrat so ausgewählt, dass das Verhältnis D_cer zu d₅₀ (d. h. D_cer/d₅₀) im Bereich von 0,001 bis 0,01, bevorzugter im Bereich von 0,002 bis 0,009, noch bevorzugter im Bereich von 0,004 bis 0,008 liegt. Hierzu wird die Dicke D_cer des Keramiksubstrats an einer Stelle bestimmt und durch den Medianwert d₅₀ der Korngrößen-Anzahlverteilung des Aluminiumoxids dividiert. Bevorzugt liegt das Verhältnis D_cer/d₅₀ über mindestens 70%, bevorzugter mindestens 90% der Fläche des Keramiksubstrats im Bereich von 0,05 bis 0,40.Preferably, the thickness of the ceramic substrate (D _cer ) and the median d _{50 of} the grain size number distribution of the alumina in the ceramic substrate are selected such that the ratio D _cer to d ₅₀ (ie D _cer / d ₅₀ ) ranges from 0.001 to 0.01 , more preferably in the range of 0.002 to 0.009, more preferably in the range of 0.004 to 0.008. For this purpose, the thickness D _{cer of} the ceramic substrate is determined at one point and divided by the median d _{50 of} the particle size distribution of the alumina. Preferably, the ratio D _cer / d _{50 is} at least 70%, more preferably at least 90%, of the area of the ceramic substrate in the range of 0.05 to 0.40.

Optional kann das Aluminiumoxid noch mit Zirkonoxid (ZrO₂) verstärkt sein. Ein solches ZrO₂-verstärktes Al₂O₃ enthält, bezogen auf seine Gesamtmasse, das Zirkonoxid üblicherweise in einem Anteil von 0,5–30 Gew%. Das Zirkonoxid wiederum kann optional mit einem oder mehreren Dotieroxid(en), insbesondere Yttriumoxid, Calciumoxid, Ceroxid oder Magnesiumoxid, dotiert sein, üblicherweise in einem Anteil von bis zu 0,01 Gew% oder sogar bis zu 5 Gew%, bezogen auf die Gesamtmasse Zirkonoxid und Aluminiumoxid.Optionally, the alumina may still be reinforced with zirconia (ZrO ₂ ). Such a ZrO ₂ -reinforced Al ₂ O ₃ , based on its total mass, usually contains the zirconium oxide in a proportion of 0.5-30% by weight. In turn, the zirconia may optionally be doped with one or more doping oxide (s), in particular Yttrium oxide, calcium oxide, cerium oxide or magnesium oxide, usually in a proportion of up to 0.01% by weight or even up to 5% by weight, based on the total mass of zirconium oxide and aluminum oxide.

Bevorzugt enthält das Keramiksubstrat mindestens 65 Gew% Al₂O₃. Sofern kein ZrO₂ zur Verstärkung des Al₂O₃ vorliegt, kann das Keramiksubstrat beispielsweise zu mindestens 95 Gew%, bevorzugter 96 Gew% aus Al₂O₃ bestehen.The ceramic substrate preferably contains at least 65% by weight Al ₂ O ₃ . If no ZrO _{2 is present} for reinforcing the Al ₂ O ₃ , the ceramic substrate may consist, for example, of at least 95% by weight, more preferably 96% by weight, of Al ₂ O ₃ .

Sofern ein mit ZrO₂ verstärktes Aluminiumoxid verwendet wird (wobei das ZrO₂, wie oben erwähnt, optional noch dotiert ist), kann das Keramiksubstrat beispielsweise zu mindestens 96 Gew%, bevorzugter zu mindestens 98 Gew% aus diesem ZrO₂-verstärkten Al₂O₃ bestehen.If a ZrO ₂ -reinforced aluminum oxide is used (ZrO ₂ optionally being doped as mentioned above), the ceramic substrate may be at least 96% by weight, more preferably at least 98% by weight, of this ZrO ₂ -reinforced Al ₂ O ₃ exist.

Das Keramiksubstrat kann beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von ≥ 20 W/mK, und/oder eine Biegebruchfestigkeit von ≥ 400 MPa aufweisen.The ceramic substrate may for example have a thermal conductivity of ≥ 20 W / mK, and / or a bending strength of ≥ 400 MPa.

Das Keramiksubstrat kann in Form eines Einzelsubstrats vorliegen. Alternativ ist es auch möglich, dass das Keramiksubstrat eine oder mehrere (bevorzugt geradlinig verlaufende) Sollbruchlinien aufweist, die das Keramiksubstrat in zwei oder mehr Bereiche unterteilen und zumindest in einem dieser Bereiche eine Metallbeschichtung (z. B. eine Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung) aufgebracht ist. Hinsichtlich des Aufbaus eines solchen Mehrfachsubstrats mit Sollbruchlinien kann beispielhaft auf DE 43 19 944 A1 und DE 199 27 046 A1 verwiesen werden.The ceramic substrate may be in the form of a single substrate. Alternatively, it is also possible that the ceramic substrate has one or more (preferably rectilinear) predetermined breaking lines which divide the ceramic substrate into two or more regions and at least in one of these regions a metal coating (eg a coating of copper or a copper alloy). is applied. With regard to the construction of such a multi-substrate with predetermined breaking lines can be exemplified DE 43 19 944 A1 and DE 199 27 046 A1 to get expelled.

Geeignete Abmessungen (Länge × Breite) des Keramiksubstrats (entweder als Einzelsubstrat oder auch als Mehrfachsubstrat) in einem Kupfer-Keramik-Verbund sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann das Keramiksubstrat eine Abmessung, Länge × Breite, von (180–200 mm) × (130–150 mm) oder (180–200 mm) × (270–290 mm) aufweisen. Auch kleinere Abmessungen, beispielsweise (8–12 mm) × (8–12 mm), sind möglich.Suitable dimensions (length × width) of the ceramic substrate (either as a single substrate or as a multiple substrate) in a copper-ceramic composite are known to those skilled in the art. For example, the ceramic substrate may have a dimension, length × width, of (180-200 mm) × (130-150 mm) or (180-200 mm) × (270-290 mm). Even smaller dimensions, for example (8-12 mm) × (8-12 mm), are possible.

Wie oben ausgeführt, liegt auf dem Keramiksubstrat eine Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung vor.As stated above, a coating of copper or a copper alloy is present on the ceramic substrate.

Bevorzugt liegen die Korngrößen des Kupfers oder der Kupferlegierung im Bereich von 10 μm bis 300 μm, bevorzugter im Bereich von 15 μm bis 250 μm, noch bevorzugter im Bereich von 20 μm bis 210 μm. In diesem Korngrößenbereich zeigt das Kupfer oder die Kupferlegierung auch dann noch eine gute Haftung auf einem Keramiksubstrat, wenn der Kupfer-Keramik-Verbund häufigen Temperaturwechselbelastungen ausgesetzt ist. Gleichzeitig ermöglicht das Kupfer oder die Kupferlegierung mit diesen Korngrößen ein effizientes Drahtbonding. Eine Metallbeschichtung zeigt ein gutes Drahtbonding, wenn sich eine möglichst starke Verbindung zu einem Bonddraht ausbilden lässt und dadurch das Risiko einer unerwünschten Ablösung des Bonddrahts minimiert wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind diese Werte nicht als strikte Unter- und Obergrenzen für die Korngrößenverteilung anzusehen, sondern können um +/–10% variieren. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich jedoch um die Untergrenze, die nicht unterschritten wird, und die Obergrenze, die nicht überschritten wird, der Korngrößenverteilung des Kupfers oder der Kupferlegierung. In dieser bevorzugten Ausführungsform weist daher das Kupfer oder die Kupferlegierung keine Körner auf, die außerhalb der oben genannten Bereiche liegen. Es ist also bevorzugt, dass d_min(Cu) ≥ 10 μm und d_max(Cu) ≤ 300 μm, bevorzugter d_min(Cu) ≥ 15 μm und d_max(Cu) ≤ 250 μm, noch bevorzugter d_min(Cu) ≥ 20 μm und d_max(Cu) ≤ 210 μm, wobei d_min(Cu) und d_max(Cu) die minimalen bzw. maximalen Korngrößen des Kupfers sind.Preferably, the grain sizes of the copper or copper alloy are in the range of 10 μm to 300 μm, more preferably in the range of 15 μm to 250 μm, still more preferably in the range of 20 μm to 210 μm. In this grain size range, the copper or copper alloy still shows good adhesion to a ceramic substrate even when the copper-ceramic composite is exposed to frequent thermal cycling. At the same time, the copper or copper alloy with these grain sizes enables efficient wire bonding. A metal coating shows a good wire bonding when the strongest possible connection to a bonding wire is formed, thereby minimizing the risk of unwanted detachment of the bonding wire. In the context of the present invention, these values are not to be regarded as strict upper and lower limits for the particle size distribution, but may vary by +/- 10%. In a preferred embodiment, however, it is the lower limit, which is not exceeded, and the upper limit, which is not exceeded, the grain size distribution of the copper or copper alloy. In this preferred embodiment, therefore, the copper or copper alloy does not have grains that are outside the above ranges. It is thus preferable that d _min (Cu) ≥ 10 μm and d _max (Cu) ≤ 300 μm, more preferably d _min (Cu) ≥ 15 μm and d _max (Cu) ≤ 250 μm, more preferably d _min (Cu) ≥ 20 μm and d _max (Cu) ≤ 210 μm, where d _min (Cu) and d _max (Cu) are the minimum and maximum grain sizes of the copper, respectively.

Durch Verwendung einer Kupferausgangsfolie mit geeigneter Korngrößenverteilung können die gewünschten Korngrößen im Kupfer-Keramik-Verbund eingestellt werden. Solche Kupferfolien sind kommerziell erhältlich oder können über Standardverfahren erhalten werden. Eine Feineinstellung der Korngrößen kann gegebenenfalls durch eine thermische Behandlung der Ausgangsfolie erfolgen.By using a copper starting film with a suitable particle size distribution, the desired grain sizes in the copper-ceramic composite can be adjusted. Such copper foils are commercially available or can be obtained by standard methods. A fine adjustment of the particle sizes may optionally be effected by a thermal treatment of the starting film.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kupfer oder die Kupferlegierung eine Anzahlverteilung der Korngrößen auf, in der höchstens 5% der Körner eine Korngröße von weniger als 15 μm, bevorzugt weniger als 20 μm, noch bevorzugter weniger als 25 μm aufweisen; und/oder in der mindestens 95% der Körner eine Korngröße von weniger als 250 μm, bevorzugt weniger als 230 μm, noch bevorzugter weniger als 200 μm aufweisen.In a preferred embodiment, the copper or copper alloy has a number distribution of grain sizes in which at most 5% of the grains have a grain size of less than 15 μm, preferably less than 20 μm, more preferably less than 25 μm; and / or in which at least 95% of the grains have a particle size of less than 250 μm, preferably less than 230 μm, more preferably less than 200 μm.

Bevorzugt weist die Anzahlverteilung der Korngrößen des Kupfers oder der Kupferlegierung einen d₉₅-Wert von ≤ 250 μm, bevorzugter im Bereich von 140 μm bis 250 μm, noch bevorzugter im Bereich von 140 μm bis 230 μm, noch weiter bevorzugt im Bereich von 150 μm bis 200 μm auf. Der d₅-Wert der Korngrößen-Anzahlverteilung des Kupfers oder der Kupferlegierung ist bevorzugt? 15 um; bevorzugter liegt der d₅-Wert im Bereich von 15 μm bis 80 μm, noch bevorzugter im Bereich von 20 μm bis 75 μm, noch weiter bevorzugt im Bereich von 25 μm bis 70 μm. Damit kann eine weitere Optimierung der Temperaturwechselbeständigkeit und des Bondingverhaltens des Kupfers oder der Kupferlegierung erzielt werden. The number distribution of the grain sizes of the copper or the copper alloy preferably has a d ₉₅ value of ≦ 250 μm, more preferably in the range of 140 μm to 250 μm, more preferably in the range of 140 μm to 230 μm, even more preferably in the range of 150 μm up to 200 μm. The d ₅ value of the grain size-number distribution of the copper or the copper alloy is preferable. 15 um; more preferably, the d ₅ value is in the range of 15 microns to 80 microns, more preferably in the range of 20 microns to 75 microns, even more preferably in the range of 25 microns to 70 microns. Thus, a further optimization of the thermal shock resistance and the bonding behavior of the copper or the copper alloy can be achieved.

Ein bevorzugter d₅₀-Wert der Korngrößen-Anzahlverteilung des Kupfers oder der Kupferlegierung liegt beispielsweise im Bereich von 55 μm bis 115 μm.A preferred d ₅₀ value of the particle size distribution of the copper or copper alloy is, for example, in the range of 55 μm to 115 μm.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die d₅-, d₉₅- und d₅₀-Werte der Korngrößen-Anzahlverteilung des Kupfers oder der Kupferlegierung so gewählt werden, dass sie der folgenden Bedingung genügen: 4,0 ≥ (d₉₅ – d₅)/d₅₀ ≥ 0,5 In the context of the present invention, it may be preferred that the d ₅ , d ₉₅ and d ₅₀ values of the particle size distribution of the copper or the copper alloy are selected such that they satisfy the following condition: 4.0 ≥ (d ₉₅ - d ₅ ) / d ₅₀ ≥ 0.5

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kupfer oder die Kupferlegierung eine Anzahlverteilung der Korngrößen mit einem Medianwert d₅₀ und einem arithmetischen Mittelwert d_arith auf, wobei das Verhältnis von d₅₀ zu d_arith (d. h. d₅₀/d_arith; nachfolgend auch als Symmetriewert S(Cu) der Korngrößen-Anzahlverteilung des Kupfers oder der Kupferlegierung bezeichnet) im Bereich von 0,75 bis 1,10, bevorzugter im Bereich von 0,78 bis 1,05, noch bevorzugter im Bereich von 0,80 bis 1,00 liegt. Damit kann eine weitere Optimierung der Temperaturwechselbeständigkeit und der Drahtbondingeigenschaften erzielt werden. Geeignete Methoden, mit denen die Symmetrie der Korngrößenverteilung im Kupfer, beispielsweise bereits in der Kupferausgangsfolie, eingestellt werden können, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann die Symmetrie der Korngrößenverteilung in einer Kupferfolie durch eine geeignete Verarbeitungstemperatur oder einen Walzprozess beeinflusst werden. Kupferausgangsfolien, mit denen im finalen Kupfer-Keramik-Verbund die oben angegebenen Symmetriewerte realisiert werden können, sind kommerziell erhältlich oder können über Standardverfahren erhalten werden.In a preferred embodiment, the copper or the copper alloy has a number distribution of the grain sizes with a median value d ₅₀ and an arithmetic mean d _arith , the ratio of d ₅₀ to d _arith (ie d ₅₀ / d _arith , hereinafter also referred to as symmetry _value S ( _FIG . Cu) of the grain size number distribution of the copper or the copper alloy) is in the range of 0.75 to 1.10, more preferably in the range of 0.78 to 1.05, still more preferably in the range of 0.80 to 1.00. Thus, a further optimization of thermal shock resistance and Drahtbondingeigenschaften can be achieved. Suitable methods with which the symmetry of the particle size distribution in the copper, for example, already in the copper starting film, can be adjusted, are known in the art. For example, the symmetry of the grain size distribution in a copper foil can be influenced by a suitable processing temperature or a rolling process. Copper starting films, with which the symmetry values given above can be realized in the final copper-ceramic composite, are commercially available or can be obtained by standard methods.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kupfer oder die Kupferlegierung eine Anzahlverteilung der Korngrößen mit einem d₅-Wert und einem d₉₅-Wert auf, wobei das Verhältnis von d₅ zu d₉₅ im Bereich von 0,1 bis 0,4, bevorzugter im Bereich von 0,11 bis 0,35, noch bevorzugter im Bereich von 0,12 bis 0,30 liegt. Damit kann eine weitere Optimierung der Temperaturwechselbeständigkeit und der Drahtbondingeigenschaften erzielt werden.In a preferred embodiment, the copper or copper alloy has a number distribution of grain sizes with a d ₅ value and a d ₉₅ value, the ratio of d ₅ to d _{95 being} in the range of 0.1 to 0.4, more preferably Range of 0.11 to 0.35, more preferably in the range of 0.12 to 0.30. Thus, a further optimization of thermal shock resistance and Drahtbondingeigenschaften can be achieved.

Bevorzugt ist der mittlere Korn-Formfaktor R_a(Cu) des Kupfers oder der Kupferlegierung ≥ 0,40, noch bevorzugter ≥ 0,60 oder ≥ 0,80. Wie oben bereits erläutert, lässt sich die Form eines individuellen Korns über seinen Formfaktor R_K ausdrücken, der das Verhältnis des maximalen Korndurchmessers d_K,max zu dem senkrecht zu d_K,max verlaufenden Korndurchmesser d_K,ortho, bestimmt auf halber Länge von d_K,max, ist (d. h. R_K = d_K,ortho/d_K,max). Aus dem arithmetischen Mittelwert der Formfaktoren R_K der Körner erhält man den mittleren Korn-Formfaktor R_a(Cu) des Kupfers. Geeignete Methoden, mit denen die Form der Körner im Kupfer, beispielsweise bereits in der Kupferausgangsfolie, eingestellt werden können, sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise kann die Kornform in einer Kupferfolie durch eine geeignete Verarbeitungstemperatur oder einen Walzprozess beeinflusst werden. Kupferausgangsfolien, mit denen im finalen Kupfer-Keramik-Verbund der oben angegebene mittlere Korn-Formfaktor R_a(Cu) realisiert werden kann, sind kommerziell erhältlich oder können über Standardverfahren erhalten werden.Preferably, the mean grain shape factor R _a (Cu) of the copper or copper alloy is ≥ 0.40, more preferably ≥ 0.60 or ≥ 0.80. As already explained above, the shape of an individual grain can be expressed by its form factor R _K , which is the ratio of the maximum grain diameter d _{K, max} to the grain diameter d _{K, ortho} , which is perpendicular to d _{K, max} , determined at half the length of d _{K, max} , is (ie R _K = d _{K, ortho} / d _{K, max} ). The mean grain shape factor R _a (Cu) of the copper is obtained from the arithmetic mean of the shape factors R _{K of} the grains. Suitable methods by which the shape of the grains in the copper, for example, already in the copper starting film can be adjusted, are known in the art. For example, the grain shape in a copper foil may be influenced by a suitable processing temperature or a rolling process. Copper starting films, which can be used in the final copper-ceramic composite of the above mean grain shape factor R _a (Cu) can be realized, are commercially available or can be obtained by standard methods.

Eine geeignete Dicke der Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung in einem Kupfer-Keramik-Verbund ist dem Fachmann bekannt. Wie nachfolgend noch erläutert, kann an einigen Stellen der Beschichtung, insbesondere in Randbereichen, ein Teil des Kupfers oder der Kupferlegierung wieder abgetragen werden, beispielsweise zur Ausbildung von Randabschwächungen. Daher ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass die Dicke der Metallbeschichtung variiert. Üblicherweise weist die Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung über mindestens 70% ihrer Fläche eine Dicke im Bereich von 0.2–1.2 mm auf. Beispielsweise ist es möglich, dass die Dicke etwa 300 μm beträgt.A suitable thickness of the coating of copper or a copper alloy in a copper-ceramic composite is known in the art. As explained below, at some points of the coating, in particular in edge regions, a portion of the copper or the copper alloy can be removed again, for example, to form edge attenuations. Therefore, it is possible within the scope of the present invention that the thickness of the metal coating varies. Typically, the coating of copper or a copper alloy has a thickness in the range of 0.2-1.2 mm over at least 70% of its area. For example, it is possible that the thickness is about 300 μm.

Bevorzugt sind die Dicke der Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (D_Cu) und der Medianwert d₅₀ der Korngrößen-Anzahlverteilung des Kupfers oder der Kupferlegierung so ausgewählt, dass das Verhältnis D_Cu zu d₅₀ im Bereich von 0.05 bis 0.40 liegt. Hierzu wird die Dicke D_Cu des Kupfers oder der Kupferlegierung an einer Stelle der Beschichtung bestimmt und durch den Medianwert d₅₀ der Korngrößen-Anzahlverteilung des Kupfers oder der Kupferlegierung dividiert. Bevorzugt liegt das Verhältnis D_Cu/d₅₀ über mindestens 70%, bevorzugter mindestens 90% der Fläche der Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung im Bereich von 0,05 bis 0,40.The thickness of the coating of copper or a copper alloy (D _Cu ) and the median value d _{50 of} the grain size are preferred. Number distribution of the copper or the copper alloy is selected so that the ratio D _Cu to d ₅₀ in the range of 0.05 to 0.40. For this purpose, the thickness D _{Cu of} the copper or the copper alloy is determined at a point of the coating and divided by the median value d _{50 of} the particle size distribution of the copper or the copper alloy. Preferably, the ratio D _Cu / d _{50 is} at least 70%, more preferably at least 90%, of the area of the coating of copper or a copper alloy in the range of 0.05 to 0.40.

Bevorzugt weist das Kupfer der Beschichtung eine Reinheit von ≥ 99,50%, bevorzugter ≥ 99,90%, noch bevorzugter ≥ 99,95% oder sogar ≥ 99,99% auf.The copper of the coating preferably has a purity of ≥ 99.50%, more preferably ≥ 99.90%, even more preferably ≥ 99.95% or even ≥ 99.99%.

Bevorzugt wird die Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung über ein DCB-Verfahren auf das Keramiksubstrat aufgebracht. Wie bereits oben erläutert, kann ein übliches DCB-Verfahren beispielsweise folgende Verfahrensschritte aufweisen:

– Oxidieren einer Kupferfolie, so dass sich an deren Oberfläche eine Kupferoxidschicht bildet;
– Auflegen der Kupferfolie mit der Kupferoxidschicht auf das Keramiksubstrat;
– Erhitzen des Verbundes auf eine Temperatur < 1083°C (z. B. eine Temperatur im Bereich von 1065–1080°C),
– Abkühlen auf Raumtemperatur.

Preferably, the coating of copper or a copper alloy is applied to the ceramic substrate by a DCB method. As already explained above, a conventional DCB method can have, for example, the following method steps:

- Oxidizing a copper foil, so that forms a copper oxide layer on the surface thereof;
- placing the copper foil with the copper oxide layer on the ceramic substrate;
Heating the composite to a temperature <1083 ° C. (eg a temperature in the range of 1065-1080 ° C.),
- Cool to room temperature.

Als Folge des DCB-Verfahrens können zwischen der Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und dem Keramiksubstrat Spinellkristallite vorliegen (z. B. Kupfer-Aluminium-Spinelle).As a result of the DCB process, spinel crystallites may be present between the coating of copper or a copper alloy and the ceramic substrate (eg, copper-aluminum spinels).

Die Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung kann beispielsweise nur auf einer Seite des Keramiksubstrats angebracht sein. Alternativ ist es möglich, dass beide Seiten (d. h. Ober- und Unterseite) des Keramiksubstrats mit der Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung versehen sind. Ein beispielhafter Kupfer-Keramik-Verbund, bei dem ein Keramiksubstrat 1 sowohl an seiner Unter- wie auch an seiner Oberseite eine Beschichtung 2 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweist, wird in 1 gezeigt. Ein beispielhafter Kupfer-Keramik-Verbund, bei dem das Keramiksubstrat 1 mehrere Bereiche aufweist, die jeweils mit einer Beschichtung 2 aus Kupfer oder Kupferlegierung versehen sind, wird in 2 gezeigt. Wie nachfolgend noch erläutert wird, können die einzelnen metallisierten Bereiche durch Sollbruchlinien (nicht gezeigt in 2) voneinander getrennt sein, so dass durch Brechen entlang dieser Sollbruchlinien eine Vereinzelung dieser Bereiche erfolgen kann.For example, the coating of copper or a copper alloy may be mounted on only one side of the ceramic substrate. Alternatively, it is possible that both sides (ie, top and bottom) of the ceramic substrate are provided with the coating of copper or a copper alloy. An exemplary copper-ceramic composite in which a ceramic substrate 1 a coating on both its bottom and top 2 made of copper or a copper alloy is in 1 shown. An exemplary copper-ceramic composite in which the ceramic substrate 1 has several areas, each with a coating 2 are made of copper or copper alloy is in 2 shown. As will be explained below, the individual metallized areas can be replaced by predetermined breaking lines (not shown in FIG 2 ) be separated from each other, so that a separation of these areas can be done by breaking along these predetermined breaking lines.

Zur Ausbildung elektrischer Kontaktflächen kann die Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zumindest teilweise eine Strukturierung aufweist. Die Strukturierung der Metallbeschichtung kann in bekannter Weise erfolgen, insbesondere über ein Ätzverfahren (beispielsweise unter Verwendung einer Ätzmaske).To form electrical contact surfaces, the coating of copper or a copper alloy may at least partially have a structuring. The structuring of the metal coating can take place in a known manner, in particular via an etching process (for example using an etching mask).

In dem Ätzverfahren kann das Kupfer oder die Kupferlegierung in Teilbereichen vollständig entfernt werden, so dass in diesen Teilbereichen die Oberfläche des Keramiksubstrats freigelegt wird. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung eine oder mehrere Vertiefungen (bevorzugt runde Vertiefungen) aufweist, die beispielsweise in dem Ätzverfahren dadurch erhalten werden, dass beispielsweise das Kupfer oder die Kupferlegierung in dem Bereich der anzubringenden Vertiefung nur teilweise entfernt und die Oberfläche des Keramiksubstrats in diesem Bereich daher noch mit Kupfer oder Kupferlegierung belegt ist. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, die Vertiefungen durch das Kupfer oder die Kupferleigerung hindurch bis auf die Keramikoberfläche freizuätzen. Hinsichtlich der möglichen Anordnung solcher Vertiefungen, bevorzugt im Randbereich der Beschichtungen aus Kupfer oder Kupferlegierung, kann beispielsweise auf DE 40 04 844 C1 und DE 43 18 241 A1 verwiesen werden.In the etching process, the copper or the copper alloy can be completely removed in partial areas, so that in these partial areas the surface of the ceramic substrate is exposed. Furthermore, it is also possible for the coating made of copper or a copper alloy to have one or more depressions (preferably round depressions) which are obtained, for example, in the etching process by, for example, only partially removing the copper or copper alloy in the region of the depression to be applied and the surface of the ceramic substrate in this area is therefore still covered with copper or copper alloy. Alternatively or additionally, it is possible to etch the depressions through the copper or copper refining through to the ceramic surface. With regard to the possible arrangement of such depressions, preferably in the edge region of the coatings of copper or copper alloy, for example, on DE 40 04 844 C1 and DE 43 18 241 A1 to get expelled.

Eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Kupfer-Keramik-Verbunds kann realisiert werden, wenn die Korneigenschaften des Kupfers oder der Kupferlegierung und die Korneigenschaften des Aluminiumoxids im Keramiksubstrat aufeinander abgestimmt werden.Further improvement in the properties of the copper-ceramic composite can be realized by matching the grain properties of the copper or copper alloy and the grain properties of the aluminum oxide in the ceramic substrate.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verhältnis von d₅₀(Al₂O₃) zu d₅₀(Cu) im Bereich von 0,008 bis 0,055, bevorzugter im Bereich von 0,010 bis 0,045. Damit kann eine weitere Optimierung der Kupfer-Keramik-Adhäsion und Temperaturwechselbeständigkeit in dem Kupfer-Keramik-Verbund erzielt werden kannIn a preferred embodiment, the ratio of d ₅₀ (Al ₂ O ₃ ) to d ₅₀ (Cu) is in the range of 0.008 to 0.055, more preferably in the range of 0.010 to 0.045. Thus, a further optimization of the copper-ceramic adhesion and thermal shock resistance in the copper-ceramic composite can be achieved

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kupfer oder die Kupferlegierung eine Anzahlverteilung der Korngrößen mit einem Medianwert d₅₀, einem arithmetischen Mittelwert d_arith und einen Symmetriewert S(Cu) = d₅₀/d_arith auf, das Aluminiumoxid weist eine Anzahlverteilung der Korngrößen mit einem Medianwert d₅₀, einem arithmetischen Mittelwert d_arith und einem Symmetriewert S(Al₂O₃) = d₅₀/d_arith auf, wobei S(Al₂O₃) und S(Cu) der folgenden Bedingung genügen: 0,7 ≤ S(Al₂O₃)/S(Cu) ≤ 1,4.In a preferred embodiment, the copper or copper alloy has a number distribution of grain sizes with a median d ₅₀ , an arithmetic mean d _arith and a symmetry value S (Cu) = d ₅₀ / d _arith , the alumina has a number distribution of grain sizes with a median value d ₅₀ , an arithmetic mean d _arith and a symmetry value S (Al ₂ O ₃ ) = d ₅₀ / d _arith , where S (Al ₂ O ₃ ) and S (Cu) satisfy the following condition: 0.7 ≤ S ( Al ₂ O ₃ ) / S (Cu) ≤ 1.4.

Bevorzugter genügen S(Al₂O₃) und S(Cu) der folgenden Bedingung: 0,74 ≤ S(Al₂O₃)/S(Cu) ≤ 1,35; noch bevorzugter der folgenden Bedingung 0,80 ≤ S(Al₂O₃)/S(Cu) ≤ 1,25. More preferably, S (Al ₂ O ₃ ) and S (Cu) satisfy the following condition: 0.74 ≦ S (Al ₂ O ₃ ) / S (Cu) ≦ 1.35; more preferably, the following condition 0.80 ≦ S (Al ₂ O ₃ ) / S (Cu) ≦ 1.25.

Damit lässt sich die Temperaturwechselbeständigkeit des Kupfer-Keramik-Verbunds verbessern.This can improve the thermal shock resistance of the copper-ceramic composite.

In einer bevorzugten Ausführungsform genügen der mittlere Korn-Formfaktor des Aluminiumoxids R_a(Al₂O₃) und der mittlere Korn-Formfaktor des Kupfers oder der Kupferlegierung R_a(Cu) der folgenden Bedingung: 0,55 ≤ R_a(Al₂O₃)/R_a(Cu) ≤ 2,0.In a preferred embodiment, the average grain shape factor of the alumina R _a (Al ₂ O ₃ ) and the mean grain shape factor of the copper or copper alloy R _a (Cu) satisfy the following condition: 0.55 ≤ R _a (Al ₂ O ₃ ) / R _a (Cu) ≤ 2.0.

Noch bevorzugter gilt 0,75 ≤ R_a(Al₂O₃)/R_a(Cu) ≤ 1,5 und noch weiter bevorzugt gilt 0,80 ≤ R_a(Al₂O₃)/R_a(Cu) ≤ 1,20. Even more preferred 0.75 ≦ R _a (Al ₂ O ₃ ) / R _a (Cu) ≦ 1.5 and even more preferably 0.80 ≦ R _a (Al ₂ O ₃ ) / R _a (Cu) ≦ 1.20.

Damit kann eine weitere Optimierung der Temperaturwechselbeständigkeit des Kupfer-Keramik-Verbunds realisiert werden.Thus, a further optimization of the thermal shock resistance of the copper-ceramic composite can be realized.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Aluminiumoxid Korngrößen im Bereich von d_min(Al₂O₃) bis d_max(Al₂O₃) auf, das Kupfer oder die Kupferlegierung weist Korngrößen im Bereich von d_min(Cu) bis d_max(Cu) auf, und die Verhältnisse von d_min(Al₂O₃) zu d_max(Cu) und von d_max(Al₂O₃) zu d_min(Cu) genügen folgenden Bedingungen (i) und (ii):

(i) d_min(Al₂O₃)/d_max(Cu) ≥ 1 × 10^–5 und
(ii) 2,5 ≥ d_max(Al₂O₃)/d_min(Cu).

In a preferred embodiment, the alumina has particle sizes in the range of d _min (Al ₂ O ₃ ) to d _max (Al ₂ O ₃ ), the copper or copper alloy has particle sizes ranging from d _min (Cu) to d _max (Cu ), and the ratios of d _min (Al ₂ O ₃ ) to d _max (Cu) and d _max (Al ₂ O ₃ ) to d _min (Cu) satisfy the following conditions (i) and (ii):

(i) d _min (Al ₂ O ₃ ) / d _max (Cu) ≥ 1 × 10 ^-5 and
(ii) 2.5 ≥ d _max (Al ₂ O ₃ ) / d _min (Cu).

Noch bevorzugter genügen die Verhältnisse von d_min(Al₂O₃) zu d_max(Cu) und von d_max(Al₂O₃) zu d_min(Cu) folgenden Bedingungen (i) und (ii):

(i) d_min(Al₂O₃)/d_max(Cu) ≥ 0,001 und
(ii) 1,5 ≥ d_max(Al₂O₃)/d_min(Cu); und am meisten bevorzugt folgenden Bedingungen (i) und (ii):
(i) d_min(Al₂O₃)/d_max(Cu) ≥ 0,002 und
(ii) 1,0 ≥ d_max(Al₂O₃)/d_min(Cu).

More preferably, the ratios of d _min (Al ₂ O ₃ ) to d _max (Cu) and d _max (Al ₂ O ₃ ) to d _min (Cu) satisfy the following conditions (i) and (ii):

(i) d _min (Al ₂ O ₃ ) / d _max (Cu) ≥ 0.001 and
(ii) 1.5 ≥ d _max (Al ₂ O ₃ ) / d _min (Cu); and most preferably the following conditions (i) and (ii):
(i) d _min (Al ₂ O ₃ ) / d _max (Cu) ≥0.002 and
(ii) 1.0 ≥ d _max (Al ₂ O ₃ ) / d _min (Cu).

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind

(i) 0,005 ≥ d_min(Al₂O₃)/d_max(Cu) ≥ 0,002 und
(ii) 1,0 ≥ d_max(Al₂O₃)/d_min(Cu) ≥ 0,05.

In a particularly preferred embodiment

(i) 0.005 ≥ d _min (Al ₂ O ₃ ) / d _max (Cu) ≥ 0.002 and
(ii) 1.0 ≥ d _max (Al ₂ O ₃ ) / d _min (Cu) ≥ 0.05.

Damit kann zwischen der Metallbeschichtung und dem Keramiksubstrat eine feste Bindung realisiert werden kann, die auch unter häufigeren Temperaturwechselbelastungen Bestand hält. Wie oben bereits erwähnt, ist bevorzugt, dass d_min(Cu) ≥ 10 μm und d_max(Cu) ≤ 300 μm, bevorzugter d_min(Cu) ≥ 15 μm und d_max(Cu) ≤ 250 μm, noch bevorzugter d_min(Cu) ≥ 20 μm und d_max(Cu) ≤ 210 μm, wobei d_min(Cu) und d_max(Cu) die minimalen bzw. maximalen Korngrößen des Kupfers sind.Thus, a firm bond can be realized between the metal coating and the ceramic substrate, which holds even under more frequent thermal cycling loads. As mentioned above, it is preferable that d _min (Cu) ≥ 10 μm and d _max (Cu) ≤ 300 μm, more preferably d _min (Cu) ≥ 15 μm and d _max (Cu) ≤ 250 μm, more preferably d _min (Cu) ≥ 20 μm and d _max (Cu) ≤ 210 μm, where d _min (Cu) and d _max (Cu) are the minimum and maximum grain sizes of the copper, respectively.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Modul, enthaltend zumindest einen Metall-Keramik-Verbund gemäß der obigen Beschreibung und einen oder mehrere Bonddrähte. Üblicherweise sind der Bonddraht oder die Bonddrähte mit der Beschichtung aus Kupfer oder Kupferlegierung verbunden. Geeignete Bondingverfahren zum Verbinden von Drähten mit einer Metallbeschichtung sind dem Fachmann bekannt. Das Modul kann außerdem ein oder mehrere elektronische Bauteile wie z. B. einen oder mehrere Chips enthalten.Furthermore, the present invention relates to a module comprising at least one metal-ceramic composite according to the above description and one or more bonding wires. Typically, the bonding wire or wires are bonded to the copper or copper alloy coating. Suitable bonding methods for bonding wires to a metal coating are known to those skilled in the art. The module may also include one or more electronic components such. B. contain one or more chips.

Die Kornstrukturen des Aluminiumoxids des Keramiksubstrats sowie des Kupfers bzw. der Kupferlegierung der Metallbeschichtung werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgendermaßen bestimmt:The grain structures of the aluminum oxide of the ceramic substrate and the copper or the copper alloy of the metal coating are determined in the context of the present invention as follows:

Korngrößenverteilung des Aluminiumoxids des Keramiksubstrats Grain size distribution of the alumina of the ceramic substrate

Von der Oberfläche des Keramiksubstrats wird eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM-Aufnahme) gemacht. Eine spezielle Probenpräparation in Form eines Schliffbildes ist nicht erforderlich. Die REM-Aufnahme wird an einer Stelle des Keramiksubstrats gemacht, die zuvor mit Kupfer belegt war und durch Ätzen freigelegt wurde.From the surface of the ceramic substrate, a scanning electron micrograph (SEM image) is taken. A special sample preparation in the form of a microsection is not required. The SEM photograph is taken at a location of the ceramic substrate that was previously copper-plated and exposed by etching.

Die Korngrößen werden über ein Linienschnittverfahren bestimmt. Linienschnittverfahren sind dem Fachmann bekannt und werden beispielsweise in ASTM 112-13 beschrieben.The grain sizes are determined by a line-cutting method. Line intersection methods are known to the person skilled in the art and are described, for example, in US Pat ASTM 112-13 described.

Die Vergrößerung wird so gewählt, dass durch das Linienraster mindestens 50 Al₂O₃-Körner geschnitten werden. Sofern das Keramiksubstrat noch Körner anderer chemischer Zusammensetzung, beispielsweise ZrO₂-Körner, enthält, lassen sich diese in der REM-Aufnahme mit Hilfe von Sekundärelektronenkontrast gut von den Al₂O₃-Körnern unterscheiden und werden somit nicht in die weiterfolgenden Berechnungen einbezogen.The magnification is chosen so that the line grid cuts at least 50 Al ₂ O ₃ grains. If the ceramic substrate still contains grains of a different chemical composition, for example ZrO ₂ grains, these can be distinguished well from the Al ₂ O ₃ grains in the SEM image with the aid of secondary electron contrast and are therefore not included in the subsequent calculations.

In der vorliegenden Erfindung wurden jeweils 2 parallele Linien in x-Richtung und zwei parallele Linien in y-Richtung in die lichtmikroskopische Aufnahme gelegt. Die Linien unterteilen die Aufnahme jeweils in drei gleichmäßig breite Streifen. Dies ist schematisch in 3 gezeigt. Wenn ein Korn von einer dieser Linien über eine Länge L hinweg geschnitten wird, so wird diese Länge L als Korngröße genommen. Für jedes von einer dieser Linien geschnittene Korn erhält man so eine Korngröße. Am Kreuzungspunkt zweier Linien erhält man für ein Korn zwei Werte, die beide in die Bestimmung der Korngrößenverteilung eingehen.In the present invention, two parallel lines in the x-direction and two parallel lines in the y-direction were respectively placed in the optical micrograph. The lines divide the recording into three equally wide stripes. This is schematically in 3 shown. When a grain is cut from one of these lines over a length L, this length L is taken as a grain size. For each grain cut from one of these lines, a grain size is obtained. At the crossing point of two lines, one obtains two values for a grain, both of which are included in the determination of the particle size distribution.

Aus den Korngrößen der geschnittenen Körner ergibt sich eine Korngrößenverteilung, aus der wiederum die d₅-, d₅₀- und d₉₅-Werte sowie der arimethische Mittelwert d_arith bestimmt werden können. Wie oben bereits erläutert und dem Fachmann allgemein bekannt ist, gilt für den d₅₀-Wert, der häufig auch als Medianwert bezeichnet wird, Folgendes: 50% der Körner weisen einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der d₅₀-Wert. Analog gilt für den d₅-Wert, dass 5% der Körner einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als dieser d₅-Wert, und für den d₉₅-Wert gilt, dass 95% der Körner einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als dieser d₉₅-Wert. Der arithmetische Mittelwert der Korngrößenverteilung ergibt sich aus der Summe der Korngrößen der einzelnen Körner dividiert durch die Anzahl der geschnittenen Körner.From the grain sizes of the cut grains results in a particle size distribution, from which in turn the d ₅ , d ₅₀ and d ₉₅ values and the arimethical mean d _arith can be determined. As already explained above and generally known to the person skilled in the art, for the d ₅₀ value, which is frequently also referred to as median value, the following applies: 50% of the grains have a diameter which is smaller than the d ₅₀ value. Similarly, for the d ₅ value, 5% of the grains have a diameter smaller than this d ₅ value, and for the d ₉₅ value, 95% of the grains have a diameter smaller than this d ₉₅ value. The arithmetic mean of the particle size distribution results from the sum of the grain sizes of the individual grains divided by the number of cut grains.

Korngrößenverteilung des Kupfers oder der KupferlegierungGrain size distribution of copper or copper alloy

Von der Oberfläche der Beschichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (parallel zur beschichteten Substratoberfläche) wird eine lichtmikroskopische Aufnahme gemacht. Eine spezielle Probenpräparation in Form eines Schliffbildes ist nicht erforderlich.From the surface of the coating of copper or a copper alloy (parallel to the coated substrate surface), a light micrograph is taken. A special sample preparation in the form of a microsection is not required.

Die Vergrößerung wird so gewählt, dass durch das Linienraster mindestens 50 Körner geschnitten werden.The magnification is chosen so that the line grid cuts at least 50 grains.

Hinsichtlich der weiteren Auswertung über das Linienschnittverfahren kann auf die oben bei dem Aluminiumoxid gemachten Ausführungen verwiesen werden.With regard to the further evaluation via the line-cutting method, reference may be made to the statements made above with regard to the aluminum oxide.

Sowohl die Korngrößen des Kupfers bzw. der Kupferlegierung wie auch die Korngrößen des Al₂O₃ werden also in einer Ebene bestimmt, die parallel zur beschichteten Substratoberfläche verläuft oder koplanar mit dieser ist.Both the grain sizes of the copper or the copper alloy and the grain sizes of the Al ₂ O ₃ are thus determined in a plane which is parallel to the coated substrate surface or coplanar with this.

Formfaktor einzelner Körner, mittlerer Korn-FormfaktorForm factor of individual grains, mean grain form factor

Aluminiumoxidalumina

Es wird die REM-Aufnahme herangezogen, die auch bei der Bestimmung der Korngrößenverteilung verwendet wurde.The SEM image is used, which was also used to determine the particle size distribution.

Für die Bestimmung des Formfaktors eines individuellen Korns wird folgendermaßen vorgegangen:
Es wird dessen längste Abmessung d_K,max bestimmt. Anschließend wird auf halber Länge von d_K,max der senkrecht zu d_K,max verlaufende Durchmesser d_K,ortho des Korns bestimmt. Der Formfaktor des individuellen Korns R_K ergibt sich aus dem Verhältnis von d_K,ortho zu d_K,max, d. h. R_K = d_K,ortho/d_K,max. Dies ist schematisch in 4 anhand eines Korns mit elliptischer Kornstruktur dargestellt. Je mehr sich die Form eines Korns in seiner zweidimensionalen Projektion derjenigen eines Kreises annähert, desto mehr nähert sich der Formfaktor des Korns dem Wert 1,0 an. Der Formfaktor ist daher auch ein Maß für die Kreisförmigkeit/Rundheit der Körner.The following procedure is used to determine the shape factor of an individual grain:
Its longest dimension d _{K, max is} determined. Subsequently, at half the length of d _{K, max} the diameter d _{K, ortho of} the grain running perpendicular to d _{K, max} is determined. The form factor of the individual grain R _K results from the ratio of d _{K, ortho} to d _{K, max} , ie R _K = d _{K, ortho} / d _{K, max} . This is schematically in 4 represented by a grain with elliptical grain structure. The more the shape of a grain in its two-dimensional projection approaches that of a circle, the more the form factor of the grain approaches 1.0. The form factor is therefore also a measure of the circularity / roundness of the grains.

Der Formfaktor wird für mindestens 50 Körner der REM-Aufnahme bestimmt. Es werden üblicherweise die Körner ausgewertet, die auch im Linienschnittverfahren von den Linien geschnitten wurden.The form factor is determined for at least 50 grains of the SEM image. Usually, the grains are evaluated, which were also cut in line intersection of the lines.

Der mittlere Korn-Formfaktor des Aluminiumoxids ergibt sich dann aus dem arithmetischen Mittelwert der Formfaktoren der individuellen Al₂O₃-Körner (d. h. Summe der individuellen Formfaktoren dividiert durch die Anzahl der untersuchten Körner).The mean grain shape factor of the alumina then results from the arithmetic mean of the shape factors of the individual Al ₂ O ₃ grains (ie sum of the individual shape factors divided by the number of grains examined).

Kupfer, KupferlegierungCopper, copper alloy

Es wird die lichtmikroskopische Aufnahme herangezogen, die auch bei der Bestimmung der Korngrößenverteilung verwendet wurde.The light micrograph was used, which was also used in the determination of the particle size distribution.

Hinsichtlich der Bestimmung des Formfaktors individueller Körner sowie des mittleren Korn-Formfaktors des Kupfers oder der Kupferlegierung kann auf die oben beim Al₂O₃ gemachten Ausführungen verwiesen werden.With regard to the determination of the shape factor of individual grains and the mean grain shape factor of copper or copper alloy, reference may be made to the statements made above for Al ₂ O ₃ .

Sowohl die Korn-Formfaktoren des Kupfers bzw. der Kupferlegierung wie auch die Korn-Formfaktoren des Al₂O₃ werden also in einer Ebene bestimmt, die parallel zur beschichteten Substratoberfläche verläuft oder koplanar mit dieser ist.Both the grain shape factors of the copper and the copper alloy, as well as the grain shape factors of the Al ₂ O ₃ are thus determined in a plane which is parallel to the coplanar substrate surface or is coplanar with this.

Nachfolgend wird ein Bonding-Verfahren beschrieben, welches zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kupfer-Keramik-Substrate bevorzugt verwendet wird:
Ein typischer Verfahrensprozess, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt für das Aufbringen der Kupferbeschichtung auf das Keramiksubstrat verwendet wird, ist beispielsweise aus den Druckschriften US 3,744,120 , US 3,994,430 , EP 0 085 914 A oder der DE 23 19 854 A bekannt, deren entsprechende Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende Erfindung eingeschlossen wird.A bonding method which is preferably used for the production of the copper-ceramic substrates according to the invention is described below:
A typical process, which is preferably used in the context of the present invention for the application of the copper coating on the ceramic substrate is, for example, from the documents US 3,744,120 . US 3,994,430 . EP 0 085 914 A or the DE 23 19 854 A the disclosure of which is incorporated by reference into the present invention.

Diesen dort offenbarten Herstellungsverfahren ist beispielsweise im Rahmen des Direct-Copper-Bonding-Prozesses (DCB-Prozess) gemeinsam, dass eine Kupferfolie zunächst derartig oxidiert wird, dass sich eine im Wesentlichen gleichmäßige Kupferoxidschicht ergibt. Die resultierende Kupferfolie wird dann auf ein Keramik-Substrat positioniert und der Verbund aus Keramik-Substrat und Kupferfolie wird auf eine Prozess- bzw. Bondtemperatur zwischen etwa 1025 und 1083°C erwärmt, wodurch es zu der Ausbildung eines metallisierten Keramik-Substrats kommt. Die Kupferfolie stellt nach dem Bonden somit eine Beschichtung dar. Abschließend wird das resultierende metallisierte Keramik-Substrat abgekühlt.For example, in the context of the direct copper bonding process (DCB process), this production method disclosed there is common in that a copper foil is first oxidized in such a way that a substantially uniform copper oxide layer results. The resulting copper foil is then positioned on a ceramic substrate and the ceramic substrate / copper foil composite is heated to a bonding temperature between about 1025-1083 ° C, thereby forming a metallized ceramic substrate. The copper foil thus forms a coating after bonding. Finally, the resulting metallized ceramic substrate is cooled.

Die Durchführung des Verbindens von Keramik-Substrat und Kupferfolie erfolgt in einem Ofen, wobei im Allgemeinen sogenannte Bondöfen eingesetzt werden. Entsprechende Bondöfen, häufig auch als Tunnelöfen bezeichnet, umfassen unter anderem einen langgestreckten tunnelartigen Ofenraum (auch Muffel genannt) sowie eine Transportvorrichtung mit einem Transportelement beispielsweise in Form eines flexiblen und hitzebeständigen Transportbandes zum Transportieren des Behandlungsgutes durch den mit einer Heizeinrichtung beheizten Ofenraum. Die Keramik-Substrate werden zusammen mit der Kupferfolie auf einen Träger auf dem Transportband positioniert und durchlaufen anschließend in dem Bondofen durch das Transportband angetrieben einen Heizbereich, in welchem die erforderliche Bondtemperatur erreicht wird. Am Ende des Bondprozesses wird der resultierende Verbund aus Keramik-Substrat und Kupferfolie gemäß der Erfindung wieder abgekühlt.The bonding of ceramic substrate and copper foil is carried out in an oven, so-called bonding furnaces generally being used. Corresponding bonding ovens, often referred to as tunnel ovens include, inter alia, an elongated tunnel-like furnace chamber (also called muffle) and a transport device with a transport element, for example in the form of a flexible and heat-resistant conveyor belt for transporting the material to be treated by the heated furnace with a heater chamber. The ceramic substrates are positioned together with the copper foil on a carrier on the conveyor belt and then passed through in the bonding oven by the conveyor belt driven a heating area in which the required bonding temperature is reached. At the end of the bonding process, the resulting ceramic substrate / copper foil composite is recooled according to the invention.

Dieses Verfahren kann grundsätzlich zur Herstellung von einseitig metallisierten Keramik-Substraten sowie auch zur Herstellung von doppelseitig metallisierten Substraten angewendet werden. Dabei erfolgt die Herstellung von doppelseitig metallisierten Substraten in der Regel über einen zweistufigen Bondprozess, d. h. mittels eines zweistufigen Single-Layer-Prozesses (SLB-Verfahren). Im Rahmen der Erfindung wird bevorzugt ein zweistufiger Bondprozess verwendet.This method can be used in principle for the production of single-sidedly metallized ceramic substrates as well as for the production of double-sided metallized substrates. In this case, the production of double-sided metallized substrates usually takes place via a two-stage bonding process, ie. H. using a two-stage single-layer process (SLB method). In the context of the invention, a two-stage bonding process is preferably used.

Bei diesem zweistufigen Bondprozess zur Herstellung von doppelseitig metallisierten Keramik-Substraten gemäß der Erfindung wird die Keramik in zwei Ofendurchläufen mit den Kupferfolien auf den gegenüberliegenden Seiten des Keramik-Substrats verbunden. Für diesen Zweck wird zunächst ein Keramik-Substrat auf einen Träger positioniert und anschließend auf der obenliegenden, d. h. auf der dem Träger abgewandten Seite, mit einer Kupferfolie bedeckt. Durch Wärmeeinwirkung wird diese Seite des Keramik-Substrats mit der Metallschicht verbunden und anschießend die resultierende Anordnung abgekühlt. Anschließend wird das Substrat umgedreht und in einem zweiten Bondschritt wird die andere Seite des Substrats auf gleiche Weise mit einer Metallschicht, d. h. der Kupferfolie, versehen. In this two-step bonding process for producing double-sided metallized ceramic substrates according to the invention, the ceramic is bonded in two furnace passes to the copper foils on opposite sides of the ceramic substrate. For this purpose, a ceramic substrate is first positioned on a carrier and then covered on the overhead, ie on the side facing away from the carrier, with a copper foil. By the action of heat, this side of the ceramic substrate is connected to the metal layer and subsequently the resulting assembly is cooled. Subsequently, the substrate is turned over and in a second bonding step, the other side of the substrate is provided in the same way with a metal layer, ie the copper foil.

Es ist möglich Einzel-Teil-Karten herzustellen oder Großkarten, welche mehrere herausbrechbaren Einzelteil-Karten aufweisen.It is possible to make single-part cards or large cards that have multiple break-out item cards.

BeispieleExamples

Die nachfolgenden Beispiele zeigen, wie die Kornstruktur des Aluminiumoxids in dem Keramiksubstrat die mechanische Festigkeit und die Wärmeleitfähigkeit eines Kupfer-Keramik-Verbunds beeinflussen.The following examples show how the grain structure of the alumina in the ceramic substrate affects the mechanical strength and thermal conductivity of a copper-ceramic composite.

Es wurden 3 Kupfer-Keramik-Proben über ein DCB-Verfahren hergestellt, die sich in ihren Korngrößenverteilungen unterschieden:
Kupfer-Keramik-Verbund 1, nachfolgend „K-K-V 1” (erfindungsgemäß)
Kupfer-Keramik-Verbund 2, nachfolgend „K-K-V 2” (Vergleichsprobe)
Kupfer-Keramik-Verbund 3, nachfolgend „K-K-V 3” (Vergleichsprobe)Three copper-ceramic samples were prepared by a DCB process, which differed in their particle size distributions:
Copper-ceramic composite 1, hereinafter "KKV 1" (according to the invention)
Copper-ceramic composite 2, hereafter "KKV 2" (comparative sample)
Copper-ceramic composite 3, hereinafter "KKV 3" (comparative sample)

In jedem dieser 3 Kupfer-Keramik-Verbunde wurde sowohl die Ober- wie auch die Unterseite des Keramiksubstrats mit einer Kupferbeschichtung versehen. Die Kupferbeschichtung wurde dabei zunächst mit einer Seite des Keramiksubstrates mittels des SLB-Verfahrens gebondet. Anschließend wurde die gegenüberliegende Seite des Keramiksubstrates mittels des SLB-Verfahrens mit einer weiteren Kupferbeschichtung, so dass ein Kupfer-Keramik-Substrat entsteht, bei dem auf beiden Seiten der Keramik eine Kupferfolie gebondet ist. Jeweils eine der beiden Kupferbeschichtungen wurde in jeder Probe über ein Ätzverfahren nachfolgend strukturiert (gleiche Strukturierung für alle Proben). In allen 3 Beispielen bestanden die Substrate zu 96 Gew% aus Al₂O₃, unterschieden sich jedoch in ihrer Kornstruktur.In each of these 3 copper-ceramic composites, both the top and the bottom of the ceramic substrate was provided with a copper coating. The copper coating was first bonded to one side of the ceramic substrate by means of the SLB process. Subsequently, the opposite side of the ceramic substrate was made by the SLB method with another copper coating, so that a copper-ceramic substrate is formed in which a copper foil is bonded on both sides of the ceramic. One of the two copper coatings was subsequently patterned in each sample via an etching process (same structuring for all samples). In all three examples, the substrates consisted of 96% by weight of Al ₂ O ₃ , but differed in their grain structure.

In jedem dieser 3 Kupfer-Keramik-Verbunde wies das Keramiksubstrat folgende Abmessungen auf:
Dicke des Keramiksubstrats: 0,38 mm;
Länge × Breite des Keramiksubstrats: 190 × 140 mm² In each of these 3 copper-ceramic composites, the ceramic substrate had the following dimensions:
Thickness of the ceramic substrate: 0.38 mm;
Length × width of the ceramic substrate: 190 × 140 mm ²

Die Kupferbeschichtung wies jeweils eine Dicke von 0,3 mm auf.The copper coating each had a thickness of 0.3 mm.

5 zeigt eine REM-Aufnahme der Oberfläche des Keramiksubstrats von K-K-V 1, mittels der die Al₂O₃-Korngrößen des Ausführungsbeispiels K-K-V-1 bestimmt wurden. 5 shows an SEM image of the surface of the ceramic substrate of KKV 1, by means of which the Al ₂ O ₃ grain sizes of the embodiment KKV-1 were determined.

Korngrößenbereiche, d₅-, d₉₅- und d₅₀-Werte des Al₂O₃ der Proben K-K-V 1, K-K-V 2 und K-K-V 3 sind in Tabelle 1 aufgelistet.Grain size ranges, d ₅ , d ₉₅ and d ₅₀ values of the Al ₂ O _{3 of} the samples KKV 1, KKV 2 and KKV 3 are listed in Table 1.

Für jede dieser 3 Proben wurden sowohl die Biegebruchfestigkeit wie auch die Wärmeleitfähigkeit des Keramiksubstrats im Metall-Keramik-Verbund bestimmt.For each of these three samples, both the flexural strength and the thermal conductivity of the ceramic substrate in the metal-ceramic composite were determined.

Bei der Bestimmung der Biegebruchfestigkeit wurde über eine Drei-Punkt-Biegung die zum Bruch führende Kraft bestimmt. Die Messung basierte auf der DIN EN 843-1 (2008) , wobei die Probengeometrie gegenüber der DIN EN 843-1 (2008) dahingehend abwich, dass die Proben eine Abmessung von 20 × 40 × 0,38 mm³ oder 20 × 40 × 0,63 mm³ aufwiesen.When determining the bending strength, the breaking force was determined by means of a three-point bend. The measurement was based on the DIN EN 843-1 (2008) , wherein the sample geometry compared to the DIN EN 843-1 (2008) to the extent that the samples had a dimension of 20 x 40 x 0.38 mm ³ or 20 x 40 x 0.63 mm ³ .

In der nachfolgenden Tabelle werden die Ergebnisse zusammengefasst: Tabelle: Mechanische Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit der Keramiksubstrate der Kupfer-Keramik-Verbunde Mechanische Festigkeit Wärmeleitfähigkeit Probe K-K-V 1 (erfindungsgemäß) Korngrößenbereich: 0,63–6,7 μm + + d₅-Wert: 1,45 μm d₉₅-Wert: 5,90 μm d₅₀-Wert: 2,76 μm Probe K-K-V 2 (Vergleich) Korngrößenbereich: 0,003–1,49 μm + – d₅-Wert: 0,07 μm d₉₅-Wert: 1,32 μm d₅₀-Wert: 0,71 μm Probe K-K-V 3 (Vergleich) Korngrößenbereich: 1,8–29,8 μm – + d₅-Wert: 3,2 μm d₉₅-Wert: 27,6 μm d₅₀-Wert: 12,1 μm The following table summarizes the results: Table: Mechanical strength and thermal conductivity of the ceramic substrates of the copper-ceramic composites Mechanic solidity thermal conductivity Sample KKV 1 (according to the invention) Grain size range: 0.63-6.7 μm + + d ₅ value: 1.45 μm d ₉₅ value: 5.90 μm d ₅₀ value: 2.76 μm Sample KKV 2 (comparison) Grain size range: 0.003-1.49 μm + - d ₅ value: 0.07 μm d ₉₅ value: 1.32 μm d ₅₀ value: 0.71 μm Sample KKV 3 (comparison) Grain size range: 1.8-29.8 μm - + d ₅ value: 3.2 μm d ₉₅ value: 27.6 μm d ₅₀ value: 12.1 μm

Wie die Beispiele belegen, gelingt es nur mit der erfindungsgemäßen Korngrößenverteilung, insbesondere unter Einhaltung der erfindungsgemäßen d₅- und d₉₅-Werte, eine gleichzeitige Verbesserung von mechanischer Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit zu erzielen.As the examples prove, it is possible to achieve a simultaneous improvement of mechanical strength and thermal conductivity only with the particle size distribution according to the invention, in particular while maintaining the d ₅ and d ₉₅ values according to the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 3744120 [0006, 0099]
DE 2319854 [0006]
DE 4004844 A1 [0010]
DE 4318241 A1 [0010, 0067]
DE 102012110322 [0016, 0016]
DE 102004012231 B4 [0024, 0024]
DE 4319944 A1 [0047]
DE 19927046 A1 [0047]
DE 4004844 C1 [0067]
US 3994430 [0099]
EP 0085914A [0099]
DE 2319854A [0099]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN 843-1 (2008) [0021]
DIN EN 843-1 (2008) [0021]
ASTM 112-13 [0083]
ASTM 112-13 [0088]
DIN EN 843-1 (2008) [0113]
DIN EN 843-1 (2008) [0113]

Claims

Copper-ceramic composite comprising A ceramic substrate containing alumina, A coating of copper or a copper alloy present on the ceramic substrate, wherein the alumina has particle sizes in the range of 0.01 microns to 25 microns.

A copper-ceramic composite according to claim 1, wherein the alumina has a number distribution of grain sizes in which at most 5% of the grains have a grain size of less than 0.1 μm, preferably less than 0.3 μm, more preferably less than 0.5 have μm; and / or in which at least 95% of the grains have a particle size of less than 15 μm, preferably less than 10 μm, more preferably less than 7 μm.

A copper-ceramic composite according to claim 1 or 2, wherein said alumina has a number distribution of grain sizes with a median d ₅₀ in the range of 1.0 μm to 3.0 μm.

Copper-ceramic composite according to one of the preceding claims, wherein the alumina has a number distribution of the particle sizes with a d ₉₅ value of ≤ 15 μm, more preferably in the range of 4.0 μm to 15.0 μm, more preferably in the range of 4, 5 μm to 10.0 μm, more preferably in the range of 5.0 μm to 8.0 μm.

Copper-ceramic composite according to one of the preceding claims, wherein the alumina has a number distribution of the particle sizes with a d ₅ value of ≥ 0.1 μm, more preferably in the range of 0.1 μm to 2.5 μm, more preferably in the range of 0.3 μm to 2.5 μm, more preferably from 0.5 μm to 2.0 μm.

Copper-ceramic composite according to one of the preceding claims, wherein the grain sizes of the aluminum oxide in the range of 0.3 .mu.m to 23 .mu.m, more preferably in the range of 0.5 .mu.m to 20 microns.

A copper-ceramic composite according to any one of the preceding claims, wherein the ceramic substrate has a thickness D _cer and the ratio D _cer to the median d _{50 of} the grain size number distribution of the alumina ranges from 0.001 to 0.01, more preferably from 0.002 to 0.009. more preferably from 0.004 to 0.008.

A copper-ceramic composite according to any one of the preceding claims, wherein the ceramic substrate contains at least 65% by weight of alumina.

A copper-ceramic composite according to any preceding claim, wherein the coating of copper or a copper alloy present on the ceramic substrate is obtainable by a DCB process.

Copper-ceramic composite according to one of the preceding claims, wherein the coating of copper or a copper alloy at least partially has a structuring.

A copper-ceramic composite according to any one of the preceding claims, wherein the coating of copper or a copper alloy has a thickness in the range of 0.2-1.2 mm over at least 70% of its area; and / or the ceramic substrate has a thickness in the range of 0.2-1.2 mm over at least 70% of its area.

Module comprising at least one copper-ceramic composite according to one of claims 1-11 and one or more bonding wires.