Die Erfindung geht aus von einem flachen Körper mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merk¬ malen. Solche flachen Körper, welche z.B. aus einer dünnen Aluminiumoxidplatte bestehen, die beidseitig mit je einer Metallplatte bedeckt ist, sind als Wärmesenken für elektronische Leistungsbauelemente, z.B. in Zünd¬ vorrichtungen für Ottomotoren in Automobilen, bekannt. Dort müssen diese Körper eine hohe Temperaturwechsel¬ beständigkeit aufweisen. Die Temperaturwechselbeständig- keit ist bei den bisher bekannten Körpern unzureichend, weil die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Keramik¬ platte einerseits und der Metallplatten andererseits sich stark unterscheiden, so dass bei Temperatur¬ wechseln in dem Körper entsprechend stark wechselnde Zug- und Druckspannungen parallel zur Oberfläche ent¬ stehen, die zu einem Bruch in der Keramikplatte parallel zur Oberfläche (Muschelbruch) führen können. Mangelnde Temperaturwechselbeständigkeit ist insbesondere dann gegeben, wenn die Metallplatten ohne eine Zwischen- schicht mit der Keramikplatte verbunden sind (Direct

Bonding-Verfahren). Eine Zwischenschicht aus einer Lot¬ legierung, die gute Duktilität aufweist, kann die auf¬ tretenden Wärmespannungen teilweise ausgleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, flache Körper der eingangs genannten Art mit verbesserter Temperaturwechselbeständigkeit verfügbar zu machen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch flache Körper mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteil¬ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es hat sich gezeigt, dass ein beidseitig von Metall¬ platten bedecktes Substrat eine beträchtlich erhöhte Temperaturwechselbeständigkeit hat, wenn die Metall¬ platten Randstreifen mit verminderter Dicke haben. Zur Ausbildung dieser Randstreifen können die Metall- platten abgeschrägt sein, wobei eine Abschrägung unter einem Winkel von ungefähr 20° zur Oberfläche der Keramikplatte besonders geeignet ist. Vorzugs¬ weise setzt man jedoch Metallplatten ein, deren Dicke am Rand stufenweise vermindert ist, wobei es zur Er- zielung einer wesentlichen Erhöhung der Temperatur¬ wechselbeständigkeit schon ausreicht, die Randstreifen nur einfach abgestuft auszubilden; die Temperatur¬ wechselbeständigkeit kann jedoch noch verbessert werden, wenn man die Dicke der Metallplatten zum Rand hin in mehreren Stufen reduziert. Bei einer nur einfachen Ab¬ stufung empfiehlt es sich, die Dicke des Randstreifens

zu 40 % bis 50 %, am besten vorzugsweise ungefähr zu 45 % der Dicke der Metallplatten zu wählen.

Als Breite der Randstreifen mit verminderter Dicke wählt man zweckmässigerweise das 1- bis 3-fache, am besten das 1,5- bis 2-fache der Dicke der Metallplatten.

Die größte Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit erreicht man, wenn man die Metallplatten an allen Rändern, also umlaufend mit Randstreifen verminderter Dicke aus¬ bildet. Will man das beispielsweise aus Gründen einer preiswerteren Fertigung jedoch nicht, dann empfiehlt es sich, die Metallplatten stets an einander entgegengesetzt gerichteten Rändern mit Randstreifen verminderter Dicke auszubilden. Fertigungstechnisch besonders günstig ist es, rechteckige Metallplatten einzusetzen, die an zwei parallelen Rändern abgestuft ausgebildet sind; solche Metallplatten kann man fortlaufend aus einem Metallband herstellen, an dessen beiden Längsrändern die dünneren Randstreifen durch Fräsen gebildet werden und welches anschließend in einzelne Metallplatten zerteilt wird.

Zur Erzielung einer hohen Temperaturwechselbeständigkeit empfiehlt es sich ferner, die Metallplatten auf beiden Seiten der Keramikplatte gleich auszubilden und deckungs¬ gleich anzuordnen, damit die Keramikplatte bei Temperatur¬ wechseln nicht zusätzlich auf Biegung beansprucht wird.

Die Erfindung erlaubt es insbesondere, hochtemperatur- wechselbeständige Körper herzustellen, die aus einer dünnen Keramikplatte bestehen, die mit Metallplatten aus einem besonders gut wärmeleitfähigen Metall, ins- besondere aus Kupfer, direkt verbunden sind. Der Nach¬ teil, den bekannte im Direct-Bonding-Verfahren be¬ schichtete Körper gegenüber gelöteten Körpern hin¬ sichtlich der Temperaturwechselbeständigkeit haben, wird bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Körper mehr als ausgeglichen und damit der Anwendungsbereich des Direct-Bonding-Verfahrens als Fügeverfahren er¬ weitert. Die Erfindung ist aber natürlich auch anwend¬ bar auf solche sandwichartig zusammengefügte Körper, die auf andere Weise als im Direct-Bonding-Verfahren, insbesondere durch Löten zusammengefügt worden sind. Als Werkstoff für die Keramikplatten wird man zweck- mässigerweise Aluminiumoxid wählen, es ist aber auch möglich, andere keramische Werkstoffe, insbesondere Aluminiumnitrid und Berylliumoxid zu verwenden.

In der bevorzugten Verwendung der Körper als Wärmesenke für elektronische Leistungsbauelemente wählt man für die Keramikplatten ebenso wie für die Metallplatten am besten Dicken zwischen 0,5 mm und 1 mm.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist eine Zeich¬ nung beigefügt, die in

Figur 1 einen flachen Körper gemäß dem Stand der Technik in der Draufsicht, in

Figur 2 denselben Körper in einer Seitenan- 5 sieht, in

Figur 3 einen erfindungsgemäßen Körper mit ab¬ geschrägten Metallplatten in der Drauf¬ sicht, in 10

Figur 4 den Körper aus Fig. 3 in einer Seiten¬ ansicht, in

Figur 5 einen erfindungsgemäßen Körper mit ab- 15 gestuften Rändern in der Draufsicht, und in

Figur 6 den Körper aus Fig. 5 in einer Seiten¬ ansicht zeigt. 20

Zur Vereinfachung sind in den unterschiedlichen Figuren einander entsprechende Teile mit übereinstimmenden Be¬ zugszahlen bezeichnet.

25 In allen drei Beispielen besteht der Körper aus einer dünnen, rechteckigen Keramikplatte 1, auf deren Ober-

seite eine Metallplatte 2 und auf deren Unterseite eine mit der Metallplatte 2 übereinstimmende Metall¬ platte 3 direkt verbunden ist. Die Metallplatten 2, 3 sind ebenfalls rechteckig ausgebildet, etwas kleiner als die Keramikplatte 1 und mittig auf der Keramikplatte 1 angeordnet, so dass zwischen den Metallplatten 2 und 3 ein Randstreifen 4 der Keramikplatte übersteht. Die Dicke der Metallplatten 2 und 3 liegt in derselben Größenordnung wie die Dicke der Keramikplatte 1.

Bei dem dem Stand der Technik angehörenden Körper in den Figuren 1 und 2 sind die Metallplatten 2 und 3 flache Quader, wohingegen bei den in den Figuren 3 bis 6 darge¬ stellten beiden Ausführungsbeispielen die Metallplatten Randstreifen 5 bzw. 6 mit verminderter Dicke haben. Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungs- beispiel ist der Randstreifen 5 durch Schrägflächen be¬ grenzt und an allen vier Rändern der Metallplatten 2 und 3 ausgebildet. Bei dem in den Figuren 5 und 6 darge- stellten Ausführungsbeispiel ist an den beiden Schmal¬ seiten der Metallplatten 2 und 3, zwischen denen die größten WärmeSpannungen auftreten, zur Bildung des dünneren Randstreifens 6 jeweils eine Stufe ausgebildet, deren Dicke weniger als die Hälfte der Dicke der Metallplatten beträgt.

Zur Beleuchtung des technischen Fortschrittes sind nach¬ stehend die Ergebnisse von Vergleichsversuchen ange-

geben, die mit Körpern durchgeführt wurden, weil sie in den Abbildungen 1 bis 6 dargestellt sind.

In allen Fällen wurden Aluminiumoxidkeramikplatten mit den Maßen

Länge 23,2 mm

Breite 13,2 mm

Dicke 0,635 mm

verwendet, die mit Kupferplatten mit den Maßen

im Direct-Bonding-Verfahren beschichtet waren.

Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4 waren die Randstreifen 5 unter einem Winkel von 20° zur Oberfläche der Keramikplatte 1 abgeschrägt, im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 5 und 6 waren Randstreifen 6 mit einer Breite von 1,0 mm und einer Dicke von 0,3 mm gebildet. Eine größere Anzahl von Prüflingen wurde einer Temperaturwechselbeanspruchung zwischen -40°C und +110°C unterworfen, wobei die Prüflinge jeweils 40 Minuten lang bei der unteren

und bei der oberen Temperatur gehalten wurden und binnen einer Umlagerzeit von höchstens 10 s zwischen der unteren und der oberen Temperatur umgelagert wurden.

Die nachstehende Tabelle gibt die Ausfälle in % von Prüflingen an, die nach thermischen Lastwechseln be¬ obachtet wurden.