用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法技术

描述了一种用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法，其中使所述陶瓷衬底和金属层在制造期间倾斜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法
本专利技术涉及用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法、通过该方法得到的金属喷镀陶瓷衬底和载体，所述金属喷镀陶瓷衬底和载体在按照本专利技术的用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法中得到应用。
技术介绍
金属喷镀陶瓷衬底被应用在功率半导体模块領域。在此，陶瓷衬底在上侧以及必要时在下侧配备金属喷镀，其中通常至少一个金属喷镀侧面稍后具有例如通过蚀刻工艺产生的电路技术结构。用于这种金属喷镀陶瓷衬底的公知的方法通过共晶键合来实现并且通常被称作直接键合工艺。从文献US3,744,120，US3,994,430，EP0085914A或DE2319854A可得知用于通过键合工艺制造金属喷镀陶瓷衬底的方法，所述文献的相对应的公开內容通过引用而包括在本专利技术中。这些公知的制造方法，例如在直接铜键合工艺(DCB工艺)中的共同点在于，首先将铜氧化为使得得到基本上均匀的铜氧化层。然后所得到的铜箔被放置到陶瓷衬底上，而且由陶瓷衬底和铜箔构成的复合体被加热至大约在1025到1083℃之间的工艺温度或者键合温度，由此发生金属喷镀陶瓷衬底的构造。最后，所得到的金属喷镀陶瓷衬底被冷却。执行陶瓷衬底与金属箔的结合在炉子中进行，其中通常使用所谓的键合炉。相的应的键合炉通常也被称为隧道炉，尤其包括一个纵向延伸的隧道状炉内区域(也称为马弗炉)以及一个具有传送元件(例如以用于传送处理物经过用加热设备加热的炉内空间的灵活并且耐热的传送带的形式)的传送装置。陶瓷衬底与金属箔一起被放置到传送带上的载体上，并且紧接着在键合炉中以通过传送带驱动的方式穿过加热区，在所述加热区中达到需要的键合温度。在键合工艺结束时，所得到的由陶瓷衬底和金属箔构成的复合体被冷却。该方法原则上可应用于制造单侧金属喷镀陶瓷衬底以及也可用用于制造双侧金属喷镀衬底。在此，双侧金属喷镀衬底的制造通常通过一个两级键合工艺来实现。在所述用于制造双侧金属喷镀陶瓷衬底的两级键合工艺的情况下，在两次炉内工序过程中的陶瓷与在陶瓷衬底的对置侧上的金属层结合。为了该目的，陶瓷衬底首先被放置到一个载体上，并且紧接着在上侧、也就是说在远离载体的一侧用金属箔覆盖。通过热作用，陶瓷衬底的该侧与金属层结合，并且紧接着所得到的装置被冷却。紧接着，该衬底被翻转，在第二键合工艺，衬底的另一侧以相同的方式配备金属层。在给第二衬底侧涂层时，已经在第一键合工艺中在陶瓷衬底上形成的金属层会平放在载体上，其中由于对于第二次金属喷镀所需的键合热量而也可能发生所述已经形成的第一金属层的熔化。在此，在陶瓷衬底上首先形成的金属层中会得到缺陷，因为发生了在部分熔化的第一金属层与首先形成的具有衬底的金属层处在其上的载体之间的相互作用。相对应的缺陷例如可以由载体材料的残留物或其它异物来得到，所述载体材料的残留物或其它异物在从载体除去后粘附在熔化的金属层上。除此以外，在执行单侧的键合工艺、例如由单侧键合的衬底的双金属效应引起的单侧的键合工艺时，在键合炉中加热期间可能发生单侧金属喷镀衬底的弯曲。为了减少金属喷镀衬底面由于与载体材料相互作用引起的这样的损坏，DE102004056879A例如描述了一种用于在使用直接键合工艺的情况下制造双侧金属喷镀陶瓷衬底的方法，其中由至少两个金属层和一个布置在所述金属层之间的陶瓷衬底构成的装置被放置在配备有隔离层的载体上，并且所述装置接着被加热到如下温度，在所述温度下发生所述两个金属层与陶瓷衬底的键合。通过使用相对应的隔离层应该不发生所述载体与所述装置的附着的金属层的结合。尽管如此，在使用这类隔离层的情况下至少一个已经金属喷镀的层也大面积地放在接触面上，而且值得期望的是尽可能避免与金属喷镀衬底的这种附加的接触面。而DE102010023637A例如描述了一种用于在一个单独的方法步骤中制造双侧金属喷镀陶瓷衬底的方法，其中一个第一金属层，一个衬底和一个第二金属层依次以所说明的顺序放置在一个载体上，其中所述载体在上侧(所述上侧面向由所述第一和第二金属层和所述衬底构成的装置)具有大量突出部的突出部。所述突出部的突出部朝由所述第一和第二金属层和所述衬底构成的装置的方向逐渐变细。这些突出部的突出部优选地在载体的整个上侧内分布地来布置。根据DE102010023637A的陈述，由于载体的具有尖部的结构实现了：金属层与陶瓷衬底的复合体在双侧键合工艺之后可以无残留物地从载体上脱离。就此，应该避免了在键合工艺期间平放在载体上的金属层的损坏。尽管如此，像之前一样，在所述突出部的突出部与所要键合的金属层的表面之间存在大量接触点，由此在金属面与载体之间总是还形成不利的相互作用，并且尤其是在使用基于氮化物陶瓷、例如AIN的载体的情况下，发生表面氧化并且借此发生与所要键合的金属箔的结合。WO2014/049414涉及一种直接键合方法，其中衬底被放置在一个平的载体上，所述载体具有在载体的支承面内横穿的切口或者凹槽。类似地，US2007/261778描述了一种在使用平的载体的情况下的直接键合工艺，所述平的载体的支承面通过切口或者圆柱状的支承点形成。然而，此外即使在这些方法的情况下，在所要键合的金属层与载体之间也还存在大量接触点，这出于所提及的原因是不利的。此外，为了避免用于制造双侧金属喷镀衬底的公知的方法的之前提到的缺点，还提出了使用如下载体，其中衬底被固定在载体上，使得发生陶瓷表面与其它表面(诸如载体或传送带)的尽可能少的直接接触。一方面，这是重要的，以便避免已经金属喷镀的表面与载体的之前提到的不利的相互作用，但是也以便避免在第二键合步骤中还要金属喷镀的陶瓷表面由于与载体或者传送带的接触而引起的可能的污染。这例如通过使用载体来实现，其中所要键合的衬底只放在载体上的棱边处或者通过狭窄的衬垫而在衬底的短侧上予以支承。在图1a和1b示出了相对应的载体(也被称为键合舟)。然而，借助于这些所谓的键合舟来制造的双侧金属喷镀衬底也具有缺点。例如在使用按照图1a的具有倾斜衬垫2的键合舟时发生如下问题，已经扭曲的衬底1滑向最深的重心的位置并且借此还进一步增大已经从陶瓷衬底或第一方法步骤得到的扭转。如在图1a中所示出的那样，在基于在较长的棱边内的较高的扭矩的键合工艺的情况下，也可以通过经由长棱边支撑衬底来增大衬底沿纵向方向的弯曲。由此得到的衬底鉴于其平整度而遭受不符合期望的损失。不仅所述扭曲的不符合期望的增大而且所要键合的衬底的弯曲度的不符合期望的增大都损害了所得到的金属喷镀衬底的平整度。在图1b中示出的键合载体的设计方案的情况下，其中衬底1放在棱边3上，又是不利的是：衬底在下侧可能与例如传送带接触，在所述传送带上所述衬底以通过炉子支承的方式来拉动，这同样导致品质损失。这里，如在图1b所示的那样，在基于在较短的棱边内的较高的扭矩的情况下，可以相对应地通过经由短棱边支撑衬底来增大衬底朝横向的弯曲度，并且由此得到在平整度方面的不符合期望的损失。WO2004/032593描述了一种用于最薄衬底的载体，其中用于要铺上的衬底的支承元件被构造为框架元件，使得这里载体和衬底只还在载体外周的边缘侧的部分区域内接触。衬底刚性弯曲地放到所述在边缘侧放置的框架元件上并且这些框架元件被设计为使得所述衬底的弯曲基本上被完全避免。在此，然而WO2004/032593的最薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法，所述方法是包括如下方法步骤：(1)将如下装置放置在载体上，所述装置包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底；(2)将从方法步骤(1)得到的装置加热到某一温度，使得在构造金属喷镀陶瓷衬底的情况下由于键合而发生由所述陶瓷衬底和所述附着的至少一个金属层构成的复合体，其特征在于，‑所述载体在方法步骤(1)中在至少一个所述载体的边缘侧的棱边上具有至少一个衬垫，来自方法步骤(1)的装置在所述装置的至少一个边缘侧的部分区域以至少一个所述装置的外棱边放在所述至少一个衬垫上，并且‑所述至少一个衬垫布置在所述载体上，使得所述装置在放置在所述载体的衬垫上时是倾斜的，和/或‑所述具有至少一个衬垫的载体在方法步骤(1)中在将所述装置放置在所述至少一个载体衬垫上之后和/或在方法步骤(2)期间倾斜，‑并且其中，所述载体在至少一个所述载体的边缘侧的棱边上具有至少一个以至少一个挡块或者至少一个棱边的形式的限制件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.02 DE 102014224588.51.一种用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法，所述方法是包括如下方法步骤：(1)将如下装置放置在载体上，所述装置包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底；(2)将从方法步骤(1)得到的装置加热到某一温度，使得在构造金属喷镀陶瓷衬底的情况下由于键合而发生由所述陶瓷衬底和所述附着的至少一个金属层构成的复合体，其特征在于，-所述载体在方法步骤(1)中在至少一个所述载体的边缘侧的棱边上具有至少一个衬垫，来自方法步骤(1)的装置在所述装置的至少一个边缘侧的部分区域以至少一个所述装置的外棱边放在所述至少一个衬垫上，并且-所述至少一个衬垫布置在所述载体上，使得所述装置在放置在所述载体的衬垫上时是倾斜的，和/或-所述具有至少一个衬垫的载体在方法步骤(1)中在将所述装置放置在所述至少一个载体衬垫上之后和/或在方法步骤(2)期间倾斜，-并且其中，所述载体在至少一个所述载体的边缘侧的棱边上具有至少一个以至少一个挡块或者至少一个棱边的形式的限制件。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括如下附加的方法步骤：(3)使来自方法步骤(2)的金属喷镀陶瓷衬底围绕着一个平行于所述金属喷镀陶瓷衬底的纵向或横向棱边走向的旋转轴旋转；(4)将如下装置放置在载体上，所述装置包括来自方法步骤(3)的经旋转的金属喷镀陶瓷衬底和至少一个其它的金属层，如在权利要求1中所限定的那样；(5)如在来自权利要求1的方法步骤(2)中那样，加热从方法步骤(4)得到的装置。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述载体基本上矩形地来构造并且具有至少一个衬垫，所述至少一个衬垫被布置为使得在将基本上矩形地构造的装置放置在所述载体的衬垫上时通过棱边5使所述装置倾斜，使得得到矩形装置的总共两个角6和7，所述两个角6和7在倾斜之后处在基本上相同的更低地布置的水平上。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述载体基本上矩形地来构造并且具有至少两个衬垫，所述至少两个衬垫被布置为使得在将基本上矩形地构造的装置放置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔·齐尔，亚历山大·罗格，
申请(专利权)人：德国贺利氏公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE