承载基板和用于制造承载基板的方法技术

一种承载基板(1)，尤其金属陶瓷基板，作为用于电器件的承载件，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】承载基板和用于制造承载基板的方法


[0001]本专利技术涉及一种承载基板和一种用于制造承载基板的方法。

技术介绍

[0002]承载基板，例如金属陶瓷基板作为电路板或印刷电路板从现有技术中充分已知，例如从DE 10 2013 104 739 A1、DE 19 927 046 B4和DE 10 2009 033 029 A1中已知。典型地，在金属陶瓷基板或承载基板的器件侧上设置用于电器件和印制导线的端子面，其中电器件和印制导线可一起连接为电路。金属陶瓷基板的主要组成部分是绝缘层和至少一个连结到绝缘层上的金属层，所述绝缘层优选由陶瓷制成。由于其相对高的绝缘强度，由陶瓷制成的绝缘层在电力电子学中证实为是特别有利的。通过将金属层结构化，那么可以实现用于电器件的印制导线和/或端子面。
[0003]对于成功提供金属陶瓷基板的前提是将金属层持久地连结到陶瓷层上。除了所述的直接金属连结法，即DCB或DAB法之外，从现有技术中已知的是，将金属层经由焊料连结到陶瓷层上(AMB法)。
[0004]将活性焊料法，例如用于将金属层或金属膜、尤其铜层或铜膜与陶瓷材料连接的活性焊料法，在此理解为专门用于制造金属陶瓷基板的方法。在此，在大约650℃至1000℃之间的温度下，通过使用硬焊料在金属膜、例如铜膜和陶瓷基板、例如铝氮化物陶瓷之间建立连接，所述硬焊料除了主要组分如铜、银和/或金之外也包含活性金属。例如是Hf、Ti、Zr、Nb、Ce中的至少一种元素的所述活性金属通过化学反应建立在焊料和陶瓷之间的连接，而在焊料和金属之间的连接是金属的硬焊料连接。
[0005]此外，例如从DE 10 2013 113 734 B4中以及从JP 4
‑
325 470中已知一种方法，其中借助于热等静压执行金属层与陶瓷层的连结，以构成金属陶瓷基板。热等静压此外也用于后处理，以便降低形成的缩孔的数量，所述缩孔在借助焊料法或借助直接金属连结法连结期间产生。

技术实现思路

[0006]以现有技术为出发点，本专利技术的目的是，提供一种承载基板，尤其金属陶瓷基板，其相对于已知的金属基板进一步改进，尤其在金属到绝缘元件、例如到陶瓷元件的连结性能方面。
[0007]本专利技术借助根据权利要求1的承载基板和根据权利要求7的用于制造承载基板的方法来实现所述目的。其他实施方式在从属权利要求和说明书中得出。
[0008]根据本专利技术的第一方面提出一种承载基板，尤其金属陶瓷基板，作为用于电器件的承载件，其包括：
[0009]‑
至少一个金属层，和
[0010]‑
绝缘元件，尤其是陶瓷元件、玻璃元件、玻璃陶瓷元件和/或耐高温的塑料元件，
[0011]其中至少一个金属层和绝缘元件沿着主延伸平面延伸并且沿着垂直于主延伸平
面伸展的堆叠方向上下相叠地设置，其中在制成的承载基板中，在至少一个金属层和绝缘元件之间构成有连结层，其中连结层的增附层具有表面电阻，所述表面电阻大于5Ohm/sq，优选大于10Ohm/sq，并且特别优选大于20Ohm/sq。
[0012]相对于从现有技术中已知的承载基板，根据本专利技术提出，连结层的增附层的表面电阻大于5Ohm/sq，优选大于10Ohm/sq，并且特别优选大于20Ohm/sq。求取的表面电阻在此与增附层中的活性金属的份额直接相关联，所述增附层对于将至少一个金属层连结到绝缘元件上是决定性的。在此，表面电阻随着连结层中的活性金属份额减少而增加。由此，相应高的表面电阻对应于增附层中的少量的活性金属份额。
[0013]在此，表面电阻不与单个参数相关，而是可以通过多个参数的相互作用影响。因此，例如活性金属的纯度、连结层的厚度和/或绝缘元件的表面粗糙度贡献于表面电阻的确定。尤其，高的表面电阻能够仅通过至少两个参数的相互作用来实现。
[0014]在此已证实的是，随着活性金属的份额增加，有助于形成脆的金属间相，这又对于金属层在绝缘层处的耐剥离强度是不利的。换言之：借助根据要求的表面电阻描述如下连结层，其耐剥离强度由于减少地形成脆的金属间相而改善，即增大。由此，通过有针对性地设定根据要求的表面电阻能实现至少一个金属层到陶瓷元件上的特别强的连结。这种提高的连结强度有利地作用于承载基板的使用寿命。
[0015]在此，为了确定表面电阻提出，在制成的承载基板上首先将金属层和可选的焊料基本层例如通过刻蚀再次移除。借助于四点测量，随后在不具有至少一个金属层和焊料基本层的承载基板的上侧或下侧上测量表面电阻。尤其，将材料样品的表面电阻理解为其关于正方形表面区域的电阻。在此通常将表面电阻用单位Ohm/sq表示。表面电阻的物理单位是Ohm(欧姆)。
[0016]优选提出，连结层的沿堆叠方向测量的厚度，关于平行于主延伸平面伸展的一个预定的面或多个面之内的多个测量点进行平均，所取的值小于0.20mm，优选小于10μm，并且特别优选小于6μm。只要讨论多个面，尤其表示，将至少一个金属层划分为尽可能同样大的面并且在所述将至少一个金属层划分的面中的每个面中检测对于厚度的至少一个值，优选多个测量值。对这样在不同部位处求取的厚度地求算数平均值。
[0017]因此，相对于从现有技术中已知的承载基板，在至少一个金属层和绝缘元件之间构成有相对薄的连结层。在此提出，为了确定连结层的决定性的厚度，将测量出的厚度关于位于预定的或规定的面或多个面之内的多个测量点进行平均。由此有利地一起考虑，绝缘元件，尤其陶瓷元件通常经受波动，即将波度传递给绝缘元件。尤其，本领域技术人员将波度理解为，沿着平行于主延伸平面伸展的方向在数毫米或厘米范围观察，绝缘元件的整体平坦的伸展的改变。借此，这种波动与绝缘元件的通常附加地在绝缘元件处存在的表面粗糙度区分开。通过将绝缘元件的这种通常不可避免的波动考虑到厚度的确定中，连结层由于波动必要时会变化，尤其在绝缘元件的谷区域中会比在绝缘元件的峰区域中更大。
[0018]不管所述波动，平均的厚度值仍然明显比在现有技术中的承载基板中已知的厚度值更小。这尤其或例如通过以下方式实现，即所需的活性金属层设置在绝缘元件和至少一个金属层之间，所述活性金属层尤其单个地，即单独地，在绝缘元件和至少一个金属层之间设置，例如对于焊料基本材料(其例如不包含活性金属或不具有活性金属)附加地设置。优选地，活性金属借助于化学和/或物理气相沉积，例如借助于溅镀，涂覆在焊料基本材料和/
或至少一个金属层和/或绝缘元件上，以便实现相对薄的活性金属层，所述相对薄的活性金属层又造成相对薄的连结层，尤其造成均匀的且薄的增附层。可设想的是，通过使用等离子体，在真空中和/或借助于蒸镀也可将活性金属层在焊料基本材料、绝缘元件和/或至少一个金属层上提供。也可考虑的是，活性金属层电镀地实现。特别优选地提出，将活性金属层和/或焊料基本材料作为膜提供。
[0019]优选地，在包括活性金属的增附层中的活性金属的份额大于15重量％，优选大于20重量％，并且特别优选大于25重量％。
[0020]还可以设想的是，焊料基本材料和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.承载基板(1)，尤其金属陶瓷基板，作为用于电器件的承载件，包括：
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至少一个金属层(10)，和
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绝缘元件(30)，尤其是陶瓷元件、玻璃元件、玻璃陶瓷元件和/或耐高温的塑料元件，其中所述至少一个金属层(10)和所述绝缘元件(30)沿着主延伸平面(HSE)延伸并且沿着垂直于所述主延伸平面(HSE)伸展的堆叠方向(S)上下相叠地设置，其中在制成的承载基板(1)中，在所述至少一个金属层(10)和所述绝缘元件(30)之间构成有连结层(12)，并且其中所述连结层(12)的增附层(13)具有表面电阻，所述表面电阻大于5Ohm/sq，优选大于10Ohm/sq，并且特别优选大于20Ohm/sq。2.根据权利要求1所述的承载基板(1)，其中所述连结层(12)的沿堆叠方向(S)测量的厚度(D)，关于一个或多个预定的、平行于所述主延伸平面(HSE)伸展的面(F)之内的多个测量点进行平均，所取的值小于20μm，优选小于10μm，并且特别优选小于6μm。3.根据上述权利要求中任一项所述的承载基板(1)，其中所述承载基板(1)包括至少一个另外的金属层(20)，所述至少一个另外的金属层在与所述至少一个金属层(10)相对置的侧上在所述绝缘元件(30)处连结，其中在制成的承载基板(1)中在所述至少一个另外的金属层(20)和所述绝缘元件(30)之间构成有另外的连结层(12
’
)，其中所述连结层(12)和所述另外的连结层(12
’
)的沿堆叠方向(S)测量的、相加的厚度，关于平行于所述主延伸平面(HSE)伸展的一个面(F)或多个面(F)之内的多个测量点进行平均，所取的值小于0.045mm，优选小于0.0225mm，并且特别优选小于0.0135mm。4.根据上述权利要求中任一项所述的承载基板(1)，其中所述连结层(12)和/或所述另外的连结面(12
’
)具有由焊料材料和/或焊料基本材料(16)构成的富含银的层。5.根据权利要求1至3中任一项所述的承载基板(1)，其中所述连结层(12)和/或所述另外的连结层(12
’
)是包括活性金属的增附层(13)。6.根据权利要求5所述的承载基板(1)，其中在包括活性金属的增附层(13)中的活性金属的份额大于15重量％，优选大于20重量％，并且特别优选大于25重量％。7.根据权利要求4或5所述的承载基板(1)，其中所述连结层(12)和所述另外的连结层(12)的沿堆叠方向(S)测量和相加的厚度(D)，关于平行于所述主延伸平面(HSE)伸展的面(F)之内的多个测量点进行平均，所取的值小于0.005mm，优选小于0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂洛，
申请(专利权)人：罗杰斯德国有限公司，
类型：发明
国别省市：