制造金属陶瓷基板的方法和借助其制造的金属陶瓷基板技术

用于制造金属陶瓷基板(1)的方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造金属陶瓷基板的方法和借助其制造的金属陶瓷基板


[0001]本专利技术涉及一种用于制造金属陶瓷基板的方法和借助这种方法制造的金属陶瓷基板。

技术介绍

[0002]用于例如呈金属陶瓷基板的形式的电器件的承载基板，例如作为电路板或印刷电路板从现有技术中是众所周知的，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，在金属陶瓷基板的器件侧上设置有用于电器件和印制导线的连结面，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优选由陶瓷制成的绝缘层和键合于绝缘层的金属层或器件金属化部。由于其相对高的绝缘强度，由陶瓷制成的绝缘层在工业电子中证实为特别有利。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/或连结面。
[0003]对于这种承载基板，尤其对于金属陶瓷基板，由于一方面对于绝缘层和另一方面对于金属化部的不同的材料选择，存在以下问题，即由于在例如在运行中或在生产承载基板时出现的放热时的热膨胀系数不同，会感生或引起热机械应力，所述热机械应力可能引起承载基板的弯曲或甚至损坏。
[0004]因此，在现有技术中得以确认的是，在绝缘层的与构件金属化部相对置的侧上设有背侧金属化部，以便鉴于沿堆叠方向的热膨胀系数借助对应的对称性来抵抗弯曲。然而，因为器件金属化部通常不厚于0.8mm，所以对称地构成背侧金属化部造成，对应地成形的背侧金属化部是非常薄的并且不提供所需的热容量，所述热容量尤其是期望的，以便将热量导出或以便在过载情形下提供热缓冲。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是，提供一种用于制造金属陶瓷基板的方法和一种金属陶瓷基板，其热震抗力相对于从现有技术中已知的方法和金属陶瓷基板改进。
[0006]所述目的通过根据权利要求1或权利要求9的用于制造金属陶瓷基板的方法和根据权利要求10的金属陶瓷基板来实现。其他优点和特征在从属权利要求以及说明书和附图中得出。
[0007]根据本专利技术的第一方面提出一种用于制造金属陶瓷基板的方法，所述方法包括：
[0008]‑
提供陶瓷元件和至少一个金属层，其中陶瓷元件和至少一个金属层沿着主延伸平面延伸，
[0009]‑
将陶瓷元件与至少一个金属层连接，用于构成金属陶瓷基板，尤其借助于直接金属键合法、热等静压和/或焊接法连接，以及
[0010]‑
借助于机械工具和/或激光加工至少一个金属层，用于至少部段地规定至少一个金属层、尤其在制成的金属陶瓷基板处的不平行于主延伸平面伸展的侧面的几何形状。
[0011]相对于从现有技术中已知的方法提出，为了至少部段地进行侧面的几何形状的规
定，使用机械工具和/或激光。换言之：借助根据本专利技术的方法实现侧面的对应的伸展，以便例如这样改进至少一个金属层到陶瓷元件的键合的热震抗力。这尤其在如下情况中证实为特别有利，在所述情况中，侧面的结构化或构成不在常规的刻蚀过程的范围内进行，其中在至少一个金属层和陶瓷元件之间的边界区域处自动地产生弯曲的或倾斜的刻蚀棱边伸展，这有利地影响在至少一个金属层和陶瓷层之间的键合的热震抗力。
[0012]此外已经证实为有利的是，借助于机械工具和/或激光来规定侧面的几何形状，因为这为关于其几何形状规定侧面的更精确的且尤其可复现的方式和方法，尤其与刻蚀地制造侧面相比。将规定几何形状尤其理解为，通过机械工具和激光的作用产生侧面的伸展，所述伸展在制成的金属陶瓷基板中与基本上直的且垂直于主延伸平面或陶瓷元件的上侧延伸的伸展不同。尤其甚至可行的是，借助于机械工具和/或激光有针对性地设定变更的侧面伸展，其中例如侧面的弯曲半径沿着平行于主延伸平面伸展的方向变更和/或在侧面的伸展中局部地表现出最大值和最小值。
[0013]尤其地，制造的金属陶瓷基板是电路板，其中陶瓷元件用作为在至少一个金属层的两个金属部段之间的绝缘部。在此，至少一个金属层的各个部段构成印制导线和/或端子，在其上又可连结有电器件或电子器件，其由陶瓷元件或由电路板承载。通过尤其在结构化的范围内构成侧面，将至少一个金属层的各个金属部段彼此分离，使得实现在各个金属部段之间的所谓的绝缘沟槽，由此将各个金属部段彼此电绝缘。
[0014]此外优选地可设想的是，侧面的伸展通过刻蚀法和借助机械工具和/或激光的加工的组合来规定或确定。
[0015]此外特别优选地提出，除了至少一个金属层外，在陶瓷元件的与至少一个金属层相对置的侧上设有背侧金属化部。优选地，背侧金属化部设为用于，抵抗金属陶瓷基板的弯曲，这否则由于不同的热膨胀系数而预期出现。此外为了能够在过载情形中提供缓冲，优选地提出，为了构成足够的热容量，背侧金属化部具有对应大的厚度。又为了抵抗由于背侧金属化部的相对大的厚度引起的弯曲，已经证实为有利的是，至少一个金属层的厚度与背侧金属化部的厚度类似大地构造。在此，至少一个金属层的提高的厚度在此也证实为对于提高热容量是特别有利的，因为由此已经可以在构件侧部处引起有效的散热。原则上，较厚的至少一个金属层和/或背侧金属化部此外证实为是有利的，因为其提高了热容量，由此更好的冷却是可行的并且同时提高机械稳定性。这例如可实现省去底板。
[0016]优选地，至少一个金属层在与陶瓷元件连接之前和/或之后借助于机械工具加工，优选借助不同的工具加工，由此可实现多个不同的几何形式。优选地，借助于机械工具和/或借助于激光的加工在执行至少一个金属层与陶瓷元件的连接之前进行，并且在连接之后将金属层在相对置的侧上借助相同的或另外的机械工具、借助激光和/或借助刻蚀剂加工，用于将金属局部地剥离。优选地，结构化这样进行。在此，在相对置的侧上加工金属层优选地沿着垂直于主延伸平面伸展的堆叠方向全等地进行。
[0017]作为用于金属陶瓷基板中的至少一个金属层或背侧金属化部的材料，可设想的是铜、铝、钼和/或其合金，以及叠层，如CuW、CuMo、CuAl、AlCu和/或CuCu，尤其是具有第一铜层和第二铜层的铜夹层结构，其中第一铜层中的粒度与第二铜层中的粒度不同。此外优选地提出，最初的金属层，尤其作为构件金属化部，是表面改性的。作为表面改性例如可考虑用贵金属、尤其银和/或金、或ENIG(“electroless nickel immersion gold，无电镍金”)、镍
的封牢或在金属化部处进行封边以抑制裂缝形成或扩展。
[0018]优选地，陶瓷元件作为用于陶瓷的材料具有Al2O3、Si3N4、AlN、HPSX陶瓷(即具有Al2O3基体的陶瓷，所述Al2O3基体包括百分之x份额的ZrO2，例如具有9％ZrO2的Al2O3＝HPS9或具有25％ZrO2的Al2O3＝HPS25)、SiC、BeO、MgO、高密度MgO(＞90％理论密度)、TSZ(四方稳定氧化锆)或ZTA。在此也可设想的是，陶瓷元件构成为复合或杂化陶瓷，其中为了将不同的期望特性组合，分别在其材料组成方面不同的多个陶瓷层上下相叠地设置并且拼合成绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造金属陶瓷基板(1)的方法，包括：
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提供陶瓷元件(30)和至少一个金属层(10)，其中所述陶瓷元件(30)和所述至少一个金属层(10)沿着主延伸平面(HSE)延伸，
‑
将所述陶瓷元件(30)与所述至少一个金属层(10)连接以构成金属陶瓷基板(1)，尤其借助于直接金属键合法、热等静压和/或焊接法连接，以及
‑
借助于机械工具(40)和/或激光加工所述至少一个金属层(10)，以至少部段地规定所述至少一个金属层(10)的不平行于所述主延伸平面(HSE)伸展的侧面(15)的几何形状。2.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述侧面(15)的几何形状由一方面刻蚀法和另一方面借助机械工具(20)和/或激光的加工的组合来规定。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个金属层(10)具有垂直于所述主延伸平面(HSE)伸展的厚度(D1)，所述厚度大于1mm，优选大于1.3mm并且特别优选在1.5mm和3mm之间。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在将所述陶瓷元件(30)与所述至少一个金属层(10)连接之前执行借助机械工具(40)和/或借助于激光的加工。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中执行所述加工，使得实现将所述至少一个金属层(10)的至少两个部段连接的连接片(14)。6.根据权利要求5所述的方法，其中优选在连接之后，将所述连接片(14)至少部段地移除，例如通过激光和/或刻蚀和/或铣切和/或火花侵蚀和/或电化学法移除。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述机械工具包括铣切工具和/或锯片和/或冲压或压印件，其形状确定所述侧面(15)的几何形状。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过引导所述工具来确定所述侧面(15)的几何形状。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中制成的所述侧面(15)倾斜地和/或阶梯状地和...

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