用于使金属-陶瓷基板结构化的方法和结构化的金属-陶瓷基板技术

本发明专利技术涉及一种用于使金属

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使金属
‑
陶瓷基板结构化的方法和结构化的金属
‑
陶瓷基板
[0001]描述：
[0002]本专利技术涉及一种用于使金属
‑
陶瓷基板结构化的方法和一种结构化的金属
‑
陶瓷基板。
[0003]金属
‑
陶瓷基板在电力电子器件领域中发挥着重要作用。它们是电子部件构造中的关键元件，可确保在这些部件运行期间快速散发大量热量。金属
‑
陶瓷基板通常由陶瓷层和粘结到陶瓷层的金属层组成。
[0004]从现有技术中已知几种用于将金属层粘结到陶瓷层的方法。在所谓的直接铜粘结(DCB)方法中，通过铜与反应性气体(通常为氧气)的反应，铜箔在表面上具有熔点低于铜的铜化合物(通常为氧化铜)。如果将以这种方式处理的铜箔施加到陶瓷体并烧制复合材料，则铜化合物熔化并润湿陶瓷体的表面，使得在铜箔与陶瓷体之间发生稳定的材料粘结。这种方法例如在US 3744120 A或DE 2319854 C2中有所描述。
[0005]尽管有明显的优点，但DCB方法具有两个主要缺点。首先，该方法必须在相对高(具体地略低于铜的熔点)的温度下进行。其次，该方法只能用于基于铝的陶瓷，诸如氧化铝或氮化铝。因此，需要一种在不那么严格的条件下产生金属
‑
陶瓷基板的替代方法。在一种替代方法中，可以在约650℃至1000℃的温度下将金属箔粘结到陶瓷体，使用通常含有银和/或铜以及活性金属的特定焊料。活性金属的作用是与陶瓷材料反应，从而使得陶瓷材料能够粘结到其余焊料以形成反应层，而铜和/或银用于将该反应层粘结到金属箔。例如，JP4812985 B2提出使用含有50重量％至89重量％的银以及铜、铋和活性金属的焊料将铜箔粘结到陶瓷体。利用这种方法，可以将铜箔可靠地接合到陶瓷体。为了避免与银迁移相关联的问题，可能有利的是使用无银焊料将金属箔粘结到陶瓷体。这种技术例如在DE 102017114893 A1中提出。因此，以这种方式产生的金属
‑
陶瓷基板除了具有金属层和陶瓷层之外，还具有位于金属层与陶瓷层之间并且含有活性金属的粘结层。
[0006]将金属箔粘结到陶瓷体之后，所得的金属
‑
陶瓷基板通常被结构化以用于构造导体迹线。常规的蚀刻技术通常用于这一目的。根据常见的方法，金属
‑
陶瓷基板的金属表面设置有掩蔽物，例如设置有聚合物。这种掩蔽物保护金属
‑
陶瓷基板在随后的蚀刻步骤中不被去除的区域，而未掩蔽的区域可进行蚀刻。在蚀刻期间，然后使用多种蚀刻溶液溶解金属箔的金属和粘结层的组分并将它们从金属
‑
陶瓷基板中去除，从而产生导体迹线。随后，去除掩蔽物，从而产生结构化的金属
‑
陶瓷基板。
[0007]根据常规的方法，在用第一蚀刻溶液处理期间去除金属箔的金属和粘结层的焊料组分，至少保留活性金属。随后通过用第二蚀刻溶液处理来溶解和去除活性金属。为了实现尽可能高的产量，通常将金属
‑
陶瓷基板堆叠在保持装置中并使它们在保持装置中与蚀刻溶液接触。出于实际原因，金属
‑
陶瓷基板的竖直堆叠被证明是特别有利的。为了确保完全蚀刻，必须使金属
‑
陶瓷基板与蚀刻溶液接触较长时间段。
[0008]原则上，需要减少金属
‑
陶瓷基板在蚀刻溶液中的停留时间。因此，用于使金属
‑
陶瓷基板结构化的方法可以更快速、更有效且以更节约资源和节能的方式进行。此外，需要在
预定时间内尽可能完全去除在蚀刻期间要去除的材料，特别是活性金属。
[0009]因此，本专利技术的目的是提供一种用于使金属
‑
陶瓷基板结构化的简单方法。该方法应优选地比现有技术已知的方法更快、更有效、更节约资源和/或更节能。此外，优选的是该方法可以在预定时间内尽可能完全去除在蚀刻时要去除的材料，特别是活性金属。
[0010]该目的通过权利要求1的方法实现。
[0011]因此，本专利技术提供了一种用于使金属
‑
陶瓷基板结构化的方法，所述方法包括以下步骤：
[0012]a)提供第一金属
‑
陶瓷基板和第二金属
‑
陶瓷基板，所述基板各自包括
[0013]‑
陶瓷层，
[0014]‑
金属层，以及
[0015]‑
位于所述陶瓷层与所述金属层之间的粘结层，其中所述粘结层包含(i)熔点为至少700℃的金属和(ii)活性金属，
[0016]b)提供能够从所述金属层中去除所述金属并从所述粘结层中至少部分地去除所述熔点为至少700℃的金属的蚀刻溶液1，
[0017]c)提供能够从所述粘结层中去除所述活性金属的蚀刻溶液2，
[0018]d)在所述第一金属
‑
陶瓷基板的所述金属层上以及在所述第二金属
‑
陶瓷基板的所述金属层上掩蔽不旨在被去除的区域，
[0019]e)使所述第一金属
‑
陶瓷基板和所述第二金属
‑
陶瓷基板与所述蚀刻溶液1接触，以及
[0020]f)使所述第一金属
‑
陶瓷基板和所述第二金属
‑
陶瓷基板与所述蚀刻溶液2接触，其中所述第一金属
‑
陶瓷基板和所述第二金属
‑
陶瓷基板被定位成使得所述第一金属
‑
陶瓷基板在平行于所述第一金属
‑
陶瓷基板的所述金属层的投影平面上的正交投影遮蔽所述第二金属
‑
陶瓷基板的所述金属层的不超过60％。
[0021]另外，本专利技术提供了一种可通过该方法获得的金属
‑
陶瓷基板。
[0022]根据本专利技术的方法涉及金属
‑
陶瓷基板的结构化。
[0023]为此，首先提供第一金属
‑
陶瓷基板和第二金属
‑
陶瓷基板。
[0024]第一金属
‑
陶瓷基板和第二金属
‑
陶瓷基板各自包括金属层。金属层的金属优选地选自由铜、铝和钼组成的组。根据一个特别优选的实施方案，金属层的金属选自由铜和钼组成的组。根据一个非常特别优选的实施方案，金属层的金属是铜。金属层优选地具有0.01mm
‑
10mm范围内、更优选0.03mm
‑
5mm范围内并且特别优选0.05mm
‑
3mm范围内的厚度。
[0025]第一金属
‑
陶瓷基板和第二金属
‑
陶瓷基板各自包括陶瓷层。陶瓷层的陶瓷优选地是绝缘陶瓷。陶瓷可以例如是氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或碳化物陶瓷。优选地，陶瓷是金属氧化物陶瓷、氧化硅陶瓷、金属氮化物陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷或碳化硼陶瓷。根据一个优选的实施方案，陶瓷选自由氮化铝陶瓷、氮化硅陶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使金属
‑
陶瓷基板结构化的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供第一金属
‑
陶瓷基板和第二金属
‑
陶瓷基板，所述基板各自包括
‑
陶瓷层，
‑
金属层，以及
‑
位于所述陶瓷层与所述金属层之间的粘结层，其中所述粘结层包含(i)熔点为至少700℃的金属和(ii)活性金属，b)提供能够从所述金属层中去除所述金属并从所述粘结层中至少部分地去除所述熔点为至少700℃的金属的蚀刻溶液1，c)提供能够从所述粘结层中去除所述活性金属的蚀刻溶液2，d)在所述第一金属
‑
陶瓷基板的所述金属层上以及在所述第二金属
‑
陶瓷基板的所述金属层上掩蔽不旨在被去除的区域，e)使所述第一金属
‑
陶瓷基板和所述第二金属
‑
陶瓷基板与所述蚀刻溶液1接触，以及f)使所述第一金属
‑
陶瓷基板和所述第二金属
‑
陶瓷基板与所述蚀刻溶液2接触，其中所述第一金属
‑
陶瓷基板和所述第二金属
‑
陶瓷基板被定位成使得所述第一金属
‑
陶瓷基板在平行于所述第一金属
‑
陶瓷基板的所述金属层的投影平面上的正交投影遮蔽所述第二金属
‑
陶瓷基板的所述金属层的不超过60％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷层的陶瓷选自由氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和氧化铝陶瓷组成的组。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述金属层的金属是铜。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述熔点为至少700℃的金属是铜。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述粘结层包含熔点小于700℃的金属。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述熔点小于700℃的金属选自由锡、铋、铟、镓、锌、锑和镁组成的组。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述活性金属选自由钛、锆、铌、钽、钒和铪组成的组。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述粘结层中的原子数，银的最大含量为10.0原子％，并且更优选地为1.0原子％。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当使所述第一金属
‑
陶瓷基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：贺利氏德国有限两合公司，
类型：发明
国别省市：