金屬陶瓷基底以及用於製造這樣的金屬陶瓷基底的方法

2023-06-17 15:56:26 3

金屬陶瓷基底以及用於製造這樣的金屬陶瓷基底的方法
【專利摘要】本發明涉及一種金屬陶瓷基底以及其製造方法，所述金屬陶瓷基底具有至少一個陶瓷層(2)，所述陶瓷層在第一表面側(2a)設有至少一個第一金屬噴鍍部(3)而在與第一表面側(2a)對置的第二表面側(2b)設有一個第二金屬噴鍍部(4)，其中第一金屬噴鍍部(3)通過由銅或一種銅合金製成的薄膜或層形成並且藉助「直接-銅-鍵合」方法與陶瓷層(2)的第一表面側(2a)連接。特別有利的是，第二金屬噴鍍部(4)通過由鋁或一種鋁合金製成的層形成。
【專利說明】金屬陶瓷基底以及用於製造這樣的金屬陶瓷基底的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分的金屬陶瓷基底以及一種按照權利要求18的前序部分的用於製造金屬陶瓷基底的方法。
【背景技術】
[0002]以電路板形式的金屬陶瓷基底以非常不同的實施方式已知，所述電路板包括一個由陶瓷製成的絕緣層、至少一個與由陶瓷製成的絕緣層的表面側連接的且為構成印製導線、觸點、接觸或緊固區域而被結構化的金屬噴鍍部。
[0003]在這裡有特別的意義的是冷卻這樣的金屬陶瓷基底，所述冷卻例如可以通過使陶瓷的與結構化的金屬噴鍍部對置的表面側或與該表面側處於導熱的連接的金屬噴鍍部與冷卻介質或冷卻體直接接觸進行。尤其是在使用流體的或氣態的冷卻介質的情況下，例如關於耐腐蝕性和導熱性的質量對金屬陶瓷基底有特別的要求。在將這樣的基底用在機動車領域中時，例如值得期望的是，將為冷卻車輛設置的冷卻劑迴路也用於冷卻所述基底。
[0004]例如還已知所謂的「DCB方法」(「直接-銅-鍵合(Direct-Copper-Bonding) 」),所述方法用於彼此連接金屬層或薄板優選銅薄板或薄膜和/或與陶瓷或陶瓷層連接，更確切地說是在使用金屬或銅薄板或金屬或銅薄膜情況下，所述金屬或銅薄板或金屬或銅薄膜在其表面側具有一個由金屬和一種反應的氣體優選氧氣的化合物構成的層或覆層(「熔化層」)。在這個例如在US-PS3744120或在DE-PS2319854中說明的方法中，所述層或覆層(「熔化層」)形成一種具有在金屬(例如銅)的熔化溫度之下的熔化溫度的低共熔混合物，從而通過將金屬或銅薄膜設置到陶瓷上並且通過加熱全部的層，可以相互連接所述層，更確切地說是通過金屬或銅基本上僅在熔化層或氧化層的區域中的熔化。這樣的DCB方法於是例如具有如下方法步驟:
[0005]-這樣氧化銅薄膜，以致產生均勻的氧化銅層；
[0006]-將帶有均勻的氧化銅層的銅薄膜設置到陶瓷層上；
[0007]-將所述複合體加熱到在大約1025至1083°C之間的過程溫度，例如到大約1071.C ；
[0008]-冷卻到室溫。
[0009] 此外由文獻DE2213115和EP-A-153618已知所謂的活性釺接方法，用於連接形成金屬噴鍍部的金屬層或金屬薄膜，尤其還用於連接銅層或銅薄膜與陶瓷材料或陶瓷層。在該特別也用於製造金屬陶瓷基底的方法中，在使用硬焊料的情況下在大約800-1000°C之間的溫度時在金屬薄膜例如銅薄膜和陶瓷基底如氮化鋁陶瓷之間產生連接，所述硬焊料附加於主要成分如銅、銀和/或金還包含活性金屬。該例如是組Hf、T1、Zr、Nb、Ce中至少一種元素的活性金屬通過化學反應在硬焊料和陶瓷之間產生連接，而在硬焊料和金屬之間的連接是金屬的硬焊料連接。

【發明內容】
[0010]從先前所述的現有技術出發，本發明的任務是，提出一種金屬陶瓷基底和其製造方法，所述金屬陶瓷基底適合藉助流體的或氣態的冷卻介質進行冷卻。該任務通過按照權利要求I或18的金屬陶瓷基底或其製造方法解決。
[0011]按照本發明的金屬陶瓷基底的顯著的方面在於，第二金屬噴鍍部通過由鋁或一種鋁合金製成的層形成。通過使用鋁或一種鋁合金用於構成金屬陶瓷基底的第二金屬噴鍍部可以特別有利地為冷卻目的將第二金屬噴鍍部置於與流體的或氣態的冷卻介質的直接接觸中，而不會由此例如通過第二金屬噴鍍部的腐蝕引起對金屬陶瓷基底的工作模式的長期影響。特別有利的是，第二金屬噴鍍部由鋁或一種鋁合金形成，其中所述鋁層或鋁合金的表面也可以被陽極氧化。有利的是，由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部可以直接或間接地與陶瓷層連接。
[0012]在本發明的一種進一步構成中，按照本發明的金屬陶瓷基底例如這樣構成，以致第一金屬噴鍍部具有在0.1mm和1.0mm之間優選在0.2mm和0.8mm之間的層厚和/或為了構成接觸或結合面而被結構化，和/或由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部具有在
0.05mm和1.0mm之間優選在0.2mm和0.6mm之間的層厚,和/或第二金屬噴鍍部板狀、薄板狀和/或半殼狀地構成，和/或所述陶瓷層由氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或碳化物陶瓷如氧化鋁或氮化鋁或氮化矽或碳化矽或具有二氧化鋯的氧化鋁製造和/或具有在0.2mm和1.0mm之間優選在0.3mm和0.4_之間的層厚，其中上面提到的特徵可以分別單獨或以任意的組合使用。
[0013]在另一種有利的實施變型方案中，按照本發明的金屬陶瓷基底這樣構成，不同形狀和/或深度的多個空隙引入第二金屬噴鍍部中和/或第二金屬噴鍍部的表面側設有從所述表面側向外伸出的不同形狀和/或高度的冷卻元件，和/或所述空隙通道狀、縫隙狀、橢圓形、長孔形、圓形或菱形 地構成和/或至少局部在第二金屬噴鍍部的層厚的至少四分之一上延伸，和/或所述空隙為了擴大第二金屬噴鍍部的表面以具有至少0.05mm的孔深的孔的形式實現，其中所述孔的布置優選陣列狀地進行，和/或所述孔延伸直到陶瓷層的表面和/或直接並排地和/或至少局部重疊地引入陶瓷層的表面中，和/或所述冷卻元件肋狀、長孔形、圓形或菱形地構成和/或具有Imm至IOmm的高度，和/或設置第三金屬噴鍍部，所述第三金屬噴鍍部為了構成通道狀的用於引導流體的或氣態的冷卻介質的容納空間在邊緣側與第二金屬噴鍍部連接，和/或第三金屬噴鍍部由鋁、一種鋁合金、優質鋼、一種鎂合金或由以鉻或鎳精煉的鋼製造，其中上面提到的特徵再次可以分別單獨或以任意的組合設置。
[0014]在另一種有利的實施變型方案中，第二金屬噴鍍部通過由銅或一種銅合金製成的層形成的第四金屬噴鍍部與陶瓷層的第二表面側連接。由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部與陶瓷層通過由銅或一種銅合金製成的所述另外的層的間接連接能夠實現將第二金屬噴鍍部構成為殼體的區段。優選在由銅或一種銅合金的層製成的第四金屬噴鍍部和由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部之間的面狀連接通過一種「直接-鋁-鍵接(Direct-Aluminium-Bonding) 」方法(「DAB方法」)或通過在使用合成材料膠粘劑或適合作為膠粘劑的聚合物情況下優選在使用包含碳纖維尤其是碳納米纖維的膠粘劑情況下的粘接進行。
[0015]此外是本發明的主題還是一種具有至少兩個金屬陶瓷基底的裝置，其中，彼此對置的金屬陶瓷基底的第二金屬噴鍍部的其中至少一個半殼狀地構成，並且對置的金屬陶瓷基底這樣相互連接，以致產生至少一個盆狀的金屬外殼。優選所述第二金屬噴鍍部可以分別半殼狀地構成並且具有多個邊緣區段，所述邊緣區段構成凸緣狀的連接區域。所述金屬陶瓷基底優選在所述凸緣狀的連接區域中相互焊接或粘接或以其他的方式持久和優選液密地相互連接。
[0016]同樣本發明的主題是一種用於製造具有至少一個陶瓷層的金屬陶瓷基底的方法，其中，第一表面側與至少一個第一金屬噴鍍部連接而與第一表面側對置的第二表面側與至少一個第二金屬噴鍍部連接，其中第一金屬噴鍍部通過由銅或一種銅合金製成的薄膜或層形成。特別有利的是，第二金屬噴鍍部由鋁或一種鋁合金製造，其中第二金屬噴鍍部的表面可以在之前或之後被陽極氧化。
[0017]按照本發明的方法例如這樣構成，以致第一金屬噴鍍部和陶瓷層通過在使用合成材料膠粘劑或適合作為膠粘劑的聚合物情況下優選在使用包含碳纖維尤其是碳納米纖維的膠粘劑情況下的粘接被連接，和/或第一金屬噴鍍部和陶瓷層藉助「直接-銅-鍵合」方法或活性釺焊方法相互連接，和/或第二金屬噴鍍部和陶瓷層通過「直接-鋁-鍵接」方法(「DAB方法」)或通過在使用合成材料膠粘劑或適合作為膠粘劑的聚合物情況下優選在使用包含碳纖維尤其是碳納米纖維的膠粘劑情況下的粘接相互連接，和/或第二金屬噴鍍部通過由銅或一種銅合金製成的層形成的第四金屬噴鍍部與陶瓷層的第二表面側連接，和/或所述陶瓷層由氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或碳化物陶瓷如氧化鋁或氮化鋁或氮化矽或碳化矽或具有二氧化鋯的氧化鋁製造，和/或將不同形狀和/或深度的多個空隙引入第二金屬噴鍍部中和/或為第二金屬噴鍍部的表面側設置從所述表面側向外伸出的不同形狀和/或高度的冷卻元件，和/或所述空隙藉助腐蝕、雷射處理和/或機械的加工過程例如鋸削引入第二金屬噴鍍部的向外指向的表面側中，和/或為了擴大表面，將以具有至少0.05mm的孔深的孔的形式的空隙引入第二金屬噴鍍部的上側中，其中所述孔的布置優選陣列狀地進行，和/或為了擴大表面，將以延伸直到陶瓷層的表面的和/或直接並排設置的和/或至少局部重疊的孔的形式的空隙引入陶瓷層的表面中，和/或將金屬陶瓷基底的第二金屬噴鍍部半殼狀地成形並且與對置的金屬陶瓷基底的第二金屬噴鍍部這樣相互連接，以致產生至少一個盆狀的金屬外殼，和/或將兩個金屬陶瓷基底優選在第二金屬噴鍍部的凸緣狀的連接區域中相互焊接或粘接或以其他的方式持久並且優選液密地相互連接，和/或將金屬外殼容納在引導流體的或氣態的冷卻介質的金屬殼體中，其中上面提到的特徵可以分別單獨或以任意的組合使用。
[0018]表達「大致」、「基本上」或「大約」在本發明的意義中表示與相應精確的值偏離+/-10%、優選+/-5%，和/或以對於功能不重要的變化的形式偏離。
[0019]本發明的進一步構成、優點和應用可能性還由後續的對實施例的說明和附圖得出。在此所有說明的和/或圖解示出的特徵本身或獨立於其在權利要求或其引用關係中的概述以任意的組合在原則上都是本發明的主題。權利要求的內容也構成為說明書的組成部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面藉助附圖以實施例進一步解釋本發明。附圖示出:[0021]圖1包括由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部的按照本發明的金屬陶瓷基底的簡化的剖面圖；
[0022]圖2包括具有向外伸出的邊緣區段的第二金屬噴鍍部的按照本發明的金屬陶瓷基底的備選的實施形式的簡化的剖面圖；
[0023]圖3按照圖2的按照本發明的金屬陶瓷基底的簡化的俯視圖，包括陶瓷層的伸出第二金屬噴鍍部的邊緣區段；
[0024]圖4按照圖2的按照本發明的金屬陶瓷基底的簡化的俯視圖，包括陶瓷層的兩個伸出第二金屬噴鍍部的邊緣區段；
[0025]圖5按照本發明的金屬陶瓷基底的簡化的剖面圖，包括用於構成引導通道的第三金屬噴鍍部；
[0026]圖6包括兩個對置的並且相互通過其第二金屬噴鍍部連接的按照本發明的金屬陶瓷基底的裝置的簡化的剖面圖；
[0027]圖7按照圖6的裝置的簡化的側視圖；
[0028]圖8包括兩個對置的並且相互通過其第二金屬噴鍍部連接的按照本發明的金屬陶瓷基底的裝置的簡化的剖面圖，包括向外指向的冷卻元件；
[0029]圖9包括兩個對置的並且相互通過其第二金屬噴鍍部連接的、容納到引導冷卻介質的引導通道中的按照本發明的金屬陶瓷基底的裝置的簡化的剖面圖；
[0030]圖10為了擴大表面而設有孔的第二金屬噴鍍部的簡化的俯視圖；
[0031]圖11按照圖10的為了擴大表面而設有孔的第二金屬噴鍍部的線A-A的示意剖面；
[0032]圖12按照圖10的為了擴大表面而設有較大的孔深的孔的第二金屬噴鍍部的沿線A-A的不意劑面圖；
[0033]圖13包括直接彼此連接的和/或相交的用於擴大表面的孔的第二金屬噴鍍部的示意剖面圖；以及
[0034]圖14按照本發明的金屬陶瓷基底的一種備選的實施變型方案的簡化的剖面圖，其中由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部間接與陶瓷層連接，更確切地說是藉助第四金屬噴鍍部與其連接。
【具體實施方式】
[0035]圖1在簡化圖中示出按照本發明的金屬陶瓷基底I的剖面，所述金屬陶瓷基底具有至少一個具有兩個對置的表面側，更確切地說是第一和第二表面側2a、2b的陶瓷層2。
[0036]第一表面側2a設有至少一個第一金屬噴鍍部3並且與第一表面側2a對置的第二表面側2b設有至少一個第二金屬噴鍍部4，其中第一金屬噴鍍部3通過銅或一種銅合金的薄膜或層形成或製造。
[0037]第一金屬噴鍍部3優選結構化地構成，即構成用於連接電子的構造元件的多個接觸區域或接觸面。由銅或一種銅合金製成的第一金屬噴鍍部3例如具有在0.1mm和1.0mm之間優選在0.2mm和0.8mm之間的層厚。
[0038]陶瓷層2例如由氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或碳化物陶瓷例如由氧化鋁(A1203)或氮化鋁(AlN)或由氮化矽 (Si3N4)或碳化矽(SiC)或由具有二氧化鋯的氧化鋁(A1203+Zr02)製造並且具有例如在0.2mm和1.0mm之間優選在0.3mm和0.4mm之間的層厚。
[0039]按照本發明第二金屬噴鍍部4通過鋁或一種鋁合金的層形成。通過使用鋁或一種鋁合金以用於構成金屬陶瓷基底I的第二金屬噴鍍部4，可以特別有利地為冷卻目的將第二金屬噴鍍部4也置於與流體的或氣態的冷卻介質的直接接觸中，而不會由此例如通過第二金屬噴鍍部4的腐蝕引起對金屬陶瓷基底I的工作模式的影響。
[0040]此外第二金屬噴鍍部4可以薄板狀、板狀或半殼狀地構成並且通過兩個金屬陶瓷基底I的布置形成至少一個局部緊密地密封的由鋁或一種鋁合金製成的外殼，該外殼容納包括結構化的金屬噴鍍部3的陶瓷層2並且將產生的熱量至少部分地放出到環流所述外殼的流體的或氣態的冷卻介質上。第二金屬噴鍍部4藉此構成用於建立與流體的或氣態的冷卻介質的直接的傳熱的連接。
[0041]例如在機動車領域中使用金屬陶瓷基底I的情況下，所述金屬陶瓷基底的冷卻可以通過容納到存在的冷卻劑迴路中進行。為此金屬陶瓷基底I的第二金屬噴鍍部4至少局部地置於與冷卻劑的接觸中。
[0042]特別優選第二金屬噴鍍部4以由鋁製成的陽極氧化層的形式或以由一種鋁合金製成的陽極氧化層的形式實現，以便阻止鋁在冷卻劑中、尤其是在含水的冷卻劑中的溶解。在這裡表面的陽極氧化可以在與陶瓷層2連接之前或之後進行。
[0043]形成第二金屬噴鍍 部4的由鋁或一種鋁合金製成的層的厚度在0.05_和1.0mm之間優選在0.2mm和0.6mm之間。
[0044]優選可以將不同形狀和深度的多個空隙5引入第二金屬噴鍍部4中或為第二金屬噴鍍部4的表面側設置不同形狀和高度的冷卻元件6，所述冷卻元件分別擴大第二金屬噴鍍部4的與冷卻介質進入有效連接的表面。
[0045]空隙5例如可以通道狀、縫隙狀、橢圓形、長孔形、圓形或菱形地構成並且局部至少在第二金屬噴鍍部4的層厚的四分之一上延伸。優選所述空隙5具有第二金屬噴鍍部4的層厚的四分之一至四分之三的空隙深度，即所述空隙深度例如可以在0.05_和0.9_之間。空隙5例如藉助腐蝕、雷射處理和/或機械的加工過程、例如鋸削引入第二金屬噴鍍部4的向外指向的表面側中。
[0046]空隙5例如可以為了擴大第二金屬噴鍍部4的表面以孔的形式引入其向外指向的上側中，更確切地說是優選陣列狀地引入。在圖10中例如在示意的部分和俯視圖中示出第二金屬噴鍍部4的包括陣列狀設置的以孔的形式的空隙5的上側。圖11同樣在部分視圖中示出按照圖10的包括連接的陶瓷層2的第二金屬噴鍍部4沿線A-A的剖面。通過所述孔形成的空隙5在示出的實施變型方案具有大約0.05mm的最小深度並且可以如在圖12中示出的那樣也延伸直到陶瓷層2的表面。備選地孔5可以如在圖13中示出的那樣也直接並排和/或至少局部重疊地引入陶瓷層2的表面中。孔5的在圖12和13中示出的引入優選藉助腐蝕方法進行。
[0047]冷卻元件6例如可以肋狀、長孔形、圓形或菱形地構成，所述冷卻元件從第二金屬噴鍍部4的表面側伸出。所述冷卻元件例如可以具有Imm至10_的高度。在這裡冷卻元件6和第二金屬噴鍍部4優選 一件式地構成並且由鋁或一種鋁合金製造。
[0048]所述由鋁或一種鋁合金製造的第二金屬噴鍍部4例如可以薄板狀、板狀或半殼狀地構成並且至少局部向外伸出優選平的陶瓷層2的邊緣。
[0049]在圖2中例如示出按照本發明的金屬陶瓷基底I的橫截面，其中陶瓷層2例如矩形地構成並且兩個具有對置的縱向邊2.1,2.2和兩個對置的橫向邊2.3,2.4。由鋁或一種鋁合金製造所述第二金屬噴鍍部4同樣矩形地構成，其中兩個對置的邊緣區段4.1、4.2伸出陶瓷層2的對置的側向邊緣2.1、2.2。特別有利的是，例如第二金屬噴鍍部4的所述一個或所述多個伸出的邊緣區段4.1,4.2也可以置於與流體的或氣態的冷卻介質的接觸中。
[0050]在按照圖3和4的優選的實施變型方案中，金屬陶瓷基底I的陶瓷層2至少以一個橫向邊2.3、2.4伸出板狀的第二金屬噴鍍部4，即第二金屬噴鍍部4沿矩形的陶瓷層2的縱向方向僅在陶瓷層2的一部分上延伸。特別有利的是，可以在矩形的陶瓷層2的伸出的橫向邊2.3,2.4的其中至少一個上設置電的用於給金屬陶瓷基底I接線的端子。
[0051]在考慮用於陶瓷層2和金屬噴鍍部3、4的材料的情況下，不同的方法適用於陶瓷層2與第一或第二金屬噴鍍部3、4的面狀的連接。
[0052]這樣第一金屬噴鍍部3例如通過在使用合成材料膠粘劑或適合作為膠粘劑的聚合物情況下優選在使用包含碳纖維尤其是碳納米纖維的膠粘劑情況下的粘接與陶瓷層2連接。備選地，陶瓷層的面狀的連接可以在使用DCB方法的情況下或藉助活性釺焊方法進行。
[0053]由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部2例如通過「直接-鋁-鍵接」方法(「DAB方法」)或通過在使用合成材料膠粘劑或適合作為膠粘劑的聚合物情況下優選在使用包含碳纖維尤其是碳納米纖維的膠粘劑情況下的粘接與陶瓷層2連接。
[0054]在按照圖5的一種優選的實施變型方案中，設有空隙5的第二金屬噴鍍部4與第三金屬噴鍍部7連接，該第三金屬噴鍍部例如可以由鋁、一種鋁合金、優質鋼、一種鎂合金或以鉻或鎳精煉的鋼製造。第二和第三金屬噴鍍部4、7在邊緣側相互連接，更確切地說優選液密或氣密地相互連接。由此形成至少一個用於引導流體的或氣態的冷卻介質的通道狀的容納空間8。優選採用空隙5，所述空隙與第三金屬噴鍍部7 —起構成縱向通道並且藉此能夠實現流體的或氣態的冷卻介質例如沿基底I的縱軸線的指向的引導。
[0055]在圖6和7示出本發明的一種備選的實施變型方案，更確切地說是包括兩個按照本發明的金屬陶瓷基底I的裝置，在該裝置中，第二金屬噴鍍部4的邊緣區段4.1,4.2,4.3分別伸出陶瓷層3至少局部側向並且這樣朝陶瓷層2的方向彎曲，以致分別構成凸緣狀的連接區域4』。兩個對置的金屬陶瓷基底I的凸緣狀的連接區域4』這樣相互連接，以致優選產生至少部分地容納陶瓷層2和在其上設置的第一金屬噴鍍部3的盆狀的金屬外殼9。盆狀的金屬外殼9因此具有長孔形的端側的開口，分別容納第一金屬噴鍍部3的陶瓷層2被向外引導通過所述開口，以便提供連接可能性。
[0056]兩個金屬陶瓷基底I優選在第二金屬噴鍍部4的凸緣狀的連接區域4』中相互焊接或粘接或以其他的方式持久並且優選液密地相互連接。
[0057]在按照圖8的基本上對應於在圖6中示出的包括兩個按照本發明的金屬陶瓷基底I的裝置的另一種實施變型方案中，在金屬陶瓷基底I的第二金屬噴鍍部4的向外指向的表面側上設置之前所述的例如肋狀構成的冷卻元件6。所述冷卻元件優選在第二金屬噴鍍部4的與陶瓷層2對置的區域中實現。 [0058]圖9示出本發明的另一種實施變型方案的剖面圖。在這裡按照圖6和7的包括兩個按照本發明的金屬陶瓷基底I的裝置容納到引導冷卻介質的金屬殼體10，從而構成至少兩個引導通道11、11』，藉助所述引導通道冷卻介質沿所述裝置的縱向方向在金屬陶瓷基底I上引導經過並且由此金屬陶瓷基底I的第二金屬噴鍍部4分別被置於與冷卻介質的直接接觸中。這樣的實施變型方案特別適合用於集成包括兩個按照本發明的金屬陶瓷基底I的裝置到機動車的冷卻劑迴路中。在這裡通過由鋁或一種鋁合金製成的兩個第二金屬噴鍍部4形成的金屬外殼9可以類似圖7盆狀地或封閉地構成，其中在封閉的實施形式中，設置連接導線密封地緊密地引導通過第二金屬噴鍍部4，以便為在第一金屬噴鍍部3上容納的電的構件或電路提供連接可能性。
[0059]附加地可以在一種未示出的實施變型方案中為第一金屬噴鍍部3至少部分地設置金屬的表面層、，例如由鎳、銀或鎳合金和銀合金製成的表面層。這樣的金屬的表面層優選在塗覆金屬噴鍍部3到陶瓷層2上和其在由此產生的金屬的接觸面上的結構化之後塗覆。所述表面層的塗覆以適合的方法進行，例如電鍍和/或通過化學沉積和/或通過注塑或冷氣噴塗進行。尤其是在使用鎳時，金屬的表面層例如具有在0.002mm和0.015mm之間的範圍內的層厚。在由銀製成的表面層中，所述表面層以在0.00015mm和0.05mm之間的範圍中的層厚優選以在0.01 μ m和3 μ m之間的範圍內的層厚塗覆。通過金屬的接觸面的這樣的表面塗層，改善焊料層或焊料在那裡的塗覆和焊料與電的構件的結合區域的連接。
[0060]在圖14中示出按照圖1的按照本發明的金屬陶瓷基底的另一種實施變型方案，其中代替第二金屬噴鍍部4與陶瓷層2的直接的面狀的連接，設置經由一個第四金屬噴鍍部3』的間接的連接。第四金屬噴鍍部3』優選通過由銅或一種銅合金製成的層形成，該層的一個表面側例如在使用DCB方法的情況下與陶瓷層2的第二表面側2b連接。第四金屬噴鍍部3』的對置的表面側與由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部2例如通過「直接-鋁-鍵接」方法(「DAB-方法」)或通過在使用合成材料膠粘劑或適合作為膠粘劑的聚合物情況下優選在使用包含碳纖維尤其是碳納米纖維的膠粘劑情況下的粘接與陶瓷層2連接。該實施變型方案尤其是適 合用於如下使用情況，其中由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部2通過殼體的至少一個平的區段形成。
[0061]本發明在之前以實施例說明。當然，大量的變化以及變型是可能的，而不會由此離開基於本發明的發明思想。
[0062]附圖標記列表
[0063]I金屬陶瓷基底
[0064]2陶瓷層
[0065]2a第一表面側
[0066]2b第二表面側
[0067]2.1、2.2 縱向邊
[0068]2.3、2.4 橫向邊
[0069]3第一金屬噴鍍部
[0070]3』第四金屬噴鍍部
[0071]4第二金屬噴鍍部
[0072]4』連接區域
[0073]4.1 第二金屬噴鍍部的邊緣區段[0074]4.2第二金屬噴鍍部的邊緣區段
[0075]5空隙
[0076]6冷卻元件
[0077]7第三金屬噴鍍部
[0078]8容納空間
[0079]9金屬外殼
[0080]10金屬殼體
[0081]11、11'引導通道
【權利要求】
1.金屬陶瓷基底，具有至少一個陶瓷層(2)，所述陶瓷層在第一表面側(2a)設有至少一個第一金屬噴鍍部(3)而在與第一表面側(2a)對置的第二表面側(2b)設有一個第二金屬噴鍍部(4)，其中第一金屬噴鍍部(3)通過由銅或一種銅合金製成的薄膜或層形成，其中第一金屬噴鍍部(3)藉助「直接-銅-鍵合」方法與陶瓷層(2)的第一表面側(2a)連接，其特徵在於，第二金屬噴鍍部(4)通過由鋁或一種鋁合金製成的層形成。
2.按照權利要求1所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部(4)的表面被陽極氧化。
3.按照權利要求1或2所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，所述第一金屬噴鍍部(3)具有在0.1mm和1.0mm之間優選在0.2mm和0.8mm之間的層厚和/或為了構成接觸或結合面而被結構化。
4.按照權利要求1至3之一所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，由鋁或一種鋁合金製成的第二金屬噴鍍部(4)具有在0.05mm和4.0mm之間優選在0.2mm和3.0mm之間的層厚。
5.按照權利要求1至4之一所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，第二金屬噴鍍部(4)板狀、薄板狀和/或半殼狀地構成。
6.按照上述權利要求之一所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，所述陶瓷層由氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或碳化物陶瓷如氧化鋁或氮化鋁或氮化矽或碳化矽或具有二氧化鋯的氧化招製造和/或具有在0.2mm和1.0mm之間優選在0.3mm和0.4mm之間的層厚。
7.按照上述權利要求之一所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，不同形狀和/或深度的多個空隙(5)引入第二金屬噴鍍部(4)中和/或第二金屬噴鍍部(4)的表面側設有從所述表面側向外伸出的不同形狀和/或高度的冷卻元件(6)。
8.按照權利要求7所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，所述空隙(5)通道狀、縫隙狀、橢圓形、長孔形、圓形或菱形地構成和/或至少局部在第二金屬噴鍍部(4)的層厚的至少四分之一上延伸。`
9.按照權利要求7所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，所述空隙(5)為了擴大第二金屬噴鍍部(4)的表面以具有至少0.05_的孔深的孔的形式實現，其中所述孔的布置優選陣列狀地進行。
10.按照權利要求9所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，所述孔延伸直到陶瓷層(2)的表面和/或直接並排地和/或至少局部重疊地引入陶瓷層(2)的表面中。
11.按照權利要求7所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，所述冷卻元件(6)肋狀、長孔形、圓形或菱形地構成和/或具有Imm至IOmm的高度。
12.按照上述權利要求之一所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，設置第三金屬噴鍍部(7)，所述第三金屬噴鍍部為了構成通道狀的用於引導流體的或氣態的冷卻介質的容納空間(8)在邊緣側與第二金屬噴鍍部(4)連接。
13.按照權利要求12所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，所述第三金屬噴鍍部(7)由鋁、一種鋁合金、優質鋼、一種鎂合金或由以鉻或鎳精煉的鋼製造。
14.按照上述權利要求之一所述的金屬陶瓷基底，其特徵在於，第二金屬噴鍍部(2)通過由銅或一種銅合金製成的層形成的第四金屬噴鍍部(3』)與陶瓷層(2)的第二表面側(2b)連接。
15.具有至少兩個按照上述權利要求之一所述的金屬陶瓷基底(I)的裝置，其特徵在於，彼此對置的金屬陶瓷基底(I)的第二金屬噴鍍部(4)的其中至少一個半殼狀地構成，並且對置的金屬陶瓷基底(I)這樣相互連接，以致產生至少一個盆狀的金屬外殼。
16.按照權利要求15所述的裝置，其特徵在於，所述第二金屬噴鍍部(4)分別半殼狀地構成並且具有多個邊緣區段(4.1、4.2、4.3)，所述邊緣區段構成凸緣狀的連接區域(4』)。
17.按照權利要求15或16所述的裝置，其特徵在於，所述金屬陶瓷基底(I)優選在所述凸緣狀的連接區域(4』)中相互焊接或粘接或以其他的方式持久和優選液密地相互連接。
18.用於製造金屬陶瓷基底(2)的方法，所述金屬陶瓷基底具有至少一個陶瓷層(2)，其中，第一表面側(2a)與至少一個第一金屬噴鍍部(3)連接而與第一表面側(2a)對置的第二表面側(2b)與至少一個第二金屬噴鍍部(4)連接，其中第一金屬噴鍍部(3)通過由銅或一種銅合金製成的薄膜或層形成，其中第一金屬噴鍍部(3)藉助「直接-銅-鍵合」方法與陶瓷層(2)的第一表面側(2a)連接，其特徵在於，由鋁或一種鋁合金製造第二金屬噴鍍部⑷。
19.按照權利要求18所述的方法，其特徵在於，對第二金屬噴鍍部(4)進行陽極氧化。
20.按照權利要求18或19之一所述的方法，其特徵在於，通過「直接-鋁-鍵接」方法(「DAB方法」)或通過在使用合成材料膠粘劑或適合作為膠粘劑的聚合物情況下優選在使用包含碳纖維尤其是碳納米纖維的膠粘劑情況下的粘接相互連接所述第二金屬噴鍍部(2)和陶瓷層⑵。
21.按照權利要求18或19之一所述的方法，其特徵在於，通過由銅或一種銅合金製成的層形成的第四金屬 噴鍍部(3』)連接所述第二金屬噴鍍部(2)與陶瓷層(2)的第二表面側(2b)。
22.按照權利要求18至21之一所述的方法，其特徵在於，由氧化鋁或氮化鋁或氮化矽或具有二氧化鋯的氧化鋁製造所述陶瓷層。
23.按照權利要求18至22之一所述的方法，其特徵在於，將不同形狀和/或深度的多個空隙(5)引入第二金屬噴鍍部(4)中和/或為第二金屬噴鍍部(4)的表面側設置從所述表面側向外伸出的不同形狀和/或高度的冷卻元件(6)。
24.按照權利要求23所述的方法，其特徵在於，藉助腐蝕、雷射處理和/或機械的加工過程例如鋸削將所述空隙(5)引入第二金屬噴鍍部(4)的向外指向的表面側中。
25.按照權利要求23或24所述的方法，其特徵在於，為了擴大表面，將以具有至少0.05_的孔深的孔的形式的空隙(5)引入第二金屬噴鍍部(4)的上側中，其中所述孔的布置優選陣列狀地進行。
26.按照權利要求23或24所述的方法，其特徵在於，為了擴大表面，將以延伸直到陶瓷層(2)的表面的和/或直接並排設置的和/或至少局部重疊的孔的形式的空隙(5)引入陶瓷層⑵的表面中。
27.按照權利要求18至26之一所述的方法，其特徵在於，將金屬陶瓷基底(I)的第二金屬噴鍍部(4)半殼狀地成形並且與對置的金屬陶瓷基底(I)的第二金屬噴鍍部(4)這樣相互連接，以致產生至少一個盆狀的金屬外殼(9)。
28.按照權利要求27所述的方法，其特徵在於，將兩個金屬陶瓷基底(I)優選在第二金屬噴鍍部(4)的凸緣狀的連接區域(4』)中相互焊接或粘接或以其他的方式持久並且優選液密地相互連接。
29.按照權利要求27或28所述的方法，其特徵在於，將金屬外殼(9)容納在引導流體的或氣態的冷卻 介質的金屬殼體(10)中。
【文檔編號】B32B15/20GK103889927SQ201380003683
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年2月13日 優先權日:2012年2月15日
【發明者】A·邁爾, C·韋厄, J·舒爾茨-哈德, K·施密特 申請人:庫拉米克電子學有限公司