金屬陶瓷襯底或銅陶瓷襯底的製造方法以及用於所述方法中的支架的製作方法
2023-05-11 08:56:56 2
專利名稱：金屬陶瓷襯底或銅陶瓷襯底的製造方法以及用於所述方法中的支架的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據權利要求1前序部分的方法以及根據權利要求29前序部分的、在該方法中可以用作製造輔助物的載座。
背景技術：
利用所謂的直接鍵合工藝製造陶瓷、例如氧化鋁陶瓷上的條形導線、連接器等所需要的金屬化的方法是已知的，並且當銅被用作金屬化以及DCB(直接銅鍵合)工藝時，即使用形成金屬化的金屬或銅箔或者金屬或銅片，箔或片的表面具有由金屬與反應氣體，優選為氧氣之間的化學鍵構成的層或塗層(熔融層melt-on layer)。例如在US-PS37 44 120和DE-PS 23 19 854中所描述的方法中，該層或塗層(熱熔層)形成熔化溫度低於金屬(例如銅)的熔化溫度的共晶體，從而可以通過將箔放在陶瓷上並且加熱這些層而將所有層彼此鍵合在一起，即通過基本上僅在熱熔層或氧化層的區域中熔化金屬或銅。
然後，該DCB工藝還包括例如以下工藝步驟●氧化銅箔，以產生平整的氧化銅層；●把銅箔放在陶瓷層上；●將合成物加熱到大約1025℃和1083℃之間的工藝溫度或鍵合溫度，例如加熱到大約1072℃；●冷卻到室溫。
特別地，利用DCB工藝製造的雙面金屬化的金屬陶瓷襯底或銅陶瓷襯底是公知的，其中，首先將第一銅層敷到陶瓷層或陶瓷板的表面，然後在第二步中，將第二銅層敷在另一表面。其缺點在於，雙DCB鍵合增加了製造工藝的複雜性。
發明內容
本發明的目的是給出或提供一種方法，該方法可以通過一個處理或鍵合步驟製造雙面金屬化的金屬陶瓷襯底，特別是製造雙面金屬化的銅陶瓷襯底。該目的是通過根據權利要求1所述的方法實現的。
本方法中的處理輔助物包括至少一個載座，該載座優選被設計為根據權利要求29的基板，其中該基板至少在一個表面上配備有隔離層，以防止金屬或銅接觸與該隔離層和載座之間的鍵合。這使得可以在每一個隔離層上提供包括與該隔離層直接相鄰的金屬底層或板、該板上方的陶瓷層或板以及該板上的另一金屬層或板的封包(packet)(以下也稱為「DCB封包」)，然後藉助於在氧含量低的保護氣體環境中的DCB鍵合併通過加熱到鍵合溫度(例如1072℃)，將所述DCB封包鍵合到雙面金屬化的金屬陶瓷襯底上。
本發明的其他實施例由從屬權利要求闡述。
以下基於附圖對本發明進行更詳細的描述，附圖示出了用於利用DCB技術或DCB方法製造金屬陶瓷襯底的各種方法的示意性圖示。
在圖1中，1表示在銅陶瓷襯底製造中用作製造輔助物的基板，所述基板由高耐熱材料製成，例如多鋁紅柱石、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiC。在板1的表面上提供厚度在0.01mm和10mm之間並且孔隙率(孔體積與實體體積之比)大於20％的多孔性隔離層2。層2由耐高溫材料的細微顆粒或粉末構成，例如多鋁紅柱石、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO2，且顆粒尺寸例如小於30μm。兩種或兩種以上上述材料或成分的組合也適於隔離層2。
為了製造隔離層2，使用漿狀物質(pulpy mass)或懸浮液，其在液體或糊狀基質中被敷到基板1的相應表面，即例如通過鋪展或沉浸，其中在最簡單的例子中，液體或糊狀基質由水、並且可能具有鍵合劑構成。然後，通過加熱、即例如在高於150℃的預處理溫度下乾燥和/或清除鍵合劑。隨後，形成層2的顆粒可以以更高的、但低於層所用材料的燒結溫度的溫度「烘烤」或鍵合，例如在大約1070℃的溫度，從而所述層2達到大於20％的高孔隙率。
基板1的厚度在0.2mm和10mm之間。因此，基板1、並因此由所述基板所形成的製造輔助物和隔離層2必須非常平整，以便實現所要求的所製造金屬陶瓷襯底的質量。從而，平整度大於例如可以是矩形的基板1長度的0.2％，並且在任何情況下都大於所述基板的寬度的0.1％，即與理想的、絕對平整的板的偏差在板的長度上必須小於0.2％，在板的寬度上必須小於0.1％。
為了製造利用DCB技術配備有雙銅金屬化的銅陶瓷襯底，首先將例如經過預氧化的第一銅箔或板3放置於水平取向基板1的隔離層2上，然後設置陶瓷層或板4，接著設置例如經過預氧化的另一銅箔或板5。然後，在低氧保護氣體環境中，在基板1上將這樣形成在基板1上的DCB封包6加熱到DCB溫度，例如1070℃，使得在DCB工藝之後，兩塊銅箔3和5在具有陶瓷層的整個表面上鍵合到銅陶瓷襯底。冷卻後，在一個處理步驟中所製造的雙面金屬化銅陶瓷襯底可以很容易被從基板1或者從提供在該處的隔離層2上移除。然後，藉助於合適的工藝移除粘附到由銅箔3所形成的銅層的隔離層2的任何顆粒。這可以通過機械工藝適當地實現，諸如刷除，或者通過化學工藝，諸如將由銅箔3所形成的金屬化的薄表層蝕除。也可考慮這些清洗工藝的組合。
圖2示出了作為另一可行實施例的工藝，在該工藝中，通過一個利用DCB工藝的處理步驟堆疊地製造多個雙面金屬化銅陶瓷襯底。為了這一目的，除了至少一塊在兩面都配備有多孔性隔離層2的另一基板1a之外，還使用分別具有多孔性隔離層2的兩塊基板1。
正如所描繪的那樣，由底部銅箔3、陶瓷層4和頂部銅箔5構成的DCB封包6被形成在較低的，同樣水平取向的基板1上或被形成在其隔離層2上。然後，將具有包括隔離層2的表面的基板或中間板1a放置在該DCB封包6上。另一DCB封包6被設置在基板1a的另一頂部隔離層2上，其中頂部基板1如圖2所示地作為重量板(weightplate)被放置在DCB封包上，使得其承受頂部DCB封包6上的隔離層2。在本實施例中，通常也可以提供兩個以上具有中間基板或隔離板1a的DCB封包6。
在完成DCB工藝後，即將由DCB封包6和基板1/1a構成的陣列加熱到DCB或鍵合溫度，並在冷卻後，可以從基板1或1a上移除從DCB封包6所獲得的雙面金屬化銅陶瓷襯底在本實施例中，隔離層2又防止將銅箔3和5無意地鍵合到相應的相鄰基板1或1a上。
圖3示出了作為另一可行實施例的工藝，在該工藝中，通過一個處理步驟將多個垂直堆疊的DCB封包6的銅箔3和5以及陶瓷層4鍵合到雙面金屬化銅陶瓷襯底。在圖3所示的實施例中，使用兩塊上下平行堆疊的水平基板1。為了間隔這兩塊基板1，使用框架式隔離元件7，其中框架式隔離元件7同樣由耐高溫材料製成，該材料優選也用於基板1。DCB封包6被放置在每個基板1的上水平隔離層2上。上蓋板8位於上DCB封包6上方，並且通過隔離元件7與上基板1隔開，其中上蓋板8也由耐高溫材料製成，例如基板1的材料。將隔離元件7設計成使得下DCB封包6的頂面遠離其上方的基板1，並且上DCB封包6的頂面遠離其上方的蓋板8。
在完成DCB工藝後，本實施例又允許容易地移除所製造的雙面金屬化銅陶瓷襯底。
圖4示出作為另一實施例的陣列，在該陣列中使用矩形或正方形基板1b來代替基板1和隔離元件7，該矩形或正方形基板1b在至少兩個相對側的每一側上配備有在底部10上突出並且用作隔離器的壁段(wall section)或邊緣9。這些槽狀或溝狀基板1b的內部至少在底部10上配備有隔離層2。通過堆疊基板1b，又可以在一個處理步驟中將多個DCB封包6中每一個都鍵合到雙面金屬化銅陶瓷襯底。
圖5所示的陣列與圖4所示的陣列的不同主要在於，附加基板1作為附加重量板被放置在每個DCB封包6上，隔離層2在下方，即位於附加基板和相應DCB封包之間。與圖4所示的實施例一樣，在圖5所示的實施例中，可以堆疊兩個以上基板1b。
圖6示出了作為另一可行實施例的陣列，在該陣列中使用溝狀或槽狀輔助物或載座元件11來代替具有內隔離層2的槽狀和溝狀基板1b，其中溝狀或槽狀輔助物或載座元件11同樣由正方形或矩形的板狀底部12以及被製造為一個具有底部的塊的壁13構成，其中該壁在底部12的至少兩個相對側上突出在所述底部的公共面上，並且形成隔離元件，使得載座元件11上下堆疊並且與它們的底部12充分間隔。
為了製造多個雙面金屬化銅陶瓷襯底，在每個載座元件11中放入基板1，使得各個DCB封包6可以被放置在隔離層2上。然後，下一載座元件11被放置在下方的載座元件11的邊緣上，接著將另一DCB封包6放置在基板1或該載座元件的隔離層2上。頂部載座元件11又用蓋板8覆蓋。
圖3至圖6所示的實施例的優點還尤其在於，位於堆疊陣列底部的DCB封包6不承受上方DCB封包6的重量，從而能夠以相同的質量在同樣的條件下為所有DCB封包6複製DCB鍵合。此外，在本實施例中，可以在DCB工藝期間優化堆疊陣列周圍的保護氣體環境中DCB封包的氧含量，例如通過為隔離元件7提供規定尺寸的窗口，這樣，隔離元件7和板1或8之間所形成的空間在DCB工藝期間與堆疊陣列周圍的保護氣體環境連通。
在上述實施例中，陶瓷層的尺寸例如大於100×100mm，並且形成銅層或板3和5的銅箔的截面的尺寸大約也為相同尺寸。陶瓷層4的合適陶瓷例如是氧化鋯(ZrO2)含量大約為2-30％的氧化鋁陶瓷(Al2O3)，或者是氮化鋁陶瓷，例如具有釔作為添加劑，或者是矽陶瓷，其中氮化鋁陶瓷和/或氮化矽陶瓷具有氧化表層，例如氧化鋁表層。陶瓷層4的厚度在大約0.2mm和1.5mm之間。形成銅層的箔的厚度在大約0.1mm和1.2mm之間。此外，在上述實施例中，銅層3和5的厚度通常可以是不同的，優選地，銅層的厚度與陶瓷層4的厚度之比大於0.5。
下表列出了陶瓷層4和銅層3和5的層厚度的有利例子。
在一個優選實施例中，各基板1，1a，1b的熱膨脹係數與陶瓷層4的熱膨脹係數不同，例如小+/-10％。
圖7和圖8以簡化的橫截面示圖和頂視圖示出了在表面上構造的基板1c，即為其配備有相互間隔開、並且相互平行延伸的多個凹口或凹槽14，而且這些凹口或凹槽14與矩形或正方形基板1c的兩個周圍側平行。在形成於凹槽14之間的凸起區域15上提供本實施例中的隔離層2。在實際使用中，各個DCB封包6或各個銅板3或5僅支撐於凸起區域15上。
代替凹槽狀凹口14，也可以在基板上提供其它凹口16，例如圖9所示的用於基板1d的圓形凹口。在本實施例中，僅凹口16之間的凸起區域形成基板1d的支撐表面，並且被提供隔離層2。此外，可以在兩個表面上形成相應的基板，特別是在所述基板被用作中間板時。
具體實施例方式
通過以下例子闡明本發明例1在具有氧化層的兩側面上提供尺寸為130×180mm、厚度為0.4mm的兩個銅層或銅板3和5。例如使用刷子清洗由Al2O3製成的尺寸為130×180mm、厚度為0.32mm的陶瓷板4。陶瓷板的熱膨脹係數是6.8×10-6/°K。
通過兩個面平行的板測量陶瓷板4的平整度，並且與絕對平整陶瓷板的偏差小於0.5mm。為了形成隔離層2，由平均顆粒大小為10μm的粉狀Al2O3所形成的材料層通過作為水懸浮液散布而以約1mm的厚度被塗敷在由多鋁紅柱石所形成的厚度為3mm的基板1上。
然後，在150℃乾燥基板。
DCB封包6被應用到乾燥後的基板，即首先作為最低層，預氧化銅板3，接著是陶瓷板4，在頂部是第二預氧化銅板5。
然後，在爐子中，在保護氣體環境、例如在按照體積計算的氧含量為10×10-6％的氮環境中將這樣形成的堆疊陣列加熱到1072℃的DCB溫度。
然後將堆疊陣列從爐子中移出，並且在充分冷卻之後，使雙面金屬化DCB或銅陶瓷襯底與基板分離。
通過刷除隔離層的粘附陶瓷顆粒，清潔裸露的銅表面。
例2兩塊尺寸為130×180mm、厚度為0.4mm的銅板3和5配備有氧化層或被預氧化。
由Al2O3製成的厚度為0.63mm、尺寸為130×180mm的陶瓷板4通過刷拭清潔。Al2O3板的熱膨脹係數為6.8×10-6/°K。
藉助於兩個面平行的板測量陶瓷板4的平整度，並且與絕對平整陶瓷板的偏差小於0.8mm。為了形成隔離層2，由平均顆粒大小為10μm的粉狀Al2O3所形成的層通過作為水懸浮液散布而以大約1mm的厚度被塗敷到厚度為3mm的由多鋁紅柱石形成的基板1上。
為了形成隔離層2，平均顆粒大小為10μm的由粉狀Al2O3所形成的層通過作為水懸浮液散布而以大約為1mm的厚度被塗敷到厚度為4mm的由多鋁紅柱石形成的另一基板1(作為重量板)上。
然後在150℃乾燥基板。
DCB封包6被應用於乾燥後的第一基板1，即首先作為最低層，預氧化銅板3，接著是陶瓷板4，並且在頂部為第二預氧化銅板5。
第二基板1作為重量板被放置在DCB封包6上。
然後，在爐子中，在保護氣體環境中、例如在按照體積計算的氧含量為10×10-6％的氮環境中，將這樣形成的堆疊陣列加熱到1072℃的DCB溫度。然後，將堆疊陣列從爐子中移出，並且在充分冷卻之後，將雙面金屬化DCB或銅陶瓷襯底與基板分離。
清洗銅陶瓷襯底的銅表面，例如通過將粘附陶瓷顆粒從隔離層化學蝕刻掉。
例3在本方法中，遵循例子1或例子2的過程，然而不同之處在於，製備總共三個由多鋁紅柱石製成的基板，例如厚度均為3mm的兩塊基板1和1a，以及厚度為4mm的基板1(作為重量板)。
為了製造隔離層2，由粉狀Al2O3材料所形成的層通過作為水懸浮液或漿狀物(mass)鋪展而以1mm的厚度被塗敷到厚度為3mm的基板1的表面上。
厚度為1mm的由粉狀Al2O3材料所構成的層被塗敷到厚度為3mm的另一基板1a的兩個表面上，以便形成中間板。
為了形成隔離層，由粉狀Al2O3材料所構成的水溶液或漿狀物通過鋪展而以1mm厚的層被塗敷到厚度為4mm的第三基板1(重量板)的至少一個表面。然後，在150℃乾燥這樣製備的基板1和1a，並且利用這些基板形成圖2所示的堆疊陣列。
然後，在爐子中，在保護氣體環境中、例如在按照體積計算的氧含量為10×10-6％的氮環境中，將堆疊陣列加熱到1072℃的DCB溫度。
然後，將堆疊陣列從爐子中移出，並且在充分冷卻之後，將雙面金屬化DCB或銅陶瓷襯底與基板分離。
清潔銅陶瓷襯底的銅表面，例如通過將粘附的陶瓷顆粒從隔離層刷拭和/或化學蝕刻掉。
例4
在具有氧化層的兩側上都提供尺寸為130×180mm、厚度為0.4mm的兩個銅層或銅板3和5。
清潔由Al2O3所形成的尺寸為130×180mm、厚度為0.32mm的陶瓷板4，例如利用刷子。陶瓷板的熱膨脹係數為6.8×10-6/°K。
藉助於兩個面平行的板測量陶瓷板4的平整度，並且與絕對平整的陶瓷板的偏差小於0.5mm。在底部9的內部提供由多鋁紅柱石製成的、底部9的厚度為3mm的基板1b，以便製造隔離層2，其中底部9具有平均顆粒大小為10μm的、包含在水懸浮液或漿狀物中的粉狀Al2O3材料層。
然後在150℃乾燥基板1b。
利用基板1b，形成與圖4所示的堆疊陣列類似的堆疊陣列，但是僅具有基板1b、該基板內的DCB封包6、和蓋板8。
然後，在爐子中，在保護氣體環境中、例如在按照體積計算的氧含量為10×10-6％的氮環境中，將堆疊陣列加熱到1072℃的DCB溫度。
然後從爐子中移出堆疊陣列。
在充分冷卻之後，將所製造的雙面金屬化DCB或銅陶瓷襯底與基板分離。
通過從隔離層上刷掉粘附的陶瓷顆粒，清潔裸露的銅表面。
例5本例與例4的不同之處在於，使用兩塊基板1b，而不是只使用一塊基板1b，即用於形成圖4所示的堆疊陣列。按照例4所述的方式，在兩塊基板1b的底部9的內部上為兩塊基板1b提供隔離層2。
然後，在爐子中，在保護氣體環境中、例如在按照體積計算的氧含量為10×10-6％的氮環境中，將堆疊陣列加熱到1072℃的DCB溫度。
然後，從爐子中移出堆疊陣列。
在充分冷卻之後，將所製造的雙面金屬化DCB或銅陶瓷襯底與基板分離。
通過從隔離層刷掉粘附的陶瓷顆粒，清潔裸露的銅表面。
例6本例中的過程對應於例5；然而，除了兩塊基板1b之外，還使用另兩塊由多鋁紅柱石製成的、厚度為4mm的板1作為重量板。在至少一個表面上為這兩塊板1提供隔離層2，即通過已1mm的厚度塗敷由粉狀Al2O3材料構成的糊狀或含水漿狀物質。
在乾燥板1和1b之後，以所述板形成具有兩個DCB封包6的堆疊陣列，如圖6所示。
然後，在爐子中，在保護氣體環境中、例如在按照體積計算的氧含量為10×10-6％的氮環境中，將堆疊陣列加熱到1072℃的DCB溫度。
在DCB工藝之後以及在冷卻之後，移除所生成的DCB或銅陶瓷襯底。
然後，通過刷拭和/或化學處理等，將粘附的陶瓷顆粒從裸露的表面上清除。
例7尺寸為130×180mm，厚度為0.4mm的兩塊銅板3和5被配備有氧化層或者被預氧化。通過刷拭清潔由AlN製成的厚度為0.63mm、尺寸為130×180mm的陶瓷板4。AlN板的熱膨脹係數是4×10-6/°K。
藉助於兩塊面平行的板測量陶瓷板4的平整度，並且與絕對平整陶瓷板的偏差小於0.8mm。為了形成隔離層2，通過作為水懸浮液鋪展而以約1mm的層厚將由平均顆粒大小為10μm的粉狀Al2O3材料所形成的層塗敷在由Al2O3形成的厚度為3mm並且熱膨脹係數為6.8×10-6/°K的基板1上。
為了形成隔離層2，由平均顆粒大小為10μm的粉狀Al2O3材料製成的層通過作為水懸浮液鋪展而以約1mm的層厚而被塗敷在厚度為4mm並且熱膨脹係數為6.8×10-6/°K的由Al2O3製成的另一基板1(作為重量板)上。
然後，在150℃乾燥基板。
DCB封包6被應用到乾燥後的第一基板1，即首先作為最低層，預氧化的銅板3，接著是陶瓷板4，並且在頂部為第二預氧化的銅板5。
第二基板1作為重量板被放置在DCB封包6上。然後，在爐子中，在保護氣體環境中、例如在按照體積計算氧含量為10×10-6％的氮環境中，將這樣形成的堆疊陣列加熱到1072℃的DCB溫度。然後，將堆疊陣列從爐子中移出，並且在充分冷卻之後，將雙面金屬化DCB或銅陶瓷襯底與基板分離。
清潔銅陶瓷襯底的銅表面，例如通過從隔離層刷洗和/或化學蝕刻掉粘附的陶瓷顆粒。
例8尺寸為130×180mm、厚度為0.4mm的兩個銅層或銅板3和5在兩側都配備有氧化層。
清潔由ZrO2的重量百分比含量為20％的Al2O3製成的尺寸為130×180mm、厚度為0.32mm的陶瓷板4，例如使用刷子。陶瓷板的熱膨脹係數為6.8×10-6/°K。藉助於兩塊面平行的板測量陶瓷板4的平整度，並且與絕對平整陶瓷板的偏差小於0.5mm。總共製備三塊由SiC製成的基板，即厚度均為3mm的兩塊基板1和1a以及厚度為4mm的基板1(作為重量板)。為了製造隔離層2，由粉狀Al2O3材料所構成的層通過水懸浮液或漿裝物而以1mm的厚度被塗敷到厚度為3mm的基板1的表面。
厚度為1mm的由粉狀Al2O3材料構成的層被塗敷到厚度為3mm的另一基板1a的兩側，以便形成中間板。為了形成隔離層，由粉狀Al2O3材料構成的水溶液或漿裝物通過鋪展而以1mm的層厚被塗敷到厚度為4mm的第三基板1(重量板)的至少一個表面。
然後，在150℃乾燥這樣製備的基板1和1a，並且利用這些基板形成圖2所示的堆疊陣列。
在爐子中，在保護氣體環境中、例如在按照體積計算的氧含量為10×10-6％的氮環境中，將堆疊陣列加熱到1072℃的DCB溫度。然後，從爐子中移出堆疊陣列，並且在充分冷卻之後，使雙面金屬化的DCB或銅陶瓷襯底與基板分離。
清潔銅陶瓷襯底的銅表面，例如通過從隔離層刷拭和/或化學蝕刻掉粘附的陶瓷顆粒。
在以上描述中，假設通過例如塗敷包含液體或水基質的漿中的粉狀隔離層材料(例如Al2O3材料等)，並且隨後在150℃乾燥和/或除去鍵合劑而製造各隔離層2。一般地，也可以在乾燥隔離層2或除去鍵合劑之後，繼續加熱相應隔離層2或包括所述隔離層的基板1、1a、1b、1c和1d，即加熱到用於隔離層2的隔離材料的燒結溫度之下的溫度，以便通過部分燒結形成所述隔離層的顆粒來增強隔離層2，同時保持隔離層的高孔隙率(大於20％)，並因此簡化各基板1、1a、1b和1d的處理。
上面基於示例性實施例描述了本發明。毫無疑問，可以進行多種修改和變化，而不背離作為本發明基礎的基礎發明思想。
附圖標記列表1，1a-1d 基板2隔離層3銅箔或板4陶瓷層或板5銅箔或板6DCB封包7框式間隔元件8蓋板9底部10 邊緣11 載座元件12 底部13 邊緣14 凹口15 凸起區域16 凹口
權利要求
1.一種製造雙面金屬化金屬陶瓷襯底、例如銅陶瓷襯底的方法，通過加熱到直接鍵合溫度而利用直接鍵合工藝，其特徵在於在至少一個基板(1，1a，1b，1c，1d)的隔離層(2)上形成至少一個由第一和第二金屬層(3，5)和位於所述金屬層之間的陶瓷層(4)構成的DCB封包(6)，並且至少一個所述金屬層支撐於所述隔離層(2)上，所述隔離層由多孔層形成，其中所述多孔層由多鋁紅柱石、Al2O3、TiO3、ZrO2、MgO、CaO、CaCO2構成的組中的一種隔離材料製成，或者由這些材料中至少兩種材料的組合製成，基板(1，1a，1b，1c，1d)由耐熱材料、例如陶瓷材料構成，和在所述至少一個基板(1，1a，1b，1c，1d)上形成的所述至少一個DCB封包(6)通過加熱到直接鍵合溫度而被鍵合到至少一個雙面金屬化金屬陶瓷襯底。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用由多鋁紅柱石、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiC所製成或由以上成分中至少兩種成分的組合所製成的基板(1，1a，1b，1c，1d)。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用由耐高溫金屬，例如合金鋼、鉬、鈦、鎢或上述成分中至少兩種成分的組合所製成的基板(1，1a，1b，1c，1d)。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，各隔離層(2)的厚度在0.01mm和10mm之間。
5.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述隔離層(2)的孔隙率(孔體積與實體體積之比)大於20％。
6.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述基板(1，1a，1b，1c，1d)或所述基板(1，1a，1b，1c，1d)的包括所述隔離層(2)的部分的厚度在0.2mm和10mm之間。
7.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，使用基板(1，1a，1b，1c，1d)作為載座。
8.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，使用基板(1，1a，1b，1c，1d)，其中與理想平整板的偏差小於所述基板長度的0.2％和/或小於所述基板寬度的0.1％。
9.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，為了形成所述隔離層(2)，所述基板(1，1a，1b，1c)的至少一個表面被塗敷以漿狀物，所述漿狀物例如包含液體基質、例如水基質中粉狀的至少一種隔離層材料。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，在塗敷形成所述隔離層的塗層之後，所述塗層被加熱到高於130℃的溫度，以乾燥和/或除去鍵合劑。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，形成所述隔離層的塗層或配備有所述塗層的基板(1，1a，1b，1c，1d)被加熱到高於150℃但低於所述隔離層材料的燒結溫度的溫度。
12.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述隔離層(2)由顆粒大小小於30μm的粉狀隔離層材料形成。
13.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個基板(1，1a，1b，1c，1d)的材料的熱膨脹係數與所述至少一個DCB封包(6)的至少一個陶瓷板(4)的熱膨脹係數不同。
14.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述金屬板為銅板或銅箔(3，5)。
15.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，為了製造多個雙面金屬化金屬陶瓷襯底，形成具有至少兩個DCB封包(6)的堆疊陣列，其中較低的DCB封包(6)位於底部基板(1)的隔離層(2)上，並且在每側上都具有隔離層(2)的基板(1a)作為隔離板被提供在所述堆疊陣列中相鄰DCB封包(6)之間。
16.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，由所述基板(1，1a，1b，1c，1d)的材料製成並且包括隔離層(2)的重量元件被提供在所述至少一個DCB封包(6)的頂部。
17.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，為了形成多個DCB封包(6)的堆疊陣列，所述DCB封包(6)被提供在設置在彼此頂部上的基板(1，1b)上，並且藉助於隔離元件(7，9)將所述基板(1，1b)彼此間隔開。
18.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，為了鍵合，所述至少一個DCB封包(6)被包含在至少部分地由承載所述DCB封包(6)的所述基板(1，1b)所限定的空間內。
19.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在槽狀或溝狀基板(1b)中提供所述至少一個DCB封包(6)，並且所述至少兩個溝狀或槽狀基板(1b)被相互重疊地被堆疊。
20.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個DCB封包(6)位於在用於直接鍵合的槽狀或溝狀載座元件(11)內部配備有所述隔離層(2)的基板(1)上，並且所述載座元件由耐熱材料、例如陶瓷材料、優選由所述至少一個基板(1)的材料製成。
21.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在至少一個所述包含隔離層(2)的側上構造所述基板(1c，1d)。
22.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個DCB封包(6)的陶瓷層的陶瓷由含有ZrO2的Al2O3製成，例如ZrO2的含量在2％和30％之間。
23.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個DCB封包(6)的陶瓷由例如具有例如由氧化鋁(Al2O3)形成的氧化物表層的氮化鋁(AlN)和/或氮化矽(Si3N4)製成。
24.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個陶瓷層(4)的尺寸大於100×100mm。
25.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個DCB封包(6)的陶瓷層的厚度在0.2mm和1.5mm之間。
26.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個DCB封包(6)的金屬板(3，5)的厚度在0.1mm和1.2mm之間。
27.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個DCB封包(6)的金屬層的厚度與陶瓷層的厚度之比大於0.5。
28.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一個DCB封包的金屬層(3，5)的厚度不同。
29.一種載座，特別是用於如上述權利要求中任一項所述的方法的板形載座，其特徵在於，所述載座由耐熱材料、優選由陶瓷材料製成，在表面上具有至少一個隔離層(2)，所述隔離層(2)的孔隙率(孔體積與實體體積之比)大於20％，並且由多鋁紅柱石、Al2O3、TiO3、ZrO2、MgO、CaO、CaCO2組成的組中的隔離層材料或這些材料中至少兩種材料的組合製成。
30.如權利要求29所述的載座，其特徵在於，所述隔離層(2)的厚度為0.1-10mm。
31.如權利要求29或30所述的載座，其特徵在於，所述隔離層(2)的孔隙率(孔體積與實體體積之比)在其整個厚度上都大於20％。
32.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於，所述載座板或所述板的包括隔離層的截面的厚度在0.2mm和10mm之間。
33.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於，包括隔離層(2)的區域的平整度與理想的平整板的偏差小於所述載座的長度的0.2％和/或所述載座的寬度的0.1％。
34.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於其在至少一個表面上具有隔離層(2)的板形設計。
35.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於其槽狀或溝狀設計，其中底部包含所述隔離層(2)，並且邊緣(10)凸起在所述隔離層的平面上方。
36.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於，在包括所述隔離層(2)的表面上構造所述載座，例如為其提供多個凹口(14，16)。
37.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於，形成所述隔離層(2)的顆粒尺寸小於30μm。
38.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於，形成所述載座的材料的熱膨脹係數不同於要製造的雙面金屬陶瓷襯底的陶瓷材料的熱膨脹係數，例如比所述金屬陶瓷襯底的陶瓷材料的熱膨脹係數大或小約10％。
39.如權利要求38所述的載座，其特徵在於，所述載座的材料的熱膨脹係數約為6.8×10-6/°K。
40.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於，所述載座由多鋁紅柱石、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiC或上述成分中至少兩種成分的組合製造。
41.如上述權利要求中任一項所述的載座，其特徵在於，所述載座由耐高溫金屬，例如合金鋼、鉬、鈦、鎢，或上述成分中至少兩種成分的組合製造。
全文摘要
本發明公開了一種用於製造金屬陶瓷襯底的方法，在其兩側利用直接鍵合工藝金屬化。根據所述方法，通過加熱到直接鍵合溫度，在支架(1)的隔離層(2)上形成至少一個包括第一和第二金屬層(3，5)以及位於所述金屬層(3，5)之間的陶瓷層(4)的DCB堆疊。在鍵合過程中，至少一個所述金屬層(3，5)支撐在隔離層(2)上，該隔離層由多孔層或塗層組成，該多孔層或塗層由包括多鋁紅柱石、Al
文檔編號H05K13/00GK101049056SQ200580036953
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月5日 優先權日2004年10月27日
發明者于爾根·舒爾茨-哈德, 安德列斯·K·弗瑞茨曼, 亞歷山大·羅格, 卡爾·伊格賽爾 申請人:庫拉米克電子學有限公司