金属陶瓷衬底或陶瓷衬底的制造方法以及用于所述方法中的支架

申请号 CN200580036953.2 申请日 2005-10-05 公开(公告)号 CN101049056B 公开(公告)日 2011-06-15
申请人 库拉米克电子学有限公司; 发明人 于尔根·舒尔茨-哈德; 安德列斯·K·弗瑞茨曼; 亚历山大·罗格; 卡尔·伊格赛尔;
摘要 本 发明 公开了一种用于制造 金属陶瓷 衬底的方法,在其两侧利用直接键合工艺 金属化 。根据所述方法,通过加热到直接键合 温度 ,在 支架 (1)的隔离层(2)上形成至少一个包括第一和第二金属层(3,5)以及位于所述金属层(3,5)之间的陶瓷层(4)的DCB堆叠。在键合过程中,至少一个所述金属层(3,5) 支撑 在隔离层(2)上,该隔离层由多孔层或涂层组成,该多孔层或涂层由包括多 铝 红柱石、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO3的组中的隔离层材料或所述材料中至少两种材料的混合物制成。
权利要求

1.一种制造双面金属化金属陶瓷衬底的方法,通过加热到直接键合温度而利用直接键合工艺,其特征在于:
在至少一个基板(1,1a,1b,1c,1d)的隔离层(2)上形成由第一金属层和第二金属层(3,5)以及位于所述金属层之间的陶瓷层(4)构成的至少一个直接键合封包(6),使得至少一个所述金属层支撑于所述隔离层(2)上,
所述隔离层由多孔层形成,其中所述多孔层由多红柱石、Al2O3、TiO3、ZrO2、MgO、CaO、CaCO2构成的组中的一种隔离材料制成,或者由这些材料中的至少两种材料的组合制成,所述基板(1,1a,1b,1c,1d)由耐热材料构成,和
在所述至少一个基板(1,1a,1b,1c,1d)上形成的所述至少一个直接铜键合封包(6)通过加热到直接键合温度而利用直接键合工艺来被键合到至少一个双面金属化金属陶瓷直接铜键合衬底。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基板(1,1a,1b,1c,1d)由陶瓷材料构成。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,使用由多铝红柱石、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiC或这些材料中至少两种材料的组合所制成的基板(1,1a,1b,1c,1d)。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,使用由耐高温金属所制成的基板(1,1a,1b,
1c,1d)。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,各隔离层(2)的厚度在0.01mm和10mm之间。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述隔离层(2)的孔体积与实体体积之比大于20%。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基板(1,1a,1b,1c,1d)或所述基板(1,
1a,1b,1c,1d)的包括所述隔离层(2)的部分的厚度在0.2mm和10mm之间。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,使用基板(1,1a,1b,1c,1d)作为载座。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,使用基板(1,1a,1b,1c,1d),其中与理想平整板的偏差小于所述基板长度的0.2%,并且/或者小于所述基板宽度的0.1%。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,为了形成所述隔离层(2),所述基板(1,1a,
1b,1c)的至少一个表面被涂敷以浆状物,所述浆状物包含液体基质中粉状的至少一种隔离层材料。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,在涂敷形成所述隔离层的涂层之后,所述涂层被加热到高于130℃的温度,以干燥和/或除去键合剂。
12.如权利要求10所述的方法,其特征在于,形成所述隔离层的涂层或设置有所述涂层的基板(1,1a,1b,1c,1d)被加热到高于150℃但低于所述隔离层材料的烧结温度的温度。
13.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述隔离层(2)由颗粒大小小于30μm的粉状隔离层材料形成。
14.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个基板(1,1a,1b,1c,1d)的材料的热膨胀系数与所述至少一个直接铜键合封包(6)的至少一个陶瓷板(4)的热膨胀系数不同。
15.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述金属层(3,5)为铜板或铜箔。
16.如权利要求1所述的方法,其特征在于,为了制造多个双面金属化金属陶瓷衬底,形成具有至少两个直接铜键合封包(6)的堆叠阵列,其中较低的直接铜键合封包(6)位于底部基板(1)的隔离层(2)上,并且在每侧上都具有隔离层(2)的基板(1a)作为隔离板被提供在所述堆叠阵列中的相邻直接铜键合封包(6)之间。
17.如权利要求1所述的方法,其特征在于,由所述基板(1,1a,1b,1c,1d)的材料制成并且包括隔离层(2)的重量元件被提供在所述至少一个直接铜键合封包(6)的顶部上。
18.如权利要求1所述的方法,其特征在于,为了形成多个直接铜键合封包(6)的堆叠阵列,所述直接铜键合封包(6)被提供在设置在彼此顶部上的基板(1,1b)上,并且借助于隔离元件(7,9)将所述基板(1,1b)彼此间隔开。
19.如权利要求1所述的方法,其特征在于,为了键合,所述至少一个直接铜键合封包(6)被包含在至少部分地由承载所述直接铜键合封包(6)的所述基板(1,1b)所限定的空间内。
20.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在槽状或沟状基板(1b)中提供所述至少一个直接铜键合封包(6),并且至少两个沟状或槽状基板(1b)被相互重叠地堆叠。
21.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个直接铜键合封包(6)位于在用于直接键合的槽状或沟状载座元件(11)内部设置有所述隔离层(2)的基板(1)上,并且所述载座元件由耐热材料制成。
22.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在包含隔离层(2)的至少一侧上构造所述基板(1c,1d)。
23.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个直接铜键合封包(6)的陶瓷层的陶瓷由含有ZrO2的Al2O3制成。
24.如权利要求23所述的方法,其特征在于,所述至少一个直接铜键合封包(6)的陶瓷层的陶瓷由含有2%和30%之间的ZrO2的Al2O3制成。
25.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个直接铜键合封包(6)的陶瓷由氮化铝和/或氮化制成。
26.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个陶瓷层(4)的尺寸大于
100×100mm。
27.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个直接铜键合封包(6)的陶瓷层的厚度在0.2mm和1.5mm之间。
28.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个直接铜键合封包(6)的金属层(3,5)的厚度在0.1mm和1.2mm之间。
29.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个直接铜键合封包(6)的金属层的厚度与陶瓷层的厚度之比大于0.5。
30.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个直接铜键合封包的金属层(3,5)的厚度不同。

说明书全文

金属陶瓷衬底或陶瓷衬底的制造方法 以及用于所述方

法中的支架

技术领域

[0001] 本发明涉及一种制造金属陶瓷衬底的方法以及在该方法中可以用作制造辅助物的载座。
[0002] 背景技术
[0003] 利用所谓的直接键合工艺制造陶瓷、例如陶瓷上的条形导线、连接器等所需要的金属化的方法是已知的,并且当铜被用作金属化以及DCB(直接铜键合)工艺时,即使用形成金属化的金属或铜箔或者金属或铜片,箔或片的表面具有由金属与反应气体,优选为氧气之间的化学键构成的层或涂层(熔融层:melt-on layer)。例如在US-PS37 44120和DE-PS 23 19 854中所描述的方法中,该层或涂层(热熔层)形成熔化温度低于金属(例如铜)的熔化温度的共晶体,从而可以通过将箔放在陶瓷上并且加热这些层而将所有层彼此键合在一起,即通过基本上仅在热熔层或氧化层的区域中熔化金属或铜。 [0004] 然后,该DCB工艺还包括例如以下工艺步骤:
[0005] ●氧化铜箔,以产生平整的氧化铜层;
[0006] ●把铜箔放在陶瓷层上;
[0007] ●将合成物加热到大约1025℃和1083℃之间的工艺温度或键合温度,例如加热到大约1072℃;
[0008] ●冷却到室温。
[0009] 特别地,利用DCB工艺制造的双面金属化的金属陶瓷衬底或铜陶瓷衬底是公知的,其中,首先将第一铜层敷到陶瓷层或陶瓷板的表面,然后在第二步中,将第二铜层敷在另一表面。其缺点在于,双DCB键合增加了制造工艺的复杂性。
[0010] 发明内容
[0011] 本发明的目的是给出或提供一种方法,该方法可以通过一个处理或键合步骤制造双面金属化的金属陶瓷衬底,特别是制造双面金属化的铜陶瓷衬底。该目的是通过本发明的方法实现的。
[0012] 本方法中的处理辅助物包括至少一个载座,该载座优选被设计为本发明的基板,其中该基板至少在一个表面上配备有隔离层,以防止金属或铜接触与该隔离层和载座之间的键合。这使得可以在每一个隔离层上提供包括与该隔离层直接相邻的金属底层或板、该板上方的陶瓷层或板以及该板上的另一金属层或板的封包(packet)(以下也称为“DCB封包”),然后借助于在氧含量低的保护气体环境中的DCB键合并通过加热到键合温度(例如1072℃),将所述DCB封包键合到双面金属化的金属陶瓷衬底上。
[0013] 以下基于附图对本发明进行更详细的描述,附图示出了用于利用DCB技术或DCB方法制造金属陶瓷衬底的各种方法的示意性图示。
[0014] 附图说明
[0015] 在图1中,1表示在铜陶瓷衬底制造中用作制造辅助物的基板,所述基板由高耐热材料制成,例如多铝红柱石、ZrO2、Al2O3、AlN、Si3N4、SiC。在板1的表面上提供厚度在0.01mm和10mm之间并且孔隙率(孔体积与实体体积之比)大于20%的多孔性隔离层2。层2由耐高温材料的细微颗粒或粉末构成,例如多铝红柱石、Al2O3、TiO2、ZrO2、MgO、CaO、CaCO2,且颗粒尺寸例如小于30μm。两种或两种以上上述材料或成分的组合也适于隔离层2。 [0016] 为了制造隔离层2,使用浆状物质(pulpy mass)或悬浮液,其在液体或糊状基质中被敷到基板1的相应表面,即例如通过铺展或沉浸,其中在最简单的例子中,液体或糊状基质由、并且可能具有键合剂构成。然后,通过加热、即例如在高于150℃的预处理温度下干 燥和/或清除键合剂。随后,形成层2的颗粒可以以更高的、但低于层所用材料的烧结温度的温度“烘烤”或键合,例如在大约1070℃的温度,从而所述层2达到大于20%的高孔隙率。
[0017] 基板1的厚度在0.2mm和10mm之间。因此,基板1、并因此由所述基板所形成的制造辅助物和隔离层2必须非常平整,以便实现所要求的所制造金属陶瓷衬底的质量。从而,平整度大于例如可以是矩形的基板1长度的0.2%,并且在任何情况下都大于所述基板的宽度的0.1%,即与理想的、绝对平整的板的偏差在板的长度上必须小于0.2%,在板的宽度上必须小于0.1%。
[0018] 为了制造利用DCB技术配备有双铜金属化的铜陶瓷衬底,首先将例如经过预氧化的第一铜箔或板3放置于水平取向基板1的隔离层2上,然后设置陶瓷层或板4,接着设置例如经过预氧化的另一铜箔或板5。然后,在低氧保护气体环境中,在基板1上将这样形成在基板1上的DCB封包6加热到DCB温度,例如1070℃,使得在DCB工艺之后,两铜箔3和5在具有陶瓷层的整个表面上键合到铜陶瓷衬底。冷却后,在一个处理步骤中所制造的双面金属化铜陶瓷衬底可以很容易被从基板1或者从提供在该处的隔离层2上移除。然后,借助于合适的工艺移除粘附到由铜箔3所形成的铜层的隔离层2的任何颗粒。这可以通过机械工艺适当地实现,诸如刷除,或者通过化学工艺,诸如将由铜箔3所形成的金属化的薄表层蚀除。也可考虑这些清洗工艺的组合。
[0019] 图2示出了作为另一可行实施例的工艺,在该工艺中,通过一个利用DCB工艺的处理步骤堆叠地制造多个双面金属化铜陶瓷衬底。为了这一目的,除了至少一块在两面都配备有多孔性隔离层2的另一基板1a之外,还使用分别具有多孔性隔离层2的两块基板1。 [0020] 正如所描绘的那样,由底部铜箔3、陶瓷层4和顶部铜箔5构成的DCB封包6被形成在较低的,同样水平取向的基板1上或被形成在其隔离层2上。然后,将具有包括隔离层2的表面的基板或中间板1a放置在该DCB封包6上。另一DCB封包6被设置在基板1a的另 一顶部隔离层2上,其中顶部基板1如图2所示地作为重量板(weightplate)被放置在DCB封包上,使得其承受顶部DCB封包6上的隔离层2。在本实施例中,通常也可以提供两个以上具有中间基板或隔离板1a的DCB封包6。
[0021] 在完成DCB工艺后,即将由DCB封包6和基板1/1a构成的阵列加热到DCB或键合温度,并在冷却后,可以从基板1或1a上移除从DCB封包6所获得的双面金属化铜陶瓷衬底:在本实施例中,隔离层2又防止将铜箔3和5无意地键合到相应的相邻基板1或1a上。 [0022] 图3示出了作为另一可行实施例的工艺,在该工艺中,通过一个处理步骤将多个垂直堆叠的DCB封包6的铜箔3和5以及陶瓷层4键合到双面金属化铜陶瓷衬底。在图3所示的实施例中,使用两块上下平行堆叠的水平基板1。为了间隔这两块基板1,使用框架式隔离元件7,其中框架式隔离元件7同样由耐高温材料制成,该材料优选也用于基板1。DCB封包6被放置在每个基板1的上水平隔离层2上。上盖板8位于上DCB封包6上方,并且通过隔离元件7与上基板1隔开,其中上盖板8也由耐高温材料制成,例如基板1的材料。将隔离元件7设计成使得下DCB封包6的顶面远离其上方的基板1,并且上DCB封包6的顶面远离其上方的盖板8。
[0023] 在完成DCB工艺后,本实施例又允许容易地移除所制造的双面金属化铜陶瓷衬底。
[0024] 图4示出作为另一实施例的阵列,在该阵列中使用矩形或正方形基板1b来代替基板1和隔离元件7,该矩形或正方形基板1b在至少两个相对侧的每一侧上配备有在底部10上突出并且用作隔离器的壁段(wall section)或边缘9。这些槽状或沟状基板1b的内部至少在底部10上配备有隔离层2。通过堆叠基板1b,又可以在一个处理步骤中将多个DCB封包6中每一个都键合到双面金属化铜陶瓷衬底。
[0025] 图5所示的阵列与图4所示的阵列的不同主要在于,附加基板1作为附加重量板被放置在每个DCB封包6上,隔离层2在下方,即位于附加基板和相应DCB封包之间。与图4所示的实施例一样,在 图5所示的实施例中,可以堆叠两个以上基板1b。
[0026] 图6示出了作为另一可行实施例的阵列,在该阵列中使用沟状或槽状辅助物或载座元件11来代替具有内隔离层2的槽状和沟状基板1b,其中沟状或槽状辅助物或载座元件11同样由正方形或矩形的板状底部12以及被制造为一个具有底部的块的壁13构成,其中该壁在底部12的至少两个相对侧上突出在所述底部的公共面上,并且形成隔离元件,使得载座元件11上下堆叠并且与它们的底部12充分间隔。
[0027] 为了制造多个双面金属化铜陶瓷衬底,在每个载座元件11中放入基板1,使得各个DCB封包6可以被放置在隔离层2上。然后,下一载座元件11被放置在下方的载座元件11的边缘上,接着将另一DCB封包6放置在基板1或该载座元件的隔离层2上。顶部载座元件11又用盖板8覆盖
[0028] 图3至图6所示的实施例的优点还尤其在于,位于堆叠阵列底部的DCB封包6不承受上方DCB封包6的重量,从而能够以相同的质量在同样的条件下为所有DCB封包6复制DCB键合。此外,在本实施例中,可以在DCB工艺期间优化堆叠阵列周围的保护气体环境中DCB封包的氧含量,例如通过为隔离元件7提供规定尺寸的窗口,这样,隔离元件7和板1或8之间所形成的空间在DCB工艺期间与堆叠阵列周围的保护气体环境连通。 [0029] 在上述实施例中,陶瓷层的尺寸例如大于100×100mm,并且形成铜层或板3和5的铜箔的截面的尺寸大约也为相同尺寸。陶瓷层4的合适陶瓷例如是氧化锆(ZrO2)含量大约为2-30%的氧化铝陶瓷(Al2O3),或者是氮化铝陶瓷,例如具有钇作为添加剂,或者是陶瓷,其中氮化铝陶瓷和/或氮化硅陶瓷具有氧化表层,例如氧化铝表层。陶瓷层4的厚度在大约0.2mm和1.5mm之间。形成铜层的箔的厚度在大约0.1mm和1.2mm之间。此外,在上述实施例中,铜层3和5的厚度通常可以是不同的,优选地,铜层的厚度与陶瓷层4的厚度之比大于0.5。
[0030] 下表列出了陶瓷层4和铜层3和5的层厚度的有利例子。
[0031]组合陶瓷层/铜层厚度 序号 陶瓷层4的厚度 单位:mm 铜层3或5的厚度 单位:mm
1 0.5 0.3
2 0.32 0.4
3 0.5 0.4
4 0.63 0.6
5 0.25 0.4
[0032] 在一个优选实施例中,各基板1,1a,1b的热膨胀系数与陶瓷层4的热膨胀系数不同,例如小+/-10%。
[0033] 图7和图8以简化的横截面示图和顶视图示出了在表面上构造的基板1c,即为其配备有相互间隔开、并且相互平行延伸的多个凹口或凹槽14,而且这些凹口或凹槽14与矩形或正方形基板1c的两个周围侧平行。在形成于凹槽14之间的凸起区域15上提供本实施例中的隔离层2。在实际使用中,各个DCB封包6或各个铜板3或5仅支撑于凸起区域15上。
[0034] 代替凹槽状凹口14,也可以在基板上提供其它凹口16,例如图9所示的用于基板1d的圆形凹口。在本实施例中,仅凹口16之间的凸起区域形成基板1d的支撑表面,并且被提供隔离层2。此外,可以在两个表面上形成相应的基板,特别是在所述基板被用作中间板时。

具体实施方式

[0035] 通过以下例子阐明本发明:
[0036] 例1
[0037] 在具有氧化层的两侧面上提供尺寸为130×180mm、厚度为0.4mm的两个铜层或铜板3和5。例如使用刷子清洗由Al2O3制成的尺寸为130×180mm、厚度为0.32mm的陶瓷板-64。陶瓷板的热膨胀系数是6.8×10 /°K。
[0038] 通过两个面平行的板测量陶瓷板4的平整度,并且与绝对平整陶瓷板的偏差小于0.5mm。为了形成隔离层2,由平均颗粒大小为10μm的粉状Al2O3所形成的材料层通过作为水悬浮液散布而以约1mm的厚度被涂敷在由多铝红柱石所形成的厚度为3mm的基板1上。 [0039] 然后,在150℃干燥基板。
[0040] DCB封包6被应用到干燥后的基板,即首先作为最低层,预氧化铜板3,接着是陶瓷板4,在顶部是第二预氧化铜板5。
[0041] 然后,在炉子中,在保护气体环境、例如在按照体积计算的氧含量为10×10-6%的氮环境中将这样形成的堆叠阵列加热到1072℃的DCB温度。
[0042] 然后将堆叠阵列从炉子中移出,并且在充分冷却之后,使双面金属化DCB或铜陶瓷衬底与基板分离。
[0043] 通过刷除隔离层的粘附陶瓷颗粒,清洁裸露的铜表面。
[0044] 例2
[0045] 两块尺寸为130×180mm、厚度为0.4mm的铜板3和5配备有氧化层或被预氧化。 [0046] 由Al2O3制成的厚度为0.63mm、尺寸为130×180mm的陶瓷板4通过刷拭清洁。Al2O3-6板的热膨胀系数为6.8×10 /°K。
[0047] 借助于两个面平行的板测量陶瓷板4的平整度,并且与绝对平整陶瓷板的偏差小于0.8mm。为了形成隔离层2,由平均颗粒大小为10μm的粉状Al2O3所形成的层通过作为水悬浮液散布而以大约1mm的厚度被涂敷到厚度为3mm的由多铝红柱石形成的基板1上。 [0048] 为了形成隔离层2,平均颗粒大小为10μm的由粉状Al2O3所形成的层通过作为水悬浮液散布而以大约为1mm的厚度被涂敷到厚度为4mm的由多铝红柱石形成的另一基板1(作为重量板)上。
[0049] 然后在150℃干燥基板。
[0050] DCB封包6被应用于干燥后的第一基板1,即首先作为最低层,预氧化铜板3,接着是陶瓷板4,并且在顶部为第二预氧化铜板5。
[0051] 第二基板1作为重量板被放置在DCB封包6上。
[0052] 然后,在炉子中,在保护气体环境中、例如在按照体积计算的氧含量为10×10-6%的氮环境中,将这样形成的堆叠阵列加热到1072℃的DCB温度。然后,将堆叠阵列从炉子中移出,并且在充分冷却之后,将双面金属化DCB或铜陶瓷衬底与基板分离。
[0053] 清洗铜陶瓷衬底的铜表面,例如通过将粘附陶瓷颗粒从隔离层化学蚀刻掉。 [0054] 例3
[0055] 在本方法中,遵循例子1或例子2的过程,然而不同之处在于,制备总共三个由多铝红柱石制成的基板,例如厚度均为3mm的两块基板1和1a,以及厚度为4mm的基板1(作为重量板)。
[0056] 为了制造隔离层2,由粉状Al2O3材料所形成的层通过作为水悬浮液或浆状物(mass)铺展而以1mm的厚度被涂敷到厚度为3mm的基板1的表面上。
[0057] 厚度为1mm的由粉状Al2O3材料所构成的层被涂敷到厚度为3mm的另一基板1a的两个表面上,以便形成中间板。
[0058] 为了形成隔离层,由粉状Al2O3材料所构成的水溶液或浆状物通过铺展而以1mm厚的层被涂敷到厚度为4mm的第三基板1(重量板)的至少一个表面。然后,在150℃干燥这样制备的基板1和1a,并且利用这些基板形成图2所示的堆叠阵列。
[0059] 然后,在炉子中,在保护气体环境中、例如在按照体积计算的氧含量为10×10-6%的氮环境中,将堆叠阵列加热到1072℃的DCB温度。
[0060] 然后,将堆叠阵列从炉子中移出,并且在充分冷却之后,将双面金属化DCB或铜陶瓷衬底与基板分离。
[0061] 清洁铜陶瓷衬底的铜表面,例如通过将粘附的陶瓷颗粒从隔离层刷拭和/或化学蚀刻掉。
[0062] 例4
[0063] 在具有氧化层的两侧上都提供尺寸为130×180mm、厚度为0.4mm的两个铜层或铜板3和5。
[0064] 清洁由Al2O3所形成的尺寸为130×180mm、厚度为0.32mm的陶瓷板4,例如利用刷-6子。陶瓷板的热膨胀系数为6.8×10 /°K。
[0065] 借助于两个面平行的板测量陶瓷板4的平整度,并且与绝对平整的陶瓷板的偏差小于0.5mm。在底部9的内部提供由多铝红柱石制成的、底部9的厚度为3mm的基板1b,以便制造隔离层2,其中底部9具有平均颗粒大小为10μm的、包含在水悬浮液或浆状物中的粉状Al2O3材料层。
[0066] 然后在150℃干燥基板1b。
[0067] 利用基板1b,形成与图4所示的堆叠阵列类似的堆叠阵列,但是仅具有基板1b、该基板内的DCB封包6、和盖板8。
[0068] 然后,在炉子中,在保护气体环境中、例如在按照体积计算的氧含量为10×10-6%的氮环境中,将堆叠阵列加热到1072℃的DCB温度。
[0069] 然后从炉子中移出堆叠阵列。
[0070] 在充分冷却之后,将所制造的双面金属化DCB或铜陶瓷衬底与基板分离。 [0071] 通过从隔离层上刷掉粘附的陶瓷颗粒,清洁裸露的铜表面。
[0072] 例5
[0073] 本例与例4的不同之处在于,使用两块基板1b,而不是只使用一块基板1b,即用于形成图4所示的堆叠阵列。按照例4所述的方式,在两块基板1b的底部9的内部上为两块基板1b提供隔离层2。
[0074] 然后,在炉子中,在保护气体环境中、例如在按照体积计算的氧含量为10×10-6%的氮环境中,将堆叠阵列加热到1072℃的DCB温度。
[0075] 然后,从炉子中移出堆叠阵列。
[0076] 在充分冷却之后,将所制造的双面金属化DCB或铜陶瓷衬底与基板分离。 [0077] 通过从隔离层刷掉粘附的陶瓷颗粒,清洁裸露的铜表面。
[0078] 例6
[0079] 本例中的过程对应于例5;然而,除了两块基板1b之外,还使用另两块由多铝红柱石制成的、厚度为4mm的板1作为重量板。在至少一个表面上为这两块板1提供隔离层2,即通过已1mm的厚度涂敷由粉状Al2O3材料构成的糊状或含水浆状物质。
[0080] 在干燥板1和1b之后,以所述板形成具有两个DCB封包6的堆叠阵列,如图6所示。
[0081] 然后,在炉子中,在保护气体环境中、例如在按照体积计算的氧含量为10×10-6%的氮环境中,将堆叠阵列加热到1072℃的DCB温度。
[0082] 在DCB工艺之后以及在冷却之后,移除所生成的DCB或铜陶瓷衬底。 [0083] 然后,通过刷拭和/或化学处理等,将粘附的陶瓷颗粒从裸露的表面上清除。 [0084] 例7
[0085] 尺寸为130×180mm,厚度为0.4mm的两块铜板3和5被配备有氧化层或者被预氧化。通过刷拭清洁由AlN制成的厚度为0.63mm、尺寸为130×180mm的陶瓷板4。AlN板的-6热膨胀系数是4×10 /°K。
[0086] 借助于两块面平行的板测量陶瓷板4的平整度,并且与绝对平整陶瓷板的偏差小于0.8mm。为了形成隔离层2,通过作为水悬浮液铺展而以约1mm的层厚将由平均颗粒大小为10μm的粉状Al2O3材料所形成的层涂敷在由Al2O3形成的厚度为3mm并且热膨胀系数为-66.8×10 /°K的基板1上。
[0087] 为了形成隔离层2,由平均颗粒大小为10μm的粉状Al2O3材料制成的层通过作为-6水悬浮液铺展而以约1mm的层厚而被涂敷在厚度为4mm并且热膨胀系数为6.8×10 /°K的由Al2O3制成的另一基板1(作为重量板)上。
[0088] 然后,在150℃干燥基板。
[0089] DCB封包6被应用到干燥后的第一基板1,即首先作为最低层,预氧化的铜板3,接着是陶瓷板4,并且在顶部为第二预氧化的铜板5。
[0090] 第二基板1作为重量板被放置在DCB封包6上。然后,在炉子中,在保护气体环-6境中、例如在按照体积计算氧含量为10×10 %的氮环境中,将这样形成的堆叠阵列加热到
1072℃的DCB温度。然后,将堆叠阵列从炉子中移出,并且在充分冷却之后,将双面金属化DCB或铜陶瓷衬底与基板分离。
[0091] 清洁铜陶瓷衬底的铜表面,例如通过从隔离层刷洗和/或化学蚀刻掉粘附的陶瓷颗粒。
[0092] 例8
[0093] 尺寸为130×180mm、厚度为0.4mm的两个铜层或铜板3和5在两侧都配备有氧化层。
[0094] 清洁由ZrO2的重量百分比含量为20%的Al2O3制成的尺寸为130×180mm、厚度为-60.32mm的陶瓷板4,例如使用刷子。陶瓷板的热膨胀系数为6.8×10 /°K。借助于两块面平行的板测量陶瓷板4的平整度,并且与绝对平整陶瓷板的偏差小于0.5mm。总共制备三块由SiC制成的基板,即厚度均为3mm的两块基板1和1a以及厚度为4mm的基板1(作为重量板)。为了制造隔离层2,由粉状Al2O3材料所构成的层通过水悬浮液或浆装物而以1mm的厚度被涂敷到厚度为3mm的基板1的表面。
[0095] 厚度为1mm的由粉状Al2O3材料构成的层被涂敷到厚度为3mm的另一基板1a的两侧,以便形成中间板。为了形成隔离层,由粉状Al2O3材料构成的水溶液或浆装物通过铺展而以1mm的层厚被涂敷到厚度为4mm的第三基板1(重量板)的至少一个表面。
[0096] 然后,在150℃干燥这样制备的基板1和1a,并且利用这些基板形成图2所示的堆叠阵列。
[0097] 在炉子中,在保护气体环境中、例如在按照体积计算的氧含量为10×10-6%的氮环境中,将堆叠阵列加热到1072℃的DCB温度。然后, 从炉子中移出堆叠阵列,并且在充分冷却之后,使双面金属化的DCB或铜陶瓷衬底与基板分离。
[0098] 清洁铜陶瓷衬底的铜表面,例如通过从隔离层刷拭和/或化学蚀刻掉粘附的陶瓷颗粒。
[0099] 在以上描述中,假设通过例如涂敷包含液体或水基质的浆中的粉状隔离层材料(例如Al2O3材料等),并且随后在150℃干燥和/或除去键合剂而制造各隔离层2。一般地,也可以在干燥隔离层2或除去键合剂之后,继续加热相应隔离层2或包括所述隔离层的基板1、1a、1b、1c和1d,即加热到用于隔离层2的隔离材料的烧结温度之下的温度,以便通过部分烧结形成所述隔离层的颗粒来增强隔离层2,同时保持隔离层的高孔隙率(大于20%),并因此简化各基板1、1a、1b和1d的处理。
[0100] 上面基于示例性实施例描述了本发明。毫无疑问,可以进行多种修改和变化,而不背离作为本发明基础的基础发明思想。
[0101] 附图标记列表
[0102] 1,1a-1d 基板
[0103] 2 隔离层
[0104] 3 铜箔或板
[0105] 4 陶瓷层或板
[0106] 5 铜箔或板
[0107] 6 DCB封包
[0108] 7 框式间隔元件
[0109] 8 盖板
[0110] 9 底部
[0111] 10 边缘
[0112] 11 载座元件
[0113] 12 底部
[0114] 13 边缘
[0115] 14 凹口
[0116] 15 凸起区域
[0117] 16 凹口
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