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陶瓷覆金属膜用作基片(德国电子陶瓷)

(2024-10-24 09:08:51)
标签:

教育

   美国专利6345437是德国电子陶瓷公司申请的,涉及陶瓷覆金属膜用于电子基片的制作过程,这里摘译部分内容,有兴趣的朋友请参阅原文。

本发明涉及制作金属陶瓷基片的工艺,这种金属陶瓷基片可以用于电子或电力线路。

在氧化铝陶瓷基片表面进行金属化,以形成电连接,通常采用DCB工艺(直接铜粘接技术),它是用铜箔,在表面形成一层共晶层,其化学成分要与某种气体能够发生反应,最好是氧气,且共晶层的熔点要低于导电金属的熔点。

这样的工艺早有描述,如,美国专利USP3744120,德国专利DE2319854,简单地说,DCB工艺主要包括如下步骤:

对铜箔进行氧化,生成均匀的氧化铜层。放置铜箔在陶瓷基片上,使氧化铜层接触陶瓷表面。在氮气中加热它们,温度为1065-1085之间,例如1071冷却它们到室温。

相似工艺还可参见欧洲专利EP2079601,在已知的案例中,由于金属层具有较大的厚度,在冷却时,在金属层与陶瓷层之间,会产生较大的张力,导致粘接强度不能令人满意。

本发明的意图就是为了解决这个问题。

用本专利方法制作的金属陶瓷基片,适合用于电子或电力功率开关网络或模块,具有改良的散热特性。

依照本专利的工艺,将陶瓷基片,预先制成带有一定曲翘度的弧形基片,以此抵消金属箔带来的张力,以此改善附着强度和散热性能。

例1:先做弧形陶瓷基片:生瓷粉为碳化硅,冲压成型后,放置在弧形托盘中,一同置于烧结炉中,加热至1350,烧结在大气中,然后缓慢冷却到室温,冷却速度为3/分钟,降温至室温后,弧形陶瓷基片就获得了。进行金属化:在弧形陶瓷片一个表面上,需要金属化的表面,放置氧化铜箔,厚度0.3mm,精细地,进行氮气保护烧结,其氧气含量35ppm,加热到1072,保温大约6分钟,然后冷却到室温,这个位置的金属化就完成了。其他位置的金属化也用相同的方法。金属化之后,导电图形的成型用PCB板的掩膜及腐蚀的方法,腐蚀剂通常用三氯化铁溶液,腐蚀之后,除去掩膜材料,导电图形就完成了。

例2:弧形陶瓷基片的制作方法与例1基本相同,仅仅将生瓷粉改为氧化铝。空气烧结,加热至1200,保温5小时,缓慢冷却到室温,降温速率2/分钟。弧形基片制作完成。在弧形基片需要金属化的位置放置氧化铜箔,其厚度0.3mm,一起在氮气中烧结,加热至1072,保温6分钟,降至室温,金属化就完成了。后续的导电图形的腐蚀成型方法与例1相同。

例3:这里的陶瓷基片的金属化方法与前面举例有所不同。在弧形陶瓷基片需要金属化的位置涂覆焊接浆料,其成分为40%Ag-55%Cu-5%Ti,然后将铜箔放置到陶瓷片上,其厚度0.3mm,然后进行真空烧结,加热温度至850,保温8分钟,降至室温。后续的导电图形的腐蚀方法与例1相同。

例4:这里的陶瓷基片的金属化,使用了一种叫做“焊接箔”的材料,它描述在德国专利DE3930859中,它由共晶氧化物组成,使用时,放置在铜箔与陶瓷基片之间,氮气烧结,加热至1072,保温时间的选择应使特性令人满意,例如6分钟。焊接箔材料熔融,使铜箔与陶瓷粘接在一起。后续的导电图形的腐蚀方法与例1相同。 

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