[發(fā)明專利]電子線路基片

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00128792.3
• 申請日: 1995-04-11
• 公開（公告）號: CN1332265A
• 公開（公告）日: 2002-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 寧曉山;永田長壽;櫻庭正美;田中敏和;木村正美
• 申請（專利權）人: 同和礦業(yè)株式會社
• 主分類號: C23C2/00
• 分類號: C23C2/00;H05K3/02;C04B41/88
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 龍傳紅

本申請是申請日為1995年4月11日，申請?zhí)枮?5104308.0，發(fā)明名稱為“制造金屬陶瓷焊接材料或部件的方法、其產品和產品用途”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明涉及由牢固的金屬陶瓷焊接(MBC)(metal-bonded-ceramic)部件板制成的電子線路基片。

MBC部件被廣泛用于汽車、電子設備及其它領域，因為它利用了陶瓷的化學穩(wěn)定性、高熔點、絕緣性和高的硬度，以及金屬的高強度、高韌性、自由加工性和傳導性。這些部件的典型應用包括汽車渦輪增壓器的轉子、以及用于安裝大功率電子元件的基片和包封。

已經(jīng)知道MBC材料及部件可用不同方法例如粘合、電鍍、金屬化、熱噴射、釬焊、DBC、熱裝套和澆鑄來制造。粘合是一種用有機或無機粘合劑將金屬件與陶瓷元件焊接起來的方法。電鍍方法包括活化陶瓷件的表面，并將其浸于電解槽內以形成一個金屬鍍層。金屬化的方法是在陶瓷件的表面涂上一層含金屬顆粒的漿料，然后進行燒結以形成金屬層。熱噴射是將熔融金屬(或陶瓷)的液滴噴射到陶瓷(或金屬)件的表面，從而在那個表面上形成了一層金屬(或陶瓷)層。釬焊是借助低熔點的填料金屬或合金將金屬和陶瓷元件焊接起來。為了保證使填料金屬或合金與陶瓷件牢固焊接，通過一種合適的方法例如金屬化或熱噴射，在陶瓷的焊接表面加上一種與陶瓷高度反應的金屬組份或在陶瓷的焊接表面預先形成一層金屬層。DBC是為了將氧化物陶瓷件與銅元件結合起來而特定開發(fā)的技術。根據(jù)DBC，當銅元件與陶瓷件焊接時，將含氧的銅元件在惰性氣氛中加熱，或者首先將無氧的銅板表面氧化形成一層氧化層，然后將其焊接到陶瓷件上。為了利用DBC技術將非氧化物陶瓷件與銅元件焊接起來，首先要在非氧化物陶瓷件的表面形成一層氧化物層。在熱裝套時，在要結合的陶瓷和金屬件上分別形成一個凸起和凹處，便得凸起部分的外徑與凹處的內徑相等，然后加熱金屬使凹處膨脹，并將瓷件上的凸起部分放入凹處，此后，將兩個元件冷卻，使它們形成一個整體結合，其中陶瓷件上的凸起部分嵌套在金屬件上的凹處。澆鑄與熱裝套相類似，只是它將金屬澆鑄在陶瓷周圍并冷卻，使金屬收縮，并使得陶瓷件嵌套成為一個整體部分。

但是，這些現(xiàn)有技術有它們的問題。粘合法制得的復合材料的粘合強度和耐熱性差。電鍍、金屬化和熱噴射方法的應用通常局限于形成厚度從幾微米到幾十微米范圍內的薄的金屬(或陶瓷)層時的情況。熱裝套或澆鑄法僅適用于某些特殊情況，即至少部分陶瓷件要嵌套在金屬中，在DBC方法中，銅是能被焊接的唯一金屬，而且焊接溫度必須在接近Cu—O低共熔點的很窄的范圍內，因此很容易形成焊接缺陷如隆起和焊接不完全。釬焊使用昂貴的填料金屬或合復，而且要求焊接操作在真空中進行，因此，操作費用太高以至于限制了該方法在大范圍內的應用。

如上所述的，MBC部件可用作安裝大功率電子元件的基片。現(xiàn)在所用的MBC基片有在表面形成有銅線路圖案的陶瓷基片。根據(jù)所用陶瓷基片的種類和制造MBC基片的方法，市場上的復合材料基片可分為銅/氧化鋁直接焊接基片，銅/氮化鋁直接焊接基片，銅/氧化鋁釬焊基片和銅/氮化鋁釬焊基片。

未審查的日本專利52—37914公開了一種制造銅/氧化鋁直接焊接基片的方法：將一塊合氧銅板疊放在一塊氧化鋁基片上，或者在將銅板通過形成在界面上的銅和鋁的復合氧化物焊接在氧化鋁上之前，將無氧銅板在氧化氣氛下加熱，以在無氧銅板的表面形成氧化銅。

為了制造銅/氮化鋁直接焊接基片，必須首先在氮化鋁基片的表面形成一層氧化物。未審查日本專利3—93687中敘述了一種這樣的生產方法：首先，將氮化鋁基片在大約1000℃的溫度下于空氣中處理，以在其表面形成一層氧化膜，然后使用前面一段所述的方法，通過中間的氧化層將銅板焊在氮化鋁基片上。

為制造銅/氧化鋁或氮化鋁釬焊的基片，借助低熔點的填料金屬將銅板焊接在陶瓷基片上。一種常用的填料金屬是由包括Ag、Cu和Ti的合金制成。在這種情況下，加入Ag的目的是為了降低熔點，而添加Ti是為了增加填料金屬對陶瓷的濕潤性。