[發明專利]使用皮秒激光生產金屬陶瓷基材的方法

有效

• 申請號: 201680074420.1
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108367387B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: A·羅格;R·瓦克爾
• 申請（專利權）人: 賀利氏德國有限責任兩合公司
• 主分類號: B23K26/06
• 分類號: B23K26/06;B28D1/22;B28D5/00;B23K26/40;H01L21/48;H01L23/373;B23K26/364;C04B37/02;C03B33/02;C03B33/09
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 徐國棟;林柏楠

本發明涉及加工金屬化陶瓷基材的方法和通過該方法得到的金屬陶瓷基材。

本發明涉及一種加工金屬化陶瓷基材的方法和通過該方法得到的金屬陶瓷基材。

例如通過DCB、AMB和DAB方法得到的金屬陶瓷基材是本領域技術人員已知的。這些金屬陶瓷基材通常以所謂的“多用途(multiple-use)”生產。在該多用途中，陶瓷基材在陶瓷層的至少一個表面側，但優選在兩個表面側上顯示出單獨的金屬化，其中預定斷裂線在陶瓷層上行進，使得通過這些預定斷裂線斷裂，大面積金屬陶瓷基材可以以單個的基材分離，然后其可各自形成電路或模塊的電路板。

以多用途制造這類金屬陶瓷基材的方法的部分步驟是將單一部件與多用途分離，這通常通過激光進行。在這種情況下，通常使用250-400瓦特的CO₂諧振器。由于激光，產生彼此靠近排列的盲孔。這些盲孔形成預定斷裂線(穿孔)。

該步驟中所用運動系統通常裝配有用于金屬陶瓷基材的x-y桌臺和剛性激光器，因為具有約10.6μm波長的CO₂激光器不是光纖導光的，并且通過光學裝置的移動，光路的長度以及因此光束質量發生變化。

使用透鏡聚集激光。反過來，為了保護它們，使用工藝氣體(例如，壓縮空氣或氧氣)，其與激光一起從工藝氣體噴嘴出現。這樣，可防止由基材噴出的部分熔融材料污染透鏡(工藝氣體防止污染物進入噴嘴)。然而，工藝氣體同時還用于將熔融材料從激光錐中吹出。

由于經常存在對刻痕的不同需求(一方面，需要產生預定斷裂線，另一方面，需要切割或鉆孔，即切割基材)，用于加工金屬陶瓷基材的相應設備通常裝配有兩個不同的工藝噴嘴。

已知方法的缺點在于，由于激光噴嘴沒有達到足夠接近基材表面而使填充基材(例如芯片和引線鍵合)的處理更加困難。因此，激光錐不能被充分地吹出且玻璃相保留在激光錐中。

已知方法的缺點是激光粉塵和飛濺物必需通過清洗步驟從表面上除去。

已知方法的缺點進一步是當切割陶瓷時，產生必需機械除去的毛刺。這導致工藝復雜性增加以及產品廢料增加的風險。

常用的CO₂諧振器也不容許加工銅，因此不能切穿銅。

所用CO₂諧振器的另一缺點是陶瓷的穿透點(初始孔)清晰可見。存在更多令人煩擾的熔融相和殘余物。由于差的外觀，這個初始孔通常必須放置在失效部位的區域，這也意味著增加程序創建的工作量并且需要較長的處理時間。

此外，需要一種從背面激光蝕刻金屬陶瓷基材的方法。由于制造工藝，這是金屬陶瓷基材的凹面。因此基材的角部和邊緣在某些材料組合處向上。盡管可以減小金屬陶瓷基材的偏轉，但是，通常的CO₂激光器不可能產生足夠的焦點深度。因此，經常在邊緣區域出現錯誤的激光加工和廢料。

基于該現有技術，本發明的任務是優選避免上述現有技術的缺點。

特別地，本發明的任務是提供一種加工陶瓷或金屬陶瓷基材的方法，其可以以每個激光系統的高經濟效率和高加工能力進行。該方法應特別適于Al₂O₃、ZTA(鋯摻雜Al₂O₃)、AlN和Si₃N₄類型的陶瓷。該方法應當優選不在基材上形成殘余物(即激光粉塵或切割毛刺)而進行。

此外，本發明方法應當優選容許引入盡可能精確斷裂的預定斷裂線或激光劃線，這要求引入足夠的激光深度以及引入產生微裂紋的足夠切口效應。另外，激光劃線應當優選不在隨后的電鍍過程中金屬化。

此外，本發明方法應當優選能夠將金屬陶瓷基材的銅燒蝕和切穿。

最后，本發明方法應當優選使得可加工例如用芯片和引線鍵合裝配的陶瓷基材，而不必接受當激光錐未被吹出時出現的缺點。