[发明专利]具有金属化表面的陶瓷体的结构部件

说明书

本发明涉及一种具有由陶瓷构成的物体的结构部件，所述物体在至 少一个区域在它的表面上用金属化部覆盖。

DE 102004012231B1公开了一种板形金属化的陶瓷基质。这个陶 瓷基质由一个陶瓷层构成。这个陶瓷层在至少一个表面侧上具有一个用 DCB-技术(Direct Copper Bouding-直接铜熔接)施加的薄膜的形式的金 属化部或者由铜或者一种铜合金构成的层。

特别是当陶瓷体两侧被金属化时，在具有板形的金属化的陶瓷体的 结构部件中难于排出在运行中出现的热量。

本发明的任务是提供一种具有在它的表面上金属化的陶瓷体的结 构部件，且该陶瓷体具有良好的排热能力。

这个任务借助权利要求1的特性特征得以完成。在从属权利要求中 介绍了本发明的一些有利的方案。

根据本发明的结构部件为空间结构。陶瓷体不是板形设计而是一个 三维体。这样，任何形状的例如板形的其它物体可以连接在一个物体上。 但是整个物体是整件的，也就是说，它不是由单个部件组装成的。若例 如当另一些板垂直立在一个板上则产生一个E形的总物体。这样一种形 状例如具有散热件。

结构部件的本体由一种陶瓷材料构成。这种陶瓷材料在它的组成成 分方面可和所要求的特性，例如绝缘、部分放电耐受性 (Teilentladungsfestigkeit)和热稳定性相协调。陶瓷材料作为主成份含 有50.1重量％至100重量％的ZrO₂/HfO₂，或者50.1重量％至100重量％ 的Al₂O₃，或者50.1重量％至100重量％的AlN，或者50.1重量％至100 重量％的Si₃N₄，或者50.1重量％至100重量％的BeO，50.1重量％至100 重量％的SiC，或者以规定的份额范围按任意组合的至少两个主成份的 组合，以及作为副成份含有在至少一种氧化阶段里和/或化合物里的元素 Ca、Sr、Si、Mg、B、Y、Sc、Ce、Cu、Zn、Pb，所述元素的氧化物和 /或化合物单独地或者按规定份额范围以任意组合具有≤49.9重量％的 份额。主成份和副成份在扣除≤3重量％的杂质份额的情况下以任意的 组合彼此组合成一个100重量％的总组成。

没有金属化部的结构部件的陶瓷材料的热膨胀系数小于12× 10^-6/K。陶瓷体的弯曲断裂强度大于100MPa，并且材料的导热能力大 于1W/mK。通过这些措施使得通过陶瓷材料的热引起的膨胀所产生的 金属化部的载荷很小。通过陶瓷特别是在用铜金属化时降低了它的高的 热膨胀系数，并且因此接近电子结构元件的和金属化部连接的半导体材 料的热膨胀系数。这样就避免了在半导体元件的材料中的在加热时所出 现的应力。

作为金属化部优选地金属或者金属层紧密地，或者通过机械的形状 配合连接全表面或者部分表面地和陶瓷体连接，其具有和支承体相同的 或者不相同的导热能力。金属化部例如由钨、银、金、铜、铂、钯、镍、 铝或者钢以纯的或者技术的质量构成，或者由至少两种不同的金属的混 合物构成。金属化部例如也可附加地或者单独地由反应焊料、软焊料或 者硬焊料构成。

金属化部的金属或者金属层也可和例如增加附着力的添加材料，或 者另外的添加材料，如玻璃或者聚合材料混合，以提高陶瓷体上的金属 化部的附着能力。

金属化部的一个层或者多个层是在使用DCB方法(Direct Copper Bonding-直接铜熔接)，或者AMB方法(Active Metal Brazing-活性金 属钎焊)，或者丝网印刷方法，或者电解方法，或者化学沉积，或者蒸 镀方法，或者借助粘接或者粘贴，或者这些方法的组合施加到对置的和 /或相邻的表面上的体的表面上。

陶瓷体上的金属化部由每个金属化的面的至少一个层构成。金属化 部作为金属体部分表面地或者全表面地，或者部分地或者全部地以平面 平行或者几乎平面平行的形式，或者任意几何形状成形地，或者以这些 形式的组合覆盖陶瓷体的表面。

金属化部的所述至少一个层的厚度≤2毫米，它的附着能力大于20 N/cm。这样就排除了由于热载荷所引起的涂层的自行脱开。

用金属化部在至少两个其表面上覆盖陶瓷体。金属化部具有100 W/mK的最小导热能力。这样就保证了在通过结构元件或者电路引起高 的热载荷时良好的排热能力。