[发明专利]复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的复合材料(Verbundobjekt)以及一种用于制造该复合材料的方法。

背景技术

这种类型的复合材料，例如用于微机电系统(MEMS)和在半导体技术中高度绝缘的复合片或封装形式，是大量公知的。

关于第一应用，通过夹层式(sandwichartig)构造的两层片(其空腔保持为真空)实现热绝缘能力的极大改进。对于多层片也类似适用。

为了制造这样的玻璃复合材料，公知的是，将要互相复合的组件(Bauelement)，特别是玻璃片，通过接合处理(Fügeprozess)特别是焊接处理密封地结合到一起。通常在大气压力下进行焊接处理并且然后将形成的空腔抽真空。

特别通常的是以下四种提到的焊接材料。

专利US5902652描述了使用低熔点玻璃焊料，以将两个玻璃片互相结合。该接合过程在大约500℃进行并且典型地需要数小时。

专利公开US2002/0088842描述了使用主要基于锡的金属焊料。典型的熔点温度处于250至450℃范围内。在该方法中首先必须将在作为复合区域设置的边沿区域中的玻璃表面金属化，由此形成一个可通过焊料良好润湿的表面。否则不能形成稳定的焊接搭接片(Lotbrücke)。

在欧洲专利EP1199289B1中描述了该技术的一个扩展。在所述文件中描述了没有预熔化的情况下活泼的锡或锡焊料在玻璃表面上的直接焊接。然而由此获得的结合就机械强度和压力条件下的长时间稳定性来说明显低于阳极键合(anodische Verbindung)并且由此作为对于抽真空的绝缘玻璃的边沿结合几乎不允许实际的应用。

专利US6444281描述了使用基于铟的低熔点金属线以形成密封。由此可以在200℃以下的相对低的温度下进行接合过程，并且不需要将玻璃表面事先金属化。然而该结合的机械稳定性必须通过附加的试剂、特别是通过在密封处外部安置的环氧树脂粘合剂来加强。然而铟的稀有性造成该技术的商业应用的障碍。

作为其它的方案，要提到阳极键合(anodischer Bonding)技术。

专利US3470348描述了在温度升高情况下离子导电的氧化材料与液态金属之间形成阳极键合。在此将液态金属相对于绝缘体设为正电势。通过加热绝缘体，其导电性极大提高，由此开始有电流流过。在例如20μA/mm²的电流密度的情况下，大约在30秒内形成化学扩散层并且由此在金属和绝缘体之间形成结合。然而，在该专利中提出的焊接金属或者是高熔点有毒性的，或者其以这种形式不能与玻璃形成具有耐机械压力的结合。

在专利US4393105中描述了用于制造复合玻璃片的阳极键合的应用。其中提出，将两个玻璃片和一个起垫片(Abstandshalter)作用的金属框结合在一起。特别是提出具有U形轮廓的由铝构成的金属框，其每条边(Schenkel)分别邻接两个玻璃片中的一个的对应面。通过阳极键合，在金属框和玻璃片之间形成介质密封方式的结合。然而在此证明有问题的是，利用这样的U形轮廓需要大面积的大量支柱，其产生大量不期望的热传导。为此在整个范围上以这种方式几乎不能实现密封的阳极接合，因为在整个范围上不能实现与玻璃的相同的接触。

同样对于微机电系统(MEMS)的制造也考虑了阳极键合，但是没能够实施。例如Goyal等人描述了一种利用锡焊料接合两个耐热玻璃基底(Pyrex-Substrate)的方法，其中在基底的待接合的区域首先必须设置薄的Cr/Au薄膜(A.Goyal，J.Cheong and S.Tadigadapa，Tin-based solder bonding for MEMS fabrication and packaging applications，J.Micromech.Microeng.14(2004)819-825)。在引言中Goyal等人虽然简短提到阳极键合，但是考虑到提出的不同缺陷而将其舍弃。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，改进本文开头提到种类的复合材料并且提供一种用于制造该复合材料的方法。

本发明通过权利要求1的特征部分以及通过按照权利要求10的制造方法解决上述技术问题。

按照本发明的复合材料包括两个组件，这两个组件在位于其间的结合区域中通过焊接搭接片以介质密封的方式互相结合。至少一个所述组件中至少在面向结合区域的面上具有由在升高温度下离子导电的氧化材料形成的外层。