[发明专利]用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法、通过该方法得到的金属喷镀陶瓷衬底和载体，所述金属喷镀陶瓷衬底和载体在按照本发明的用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法中得到应用。

背景技术

金属喷镀陶瓷衬底被应用在功率半导体模块領域。在此，陶瓷衬底在上侧以及必要时在下侧配备金属喷镀，其中通常至少一个金属喷镀侧面稍后具有例如通过蚀刻工艺产生的电路技术结构。用于这种金属喷镀陶瓷衬底的公知的方法通过共晶键合来实现并且通常被称作直接键合工艺。

从文献US 3,744,120，US 3,994,430，EP 0 085 914 A或DE 23 19 854 A可得知用于通过键合工艺制造金属喷镀陶瓷衬底的方法，所述文献的相对应的公开內容通过引用而包括在本发明中。这些公知的制造方法，例如在直接铜键合工艺(DCB工艺)中的共同点在于，首先将铜氧化为使得得到基本上均匀的铜氧化层。然后所得到的铜箔被放置到陶瓷衬底上，而且由陶瓷衬底和铜箔构成的复合体被加热至大约在1025到1083℃之间的工艺温度或者键合温度，由此发生金属喷镀陶瓷衬底的构造。最后，所得到的金属喷镀陶瓷衬底被冷却。

执行陶瓷衬底与金属箔的结合在炉子中进行，其中通常使用所谓的键合炉。相的应的键合炉通常也被称为隧道炉，尤其包括一个纵向延伸的隧道状炉内区域(也称为马弗炉)以及一个具有传送元件(例如以用于传送处理物经过用加热设备加热的炉内空间的灵活并且耐热的传送带的形式)的传送装置。陶瓷衬底与金属箔一起被放置到传送带上的载体上，并且紧接着在键合炉中以通过传送带驱动的方式穿过加热区，在所述加热区中达到需要的键合温度。在键合工艺结束时，所得到的由陶瓷衬底和金属箔构成的复合体被冷却。

该方法原则上可应用于制造单侧金属喷镀陶瓷衬底以及也可用用于制造双侧金属喷镀衬底。在此，双侧金属喷镀衬底的制造通常通过一个两级键合工艺来实现。

在所述用于制造双侧金属喷镀陶瓷衬底的两级键合工艺的情况下，在两次炉内工序过程中的陶瓷与在陶瓷衬底的对置侧上的金属层结合。为了该目的，陶瓷衬底首先被放置到一个载体上，并且紧接着在上侧、也就是说在远离载体的一侧用金属箔覆盖。通过热作用，陶瓷衬底的该侧与金属层结合，并且紧接着所得到的装置被冷却。紧接着，该衬底被翻转，在第二键合工艺，衬底的另一侧以相同的方式配备金属层。在给第二衬底侧涂层时，已经在第一键合工艺中在陶瓷衬底上形成的金属层会平放在载体上，其中由于对于第二次金属喷镀所需的键合热量而也可能发生所述已经形成的第一金属层的熔化。在此，在陶瓷衬底上首先形成的金属层中会得到缺陷，因为发生了在部分熔化的第一金属层与首先形成的具有衬底的金属层处在其上的载体之间的相互作用。相对应的缺陷例如可以由载体材料的残留物或其它异物来得到，所述载体材料的残留物或其它异物在从载体除去后粘附在熔化的金属层上。除此以外，在执行单侧的键合工艺、例如由单侧键合的衬底的双金属效应引起的单侧的键合工艺时，在键合炉中加热期间可能发生单侧金属喷镀衬底的弯曲。

为了减少金属喷镀衬底面由于与载体材料相互作用引起的这样的损坏，DE 10 2004 056 879 A例如描述了一种用于在使用直接键合工艺的情况下制造双侧金属喷镀陶瓷衬底的方法，其中由至少两个金属层和一个布置在所述金属层之间的陶瓷衬底构成的装置被放置在配备有隔离层的载体上，并且所述装置接着被加热到如下温度，在所述温度下发生所述两个金属层与陶瓷衬底的键合。通过使用相对应的隔离层应该不发生所述载体与所述装置的附着的金属层的结合。

尽管如此，在使用这类隔离层的情况下至少一个已经金属喷镀的层也大面积地放在接触面上，而且值得期望的是尽可能避免与金属喷镀衬底的这种附加的接触面。