制造电路载体和连接电导体与电路载体的金属化层的方法转让专利
申请号 : CN201510375933.3
文献号 : CN105244293B
文献日 : 2018-12-25
发明人 : M.埃瑟特 , M.诺曼 , T.诺伊贝尔 , G.施特罗特曼
申请人 : 英飞凌科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.用于制造电路载体(10)的方法,具有如下步骤:
提供电绝缘的载体(1),所述载体具有上侧(1t),以及与所述上侧(1t)相对的下侧(1b);
在所述上侧(1t)上提供第一金属薄膜(21);
在所述第一金属薄膜(21)上提供第二金属薄膜(22);
在所述第一金属薄膜(21)与所述第二金属薄膜(22)之间提供硬化材料(20);
制造在所述上侧(1t)上布置的且具有硬化地带(25)的上部的金属化层(2),其中所述硬化地带(25)的至少一个连续的区段(250)通过所述硬化材料(20)的至少一部分扩散到所述第一金属薄膜(21)中并且所述硬化材料(20)的至少另一部分扩散到所述第二金属薄膜(22)中的方式产生。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述连续的区段(250)具有至少5μm和/或至多100μm的厚度(d25)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述连续的区段(250)具有至少1mm2或至少4mm2的基本面积(A250)。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述连续的区段(250)在每个位置都具有大于所述第一金属薄膜(21)的第二硬度(H21)的第一硬度(H25)。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中所提供的载体(1)被构造为陶瓷层或坯件。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述第一金属薄膜(21)在施加所述硬化材料(20)之前或之后材料配合地与所述载体(1)连接。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述上部的金属化层(2)的厚度(d2)为最高
2mm。
8.根据权利要求1或2所述的方法,其中
所提供的电绝缘的载体(1)被构造为陶瓷层,所述陶瓷层在制造所述硬化地带(25)之前和/或期间和/或之后材料配合地与所述第一金属薄膜(21)连接;或者所提供的电绝缘的载体(1)被构造为坯件,所述坯件在制造所述硬化地带(25)之前和/或期间和/或之后材料配合地与所述第一金属薄膜(21)连接。
9.根据权利要求1或2所述的方法,其中在制造所述硬化地带(25)之后将所述上部的金属化层(2)结构化。
10.根据权利要求1或2所述的方法,其中没有电器件通过焊接或烧结连接与所述上部的金属化层(2)的背离所述载体(1)的侧连接。
11.用于将电路载体(10)的金属化层(2)与电导体(7)连接的方法,具有如下步骤:提供电路载体(10),所述电路载体具有:带有上侧(1t)和与所述上侧(1t)相对的下侧(1b)的电绝缘的载体(1);以及上部的金属化层(2),所述金属化层被布置在所述上侧(1t)上并且所述金属化层具有带有第一硬度(H25)的硬化地带(25);以及与所述硬化地带(25)不同的地带(21,22),所述地带(21,22)具有第二硬度(H21,H22),其中所述第二硬度(H21,H22)小于所述第一硬度(H25),并且其中所述硬化地带(25)具有连续的区段(250);
在所述上部的金属化层(2)的背离所述电绝缘的载体(1)的侧上确定连接部位(28),其中所述连接部位(28)的位置被选择成,使得所述硬化地带(25)被布置在所述连接部位(28)和所述电绝缘的载体(1)之间;和在所述连接部位(28)上通过超声波焊接建立所述上部的金属化层(2)和所述电导体(7)之间的导电的、材料配合的连接。
12.根据权利要求11所述的方法,其中电路载体(10)的提供包括根据权利要求1至10中任一项所述的方法制造电路载体(10)。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述连续的区段(250)具有至少5μm和/或至多100μm的厚度(d25)。
14.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述连续的区段(250)具有至少1mm2或至少2
4mm的基本面积(A250)。
15.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述连续的区段(250)在每个位置都具有至少与所述第一硬度一样大的硬度。
16.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述上部的金属化层(2)的厚度(d2)最高为
2mm。
17.根据权利要求11或12所述的方法,其中所述电路载体直接在制造具有硬化地带(25)的上部的金属化层(2)之后没有利用有源的和/或无源的电子构件来装配。
说明书 :
制造电路载体和连接电导体与电路载体的金属化层的方法
技术领域
背景技术
如电连接线路或其他导体与金属化层导电地连接,通常使用超声波焊接法。在此,导体通过
超声波发生器被挤压向金属化层并且借助于超声波相对于金属化层置于振动中。这两个焊
接伙伴的相对运动结合起作用的挤压力引起十分稳固并且温度变化稳定的导电连接的构
造。
压力。因为绝缘层不应当被损坏,所以超声波焊接中的工艺参数通常必须在对于最佳的超
声波焊接结果而期望的参数空间之外来选择。
发明内容
层的情况下与该电路载体的金属化层连接。本发明的另一任务在于,提供一种方法,借助所
述方法也能够通过超声波焊接将具有高的导体横截面的导体与电路载体的金属化层连接,
而在此没有损坏电路载体的电绝缘层。
上侧上并且具有硬化地带。硬化地带的至少一个区段通过硬化材料的至少一部分扩散到第
一金属薄膜中产生。
上侧上并且所述金属化层具有带有第一硬度的硬化地带;以及与硬化地带不同的地带,所
述地带具有第二硬度,所述第二硬度小于第一硬度。在此,硬化地带具有连续的区段。在上
部的金属化层的背离电绝缘的载体的侧上确定连接部位。连接部位的位置被选择成,使得
硬化地带布置在连接部位和电绝缘的载体之间。在连接部位上通过超声波焊接在上部的金
属化层和导体之间建立导电的、材料配合的连接。
利用具有贝尔科维奇针的纳米压头和20秒的检查持续时间的情况下的检查参数“直至9mN
的最大力的力受控的实验”相结合。
附图说明
具体实施方式
多2mm。可选地,载体1能够被构造为平面的、薄层,当然其原则上能够任意地成形。
(BeO);氧化锆(ZrO2);氧化钇(Y2O3);氧化钙(CaO);氧化镁(MgO);碳化硼(B4C);氮化硅(Si3N4);氮化硼(BN);金刚石;作为金刚石的其他的碳改性物。
够存在一个或多个金属的或非金属的中间层。
体1和下部的金属化层4之间也能够存在一个或多个金属的或非金属的中间层。
利用具有贝尔科维奇针的纳米压头和20秒的检查持续时间的情况下的检查参数“直至9mN
的最大力的力受控的实验”相结合。
或至少部分地扩散到第一金属薄膜21中,在所述退火步骤中第一金属薄膜21和硬化材料20
被加热到至少350℃的温度上。温度在此选择得比第一金属薄膜21的熔化点低。因此,硬化
材料20与第一金属薄膜21的材料相协调,使得在第一金属薄膜21中如在图1B的结果中示出
那样至少局部地形成硬化地带25的构造,所述硬化地带具有高于第一金属薄膜21的初始硬
度H21的硬度H25。硬化地带25的形成基于由硬化材料20的扩散决定的沉淀硬化。可选地,硬
度H25能够比原始硬度H21大至少10%。
上焊接到第一金属薄膜21上,那么能够将用于超声波焊接的工艺参数(例如挤压力,超声波
发生器借助所述挤压力将电导体相对于上部的金属化层2挤压)选择成,使得所实现的超声
波焊接结果(即焊接连接的强度)比在除了没有硬化地带25之外相同的常规的装置中更好。
装配的,特别是该电路载体能够不利用有源和/或无源的电子构件来装配,而是此后才利用
所述有源和/或无源的电子构件装配。
方式进行,例如通过刻蚀或铣削或激光加工。
确定连接部位28(图1C)。选择连接部位28的位置,使得硬化地带25被布置在连接部位28和
电绝缘的载体1之间。在连接部位28上现在通过超声波焊接建立上部的金属化层2和导体7
之间的导电的、材料配合的连接。
超声波发生器6置于超声波范围(≥15kHz)中的振动中。在此,振动能够——如在图2中根据
水平箭头表明那样——被构造为线性的振动,其中超声波发生器6基本上平行于上侧1t往
复振动。替代地,振动也能够作为围绕着轴线的旋转振动进行,所述轴线垂直于上侧1t伸展
经过连接部位28。
电路载体10上,在对上部的金属化层2结构化之前(图1B)或之后(图1C)还将一个或多个另
外的金属层引入到硬化地带25上,使得硬化地带25位于载体1和所述另外的金属层的每个
之间。在该情况下,一个或多个另外的金属层是上部的金属化层2的组成部分。于是,连接部
位28会位于所述一个另外的金属层的或所述多个另外的金属层中的最上方那个的背离载
体1的侧上。在将电导体7与上部的金属化层2超声波焊接在连接部位28上之后,一个或多个
金属层分别被布置在电导体7和硬化地带25之间。
1t连接。然而替代地也存在如下可行性:硬化地带25首先在第一金属薄膜21中产生并且随
后第一金属薄膜21连同硬化地带25一起才材料配合地与载体1的上侧1t连接。
金属薄膜22之间。此后,在退火步骤期间,硬化材料20的一部分扩散到第一金属薄膜21中并
且另一部分扩散到第二金属薄膜22中,在所述退火步骤中第一金属薄膜21、第二金属薄膜
22和硬化材料20被加热到至少350℃的温度上。
的硬化地带25。如果否则在退火步骤之后硬化材料20的一部分保留在第一金属薄膜21和第
二金属薄膜22之间,那么会形成两个彼此分开的硬化地带:第一金属薄膜21中的第一硬化
地带和第二金属薄膜22中的第二硬化地带。在这两个情况下,硬化材料20与第一金属薄膜
21和第二金属薄膜22的一种或多种材料相协调,使得硬化地带25具有高于第一金属薄膜21
的原始硬度H21的和/或高于第二金属薄膜22的原始硬度H22的硬度H25。替代地或附加地,
硬化地带25也能够具有降低的弹性模量Er25,所述弹性模量高于第一金属薄膜21的初始的
降低的弹性模量Er21和/或高于第二金属薄膜22的初始的硬度H22。
膜22的初始的降低的弹性模量Er22高至少10%。
线和/或安装面51、52、53、54,这例如在图3C中示出。结构化能够以任意的方式进行,例如通
过刻蚀或铣削或激光加工。
的侧上确定连接部位28(图3C)。连接部位28的位置又——如在本发明的全部变型形式中那
样——选择成,使得硬化地带25被布置在连接部位28和载体1之间。导体7焊接在连接部位
28上如参考图2已经阐述的那样进行。
和载体1之间。此后,在退火步骤期间,硬化材料20完全地或至少部分地扩散到第一金属薄
膜21中,在所述退火步骤中第一金属薄膜21和硬化材料20被加热到至少350℃的温度上。在
此,硬化材料20能够是活性焊料的组成部分,借助所述活性焊料通过活性硬焊将第一金属
薄膜21与载体1连接。
H25。可选地,硬度H25比硬度H21大至少10%。
导线和/或安装面51、52、53、54,这例如在图5C中示出。结构化能够以任意的方式进行,例如
通过刻蚀或铣削或激光加工。
的侧上确定连接部位28(图5C)。连接部位28的位置又——如在本发明的全部变型形式中那
样——选择成,使得硬化地带25被布置在连接部位28和载体1之间。导体7焊接在连接部位
28上如参考图2已经阐述的那样进行。
和5C的实施例能够看出,所述区段能够通过如下方式制造,即事先产生的硬化地带25通过
上部的金属化层2的结构化被划分成至少两个分别连续的区段250。
图1A至1B阐述的具有如下区别的方法,即硬化材料20以至少两个彼此隔开的部分被施加到
第一金属薄膜21的背离载体1的侧上。由此,通过退火步骤形成具有至少两个彼此隔开的、
分别连续的区段250的硬化地带25。
应于借助图3A至3B阐述的具有如下区别的方法,即硬化材料20不完全地而是仅部分地扩散
到第一金属薄膜21和第二金属薄膜22中。在退火步骤之后,存在两个彼此隔开的分别连续
的区段250,在所述区段之间残留硬化材料20的剩余物。
区段250。然而原则上,连续的区段250的数量能够任意地选择。
段250的硬化地带,所述连续的区段具有基本面积A250。在当前的俯视图中,连续的区段250
根据其在上部的金属化层2中所占据的位置能够是被覆盖的或可见的。因此,其边界线虚线
示出。基本面积A250在此通过连续的区段250到平行于上侧1t的平面正交投影的投影面的
大小给出。
此组合。
上部的金属化层2的背离载体1的侧之前并且在通过超声波焊接将电导体7与上部的金属化
层2的背离载体1的侧连接之前,所述坯件就被烧结。
接。
的侧上。
关的待硬化的金属薄膜的硬化。