CN105934081A - 用于大面积金属包覆的陶瓷基片的结合策略 - Google Patents

用于大面积金属包覆的陶瓷基片的结合策略 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于大面积金属包覆的陶瓷基片的结合策略，更具体地，本发明的一些变型实施例可涉及一种电子器件；该电子器件可包括具有至少一个同心研磨表面的第一基片、和采用六边形排列印制图案覆盖第一基片的第二基片。

Description

用于大面积金属包覆的陶瓷基片的结合策略
本文中所陈述的一个或多个发明是依照政府合同编号DE-AC05-00OR22725而完成。政府在本文中所描述的一个或多个发明中可具有某些权利。
技术领域
与本公开大体相关的领域包括用金属层包覆电子器件的方法。
背景技术
在电力电子器件（特别是具有大约2平方厘米或以上的相对较大表面积的电子器件）的运行中，期望具有在任意数量相邻基片之间的最大传热、抗剪强度、和热循环阻力。在一些情况下，期望提供包括在第一基片上面的金属材料或金属浆体的第二基片，其中第二基片可以是陶瓷或金属电子器件。
发明内容
一些变型实施例可包括一种产品，该产品可包括具有至少一个同心研磨表面的第一基片、和可采用六边形排列印制图案而覆盖第一基片的第二基片。
一些变型实施例也可包括一种方法，该方法可包括提供可包括第一表面和第一材料的第一基片、研磨第一基片的第一表面从而提供可包括径向波纹状通道的同心圆图案、以及通过在第一基片上形成第二材料的六边形图案而用第二材料包覆第一基片的第一表面。
一些变型实施例可包括一种方法，该方法可包括提供可包括第一表面和第一材料的第一基片。该方法还可包括研磨第一基片的第一表面从而提供可包括径向波纹状通道的同心圆图案。该方法还可包括通过在第一基片的第一表面上印制第二材料的六边形图案而用可包括可烧结银浆的第二材料包覆第一基片的第一表面，其中六边形图案可包括多个六边形形状板，这些板各自可具有大约86平方毫米的表面积，并且其中多个间隙可被设置在相邻的六边形形状板之间并且可具有大约0.5毫米的宽度。该方法还可包括将第二材料烧结从而形成在第一材料与第二材料之间的互连。
基于下文中所提供的详细说明，在本发明范围内的其它说明性变型实施例将变得显而易见。应当理解的是，详细说明和所列举的变型实施例，虽然公开了可选的变型实施例，但意图只是为了说明的目的而并非意图限制本发明的范围。
本发明还公开了以下方案。
方案1. 一种产品，包括：
具有至少一个同心的研磨表面的第一基片；和
采用六边形排列的印制图案覆盖所述第一基片的第二基片。
方案2. 如方案1所述的产品，其中，所述第一基片包括金属材料。
方案3. 如方案1所述的产品，其中，所述第一基片包括陶瓷材料。
方案4. 如方案1所述的产品，其中，所述第二基片包括金属材料。
方案5. 如方案4所述的产品，其中，所述金属材料是可烧结银浆。
方案6. 如方案1所述的产品，其中，所述六边形排列的印制图案包括多个六边形形状板和多个间隙，所述间隙被设置在相邻的六边形形状板之间使得各六边形形状板不与任何相邻的六边形形状板接触。
方案7. 如方案6所述的产品，其中，所述多个六边形形状板至少包括具有在大约80至大约90平方毫米范围内的表面积的第一六边形形状板。
方案8. 如方案6所述的产品，其中，所述多个六边形形状板至少包括具有大约86.6平方毫米的表面积的第一六边形形状板。
方案9. 如方案6所述的产品，其中，所述多个间隙具有在大约0.6至大约0.4毫米范围内的宽度。
方案10. 如方案6所述的产品，其中，所述多个间隙具有大约0.5毫米的宽度。
方案11. 一种方法，包括：
提供包括第一表面和第一材料的第一基片；
研磨所述第一基片的所述第一表面，从而提供包括径向波纹状通道的同心圆图案；和
通过在所述第一表面上形成所述第二材料的六边形图案而用第二材料包覆所述第一基片的所述第一表面。
方案12. 如方案11所述的方法，还包括：
将所述第二材料烧结从而形成在所述第一材料与所述第二材料之间的互连。
方案13. 如方案11所述的方法，其中，用第二材料包覆所述第一基片的所述第一表面包括印制。
方案14. 如方案11所述的产品，其中，所述第一材料包括金属。
方案15. 如方案11所述的产品，其中，所述第一材料包括陶瓷。
方案16. 如方案11所述的产品，其中，所述第二材料包括金属。
方案17. 如方案16所述的产品，其中，所述第二材料是可烧结银浆。
方案18. 如方案11所述的产品，其中，所述六边形图案至少包括具有在大约80到大约90平方毫米范围内的表面积的第一六边形形状板。
方案19. 如方案11所述的产品，其中所述六边形图案至少包括具有大约86.6平方毫米的表面积的第一六边形形状板。
方案20. 一种方法，包括：
提供包括第一表面和第一材料的第一基片；
研磨所述第一基片的所述第一表面从而提供包括径向波纹状通道的同心圆图案；
通过在所述第一表面上印制所述第二材料的六边形图案而用包括可烧结银浆的第二材料包覆所述第一基片的所述第一表面，其中所述六边形图案包括各自具有大约86平方毫米的表面积的多个六边形形状板，并且其中多个间隙各自被设置在相邻的六边形形状板之间并且具有大约0.5毫米的宽度；和
将所述第二材料烧结从而形成在所述第一材料与所述第二材料之间的互连。
附图说明
基于详细说明和附图，将更充分地理解在本发明范围内的 变型实施例的所选实例，在附图中：
图1示出了包括具有带同心圆图案的第一表面的第一基片的一个变型实施例；
图2示出了包括包括第二材料的第二基片的六边形图案的一个变型实施例；
图3示出了包括第一基片的一个变型实施例，该第一基片具有包括第二材料的同心圆图案和六边形图案的第一表面。
具体实施方式
以下对变型实施例的描述在本质上仅仅是说明性的，而决不是意图限制本发明的范围、其应用、或使用。以下对变型实施例的描述只是部件、元件、行为、产品、和方法的例证，被认为是在本发明的范围内，并且该范围并非意图以任何方式被具体公开的或未明确陈述的内容所限制。本文中所描述的部件、元件、行为、产品、和方法可以不同于本文中明确描述的方式进行组合和重新布置，并且仍然被认为在本发明的范围内。
参照图1，第一基片12可包括第一表面14。第一表面14可具有同在其上面所形成的同心圆图案16。
参照图2，第二基片24可包括六边形图案18，该六边形图案18可包括至少一个六边形形状板20。六边形形状板20可包括可烧结银浆。第二基片24也可包括被设置在相邻的六边形形状板20之间的多个间隙22。
参照图3，金属包覆基片10可包括第一基片12，该第一基片12可包括第一表面14。金属包覆基片10也可包括第二基片24，该第二基片可包括六边形图案18，该六边形图案可包括至少一个六边形形状板20和设置在相邻六边形形状板20之间的多个间隙22。第二基片24可形成于第一基片12的第一表面14上。
第一基片12可以是包括金属或陶瓷材料的电子器件。第一基片12可以是电子器件中的构件。第一基片12可包括第一表面14，该第一表面可包括同心圆图案16。可利用任意数量的用于提供这种图案的已知方法在第一表面14上形成同心圆图案16。例如但不限于：可利用机械变形、机械加工、化学蚀刻、或者其它已知的类似工艺在第一表面14上形成同心圆图案16。同心圆图案16可提供在第一表面14上的径向或同心的波纹，该波纹可促进针对平面内剪切应力的双轴向阻力。
第二基片24可包括六边形图案18，该六边形图案可包括至少一个六边形形状板20。可在相邻的六边形形状板20之间设置多个间隙22，使得相邻的六边形形状板20不相互接触。第二基片24可包括金属材料，例如但不限于可烧结银浆。第二基片24可覆盖第一基片12。可利用印制方法或者其它类似的涂覆方法将第二基片24 施加到第一基片12的第一表面14。
金属包覆基片10可包括第一基片12，该第一基片包括可具有形成于第一表面14上的同心圆图案16的第一表面14，并且还可包括第二基片24，该第二基片可包括六边形图案18，该六边形图案可包括至少一个六边形形状板20和设置在相邻六边形形状板20之间的多个间隙22。可通过印制，在第一基片12的第一表面14上形成第二基片24。六边形图案18可具有高面积填充分数，该高面积填充分数可适应金属包覆基片10的改进的传热。此外，多个间隙22可提供在相邻六边形形状板20之间的连续通路从而便于高温加工期间的除气并且另外可利用伸缩缝提供内在应变消除。
第一表面14上的同心圆图案16与至少一个六边形形状板20的六边形图案18的组合可形成互连或界面边界，该互连或界面边界使金属包覆基片10的传热、抗剪强度、和热循环阻力最大化。金属包覆基片10可以是大面积电子器件，亦即，具有大约1-3平方厘米表面积的电子器件。形成于第一表面14上的同心圆图案16与至少一个六边形形状板20上的六边形图案18的组合可使更高效且低成本的电力电子器件的热管理成为可能，同时提高器件可靠性。
至少一个六边形形状板20的单个六边形形状板20可具有在大约80至大约90平方毫米范围内的表面积。至少一个六边形形状板20也可具有大约86平方毫米、或者大约86.62平方毫米的表面积。
多个间隙22可包括至少一个单独间隙，该间隙可具有大约0.6至大约0.40毫米的宽度。各单独间隙也可具有大约0.50毫米的宽度。这样，六边形图案18可包括至少一个六边形形状板20，该六边形形状板被多个间隙22与相邻六边形形状板20隔开，使得第一基片12的第一表面14被完全地覆盖在六边形形状板20的六边形图案18中。
在实践中和在使用中，可对第一基片实施成形、机械或化学机械加工、或者蚀刻从而提供同心圆图案，该同心圆图案可包括径向或同心的波纹并且可利用印制工艺、沉积工艺或其它类似的包覆工艺用第二基片24覆盖，使得第一基片12和第二基片24 构成金属包覆基片10。第二基片24可包括可烧结银浆。第一基片12可包括金属或陶瓷材料。金属包覆基片可以是电子器件或者电子器件的一部分。
根据变型实施例1，一种产品可包括具有至少一个同心的研磨表面的第一基片、和采用六边形排列印制图案覆盖第一基片的第二基片。
变型实施例2可包括如变型实施例1中所陈述的产品，其中第一基片可包括金属材料。
变型实施例3可包括如变型实施例1或2中所陈述的产品，其中第一基片可包括陶瓷材料。
变型实施例4可包括如变型实施例1-3的任一变型实施例中所陈述的产品，其中第二基片可包括金属材料。
变型实施例5可包括如变型实施例4中所陈述的产品，其中金属材料可以是可烧结银浆。
变型实施例6可包括如变型实施例1-5的任一变型实施例中所陈述的产品，其中六边形排列印制图案可包括多个六边形形状板和多个间隙，其中可将这些间隙设置在相邻的六边形形状板之间使得各六边形形状板可不与相邻的六边形形状板接触。
变型实施例7可包括如变型实施例1-6的任一变型实施例中所陈述的产品，其中多个六边形形状板可至少包括具有在大约80至大约90平方毫米范围内的表面积的第一六边形形状板。
变型实施例8可包括如变型实施例1-6的任一变型实施例中所陈述的产品，其中多个六边形形状板可至少包括具有大约86.6平方毫米的表面积的第一六边形形状板。
变型实施例9可包括如变型实施例6-8的任一变型实施例中所陈述的产品，其中多个间隙可具有在大约0.6至大约0.4毫米范围内的宽度。
变型实施例10可包括如变型实施例6-9的任一变型实施例中所陈述的产品，其中多个间隙可具有大约0.5毫米的宽度。
根据变型实施例11，一种方法可包括：提供可包括第一表面和第一材料的第一基片；采用可包括径向波纹状通道的同心圆图案研磨第一基片的第一表面；及通过在第一表面上形成第二材料的六边形图案而用第二材料包覆第一基片的第一表面。
变型实施例12可包括如变型实施例11中所陈述的方法，并且还可包括将第二材料烧结从而形成在第一材料与第二材料之间的互连。
变型实施例13可包括如变型实施例11-12的任一变型实施例中所陈述的方法，其中用第二材料包覆第一基片的第一表面可包括印制。
变型实施例14可包括如变型实施例11-13的任一变型实施例中所陈述的方法，其中第一材料可包括金属。
变型实施例15可包括如变型实施例11-14中陈述的方法，其中第一材料可包括陶瓷。
变型实施例16可包括如变型实施例11-15中所陈述的方法，其中第二材料可包括金属。
变型实施例17可包括如变型实施例11-16的任一变型实施例中所陈述的方法，其中第二材料可以是可烧结银浆。
变型实施例18可包括如变型实施例11-17中所陈述的方法，其中六边形图案可至少包括具有在大约80至大约90平方毫米范围内的表面积的第一六边形形状板。
变型实施例19可包括如变型实施例11-18的任一变型实施例中所陈述的方法，其中六边形图案可至少包括具有大约86.6平方毫米的表面积的第一六边形形状板。
根据变型实施例20，一种方法可包括：提供可包括第一表面和第一材料的第一基片；采用可包括径向波纹状通道的同心圆图案研磨第一基片的第一表面。该方法还可包括：通过在第一表面上印制第二材料的六边形图案而用可包括可烧结银浆的第二材料包覆第一基片的第一表面，其中六边形图案可包括各自具有大约 86平方毫米的表面积的多个六边形形状板，并且其中可将多个间隙设置在相邻的六边形形状板之间，这些间隙各自具有大约0.5毫米的宽度。该方法还可包括将第二材料烧结从而形成在第一材料与第二材料之间的互连。
以上对本发明的变型实施例的描述在本质上仅仅是示范性的，因此其变型实施例不应看作是背离本文件中所公开发明的精神和范围。

Claims (10)

1. 一种产品，包括：
具有至少一个同心的研磨表面的第一基片；和
采用六边形排列的印制图案覆盖所述第一基片的第二基片。
2. 如权利要求1所述的产品，其中，所述第一基片包括金属材料。
3. 如权利要求1所述的产品，其中，所述第一基片包括陶瓷材料。
4. 如权利要求1所述的产品，其中，所述第二基片包括金属材料。
5. 如权利要求4所述的产品，其中，所述金属材料是可烧结银浆。
6. 如权利要求1所述的产品，其中，所述六边形排列的印制图案包括多个六边形形状板和多个间隙，所述间隙被设置在相邻的六边形形状板之间使得各六边形形状板不与任何相邻的六边形形状板接触。
7. 如权利要求6所述的产品，其中，所述多个六边形形状板至少包括具有在大约80至大约90平方毫米范围内的表面积的第一六边形形状板。
8. 如权利要求6所述的产品，其中，所述多个六边形形状板至少包括具有大约86.6平方毫米的表面积的第一六边形形状板。
9. 一种方法，包括：
提供包括第一表面和第一材料的第一基片；
研磨所述第一基片的所述第一表面，从而提供包括径向波纹状通道的同心圆图案；和
通过在所述第一表面上形成所述第二材料的六边形图案而用第二材料包覆所述第一基片的所述第一表面。
10. 一种方法，包括：
提供包括第一表面和第一材料的第一基片；
研磨所述第一基片的所述第一表面从而提供包括径向波纹状通道的同心圆图案；
通过在所述第一表面上印制所述第二材料的六边形图案而用包括可烧结银浆的第二材料包覆所述第一基片的所述第一表面，其中所述六边形图案包括各自具有大约86平方毫米的表面积的多个六边形形状板，并且其中多个间隙各自被设置在相邻的六边形形状板之间并且具有大约0.5毫米的宽度；和
将所述第二材料烧结从而形成在所述第一材料与所述第二材料之间的互连。
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