CN107431031A - 用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法，其中使所述陶瓷衬底和金属层在制造期间倾斜。

Description

用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法
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 102004 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。
而DE 10 2010 023 637 A例如描述了一种用于在一个单独的方法步骤中制造双侧金属喷镀陶瓷衬底的方法，其中一个第一金属层，一个衬底和一个第二金属层依次以所说明的顺序放置在一个载体上，其中所述载体在上侧(所述上侧面向由所述第一和第二金属层和所述衬底构成的装置)具有大量突出部的突出部。所述突出部的突出部朝由所述第一和第二金属层和所述衬底构成的装置的方向逐渐变细。这些突出部的突出部优选地在载体的整个上侧内分布地来布置。根据DE 10 2010 023 637 A的陈述，由于载体的具有尖部的结构实现了：金属层与陶瓷衬底的复合体在双侧键合工艺之后可以无残留物地从载体上脱离。就此，应该避免了在键合工艺期间平放在载体上的金属层的损坏。尽管如此，像之前一样，在所述突出部的突出部与所要键合的金属层的表面之间存在大量接触点，由此在金属面与载体之间总是还形成不利的相互作用，并且尤其是在使用基于氮化物陶瓷、例如AIN的载体的情况下，发生表面氧化并且借此发生与所要键合的金属箔的结合。
WO 2014/049414涉及一种直接键合方法，其中衬底被放置在一个平的载体上，所述载体具有在载体的支承面内横穿的切口或者凹槽。类似地，US 2007/261778描述了一种在使用平的载体的情况下的直接键合工艺，所述平的载体的支承面通过切口或者圆柱状的支承点形成。然而，此外即使在这些方法的情况下，在所要键合的金属层与载体之间也还存在大量接触点，这出于所提及的原因是不利的。
此外，为了避免用于制造双侧金属喷镀衬底的公知的方法的之前提到的缺点，还提出了使用如下载体，其中衬底被固定在载体上，使得发生陶瓷表面与其它表面(诸如载体或传送带)的尽可能少的直接接触。一方面，这是重要的，以便避免已经金属喷镀的表面与载体的之前提到的不利的相互作用，但是也以便避免在第二键合步骤中还要金属喷镀的陶瓷表面由于与载体或者传送带的接触而引起的可能的污染。这例如通过使用载体来实现，其中所要键合的衬底只放在载体上的棱边处或者通过狭窄的衬垫而在衬底的短侧上予以支承。在图1a和1b示出了相对应的载体(也被称为键合舟)。
然而，借助于这些所谓的键合舟来制造的双侧金属喷镀衬底也具有缺点。例如在使用按照图1a的具有倾斜衬垫2的键合舟时发生如下问题，已经扭曲的衬底1滑向最深的重心的位置并且借此还进一步增大已经从陶瓷衬底或第一方法步骤得到的扭转。如在图1a中所示出的那样，在基于在较长的棱边内的较高的扭矩的键合工艺的情况下，也可以通过经由长棱边支撑衬底来增大衬底沿纵向方向的弯曲。由此得到的衬底鉴于其平整度而遭受不符合期望的损失。不仅所述扭曲的不符合期望的增大而且所要键合的衬底的弯曲度的不符合期望的增大都损害了所得到的金属喷镀衬底的平整度。
在图1b中示出的键合载体的设计方案的情况下，其中衬底1放在棱边3上，又是不利的是：衬底在下侧可能与例如传送带接触，在所述传送带上所述衬底以通过炉子支承的方式来拉动，这同样导致品质损失。这里，如在图1b所示的那样，在基于在较短的棱边内的较高的扭矩的情况下，可以相对应地通过经由短棱边支撑衬底来增大衬底朝横向的弯曲度，并且由此得到在平整度方面的不符合期望的损失。
WO 2004/032593描述了一种用于最薄衬底的载体，其中用于要铺上的衬底的支承元件被构造为框架元件，使得这里载体和衬底只还在载体外周的边缘侧的部分区域内接触。衬底刚性弯曲地放到所述在边缘侧放置的框架元件上并且这些框架元件被设计为使得所述衬底的弯曲基本上被完全避免。在此，然而WO 2004/032593的最薄衬底是玻璃或聚合物薄膜，厚度小于0.3mm，所述玻璃或聚合物薄膜由于其微小的厚度而能弯曲，然而由此不具有自身支承的结构，由此所述玻璃或聚合物薄膜可能在加工过程中由于其自重而弯曲并且可能在加工过程中容易损坏。由于其自振动的倾向，这样的衬底也容易损坏。因而，根据WO 2004/032593的陈述，对于其中所描述的衬底载体重要的是，这些衬底载体的衬底的所要处理的表面保持在一个平面内并且基本上完全避免了可能的弯曲。这通过如下方式来实现：将最薄衬底通过粘贴，夹紧或覆盖来牢固地固定在载体元件上。借此，其中所描述的方法却不适合于本发明的陶瓷衬底，因为将按照本发明的陶瓷衬底刚性弯曲地固定在这种平的载体上会抑制在键合工艺中出现的材料弯曲和/或扭曲倾向，这一方面可能导致材料的损坏，而另一方面通过在键合工艺中出现的材料弯曲会抑制按照本发明希望的定向取向和扭曲降低。
类似地，WO 2011/104222也描述了用于多层衬底的支承件，其中衬底通过边缘侧的框架来保持。该专利申请主要针对用于制造太阳能模块的玻璃衬底。这里也规定：衬底的所要处理的表面保持在一个平面内,在高工艺温度作用下衬底的可能的扭曲或者屈曲应该按照WO 2011/104222通过具有用于衬底面的附加的支承点的横向支撑来抑制。然而，这样的具有用于衬底面的附加的支承点的横向支撑在按照本发明的方法中会再次导致在所要键合的金属层与载体之间的附加的接触点，所述接触点出于之前提到的原因而应该被避免。在本发明的范围内，衬底的在键合工艺中出现的扭曲或者屈曲出于所提到的原因正好也不应该机械地被抑制。
此外，上述的方法具有之前已经提及的问题，即在衬底中已存在的扭曲倾向的增大。
除了不符合期望的扭曲度和现有的扭曲的可能的增大的这些问题之外，在上面提到的现有技术的方法中也不利的是：金属层与陶瓷衬底彼此间的、尤其是在两级键合方法的第二键合步骤中的到目前为止不足的位置精确度。单侧或双侧金属喷镀陶瓷衬底工艺的按照上面提到的现有技术的方法的工业生产不包括金属层与衬底分别彼此间进行取向的步骤。如果金属层没有精确齐平地被放置到衬底上，例如得到由相应的方法构成的排列，其中所述金属层伸出超过陶瓷衬底的边缘。这些多余可能导致在下游的方法步骤中的其它问题的金属残留物接着必须例如通过蚀刻再次被除去，而且除此之外还可能导致不必要的材料废品。如果金属层例如伸出超过陶瓷衬底的两个边缘，如此不精确的金属喷镀陶瓷衬底大多不再能进一步被处理，使得这导致生产率的降低。
从现有技术的这些问题得到中存在的在所得到的金属喷镀陶瓷衬底的规格方面的变动、特别是由于与载体的接触面引起的金属层的损坏、不符合期望的扭曲，未达到的平整度和不精确定位的金属喷镀可能在后续工艺以及处理中带来巨大的负面作用并且因而应优选地予以避免。
发明内容
因此，从上述现有技术出发，本发明首次提出一种普遍的任务，消除之前讨论的现有技术的缺点。
尤其是，本发明提出如下任务：提供一种经改进的用于制造单侧金属喷镀陶瓷衬底的方法，利用该方法也可得到通过两级处理方法进行的双侧金属喷镀陶瓷衬底。
此外，本发明还提出了如下任务：提供一种经改进的用于制造单侧金属喷镀陶瓷衬底的方法，利用该方法也可得到通过两级处理方法进行的双侧金属喷镀陶瓷衬底并且其中优选地改进了金属层相对陶瓷的位置精确度。
再者，本发明还提出了如下任务：提供一种用于制造单侧金属喷镀陶瓷衬底的方法，利用该方法也可得到通过两级处理方法进行的双侧金属喷镀陶瓷衬底并且其中所得到的金属喷镀陶瓷衬底有经改进的平整度(特别是在具有≤0.4mm的厚度的薄的陶瓷衬底的情况下)，并且具有减小的扭曲，这尤其是在紧接着的系统焊接或芯片焊接的情况下或者在无底模块中使用的情况有重要的意义。
方法
这些任务通过一种用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法来解决，所述方法包括如下方法步骤：
(1)在载体上放置一个装置，所述装置包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底；
(2)加热从方法步骤(1)中得到的装置至如下温度，使得使得在构造金属喷镀陶瓷衬底的情况下由于键合而发生由陶瓷衬底和附着的至少一个金属层构成的复合体。
接着，按照本发明的方法的特征在于，
-所述载体在方法步骤(1)在至少一个它的边缘侧的棱边上具有至少一个衬垫，来自方法步骤(1)装置在该装置至少一个边缘侧的部分区域以至少一个它的外棱边放在所述衬垫上，并且
-所述至少一个衬垫布置在载体上，使得所述装置在放置在载体的衬垫上时是倾斜的，和/或
-所述具有至少一个衬垫的载体在方法步骤(1)中在将所述装置放置在所述载体的至少一个衬垫上之后和/或在方法步骤(2)时倾斜，
-并且其中，所述载体在至少其边缘侧的棱边上具有至少一个以至少一个挡块或至少一个棱边为形式的限制件。
载体的倾斜可通过转动实现，直到零斜率，或者也可以考虑倾斜了一个负的倾斜率。
在本发明的范围内，金属层可以是例如金属箔或者铜质金属层材，铜合金或含铜合金，或者铝质金属层，铝合金或含铝合金。
在本发明的范围内的“陶瓷衬底”是由陶瓷材料组成的，优选地平和或平板状的元件，所述元件在它的两个侧面上配备有金属喷镀。尤其是，在按照本发明所要使用的陶瓷衬底不是角状的陶瓷体，如其尤其是在DE 10 2008 001 224中得到应用的那样。平的或板状的陶瓷衬底关于理想地平坦的平面有关陶瓷衬底的棱边长度最大只偏差1％(例如在200mm的衬底长度的情况下，偏差最大为2mm)。借此，陶瓷衬底最多具有轻微的弯曲(而绝不是一个角状的弯曲)。
基于本发明的载体也可有轻微的曲率。特别优选地是载体具有至多5％的曲率，优选的载体有至多3％的曲率，更优选的载体有至多1％的曲率。这个百分比是参照载体的边缘长度和理想的水平面。
装置在本发明中理解为由至少一个金属层构成的复合体，所述至少一个金属层被设置在陶瓷衬底上，其中所述装置可以在键合之前期间或者之后存在。在本发明的范围内的装置优选地基本上矩形地来造型，也包括基本上正方形的装置。在此，基本上矩形的装置具有两个彼此对置的基本上等长的纵向棱边(长边)以及两个彼此对置的基本上等长的横向棱边(短边)。正方形装置具有四个基本上等长的棱边。
就本发明而言，术语“基本上”是指分别于精准值偏差+/-10％、优选地偏差+/-5％，和/或偏差不影响功能的情况。
具体实施方式
本发明的其它扩展方案，优点以及应用可能性也从随后对实施方式的描述并且从附图中得到。在此，原则上，所有的被描述和/或图示示出的特征本身或任意组合都构成本发明的主题，并独立于所述特征在权利要求或者其回引中的合并。也将权利要求的内容做成专利说明书的组成部分。
本发明的方法规定：包括至少一个金属层以及陶瓷衬底的装置，在装置的至少一个边缘侧的部分区域以至少一个它的外棱边放在至少一个衬垫上，所述衬垫被布置在载体的至少一个边缘侧的棱边上；包括所述至少一个金属层以及所述陶瓷衬底的装置在方法步骤(2)在真正的键合之前或在真正的键合期间倾斜。
装置的所述倾斜可以通过如下方式实现：具有至少一个被布置在所述载体上的包括所述至少一个金属层以及所述陶瓷衬底的装置被放置在其上的衬底的载体在放置所述装置之后或者机械地倾斜或者在包括所述至少一个金属层以及所述陶瓷衬底的装置被放置在所述载体的至少一个衬垫的时间点已经倾斜。
所述装置的倾斜也可以通过如下方式来实现：载体上布置的至少一个衬垫或一个或多个衬垫本身可以在放置了装置之后或者机械地倾斜，或者在包括所述至少一个金属层以及所述陶瓷衬底的装置被放置在所述载体的至少一个衬垫的时间点已经倾斜，其中所述装置包括至少一个金属层以及陶瓷衬底。
此外可能的是，所述装置的倾斜通过如下方式来实现：不仅载体而且至少一个布置在所述载体上的衬垫在将所述装置放置之后相对应地倾斜或已经倾斜。
原则上，包括至少一个金属层以及陶瓷衬底的装置的倾斜是由于包括至少一个衬垫的整个载体的倾斜，和/或由于所述至少一个衬垫的倾斜造成。
应该规定，载体和其上布置的至少一个衬垫，和/或至少一个衬垫或一个或多个布置在载体上的衬垫本身在将装置放置之后倾斜，这样倾斜可以在方法步骤(1)和/或必要时在方法步骤(4)(也就是说分别在加热装置之前)，或者在方法步骤(2)和/或必要时在方法步骤(5)(也就是说分别在加热装置期间)实现。
由于装置在载体上的倾斜，发生至少一个金属层和陶瓷衬底彼此间所限定的取向：所述至少一个金属层以及所述陶瓷衬底由于载体本身的倾斜或者由于通过在载体上相对应地倾斜地布置的至少一个衬垫造成的倾斜而滑到一个事先确定的位置，使得金属层和陶瓷衬底彼此间的排列被视作经限定的。
除此以外，由于载体或至少一个衬垫的倾斜实现了至少一个金属层和陶瓷衬底的固定，使得避免了金属层和陶瓷衬底在之后的工艺步骤中的滑动。
此外，利用本发明的方法能制造单侧金属喷镀陶瓷衬底，以及在一个两级处理方法中也能制造双侧金属喷镀陶瓷衬底。该金属喷镀陶瓷衬底在其总共具有一个限定的和恒定的鉴于两个金属层和陶瓷衬底彼此间的定向。
当本发明只用于制造单侧金属喷镀陶瓷衬底时，上述的具有方法步骤(1)和(2)的键合工艺只执行一次。对此，在方法步骤(1)将包括至少一个金属层和一个陶瓷衬底的装置这样放置在按照本发明的载体上，使得陶瓷衬底放置在布置在载体上的至少一个衬垫上并且所述至少一个金属层被涂覆在所述陶瓷衬底的远离所述载体的衬垫的一侧上。接着，这样放置的装置在方法步骤(2)中予以键合。
制造双侧金属喷镀陶瓷衬底是在两级程序键合工艺中是可能的，其中单侧金属喷镀陶瓷衬底按照上述方法步骤(1)和(2)来制造。紧接着执行如下附加的工艺步骤，包括：
(3)使来自方法步骤(2)的金属喷镀陶瓷衬底围绕着一个平行于所述金属喷镀陶瓷衬底的纵向或横向棱边走向的旋转轴旋转；
(4)将如下装置放置在载体上，所述装置包括来自方法步骤(3)的经旋转的金属喷镀陶瓷衬底和至少一个其它的金属层，如在上文所限定的那样；
(5)如在上文所描述的方法步骤(2)中那样加热从方法步骤(4)得到的装置。
在此，紧接着方法步骤(2)，在陶瓷衬底的远离载体的一侧上的金属喷镀陶瓷衬底被旋转为使得在下一个工艺步骤中另一金属层可以以同样的方式被涂覆在到目前位置尚未金属喷镀的陶瓷衬底侧上。在此，首先被金属喷镀陶瓷衬底朝向载体的背面。通常，来自方法步骤(2)的金属喷镀陶瓷衬底是围绕一个平行于金属喷镀陶瓷衬底的最长边(纵向棱边)或者最短边(横向棱边)的旋转轴旋转的，即根据围绕着纵向或横向棱边的翻转。
原则上，除了方法步骤(1)至(5)之外，本发明亦考虑到其它的其它方法步骤。例如，在步骤(1)和/或必要时方法步骤(4)中，定位可以通过陶瓷衬底和金属层的机械或手动取向或者通过一个适合的取向装置完成。也可能的是，如果有必要，从方法步骤(2)得到的单侧金属喷镀陶瓷衬底在开始方法步骤(4)以前通过适当的措施经受附加的取向，而且例如通过适合的步骤减小在第一键合步骤中形成的金属喷镀的衬底的弯曲。
在第二步键合步骤中，根据方法步骤(4)和(5)，陶瓷衬底可能不是对称地在表面上被金属喷镀，在使用与在方法步骤(1)和(2)中一样的载体时，已经单侧地金属喷镀的陶瓷衬底在第二步方法步骤中碰到了对向的长棱边。由此，在第二键合步骤中可能导致第二金属层和已经单侧地金属喷镀陶瓷衬底上的金属层的相对位置是不对称的。为了防止这一点，在第一和第二步键合步骤中使用不同的载体。通过使用第二个不同的载体，尤其是可能的是：在第一和第二步键合工序中碰到一样的边缘，借此第二金属层准确地放在陶瓷衬底上的第一金属层相对应的位置，即其在陶瓷衬底相同位置的背面。
优选地，在第二键合步骤中，根据方法步骤(4)和(5)使用一种载体，该载体在构造方面对应于来自方法步骤(1)和(2)的第一键合步骤的载体并且相对于该载体绕着相同的边缘是镜像的，以便从方法步骤(2)获得的单侧金属喷镀衬底围绕所述镜像边缘被旋转。
单侧金属喷镀衬底围绕长边(纵向棱边)的旋转，优选地通过使用本发明相应的载体来实现，其中在所述载体的长棱边上安置所述衬垫。
单侧金属喷镀衬底围绕短边(横向棱边)的旋转，优选地通过使用本发明相应的载体来实现，其中在所述载体的短棱边上安置所述衬垫。
在方法步骤(1)和方法步骤(4)使用相同的载体是可以的，当金属层的尺寸与陶瓷衬底的尺寸互相协调，即金属层在键合方法步骤(2)和(5)中分别延伸至相对的陶瓷边缘并完全和陶瓷键合，因此得到在上侧和下侧对称地金属喷镀的陶瓷衬底。
除此以外，两级键合方法的一个实施方式也是可能的，其中金属层和陶瓷衬底被这样设计成这样的尺寸，同时衬底使用表面的位置和大小被这样塑造，即方法步骤(3)中金属喷镀陶瓷衬底选转时碰撞衬垫不会对方法步骤(4)中制造双侧金属喷镀产品造成负面影响，例如引起金属层在金属喷镀衬底边缘的损坏。这里，例如能设想如下实施方式，其中设置金属喷镀，所述金属喷镀在边缘留出一块伸出的陶瓷区域，在这个边缘侧的部分区域装置被安置在至少一个载体衬垫上。在这种情况下也能设想的是，第一和第二键合工艺中使用相同设计的载体。
在本发明的范围内特别优选的是，按照本发明的装置，即不仅来自方法步骤(1)的装置而且必要时来自方法步骤(4)中的装置，放置时分别仅仅利用所述装置的至少一个边缘的部分区域和至少一个外部边缘。这意味着，按照本发明特别优选的是，按照本发明的装置除了外部边缘的部分区域，其它部分和载体上的衬垫没有接触或者和其上设置的衬垫和/或挡块没有接触。在此，按照本发明，只有装置边缘的部分区域被限定成安置区域，此即发明相应的装置在键合工艺中被安置在衬垫上的部分。通过随后限定的发明相应的装置大小可以得出相对应地按照本发明的装置的边缘部分区域的大小。
在按照本发明的方法中使用的陶瓷衬底可以已经在方法步骤(1)中实施真正的键合工艺之前以及必要时在方法步骤(4)中实施键合工艺之前本身存在一个扭曲和一个自弯曲。通常情况下，按照本发明的方法中使用的陶瓷衬底不是完全平整的。一个本身存在的上述自弯曲和/或扭曲可能在其后的键合方法步骤(2)或者有可能实施的键合方法步骤(5)中在键合温度作用下改变，即变大或变小。在此，尤其是要提及的是因为金属喷镀陶瓷衬底所谓的双金属效应引起的弯曲形成或增大。弯曲的度数附加地会受到金属-陶瓷复合体本身的重量的影响，在一些金属组合的情况下。此外，弯曲的度数还可通过适当选择侧面的衬垫有选择性的被改变，其中侧面的衬垫可以减少由陶瓷衬底和至少一个金属层的垂度。
通过按照本发明的方法，含有至少一个第一块金属层和一个陶瓷衬底的装置被这样放置在载体上的一个或多个衬垫上，即所述装置仅仅在至少一个边缘侧的部分区域内以至少一个所述装置的外棱边放置在所述载体的衬垫上，这样已经存在的扭曲可能被降低。除此之外，金属喷镀陶瓷衬底的弯曲也可以通过考虑材料性质和选择适合的衬垫被有选择性的改变。
在一个弯曲或扭曲的陶瓷衬底存在的情况下，它可能只通过一些接触点放置在按照本发明相应的衬垫上，而其它衬垫可能由于陶瓷衬底的弯曲或扭曲没有被触及，扭曲是可以在加热时被缩小的。陶瓷衬底相对高的部分会在加热时接近衬垫，因为陶瓷衬底被软化并且在某种程度上可以说“向下”流淌。扭曲可以通过另外一种作用被降低，当只有少数几个接触点被向上支撑，例如两个或三个衬底上和衬垫接触的支撑点使衬垫负重，相比较其它闲置或被抬高的点而和衬垫没有接触的点而言。由此，在所述装置上闲置的点，即无接触的点上则没有压力或只有很小的压力，由此形成了一个弯矩。通过这个弯矩和上述键合温度下陶瓷的塑形流动作用，衬底的扭曲就因此被降低或者通过阻挡装置滑向重心最低处的倾向而不再加大。
当扭曲的陶瓷衬底至少通过两个，优选地通过三个点被放置在至少两个，优选三个衬垫上时，减小扭曲的所述作用优选地予以实现。
因此，通过按照本发明的方法可能实现了批量制造单侧和/或双侧金属喷镀陶瓷衬底，其具有一个较小的扭曲。
借此，总共尤其是可以用来批量制造单侧和/或双侧金属喷镀陶瓷衬底，该陶瓷衬底显示基本上稳定的特性，特别是鉴于扭曲，平整度，料层的取向，以及金属表面的质量。
因而，本发明尤其是涉及一种按照本发明的方法，所述方法实现了批量制造大量的单侧和/或双侧金属喷镀陶瓷衬底，该陶瓷衬底显示基本上稳定的性质包括扭曲，平整度，层取向和金属表面的质量。
在下文，首先探究在按照本发明的方法中所使用的载体。
载体
用于制造金属喷镀陶瓷衬底的按照本发明的方法使用一种载体(也被称作键合舟或键合船)。在此，在本发明的范围内，载体是指其整体用来容纳本发明相应的装置。本发明对应的载体特别包括一个骨架结构，以下简称为载体骨架，如果需要，其可以设置有插入板和至少一个衬垫用来容纳发明相对应的装置(键合物)和可能的至少一个挡块用作限制件。
按照本发明的载体的元件随后详细地予以描述。
载体骨架构成本发明相应载体的骨架结构，其它本发明相应的支撑构件被安装在其上或其侧面。在此，所述骨架例如可以以一个框型结构或相互链接的撑杆的形式来设计。
按照本发明的载体包括至少一个衬垫，用于容纳衬底或者包括至少一个金属层和陶瓷衬底的装置，即键合物。
在本发明的一个变型方案中，至少一个衬垫布置在所述载体上，使得装置被放置在载体衬垫上时是倾斜的。
其中，所述至少一个衬垫被设置在所述载体的至少一个边缘侧的棱边上，并且被这样设计和布置在所述载体上，即其上放置的一个包括至少一个第一金属层和陶瓷衬底的装置或其上放置的键合物是可倾斜的或者倾斜的。装置或键合物的倾斜度可以通过衬垫的构造方式来达到，例如通过衬垫的数目，高度和/或其在载体上的位置。
安置在载体上的至少一个衬垫被设计为使得在其上所要放置的键合物是倾斜的。这可以例如通过衬垫的构造方式或几何学的设计来实现，当然也可以通过选择衬垫的数目，高度和/或其在载体上的位置。这个被优选择设计成存在一个倾斜平面，这个倾斜平面对应于键合物或其上放置的装置的倾斜角，这样造成陶瓷衬底和金属层之间有一个针对性的取向。
在本发明的另一变型方案中，至少一个衬垫被这样布置在载体上，使得所述装置被倾斜，这可以通过整个载体的倾斜，在方法步骤(1)安放装置在至少一个衬垫之后，和/或通过装置通过载体倾斜在方法步骤(2)中。
两个变型方案的组合也是可能的，即通装置的倾斜经由安放至少一个倾斜安置的和设计好的衬垫和倾斜整个载体来实现。
此外，在所述载体上设置的至少一个衬垫具有这样的尺寸，使得一方面这个衬垫尽可能小，即衬垫和键合物之间或者和其上放置的装置相应部分之间的接触面也小，以便衬垫和陶瓷衬底或者金属喷镀陶瓷衬底之间的相互作用而引起的损伤也尽可能被减小。另一方面，所述至少一个衬垫的尺寸被这样选择，使得衬底在键合工艺期间的衬底大小波动和/或载体和其上安放的装置(陶瓷衬底与金属层)之间的相对延伸系数变化被固定。
按照本发明的衬垫优选地被确定尺寸，使得相应的衬垫垂直延伸至载体外缘，此外缘旁设置有容纳装置的衬垫(即键合物的中间)，其长度为不超过10mm，更优选地不超过5mm，更优选地不超过3mm。
根据衬垫的所述优选的最大尺寸得到根据本发明的装置的一个优选的垂直延伸出装置的边缘侧的部分区域(即键合物的中间)，所述部分区域延伸直至10mm，更优选地直至5mm，更优选地直至3mm。
在一个按照本发明的载体上使用超过一个衬垫时，各个衬垫可分别具有相同的尺寸或不同的尺寸。
除此以外，优选地这样选择所述至少一个衬垫的设计，使得其上安放的装置在键合以前或键合期间滑至所希望的位置，并且能够实现所述装置的各个组成部分彼此间的所设置的取向。这在如下变型方案中是特别优选的，其中所述装置的倾斜通过倾斜所述至少一个衬垫来实现和/或一并来辅助。
在按照本发明的载体上设置有至少一个衬垫，用来容纳所要放置在其上的装置。然而也可能的是在载体上设置二个，三个，四个，五个，六个或更多个分别相同或不同地设计的衬垫。优选地设置两个，三个，四个或五个分别相同或不同地设计的衬垫。更优选地，设置三个，四个或五个分别相同或不同地设计的衬垫。在一个实施方式中，如果只有一个衬垫用来容纳所要放置在其上的装置，所放置的装置必须不可避免地通过至少一个附加的棱边被支撑。这里能设想的是，装置的一个边缘侧的部分区域被衬垫支持，而在衬垫支持边的对边方向，装置例如放在载体的在插入板和/或至少一个载体相对侧的挡块上。这种实施方式按照本发明不那么优选。
一个优选的实施方式的特征在于，载体在边缘侧包括至少两个衬垫，包括至少一个第一块金属层和陶瓷衬底的装置被放置在衬垫上，装置的两个边缘侧的部分区域中两条外棱边被安置在衬垫上。因此，在这种实施方式中，优选地，在载体的两条外棱边上设有两个衬垫。在此，所述两个衬垫可以相同或不同地来构造。所述两个衬垫可以设置在载体的彼此对置的外棱边或彼此相邻的外棱边上。
另一优选的实施方式的特征在于，所述载体在边缘侧包括至少三个衬垫，包括至少一个第一块金属层和陶瓷衬底的装置被放置在衬垫上，装置的三个边缘侧的部分区域中至少两条外棱边被安置在衬垫上。因此，在这种实施方式中，优选地，在载体的两条外棱边上设有两个衬垫。如果装置呈基本上矩形，所述装置优选地被放置在载体的一条长棱边(纵向棱边)，和另外一条相对位置的边缘，优选地也是长棱边，或载体的一条相邻边缘，优选地是短棱边(横向棱边)上。在此，这三个衬垫可以相同或不同地来构造。
如果衬底是扭曲的，那么如下实施方式是优选的，其中按照本发明的载体有至少四个衬垫。在这种实施方式中，通过放置本身，即键合工艺以前扭曲的陶瓷衬底和至少一个金属层安放在四个衬垫其中的三个上，一个稳定的安放效果经由三个支撑点可以被达到。在此，只有三个和衬底接触的支撑点受到负载，而第四个衬垫闲置，通常扭曲引起抬高点被向上顶起，该点与衬垫没有接触。因此，在所述装置的对应的闲置点上不施加压力或施加更小的压力，由此形成一个弯矩。通过这个弯矩和在键合温度下陶瓷的塑形流动，所述衬底的扭曲就被减小或通过阻挡装置滑向重心最低处的倾向，扭曲不继续加大。
另一优选的实施方式的特征在于，所述载体有至少四个衬垫，包括至少一个第一块金属层和陶瓷衬底的装置被放置在衬垫上，装置的四个边缘侧的部分区域中至少两条外棱边被安置在衬垫上。在这种实施方式中，优选地，在载体的两条彼此对置的外棱边上分别设有两个衬垫，如果装置基本上呈矩形，所述装置优选地被放置在载体的两条长棱边(纵向棱边)。在此，这四个衬垫可以分别相同或不同地来构造。也能设想的是，分别在载体的两条彼此相邻的外棱边上设置两个衬垫。
另一优选的实施方式的特征在于，所述载体有五个衬垫，包括至少一个第一块金属层和陶瓷衬底的装置被放置在衬垫上，装置的五个边缘侧的部分区域中至少三条外棱边被安置在衬垫上。在这种实施方式中，优选地，在所述载体的两条彼此对置的外棱边上分别设有两个衬垫，如果装置基本上呈矩形，衬垫优选地被放置在载体的两条长棱边(纵向棱边)，另外一个衬垫设置在载体的另外一条外棱边上，如果装置基本上呈矩形，这个衬垫优选地被放置在载体的一条短棱边(横向棱边)上。在此，这五个衬垫可以相同或不同地来构造。
随后的表格示例性地示出了所述至少一个衬垫在载体上的排列，而本发明并不限于此：
*在一个基本上正方形的布置中，所有的棱边基本上等长，使得在长与短棱边之间的区别这里用于在对置的与彼此相邻的棱边之间进行区别。
对布置的相对应的示例性的可能性也针对至少一个设置在载体上的挡块得到。此外，按照本发明的衬垫和挡块的实施方式同时出现并同时作用，如以下详细描述和图4所示出的那样。此外，在上面表格中示出的示例性的位置不仅仅是被衬垫和挡块占有，而是衬垫和挡块的一个适当的组合，其中衬垫和挡块各自不具有两种功能(和衬垫和挡块的组合形式，其中衬垫和挡块各自具有两种功能)。
其它组合和排列是可能的并且同样被本发明所涵盖。
原则上，在第一变型方案中，通过改变衬垫构造形式，数目，高度和/或其上至少一个衬垫的位置，可以使载体为其上要放置的装置提供一个预设角度，由此在放置所述装置的各个组成部分时发生所述各个组成部分的取向。
但是，原则上，本发明当然包括至少一个在载体上放置的衬垫在单个的装置层构件被放置后才被倾斜，例如通过取向高度和/或其上衬垫位置(倾斜度)，使得装置的各个层构件间得以放置。
在第二变型方案中，所述装置可以在当值在载体的至少一个衬垫上之后经受倾斜，其方式是使整个载体倾斜，如在上文已经描述的那样。
优选地，所述装置在放置在所述载体的至少一个衬垫上之后经受倾斜，所述倾斜是通过衬垫并且通过倾斜整个载体引起的。
为了使载体的立体高度在键合炉中经过时不过高，所倾斜的载体和/或其上放置的至少一个倾斜的衬垫在使所述装置的组成部分放置和取向之后可再次接近水平位置。
在这种情况下，所述载体的材料的倾斜和选择被这样选择，使得在所述载体的必要时设置的接近水平位置的情况下不发生所述装置的各个组成部分的滑动。
原则上，所述至少一个衬垫的大小和形状被这样设计，使得放置在其上的装置由于通过键合工艺形成的弯曲、尤其是例如出现的双金属弯曲而不与所述载体的其它组成部分发生接触。
双金属弯曲通常出现在第二键合步骤中。因而，特别重要的是陶瓷衬底和金属层彼此间在第二键合步骤之前以及在第二步键合步骤期间、也就是说在按照本发明的方法步骤(4)中的精确的取向。
图3示出了设置在按照本发明的载体上的至少一个衬垫的可能的设计方案的例子。
在按照本发明的变型方案中，其中所述装置的倾斜是通过载体上至少一个衬垫引起的，所设置的至少一个衬垫这样被安放在载体上，使得引起或可以引起放置在其上的装置的倾斜。通过所述倾斜，陶瓷衬底和金属层在被放置时或者之后发生各个层的相互间的定位。
为了所述装置在所述载体的至少一个衬垫上保持固定而规定：载体的棱边上安置了至少一个限制件，该限制件的形式是至少一个挡块或至少一个边缘作为限制件。在此，这样的限制件是固定在至少一个由于倾斜形成的载体下方的棱边上，即装置在该处因为载体或衬垫倾斜而下滑。当包括至少一个金属层和陶瓷衬底的装置放置在所述载体的至少一个衬垫上时，装置的各个层可能因为倾斜而滑动，这个滑动可被限制件阻挡。经此，实现了所述装置的各个层的清楚限定的定位，所述各个层借此也彼此间具有清楚限定的定位。
原则上有可能的是，按照本发明的载体具有至少一个用于限制载体的挡块。然而也可能的是，在载体上设置二个，三个，四个，五个，六个或更多个分别相同或不同地设计的挡块。优选地，设置一个，两个，三个相同或不同地设计的挡块。更优选地，设置两个或三个相同或不同地设计的挡块。进一步优选地，设置一个，两个或三个相同地设计的挡块。还进一步优选地，设置两个或三个分别相同地设计的挡块。
一个优选的实施方式的特征在于，所述载体在边缘侧具有至少一个挡块，挡块在至少一条定位倾斜装置形成的下方的棱边上。优选地，至少两个挡块设置在至少一条定位倾斜装置形成的下方的棱边上。在此，进一步优选地，在一条定位倾斜装置形成的下方的棱边上设置两个挡块、优选地在下方的长棱边(纵向棱边)上设置两个挡块。在此，所述相应两个挡块可以相同或不同地来构造。
在另一优选的实施方式中，至少两个挡块设置在至少两条定位倾斜装置形成的下方的棱边上，在此，优选地，一个挡块设置在定位装置形成的下方的长棱边(纵向棱边)上，第二个挡块设置在定位装置形成的下方的短棱边(横向棱边)上。在此，所述两个挡块可以分别相同或不同地来构造。
在另一优选的实施方式中，至少三个挡块设置在至少两条定位倾斜装置形成的下方的棱边上，在此，优选地，两个挡块设置在定位装置下方长棱边(纵向棱边)上，第三个挡块设置在定位装置下方的短棱边(横向棱边)上。在此，所述三个挡块可以分别相同或不同地来构造。
在此，作为载体的限制件来起作用的挡块可以在其形状、尺寸和定位方面在载体的边缘侧的棱边上几乎任意地来设计，只要这些挡块能够固定住倾斜的装置，所述装置包括至少一个金属层和陶瓷衬底。能设想的是不同的几何底面，例如矩形、圆形、三角形等等。通常，这些挡块是向上投影或挤压状，使得得到具有相应的底面的柱状体。
通常，所述限制件被构造为使得其以突出部或者挡块的形式设置在载体的棱边，即所要放置的装置的棱边上，并和载体垂直。在此，选择所述限制件或所述至少一个挡块的高度，使得通过衬垫安放的装置不会由于弯曲度越过挡块而滑出至少一个衬垫，弯曲度可能通过键合工艺形成的双金属弯曲引起。然而，所述挡块优选地尽可能狭窄地来构造，以便所述挡块具有与键合物的微小的接触面。
原则上，在所有上面所描述的实施方式中可能的是，所述挡块被设计为使得它们同时满足衬垫的功能或所述衬垫被设计为使得它们同时作为限制性挡块来起作用。图4示例性地示出了这样的显示出挡块与衬垫的组合的设计方案的例子。
在此，尤其是如下实施方式是优选的，其中至少一个、优选地两个挡块，设置在所放置的装置的下方的长棱边(纵向棱边)上而且其中另一个挡块设置在所放置的装置下方的短棱边(横向棱边)上，而且其中在与上面所述的长棱边的对置的棱边上设置至少一个，优选地两个衬垫；这时上述长棱边旁至少一个、优选地两个挡块可以同时被构造为衬垫。相对应的实施方式示例性地在图2c和2d中示出。在此，相应的衬垫、挡块和由衬垫和挡块构成的组合可以分别相同或不同地来构造。在图2b和2d中描述了一个实施方式，其中不仅纵向棱边而且横向棱边都通过倾斜形成在下方的棱边。
与在使用按照本发明的载体的情况下的按照本发明的方法相比，在现有技术的方法中没有提供给载体一个倾角，所以装置中各个层间相互的定位也不能完成。因而，金属喷镀陶瓷衬底的工艺流程必须通过非常准确地放置单个金属层和陶瓷片来实现或者制造的金属喷镀陶瓷衬底中各个层之间的定位关系出现不正确，这例如可能导致金属层与陶瓷衬底相比而超出。接着，这样的金属喷镀陶瓷衬底在其制造之后是废品或者具有宽的不能使用的技术边缘。
在假设基本上矩形的键合物的情况下，就本发明而言实现被放置在载体上的键合物的倾斜的多个可能性存在。
图2示出了了键合物的可能的矩形的几何形状，其中围绕着棱边5(参见图2a和2c)或者棱边8和9(参见图2b和2c)旋转可形成斜面。
在图2a和2c中首先示出的实施方式中，所述键合物的基本上矩形的平面通过棱边5来倾斜，使得在所述平面倾斜之后总共两个角6和7处在基本上相同的更深地布置的水平上。
在图2b和2d中示出的实施方式中，所述键合物的基本上矩形的平面只围绕着棱边8和棱边9倾斜，使得总共只有所述平面的角10处在最深的水平上。
在本发明的范围内，优选的是在图2b和2d中示出的实施方式，因为所述实施方式由于两侧的倾斜而使所述装置的各个组成部分彼此间的更精确的定位成为可能。
按照本发明，术语“水平”优选地被理解为横向的平面，键合物放置在载体上形成的近似矩形面的至少一部分在这个平面上。在此，“起始水平”(所谓的零度面)，即相对于其它表述而言，水平(也就是说平面)，通过键合物以非曲面的形式延伸出去，这个平面在键合物放置在载体上形成的近似的矩形面上首先(水平)地延伸出去(方法步骤(1)和(4))，即在其被倾斜之前，并且通常在最高的衬垫的平面上走向。所有其它的术语“水平”都是相对于这个“起始水平”而言的。这样，尤其是，“更深的水平”被理解为一个侧向的平面(也就是说水平地展开的平面)，所述平面在垂直方向上平行于起始水平面地移动。因此，优选地，所述更深的水平相对于起始水平垂直地降低。此外，尤其是，“最深的水平”被理解为侧向的平面(也就是说水平展开的平面)，所述平面在垂直方向上平行于起始水平的平面地移动并且在此具有相对于起始水平的最高的、也就是说最大的相对(垂直)移动，在所述平面内还有被放置在载体上的键合物的一个角。因此，优选地，所述最深的水平同样相对于起始水平垂直地降低。在此，所述最深的水平总是在垂直方向上的位移大于形成较低水平的位移(在本法明中的情况即只有一个相对的垂直方向上的位移，在这种情况下，更低的水平等于最低的水平)。接着，据此围绕着旋转轴8和9倾斜的键合物具有如下倾斜，所述倾斜通过在图5中示出的角α、β和γ来描述。
根据对角度α和β的选择，γ角的大小通常在0.5至45度的范围内，优选地在0.5至40°，更优选地在0.5至35°，更加优选地1至30°，更加优选地1至25°。在此，所得到的角γ必须足够大，使得通过所述至少一个金属层和所述陶瓷衬底的滑动可能进行取向，但是这个角度又不能过大，因为当角度过大时载体的构造高度对于使用的炉子(如尤其是隧道炉)来说会过高。
由于被放置在载体上的键合物的在本情况下的倾斜，在将陶瓷衬底和至少一个金属层放置在按照本发明的载体的衬垫上之后，单个金属层和陶瓷衬底通过滑动形成取向，在其之间达到一个限定好的排列。优选地，所述各个层或所述衬底顺着载体上的衬垫一直滑动，直到它们碰到限制件(例如以按照本发明的挡块的形式)。
在图2a中所示出的实施方式中，其中被放置在载体上的键合物通过棱边5倾斜，安放在下方的棱边上的限制件可以固定住包括至少一个金属层和陶瓷衬底的装置。
在此，所述限制件可以由经过载体朝所述装置的方向伸出的突出部或挡块，其或者一体化地并且借此惯常地来构造，或者但是被中断并且借此由多个工业化的、也就是说至少两个单个的突出部或挡块组成。
在图2b的实施方式的情况下，相对应的限制件也可以通过伸出的突出部或挡块来形成，它们位于装置的相邻倾斜的棱边上并向位于下方的点10伸出。选择性地，也可能的是，所述限制件在按照图2b的实施方式中由两个或更多个，例如两个，三个，四个，五个或六个短的并且彼此分开的突出部或挡块形成，其中，所述突出部或挡块设置在载体的两个向下倾斜的、相邻的棱边上。
在按照本发明的方法中得到应用的载体可具有一个插入板，所述插入板可以嵌入到载体的载体骨架中。所述插入板优选地具有如下厚度，所述厚度尤其是在0.1至10mm范围内，优选地0.15至5mm，进一步优选地0.25至3mm。在此，插入板可以被这样设计，使得放置在载体上的装置下的平底被完全或部分封闭。如果载体骨架中没有插入板，上面所述的装置下平底完全开放。在完全封闭的情况下，插入板例如可以是多孔板或底栅。一个打开的不含插入板的实施方式是不那么优选的。
所述载体的一个封闭的或部分打开的实施方式可以要么通过一个相适应的载体骨架，其由实心材料构成，或者通过安放一个相适应的插入板或栅在载体骨架内，其中栅是以框或者连杆的形状。
按照本发明的载体的插入板优选地由耐高温材料组成，使用材料在使用的键合工艺温度下是惰性的和/或不可湿的。这里，下面描述的用来制造本发明相应的载体的相同材料也可被用来制作插入板。然而也可能的是使用其它耐高温材料，例如陶瓷材料。优选地是使用氧化陶瓷材料，例如氧化铝，或者碳化物，氮化物，硅化物或金属材料。
作为主要组成部分，就本发明而言的载体包括载体骨架，至少一个安置在载体旁的衬垫，它们已在上文中被限定，以及必要时至少一个在上文限定的挡块，以及必要时一个在上文限定的插入板。
相对应的载体在直接金属键合的领域内通常也被称作键合舟，键合船或类似的。
本发明的载体可以通过单个的、彼此无关的组成部分来形成并且可变地组成。但是，这些配件也可以被键合形成一个类似“由一次浇注”组成的载体，所述载体具有所述至少一个衬垫和所述至少一个挡块的在其中限定的功能性元件。
在按照本发明的方法中使用的载体优选地由高的耐热性的材料组成，这些材料在应用的键合工艺温度下是惰性和/或不可湿润的。尤其是可以考虑如下材料作为用于按照本发明的载体的材料，所述材料从如下组中选择，由如下材料组成：石墨，莫来石，滑石，堇青石，二氧化锆，三氧化二铝，氮化铝，硼化铝，氮化锆，四氮化三硅，SiC和这些材料组成的混合物。
上述的这些材料也适用于作为载体的构件，例如载体骨架，插板，至少一个衬垫和至少一个挡块。在此，各个元件可以分别由相同的或者由不同的材料形成。
载体本身和除了插板以外的载体元件，除了上述的材料外也可以使用其它耐高温材料，例如使用陶瓷材料，诸如优选地使用氧化陶瓷材料例如氧化铝，或者碳化物，氮化物，硅化物或金属材料。
此外，还可以考虑如下耐高温材料，尤其是用来作载体和载体骨架，挡块和衬垫表面的材料包括合金钢，优选地使用因科镍合金，或者合金包括以下这些金属，钼，钛，铬，镍，钨，或者它们的混合物。
在将SiC用作按照本发明的载体的至少一个衬垫的情况下(这在本发明的范围内是特别优选的)，可以考虑重结晶的SiC，氮化SiC，等压的SiC，硅浸润的SiC，无压烧结的SiC或液相烧结的SiC。
此外还优选的是，载体的至少一个衬垫和/或至少一个挡块必要时可以在清洁之后重新被使用。
载体的尺寸可以在上述宽的范围内予以选择，并且取决于所制造的金属喷镀陶瓷衬底的大小和所使用的键合炉。载体的适合的大小在20x20mm和300x 350mm的范围内，其中所述载体的形状优选地或者基本上是正方形或者基本上是矩形。
原则上，在通常是隧道炉或连续循环炉的键合炉中，能设想的是对所述载体的一层或多层以及一排或多排的构造。
因而，在本发明的范围也设置如下实施方式，在所述实施方式中使用载体，所述载体被构造用于同时键合多个装置。在多个装配面的这样的组合的情况下，上面所描述的大小根据装置的数目来增大。接着，这些载体有相互交叠的和/或并排地布置的载体骨架和其上配置的衬垫构件和/或挡块构件，在其上分别放置所要键合的装置。
一层的构造是优选的。
在键合炉中，放在所述载体的衬垫上的装置通常会被以一个稳定的速度通过炉子并被加热到需要的温度，在所述温度下实现了金属箔与陶瓷衬底的结合，并且紧接着在通过炉子的加热区之后又被冷却。
在此，在键合炉中，按照本发明的载体的由于倾斜而形成的最深的点沿传送方向不仅可以在前而且可以在后。
釉底料/脱模剂
在键合工艺期间，布置在陶瓷衬底上的金属层表面熔化。如果在该时间点熔化金属层与其它表面接触，例如载体或者安置在载体上的衬垫和/或挡块，制造的金属喷镀陶瓷衬底的金属表面就可能有缺陷。
为了避免这样的在金属表面上的缺陷，从现有技术中公知的是在载体上设置所谓的隔离装置。
因而，在本发明的一个优选的实施方式中使用载体，其上和键合物有接触的表面，例如衬垫和/或挡块的表面上设有一个隔离层，使得在键合期间金属层和载体和衬垫和/或挡块的表面不会发生粘连。
必要时设置在载体元件上的隔离层可包括以下材料，所述材料从如下组中选择，所述组由如下材料组成：氧化陶瓷，或者碳化陶瓷，氮化陶瓷，硅化陶瓷以及盐。
隔离层尤其是包括一种材料，所述材料选自以下组，所述组由如下材料组成：硅酸盐，尤其是碱金属和碱土金属，特别是硅酸镁或硅酸镁铝，莫来石，滑石，堇青石，Al2O3，TiO2，ZrO2，MgO，CaO，氧化钇，SnO2，CaCO3，BN，ZrN，石墨，氧化锆增强的氧化铝(ZTA)，BeO，钛酸铝(Al2TiO5)，CaSO4，MgSO4，BaSO4，以及上述材料的混合物。
此外还优选的是，所述隔离层包括如下材料，所述材料选自如下组，所述组由如下材料组成：莫来石，滑石，堇青石，Al2O3，ZrO2，MgO，Al2TiO5，SnO2，氧化钇，BaSO4，MgSO4，以及上述材料的混合物。
必要时在载体元件上使用的隔离层尤其是具有如下厚度，所述厚度为10至1000μm，优选地25至750μm，进一步优选地50至500μm，进一步优选地75至400μm，进一步优选地100至350μm。此外优选的是隔离层的孔隙度，即孔隙体积相对于固体体积的比例大于10％，进一步优选地大于15％，进一步优选地大于20％。形成隔离层的颗粒的粒径通常小于50μm，优选地小于40μm，进一步优选地小于35μm，进一步优选地小于30μm。
按照本发明地必要时设置的隔离层例如也可配备有颜色的添加剂。使用这样的有颜色的添加剂具有如下优点：可以用来肉眼鉴别隔离层是否有损坏，并在需要时更新。所述有颜色的添加剂例如可以是氧化铬。
如果在键合工艺之后并且在将装置从载体除去之后，隔离层和金属层应该发生粘连，那么可以使用适当的方法将其分离，例如使用机械方法(例如刷)或者化学方法(例如对薄的表层的蚀刻)。
所述隔离层的其它设计方案可以参见DE 10 2004 056 879 A，所述DE 10 2004056 879 A的与此相关的公开内容通过引用而包括在本发明中。
为了避免金属层与衬垫的可能的粘连，可以选择按照本发明的载体的至少一个衬垫的位置，使得联合使用相对应地适配的金属冲压成型技术(例如铜冲压成型)，使得各衬垫上没有金属接触(例如铜)。对此，例如金属(例如铜)可以在冲压/除去期间如此被脱模，使得在金属层和载体衬垫的接触处(例如在金属层的角上)不再有金属(例如铜)存在。由此，在键合期间在金属表面与载体的衬垫之间没有接触。所述衬底可以不再粘连。这在键合炉的出入口的自动装料和卸料的情况下是特别重要的。
装置
按照本发明的方法适用于制造金属喷镀陶瓷衬底，所述金属喷镀陶瓷衬底同样是本发明的主题。按照本发明的装置除了所述至少一个金属层和所述陶瓷衬底之外还可具有其它层，例如焊接层。
陶瓷衬底例如可以是由如下材料构成的衬底：氧化铝，氮化铝，氮化硅或者碳化硅。适合于陶瓷层的例如也可以是具有一定份额的氧化锆(ZrO2)的氧化铝陶瓷(Al2O3)，其中氧化锆的量级在大约2-30％，或者氮化铝陶瓷和氧化钇作为添加物，或者氮化硅陶瓷，其中氮化铝陶瓷和/或氮化硅陶瓷例如有一个氧化的表面，例如氧化铝的表面。陶瓷衬底的厚度优选地在0.2至1.5mm范围内。
在陶瓷衬底上的至少一个金属层可以是金属薄板或金属箔，其厚度在键合步骤之前通常为100至1000μm，优选地在125至750μm，进一步优选地在150至700μm，进一步优选地在175至600μm。
在按照本发明的方法之前，金属箔或金属薄板可以用常规的方法两侧氧化。
按照本发明的方法适用于制造金属陶瓷衬底(MCS)和借助于直接覆铜键合方法(DCB)，直接覆铝键合技术(DAB)，或者活性金属键合方法(AMB)来制造的衬底。
所得到的装置与现有技术的那些装置的区别在于，金属层和陶瓷衬底彼此间的经改进的位置精确度，和/或经改进的平整度以及减小的扭曲。
本发明的其它主题是用来制造金属喷镀陶瓷衬底的载体，所述载体在上文所描述的方法中得到应用。因而，在按照本发明的载体的特定的实施方式方面，参阅上面的实施方案。
尤其是，按照本发明的载体优选地在炉中使用，优选地在隧道炉或连续循环炉中使用，其中炉子、尤其是隧道炉和连续循环炉拥有至少一个隧道形状的炉内空间用来加热待处理材料，一个加热装置用来加热至少一个炉内空间，和一个传送单元用来运输发明相应的载体通过炉内区域。
在此，所述载体可包括至少两个部分，其中所述载体包括一个工具载体，以及至少一个用于容纳至少一个金属层和陶瓷衬底的衬垫。通过所述工具载体，具有被安放在其上的至少一个衬垫的载体与传送单元结合，所述传送单元能够传送载体经过隧道炉。
本发明也包括按照本发明的载体的实施方式，所述载体被设计用于多个衬底，例如两个，三个，四个，五个或六个布置，其中在图8中示出了各个载体在炉子中的不同的布置可能性。
附图说明
本发明现在依据随后的附图说明进一步予以阐述。
在附图说明中使用的附图标记具有以下含义：
1 装置，包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底或键合物
2，3 现有技术的载体，
4 载体(按照本发明)，
5，8，9 旋转轴，
6，7，10，11 基本矩形的装置的角点，包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底/一个基本上矩形的键合物1，
12′,12″,12″′,12″″ 由于倾斜而形成的与零度面的高度差，
13′,13″,13″′,13″″,13″″′,13″″″ 衬垫
14′,14″,14″′,14″″,14″″′,14″″″ 挡块/限制件，
15′,15″,15″′ 高度可调节的支撑脚，以及
16′,16″ 挡块和衬垫的组合。
在此，
图1示出了两个现有技术的传统的被构造为键合舟的载体，利用所述载体可在一个两级处理方法中制造双侧金属喷镀陶瓷衬底。在此，已经单侧地金属喷镀的陶瓷衬底固定在载体2，3上，使得在第二键合步骤中已键合的铜表面或陶瓷表面和其它表面(例如传送带)没有直接接触。这例如通过使用如下载体来实现，在所述载体中，单侧键合的衬底1只安放在载体上的棱边2上(参见图1a)或者通过一个狭窄的衬垫3在衬底1的短边上予以支承(参见图1b)。
此外，
图2输出了载体4，在所述载体4上至少在所述载体4的边缘侧的棱边上设置至少一个衬垫13′,13″,13″′,13″″,13″″′,13″″″，这些衬垫上放置了方法步骤(1)完成的装置或者键合物1，装置和键合物是放置在衬垫的至少一个边缘侧的部分区域和至少一个外棱边上，图2a显示的设计是，近似矩形形状的键合物1通过边缘5被倾斜，键合物转角6和7处在键合物的起始水平(零度面)之下的平面内。在图2b中，键合物放置在载体4至少一个衬垫13′,13″,13″′,13″″,13″″′,13″″″上，载体4总共围绕着两个棱边8和9倾斜，使得键合物的转角10和11处在键合物的起始水平(零度面)之下。所示出的箭头12′,12″,12″′,和12″″示出了键合物1的倾斜。此外，在载体4的边缘侧可以设置至少一个挡块14′,14″,14″′,14″″,14″″′,14″″″。也可设想的是，在位置13′,13″,13″′,13″″,13″″′,13″″″或14′,14″,14″′,14″″,14″″′,14″″″中的至少一个上设置一个衬垫，所述衬垫同时满足挡块的功能。
在此，不仅在图2a中而且在图2b中都能看到衬垫13′,13″,13″′,13″″,13″″′,13″″″以及挡块14′,14″,14″′,14″″,14″″′,14″″″的这里所示出的数目和定位，仅仅作为示例性的图解说明。衬垫和/或挡块的在棱边上的精确的定位以及相应的总数目和分布可以以适当的方式来改变。
图2c和2d示出了另一实施方式，其中在16′和16″设置有一个挡块，所述挡块同时满足衬垫的功能。
在本发明的范围内，零度面被理解为通过键合物以不适当的形状展开的那个平面。
图3示出了衬垫13′,13″,13″′,13″″,13″″′,13″″″的可能的几何形状的设计方案，而并不限于此。
图4示出了衬垫16′，16″的可能的几何形状的设计方案，所述衬垫同时满足挡块的功能，而并不限于此。
图5示出了一个倾斜的装置，其包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底(键合物)1，其中所述键合物1的倾斜通过角度α,β和γ来得到。通过选择适当的角α和β得到一个角γ，所述角γ是一个衡量倾斜的键合物和之前零度面间偏差的量度。在本发明的范围内，角γ可以为0.5至40°，优选地0.5至35°，进一步优选地0.5至30°，进一步优选地1至25°，进一步优选地1至5°。
此外，
图6示出了载体4的实施方式，所述载体4被设计为使得键合物1倾斜，其中所述键合物1的倾斜通过处在基本上矩形的键合物1的角上的高度可调节的支撑脚15′,15″和15″′来辅助。
图7示出了载体4的一个实施方式，所述载体4被设计为使得键合物1倾斜，所述键合物1具有三个挡块14′,14″,14″′，其中两个挡块14′和14″′位于由于倾斜而形成的长的底棱边(纵向棱边)上，另外一个挡块14″位于由于倾斜而形成的短的底棱边(横向棱边)上。
图8示出了所述载体在炉子中、尤其是在键合炉中的大量可能的布置。
按照本发明的方法能够实现：使至少一个陶瓷衬底在上侧和/或在上侧和下侧以单级或两级的工序循环分别与一个金属层结合。在此，实现了所述层彼此间的高的位置精确度，并且实现了所得到的装置的可再现的经改进的平整度，并且减少了衬底的扭曲倾斜。

Claims (11)

1.一种用于制造金属喷镀陶瓷衬底的方法，所述方法是包括如下方法步骤：
(1)将如下装置放置在载体上，所述装置包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底；
(2)将从方法步骤(1)得到的装置加热到某一温度，使得在构造金属喷镀陶瓷衬底的情况下由于键合而发生由所述陶瓷衬底和所述附着的至少一个金属层构成的复合体，
其特征在于，
-所述载体在方法步骤(1)中在至少一个所述载体的边缘侧的棱边上具有至少一个衬垫，来自方法步骤(1)的装置在所述装置的至少一个边缘侧的部分区域以至少一个所述装置的外棱边放在所述至少一个衬垫上，并且
-所述至少一个衬垫布置在所述载体上，使得所述装置在放置在所述载体的衬垫上时是倾斜的，和/或
-所述具有至少一个衬垫的载体在方法步骤(1)中在将所述装置放置在所述至少一个载体衬垫上之后和/或在方法步骤(2)期间倾斜，
-并且其中，所述载体在至少一个所述载体的边缘侧的棱边上具有至少一个以至少一个挡块或者至少一个棱边的形式的限制件。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括如下附加的方法步骤：
(3)使来自方法步骤(2)的金属喷镀陶瓷衬底围绕着一个平行于所述金属喷镀陶瓷衬底的纵向或横向棱边走向的旋转轴旋转；
(4)将如下装置放置在载体上，所述装置包括来自方法步骤(3)的经旋转的金属喷镀陶瓷衬底和至少一个其它的金属层，如在权利要求1中所限定的那样；
(5)如在来自权利要求1的方法步骤(2)中那样，加热从方法步骤(4)得到的装置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述载体基本上矩形地来构造并且具有至少一个衬垫，所述至少一个衬垫被布置为使得在将基本上矩形地构造的装置放置在所述载体的衬垫上时通过棱边5使所述装置倾斜，使得得到矩形装置的总共两个角6和7，所述两个角6和7在倾斜之后处在基本上相同的更低地布置的水平上。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述载体基本上矩形地来构造并且具有至少两个衬垫，所述至少两个衬垫被布置为使得在将基本上矩形地构造的装置放置在所述载体的衬垫上时通过两条棱边8和9使所述装置倾斜，使得矩形装置的总共只有一个角10处在最低的水平上。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述装置的在方法步骤(1)和/或方法步骤(2)，以及必要时方法步骤(4)和/或方法步骤(5)中设置的倾斜被构造为使得发生所述装置的取向，和/或包括至少一个金属层和所述陶瓷衬底的装置的各个组成部分彼此间进行布置。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述载体在边缘侧包括至少两个衬垫，来自方法步骤(1)、以及必要时方法步骤(4)的装置在至少两个边缘侧的部分区域以至少两个所述装置的外棱边来放在所述至少两个衬垫上。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中，所述挡块中的至少一个同时也被构造为用于来自方法步骤(1)、以及必要时方法步骤(4)的装置的衬垫。
8.一种装置，所述装置包括至少一个金属层和一个陶瓷衬底，所述陶瓷衬底能根据按照权利要求1至7之一所述的方法来得到。
9.一种用于制造金属喷镀陶瓷衬底的载体，其特征在于，
-所述载体在至少一个所述载体的边缘侧的棱边上具有一个如下装置的衬垫，所述装置包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底，其中所述至少一个衬垫布置在所述载体上，使得所述装置在放置在所述载体的衬底上是倾斜的和/或能倾斜，和/或
-所述载体倾斜和/或能倾斜，
-而且其中所述载体在边缘侧具有至少一个以至少一个挡块或者至少一个棱边的形式的限制件。
10.根据权利要求9所述的载体，其特征在于，所述载体被用在炉子中，尤其是被用在隧道炉或者连续循环炉中，用来制造金属喷镀陶瓷衬底，其中所述炉子为了对处理物进行热处理而配备有至少一个隧道状的炉内空间并且具有一个传送单元，所述传送单元传送所述载体经过所述炉内空间。
11.根据权利要求9或10之一所述的载体，其特征在于，所述载体在边缘侧包括至少两个衬垫，包括至少一个第一金属层和一个陶瓷衬底的装置在至少两个边缘侧的部分区域以至少两个所述装置的外棱边来放在所述至少两个衬垫上，其中所述装置的各个组成部分在所述载体的以至少一个挡块或者至少一个棱边的形式的至少一个边缘侧的限制件上彼此间进行布置。
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