CN107848245A - 用于电气电路的基底和用于制造这种基底的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电气电路的基底(1，10)，所述基底包括至少一个金属层(2，3，14)和与至少一个金属层(2，3，14)面状地连接的陶瓷纸层(11)，所述陶瓷纸层具有上侧和下侧(11a，11b)，其中陶瓷纸层(11)具有多个孔形的空腔。尤其有利地，至少一个金属层(2，3，14)经由至少一个粘接材料层(6，6a，6b)与陶瓷纸层(11)连接，所述粘接材料层通过将至少一种粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)涂覆到金属层(2，3，14)和/或陶瓷纸层(11)上来制造，其中借助涂覆的粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)至少在表面侧填充在陶瓷纸层(11)中的孔形的所述空腔。

Description

用于电气电路的基底和用于制造这种基底的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于电气电路的基底以及一种根据权利要求18的前序部分的用于制造这种基底的方法。
背景技术
呈电路板形式的、用于电气电路的基底是充分已知的。
对此，这种基底以多层方式构成并且具有至少一个绝缘层和至少一个与该绝缘层连接的金属层或金属化部。金属层或金属化部面状地与绝缘层直接连接或可能经由另外的金属层或绝缘层连接并且结构化成多个金属化部面部段，以构成印制导线、触点、接触面和/或连接面。
尤其在电力电子学领域中，更确切地说在所谓的“低电压”应用中使用这种基底例如来构成小于2.5kV电压范围中的功率半导体模块时，需要：基底或绝缘层具有高的绝缘强度，也就是说，高的耐压强度和击穿强度。
因此，在电力电子学领域中经常使用金属-陶瓷-基底，其绝缘层通过至少一个具有高绝缘强度的陶瓷层形成。陶瓷层例如由氧化物陶瓷、氮化物陶瓷或碳化物陶瓷，如氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)或氮化硅(Si3N4)或碳化硅(SiC)或由氧化铝与氧化锆(Al2O3+ZrO2)制造。
为了将陶瓷层与至少一个形成金属化部的金属层面状地连接，根据所使用的陶瓷材料和/或金属层的待键合的金属，使用不同的、已知的制造方法，更确切地说，例如“直接键合铜方法”、“直接键合铝方法”和“活化金属键合方法”。这种制造方法的缺点是：工艺方面是耗费的并成本高的。在使用传统的陶瓷层时，造型也受到限制。
此外，例如从DE 10 2006 022 598 A1、US 2009011208 A1或US 8608906 B2中已知用于制造高度填充的纸的方法，其中在纸制造过程中纸结构的直至85重量％聚集有功能性填料，例如聚集有烧结能力的陶瓷粉末、高吸附力的粉末或具有良好的储热容量的粉末。这些陶瓷填料具有已知的电绝缘特性。例如，主要粒度＜5μm，优选＜1μm的Al2O3、Si3N4、AlN、ZrO2、MgO、SiC和BeO或还有其组合，例如ZTA适合作为用于纸结构的陶瓷填料或主填料。相应的主填料的烧结助剂，更确切地说Y2O3、CaO、MgO、SiO2等作为另外的陶瓷填料或副填料容纳到纸结构中。可能地，在通过热转化进行另一变形工艺之后，包括执行两级的热转化，由聚集有能烧结的陶瓷填料预陶瓷化的纸结构制造所谓的烧结纸或陶瓷纸。在热转化的第一级期间，预陶瓷化的纸的有机组分，例如纤维素、淀粉和乳胶以氧化方式除去，由此产生所谓的“褐变物(Braunling)”。紧接着，在热转化的第二级中，“褐变物”被烧结并且产生具有典型的陶瓷抗弯强度的陶瓷材料。该烧结纸或陶瓷纸的微观结构还显示出对于陶瓷典型的材料特性，例如还有高的绝缘强度。在这种陶瓷纸中，陶瓷材料的优点能够与造纸技术的优点、例如简单的变形和小的重量彼此结合。然而，由于以氧化方式除去在陶瓷纸中作为纸结构的接合剂的有机组分、尤其纤维素纤维，不利地产生孔形的空腔，所述空腔产生陶瓷纸材料的小于50％的孔隙度。尤其在用于电气电路的基底中使用陶瓷纸材料的情况下，陶瓷纸材料的孔隙度导致其绝缘强度变差。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明基于以下目的：提出一种用于电气电路的基底以及一种用于制造这种基底的所属的方法，与已知的基底对比，所述基底能简单地并且成本适宜地制造，并且所述基底的由陶瓷纸制造的绝缘层具有改进的绝缘强度。所述目的通过根据权利要求1的基底和根据权利要求18的方法实现。
根据本发明的、用于电气电路的基底的主要方面能够在于：至少一个金属层经由至少一个粘接材料层与陶瓷纸层连接，所述粘接材料层通过将至少一种粘接材料涂覆到金属层和/或陶瓷纸层上制造，其中借助涂覆的粘接材料至少在表面侧填充陶瓷纸层中的孔形的空腔。尤其有利地，除在至少一个金属层和陶瓷纸层之间建立粘接粘接连接之外，陶瓷纸层的残余孔隙度通过至少表面侧的填充而显著减少其孔形的空腔，从而显著改进基底的绝缘特性。尤其有利地，陶瓷纸层在用粘接材料填充之后具有在10％之下，优选在5％之下的孔隙度。
在此，根据本发明的陶瓷纸层理解为在纸制造时聚集有烧结能力的陶瓷填料，优选氧化铝粉末的纸结构，由所述陶瓷填料产生预陶瓷化的纸结构。预陶瓷化的纸结构经受两级的热转化过程并且在第一级中从预陶瓷化的纸结构(“绿变物”)中首先产生“褐变物”，其中预陶瓷化的纸结构的有机组分，例如纤维素、淀粉和乳胶以氧化方式除去。紧接着，在第二级中，“褐变物”输送至烧结工艺，由此产生陶瓷材料，更确切地说，陶瓷纸。陶瓷纸层有利地具有陶瓷材料的典型的材料特性，更确切地说，高的抗弯强度和绝缘强度。因此，陶瓷纸层替代在金属-陶瓷-基底中已知的陶瓷层。通过不同的制造方法得到在制造工艺中以及在陶瓷纸层的造型中的显著的优点。与传统的陶瓷层对比，陶瓷纸层更轻并且在执行热转化工艺之前能单独地变形。由于可变形性，陶瓷纸层的原材料也能够有利地作为卷材贮藏并且进一步加工。
陶瓷纸层尤其有利地由聚集有烧结能力的陶瓷填料的纸结构借助热转化制造，其中聚集的纸结构的有烧结能力的陶瓷填料的份额大于80重量％，优选在80重量％至90重量％之间。Al2O3、Si3N4、AlN、ZrO2、MgO、SiC和BeO或其组合物以及所属的典型的烧结助剂例如Y2O3、CaO、MgO、SiO2设置作为纸结构的陶瓷填料。
在一个优选的实施方案变型形式中，金属层或复合层经由至少一个粘接材料层或焊料层与陶瓷纸层连接，更确切地说，与金属层或复合层的相应的构成相关。
在一个替选的实施方案变型形式中，至少一个金属层与至少一个另外的金属层连接成复合层。根据本发明，复合层又经由粘接材料层与陶瓷纸层连接。应理解，基底也能够包括多个复合层，例如第一复合层和第二复合层，所述复合层分别经由粘接材料层面状地结合到陶瓷纸层的上侧和下侧上。
陶瓷纸层有利地具有在50μm和600μm之间，优选在80μm和150μm之间的层厚度和在90GPa和150GPa之间的弹性模量。
在一个优选的实施方案变型形式中，陶瓷纸层具有上侧和下侧，其中上侧借助粘接材料侧与第一金属层面状地连接，并且下侧借助另一粘接材料侧与第二金属层面状地连接。包括三个层的这种基底具有对于在“低电压”范围中使用良好的绝缘特性并且在小的基底厚度的情况下具有高的机械稳定性。
尤其有利地，将具有小于30Pas的黏度的粘接材料用于制造粘接材料侧，更确切地说，用于制造具有在1μm和30μm之间，优选在1μm和10μm之间的层厚度的粘接材料层。在此，层厚度说明在陶瓷纸层的上层和/或下侧和与其连接的层、尤其金属层或复合层的表面之间的间距。
粘接材料层由能化学硬化和/或物理硬化的粘接材料制造，所述粘接材料选自聚氨酯、环氧树脂、聚酰亚胺或甲基丙烯酸甲酯，其中粘接材料到陶瓷纸层或其孔形的空腔中的渗透深度优选为陶瓷纸层的连接到粘接材料层上的层厚度的至少三分之一。因此，有流地，在表面侧填充陶瓷纸层的上侧和下侧的孔形的空腔的至少三分之一，更确切地说，优选陶瓷纸层的上侧和下侧的孔形的空腔的至少三分之一被填充，也就是说，孔形的空腔的总计至少三分之二被填充。在一个替选的实施方案变型形式中，在陶瓷纸层中的孔形的空腔几乎完全填充有粘接材料，以便获得最佳的绝缘特性。粘接材料层例如也能够由具有可能不同黏度的至少两种不同的粘接材料制造。
此外，至少一个金属层有利地由铜、铝、金、银、锡、锌、钼、钨、铬或其合金制造。例如，复合层能够具有金属层和至少一个铝层或铝合金层，其中在该实施方案变型形式中金属层优选以铜层或铜合金层形式实现。于是，铜层或铜合金层的层厚度例如在35μm和2mm之间并且铝层或铝合金层的层厚度在10μm和300μm之间。此外，复合层的铝层有利地能够在与金属层相对置的表面上被阳极氧化来产生阳极氧化层，以便达到黏附性改进。在一个有利的实施方案变型形式中，复合层的铝层具有铝-硅层。
本发明的主题同样涉及一种用于制造用于电气电路的基底的方法，所述基底包括至少一个金属层和至少一个陶瓷纸层，所述陶瓷纸层具有上侧和下侧，其中至少上侧或至少下侧与至少一个金属层面状地连接，其中陶瓷纸层具有多个孔形的空腔。根据本发明的方法的主要方面能够在于：将粘接材料面状地涂覆到至少一个金属层上和/或陶瓷纸层的上侧和/或下侧上，以制造至少一个粘接材料层，更确切地说，使得借助于涂覆的粘接材料至少在表面侧填充陶瓷纸层中的孔形的空腔。以相应分配的量面状地涂覆的粘接材料至少表面穿透到孔形的空腔中，并且至少部分地密封所述空腔，使得至少在陶瓷纸层的连接到粘接材料层上的表面侧的部段中降低陶瓷纸层的孔隙度或残余孔隙度。在此，例如不同的粘接变型形式是可行的。
在第一实施方案变型形式中，例如，粘接材料面状地仅仅施加到至少一个金属层的表面侧上并且紧接着与陶瓷纸层的上侧或下侧粘接。在此，粘接材料只有在与金属层拼接之后才与陶瓷纸层接触。
在第二实施方案变型形式中，粘接材料面状地仅仅施加到陶瓷纸层的上侧和/或下侧上并且紧接着与至少一个金属层粘接。在此，已经在粘接材料涂覆时，也就是说，在真正的拼接工艺之前，有利地进行孔形的空腔的至少部分的填充。
在第三实施方案变型形式中，粘接材料面状地仅仅施加到至少一个金属层的表面侧上和施加到陶瓷纸层的上侧和/或下侧上，并且紧接着这两者彼此粘接。由此，尤其在真正的拼接工艺之前粘接材料涂层至少部分硬化的情况下，孔形的空腔的最佳的填充和制造具有高的连接强度的粘接连接是可行的。在另一实施方案变型形式中，将至少两种不同的粘接材料涂覆到至少一个金属层和陶瓷纸层的上侧和/或下侧上，其中涂覆到陶瓷纸层上的粘接材料的黏度优选小于涂覆到金属层上的粘接材料的黏度。在此，为了填充孔形的空腔，稀液状的粘接材料有利地能够用于建立与金属层的粘接连接。
在第四实施方案变型形式中，粘接材料面状地仅仅施加到陶瓷纸层的上侧和/或下侧上方，其中粘接材料量分配成，使得完全地填充孔形的空腔。于是，经由陶瓷纸层的一侧进行孔形的空腔的填注。
所使用的粘接材料量尤其有利地设定成，使得在连接状态下产生具有在1μm和30μm之间，优选在1μm和10μm之间的范围中的层厚度的粘接材料层。
陶瓷纸层的孔形的空腔有利地用粘接材料填充，使得陶瓷纸层在填充之后具有小于10％，优选小于5％的孔隙度。
此外，借助涂覆的粘接材料有利地沿着陶瓷纸层的层厚度的至少三分之一填充孔形的空腔。
就本发明而言，术语“近似”、“基本上”或“大约”表示分别与精确值相差+/-10％的偏差，优选相差+/-5％的偏差和/或呈对于函数而言微不足道的变化形式的偏差。
本发明的改进形式、优点和应用可行性也从实施例的如下描述和附图中得出。在此，原则上，全部所描述的和/或图形示出的特征本身或以任意的组合方式是本发明的主题，而与其在权利要求或其引用中的概述无关。权利要求的内容也是说明书的组成部分。
附图说明
在下文中，借助实施例的附图详细阐述本发明。附图示出：
图1示出贯穿根据本发明的基底的简化的示意剖视图，所述基底包括第一金属层和经由粘接材料层与所述金属层连接的陶瓷纸层，
图2a至图2c示出用于制造根据本发明的基底的方法的所选择的步骤的简化示图，所述基底包括第一金属层和第二金属层和容纳在其之间的且借助粘接材料层连接的陶瓷氧化层，和
图3示出贯穿根据本发明的基底的简化的示意剖视图，所述基底包括复合层和经由粘接材料层与所述复合层连接的陶瓷纸层。
具体实施方式
图1以简化的示意图示出贯穿根据本发明构成的、用于电气电路的基底1的剖面，所述基底具有板形的且多层的结构，也就是说，以电路板形式构成。根据本发明的基底1尤其适合用于所谓的“低电压”应用，也就是说，适合用于建立在小于2.5kV的电压范围中的电气电路。
在此，根据本发明的、用于电气电路的基底1包括至少一个第一金属化层或第一金属层2和与至少一个第一金属化层或第一金属层2面状地连接的陶瓷纸层11，其中陶瓷纸层11由于制造条件具有多个孔形的空腔。随着非常薄的陶瓷纸层11的制造之后，在其继续加工时，附加地也还能够产生裂纹形式的缺陷部位，所述缺陷部位同样能够导致绝缘特性变差。
在根据图1的当前的实施例中，陶瓷纸层11具有上侧和下侧11a、11b并且第一金属化层或第一金属层2与陶瓷纸层11的上侧11a面状地连接。在一个替选的、优选的实施方案变型形式中，除第一金属层2之外，基底1具有第二金属层3，所述第二金属层与陶瓷纸层11的下侧11b面状地连接。在此，陶瓷纸层11例如具有第一层厚度d1并且第一金属层或可能存在的第二金属层2、3具有第二层厚度d2。
就根据本发明的意义而言，将陶瓷纸层11或以纸技术制造的陶瓷理解为在纸制造时聚集有烧结能力的陶瓷的、优选粉末状填料的纸结构，由所述填料在中间步骤中产生预陶瓷化的纸结构。预陶瓷化的纸结构的有烧结能力的陶瓷填料的份额优选大于80重量％，优选在80重量％和90重量％之间。这种“陶瓷纸”或陶瓷纸层11的制造原则上是已知的。
主要粒度＜5μm，优选＜1μm的Al2O3、Si3N4、AlN、ZrO2、MgO、SiC和BeO或还有其组合、例如ZTA适合作为纸结构的陶瓷填料或主填料。主填料的相应的典型的烧结助剂，更确切地说例如Y2O3、CaO、MgO、SiO2等作为另外的陶瓷填料或副填料容纳到纸结构中。相应的预陶瓷化的纸结构于是经受两级的热转化工艺，并且从预陶瓷化的纸结构(“绿变物”)中首先产生“褐变物”，其中预陶瓷化的纸结构的有机组分，例如纤维素、淀粉和乳胶以氧化方式除去。紧接着，在第二级中，“褐变物”输送至烧结工艺，由此产生陶瓷材料，更确切地说，产生具有陶瓷材料的典型的材料特性、例如高的抗弯强度和绝缘强度的陶瓷纸。然而，与传统的陶瓷层对比，陶瓷纸层11更轻并且在执行热转化工艺之前能单独地变形。由于可变形性，陶瓷纸层11的原材料，更确切地说，预陶瓷化的纸结构也能够作为卷材贮藏并且进一步加工。根据本发明使用的陶瓷纸层11例如具有在50μm和600μm，优选80μm和150μm之间的层厚度d1并且具有在90GPa和150GPa之间的弹性模量。
在陶瓷纸层11的所述制造方法范围中，通过以氧化方式除去纸结构中的有机组分产生多个孔形的空腔。孔形的空腔能够在表面侧打开或完全容纳在陶瓷纸层11中，也就是说，在陶瓷纸层11内部延伸。在此，孔形的空腔通常具有以氧化方式除去的纤维素纤维的形状并且在整个陶瓷纸11之上近似均匀地分布。由于多个孔形的空腔，陶瓷纸层11例如具有小于50％，优选小于30％的孔隙度或残余孔隙度，由于所述孔隙度或残余孔隙度，尤其在所述陶瓷纸层应用在用于电气电路的基底1中时，损害陶瓷纸层11的绝缘强度。在此，采用本发明。
根据本发明，至少一个金属层2、3经由至少一个粘接材料层6、6a、6b与陶瓷纸层11连接，更确切地说，至少一个粘接材料层6、6a、6b通过将至少一种粘接材料6a’、6a”、6b’、6b”涂覆到至少一个金属层2、3上和/或陶瓷纸层11的上侧和/或下侧11a、11b上产生，使得借助涂覆的粘接材料6a’、6a”、6b’、6b”至少在陶瓷纸层的表面上、即在陶瓷纸层11的上侧和/或下侧11a、11b的区域中，至少部分地填充陶瓷纸层11中的孔形的空腔。借此，至少陶瓷纸层11中的表面侧打开的孔形的空腔借助粘接材料6a’、6a”、6b’、6b”封闭。在建立在至少一个金属层2、3和陶瓷纸层11之间的粘接连接期间，粘接材料优选至少部分地引入到连接于陶瓷纸层11的上侧和/或下侧11a、11b上的或设置在其区域中的孔形的空腔中并且引入陶瓷纸层11的可能同样存在的裂纹中，也就是说，粘接材料6a’、6a”、6b’、6b”穿透到孔形的空腔中并且在陶瓷纸层11的连接到陶瓷纸层11的上侧和/或下侧11a、11b上的部段中完全封闭所述空腔。由此，陶瓷纸层11的产生的孔隙度有利地降低到小于10％，从而明显改进其绝缘强度。在陶瓷纸层11中超过一半的孔形的空腔优选至少部分地用粘接材料填充，更确切地说，跟随通过粘接材料涂层6a’、6a”、6b’、6b”产生的粘接材料层6、6a、6b。在图1中借助虚线表明粘接材料涂层6a’、6b’到陶瓷纸层11的孔形的空腔中的渗透深度，也就是说，粘接材料6a’、6b’至少穿透到陶瓷纸层11中直至连接于粘接材料层6的层厚度d1的三分之一。因此，粘接材料涂层6a’、6b’的渗透深度例如为陶瓷纸层11的层厚度d1的至少三分之一。
始于具有多个孔形的空腔的、即多孔的陶瓷纸11和至少一个金属层2、3，所述陶瓷纸层和金属层设有粘接材料涂层6a、6b，使得在连接状态中产生具有在1μm和30μm之间，优选在1μm和10μm之间的范围中的层厚度d3的粘接材料层6、6a、6b。为此所需的粘接材料量分配成，使得所述粘接材料量超过通过期望的层厚度d3和金属层2、3或粘接材料层6、6a、6b的陶瓷纸层的尺寸预设的体积，更确切地说，使得用附加的粘接材料量不仅能够至少部分地填充孔形的空腔，而且可能也还进行相应的金属层2、3的或陶瓷纸层11的上侧和/或下侧11a、11b的表面粗糙度的平衡。
粘接材料涂层能够利用已知的方法进行，其中尤其也能够进行涂覆的粘胶的预硬化、尤其其温度处理，以便除去可能包含在粘接材料中的挥发性的组成部分，即例如溶剂或反应产物。
在制造根据本发明的基底1时，粘接材料涂层能够以不同变型形式进行。原则上，提供例如至少一个陶瓷纸层11和至少一个金属层或金属化层2、3和用于制造粘接连接所必需的粘接材料6a’、6a”、6b’、6b”，以制造根据本发明的、用于电气电路的基底1。借助优选的自动化的制造方法，基于此，在后续步骤中经由至少一个粘接材料层6、6a、6b在至少一个陶瓷纸层11和至少一个金属层或金属化层2、3之间产生粘接连接。粘接材料层6、6a、6b或为此所需的粘接材料涂层6a’、6a”、6b’、6b”的产生从而还有陶瓷纸层11的孔形的空腔的填充能够借助不同的方法变型形式进行。
在第一实施方案变型形式中，粘接材料6a”、6b”例如能够仅仅施加到金属层2、3的相应的表面侧上并且随此之后，所述表面侧与陶瓷纸层11的上侧或下侧11a、11b粘接。替选于此，粘接材料6a”、6b”能够仅仅施加在陶瓷纸层11的上侧和/或下侧11a、11b上，并且随后在其上将相应的金属层2、3与所述侧粘接。与之类似地，根据图2a至图2c中示出的实施方案变型形式的粘接材料6a’、6a”、6b’、6b”能够涂覆在陶瓷纸层11的上侧和/或下侧11a、11b上和涂覆在金属层2、3上。
然后，通过设有相应的粘接材料涂层6a’、6a”、6b’、6b”的陶瓷纸层11与金属层2、3的相应的拼接产生期望的粘接材料层6a、6b，所述粘接材料层由粘接材料涂层6a’、6a”、6b’、6b”组成并且除建立在陶瓷纸层11和相应的金属层2、3之间的机械连接之外，还确保至少表面填充陶瓷纸层11中的孔形的空腔。
最后，也可考虑将粘接材料6a’、6b’仅施加到陶瓷纸层11的上侧11a或下侧11b上方，并且所述粘接材料经由孔形的空腔输送到分别相对置的下侧11b或上侧11a上，也就是说，陶瓷纸层11借助单侧的粘接材料涂层6a’、6b’过饱和。在该实施方案变型形式中需要几乎完全地填充陶瓷纸层11的孔形的空腔。
设有相应的粘接材料涂层的层、尤其陶瓷纸层11和/或金属层2、3优选利用层压工艺拼接，更确切地说，在预设的压力和/或温度下拼接。在此，压力设计成，使得确保金属层2、3面积方面均匀地且无气泡地结合在陶瓷纸层11上。在此，基底1的弯曲优选降低到最小程度。例如在层压工艺中能够使用辊式层压机和/或扁平式层压机。
不同的粘接材料能够用作用于产生粘接材料层6、6’的粘接材料，所述粘接材料在硬化之后具有最小100℃的温度稳定性。例如能够使用能化学和/或物理硬化的粘接材料，所述粘接材料选自聚氨酯、环氧树脂、聚酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯，所述粘接材料作为一种或两种组分粘胶涂覆并且在温度提高和/或压力提高条件下硬化。于是，在金属层2、3和陶瓷纸层11之间的相应硬化的粘接材料层6、6a、6b优选具有100℃至350℃的温度稳定性。此外，为了提高粘接材料层6、6a、6b的导热性，能够向相应使用的粘接材料混合精细分散的颗粒，更确切地说，例如Si3N4、AlN或Al2O3，其中所述颗粒尽管以非导电方式构成，然而具有良好的导热性。然而，优选使用低黏度、更确切地说优选小于30Pas的粘胶或粘接材料，以填充陶瓷纸层5的孔隙度的上侧和下侧11a、11b，从而提高基底1的绝缘强度。不同的粘接材料也能够用于制造粘接材料层6、6a、6b，所述粘接材料例如具有不同的黏度。因此，设置用于填充孔形的空腔并且用于制造粘接连接的粘接材料6a’、6b’具有低的黏度，以确保简单地穿入到孔形的空腔中，所述粘接材料直接涂覆到陶瓷纸层11的上侧和下侧11a、11b。在将附加的粘接材料6a”、6b”施加到金属层2、3上来制造粘接材料层6a、6b时，于是能够使用具有较高黏度的不同的和/或更粘质的粘接材料。
金属层或金属化层2、3例如利用薄的金属板或金属薄膜制造。例如，铜、铝、金、银、锡、锌、钼、钨、铬或其合金能够用作原材料。使用组合物，也就是说，使用层压料(Laminaten)或由不同金属构成的粉末冶金混合物也是可行的。根据分别使用的材料，所使用的金属层2、3具有在10μm和5mm之间的层厚度d2。以产品名称Maganin、Ceranin或Isaohm销售的已知的电阻合金材料也能够用于制造金属层2、3。
陶瓷纸层5的上侧和下侧11a、11b能够与由不同金属制造的金属层2、3或层压层或组合物层粘贴，例如由铜层和铝层构成的组合或由锰镍铜合金层和铝层构成的组合。金属层2、3的层厚度d2能够是相同的或不同的，更确切地说，与以造纸技术制造的陶瓷或陶瓷纸层11的层厚度d1无关。
第二金属层3或复合层或组合物层例如能够构成冷却体或具有冷却体，其中形成冷却体的金属层在其与粘接材料层6’相对置的表面侧上能够具有用于表面增加的轮廓化部，所述轮廓化部能够尤其关于所存在的凹部的形状、布置和深度方面构成有不同的外形。
根据本发明的基底1用作用于电气或电子电路的或电路模块、尤其电子电力电路的电路板。为此，至少第一金属层2借助已知的掩模技术和蚀刻技术结构化成多个金属化部段，所述金属化部段例如构成印制导线、接触面和/或连接面。优选地，在制造基底1之后进行第一金属层2的结构化。由于非常薄的陶瓷纸层11，优选基底1的金属化部或金属层2、3中仅一个被结构化，以便确保基底1的足够的稳定性。然而，在相应的、增强稳定性的中间层中，对基底1的两个金属化部或金属层2、3进行结构化也是可行的。
这种结构化属于负性方法，其中在湿法化学工艺中金属化部的一部分被除去或减薄。与此相对，对于上述基底也能够通过正性方法，例如使用电镀沉积，以用来局部或整面地提高金属化部的层厚度。这例如也能够通过将模制件焊接在结构化的基底的限定部位处来进行。
多重基底形式的根据本发明的基底1的制造也是可行的，所述多重基底在完成生产之后分割成最期望的基底1。在根据本发明的基底1中，分割例如借助机械加工过程、例如锯割、切割或冲制或利用激光单元或水束切割进行。因此，与现有技术不同，未结构化的金属层7优选也延伸直至相应的基底1的切割边的边缘。
在根据图2的根据本发明改进的基底10的一个替选的实施方案变型形式中，基底10具有至少一个复合层12，所述复合层具有金属层13和至少一个铝层14，所述铝层借助粘接材料层6与陶瓷纸层11连接。
复合层12的铝层14能够至少部分地以阳极氧化方式构成，使得产生阳极氧化层15，所述阳极氧化层经由粘接材料层16与陶瓷纸层11连接。阳极氧化层15设置作为附着改进件，以便铝层14的本身光滑的表面通过粗化的阳极氧化层15替代，所述阳极氧化层确保在陶瓷纸层11和复合层12之间的粘接连接的高的附着力。为此，阳极氧化层15具有在1μm和15μm之间的层厚度。
也通过应用120℃直至160℃的相应的工艺温度，陶瓷纸层11中产生的裂纹和/或孔形的空腔也能够扩张并且所述裂纹或所述空腔能够简单地用粘接材料6a’、6b’填充。在此，温度提高能够以逐级或连续方式在预设的时间段期间进行。有利地，在逐级方式的温度提高中，可能包含在粘胶中的溶剂或稀释剂蒸发。在本发明的一个实施方案变型形式中，为了改进使用的粘接材料的传导能力，所述粘接材料也能够积聚纳米纤维。
在另一实施方案变型形式中，相应的粘接材料层6具有至少两种不同的粘接材料，所述粘接材料优选层状地相继涂覆。例如能够使用不同黏度的粘接材料，其中具有较低黏度的粘接材料设置用于填充陶瓷纸层11中的孔形的空腔，并且另一具有较高黏度的粘接材料设置用于制造层复合件的粘接连接。
要理解的是，借助根据本发明的所描述的方法也制造具有最不同的层结构的基底1并且尤其可以构建包括多个单个基底1的模块。
除描述的两层的或三层的、经由相应的粘接材料连接彼此连接的基底1之外，也能够设置有由交替的金属层和造纸技术制造的陶瓷层构成的多层。由此，例如能够实现处于基底1内部的印制导线，所述印制导线借助电过孔连接，即所谓Via(过孔)与基底1的外部的电布线连接。
也能够使用多层的复合层12，所述复合层具有不同的金属层并且经由另外的已知的连接技术、例如DCB连接或AMB连接来彼此面状地连接。
具有金属层2和陶瓷纸层11的根据本发明的基底1也能够直接地粘贴、拼接或焊接到冷却体上，更确切地说，利用高温稳定的连接层或相应的连接技术来粘接、拼接或焊接。
为了在制造根据本发明的基底1之前将陶瓷纸层11的孔隙度最小化，能够执行另一预处理，更确切地说，这还能够在纸状态中和/或在已经产生的陶瓷处进行。
在纸状态中，在造纸制造工艺之后的例如借助压延进行的压制或纸的覆层能够有助于减少孔形的空腔。
为了降低残余孔隙度，已经烧结的陶瓷纸层11例如还能够例如借助溶胶-凝胶技术、浸没、喷雾或刮涂单侧或双侧覆层。然而，随此之后，覆层的陶瓷纸层需要进行重新烧结。孔形的空腔也能够至少部分地用相同类型或不同的陶瓷材料填充，更确切地说，例如借助由精细陶瓷粉末构成的悬浮液或还有粒度显著小于通过纤维素纤维造成的＞5μm的孔大小的玻璃粉末填充。替选地，也提供材料如水玻璃或能硬化的有机材料。
上述以实施例描述本发明。需理解的是，大量的变化以及变型是可行的，而没有由此脱离基于本发明的发明构思。
附图标记列表
1、10 基底
2 第一金属层或第一金属化层
3 第二金属层或第二金属化层
6、6a、6b 粘接材料层
6a’、6a”、6b’、6b” 粘接材料或粘接材料涂层
11 陶瓷纸层
12 复合层
13 金属层
14 铝层
15 阳极氧化层
d1至d3 层厚度

Claims (26)

1.一种用于电气电路的基底(1，10)，所述基底包括至少一个金属层(2，3，14)和与至少一个所述金属层(2，3，14)面状地连接的陶瓷纸层(11)，所述陶瓷纸层具有上侧和下侧(11a，11b)，其中所述陶瓷纸层(11)具有多个孔形的空腔，
其特征在于，
至少一个所述金属层(2，3，14)经由至少一个粘接材料层(6，6a，6b)与所述陶瓷纸层(11)连接，所述粘接材料层通过将至少一种粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)涂覆到所述金属层(2，3，14)和/或所述陶瓷纸层(11)上制造，其中借助涂覆的所述粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)至少在表面侧填充所述陶瓷纸层(11)中的孔形的所述空腔。
2.根据权利要求1所述的基底，
其特征在于，
所述陶瓷纸层在用粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)填充之后具有小于10％，优选小于5％的孔隙度。
3.根据权利要求1或2所述的基底，
其特征在于，
至少一个所述金属层(14)与至少一个另外的金属层(13)连接成复合层(12)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述陶瓷纸层(11)具有在50μm和600μm之间，优选在80μm和150μm之间的层厚度(d1)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述陶瓷纸层(11)具有在90GPa和150GPa之间的弹性模量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述陶瓷纸层(11)由聚集烧结能力的陶瓷填料的纸结构借助热转化制造，其中积聚的纸结构的有烧结能力的所述陶瓷填充的份额大于80重量％，优选在80重量％至90重量％之间。
7.根据权利要求6所述的基底，
其特征在于，
将Al2O3、Si3N4、AlN、ZrO2、MgO、SiC、BeO或其组合以及所属的典型的烧结助剂，例如Y2O3、CaO、MgO、SiO2设置作为所述纸结构的陶瓷填料。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述陶瓷纸层(11)具有上侧和下侧(11a，11b)，并且所述上侧(11a)借助粘接材料层(6a)与第一金属层(2)面状地连接，并且所述下侧(11b)借助另一粘接材料层(6b)与第二金属层(3)面状地连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的基底，
其特征在于，
用于制造所述粘接材料层(6，6a，6b)的所述粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)具有小于30Pas的黏度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述粘接材料层(6，6a，6b)的层厚度(d3)为1μm和30μm之间，优选为1μm和10μm之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述粘接材料层(6，6a，6b)由能化学硬化和/或物理硬化的粘接材料制造，所述粘接材料选自：聚氨酯、环氧树脂、聚酰亚胺或甲基丙烯酸甲酯，和/或所述粘接材料层(6，6a，6b)由具有可能不同黏度的至少两种不同的粘接材料制造。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述粘接材料(6a’，6b’)到所述陶瓷纸层(11)中的渗透深度为所述陶瓷纸层(11)的邻接于所述粘接材料层(6a，6b)的层厚度(d1)的至少三分之一。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述陶瓷纸层(11)中的孔形的所述空腔几乎完全用粘接材料(6a’，6b’)填充。
14.根据上述权利要求中任一项所述的基底，
其特征在于，
至少一个所述金属层(2，3，13，14)由铜、铝、金、银、锡、锌、钼、钨、铬或其合金制造。
15.根据权利要求3至14中任一项所述的基底，
其特征在于，
所述复合层(12)具有金属层(13)和至少一个铝层或铝合金层(14)。
16.根据权利要求15所述的基底，
其特征在于，
所述金属层(13)作为具有在35μm和2mm之间的层厚度的铜层或铜合金层(13)，并且铝层或铝合金层(14)具有在10μm和300μm之间的层厚度。
17.根据权利要求15或16所述的基底，
其特征在于，
所述复合层(12)的所述铝层(14)在与所述金属层(13)相对置的表面上被阳极氧化，以产生阳极氧化层(15)。
18.一种用于制造用于电气电路的基底的方法，所述基底包括至少一个金属层(2，3，13)和至少一个陶瓷纸层(11)，所述陶瓷纸层具有上侧和下侧(11a，11b)，其中至少所述上侧或所述下侧(11a，11b)与至少一个所述金属层(13)面状地连接，其中所述陶瓷纸层(11)具有多个孔形的空腔，
其特征在于，
将粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)面状地涂覆到至少一个所述金属层(2，3，14)上和/或所述陶瓷纸层(11)的所述上侧和/或所述下侧(11a，11b)上，以制造至少一个粘接材料层(6，6a，6b)，更确切地说，借助涂覆的所述粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)至少在表面侧填充在所述陶瓷纸层(11)中的孔形的所述空腔。
19.根据权利要求18所述的方法，
其特征在于，
所述粘接材料(6a”，6b”)面状地仅仅施加到至少一个所述金属层(2，3)的表面侧上，并且紧接着与所述陶瓷纸层(11)的所述上侧或所述下侧(11a，11b)粘接。
20.根据权利要求18所述的方法，
其特征在于，
所述粘接材料(6a”，6b”)面状地仅仅施加到所述陶瓷纸层(11)的所述上侧和/或所述下侧(11a，11b)上并且紧接着与至少一个所述金属层(2，3)粘接。
21.根据权利要求18所述的方法，
其特征在于，
所述粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)面状地施加到至少一个所述金属层(2，3)的所述表面侧上和所述陶瓷纸层(11)的所述上侧和/或所述下侧(11a，11b)上并且紧接着将这两者彼此粘接。
22.根据权利要求21所述的方法，
其特征在于，
将至少两种不同的粘接材料涂覆到至少一个所述金属层(2，3)和所述陶瓷纸层(11)的所述上侧和/或所述下侧(11a，11b)上，其中涂覆到所述陶瓷纸层(11)上的所述粘接材料(6a’，6b’)的黏度优选小于涂覆到所述金属层(2，3)上的所述粘接材料(6a’，6b’)的黏度。
23.根据权利要求18所述的方法，
其特征在于，
仅仅在所述陶瓷纸层(11)的所述上侧或所述下侧(11a，11b)上方面状地涂覆粘接材料(6a’，6b’)，其中粘接材料量分配成，使得将孔形的所述空腔完全地填充。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的方法，
其特征在于，
所使用的粘接材料量设定成，使得在连接状态下，产生具有在1μm和30μm之间，优选在1μm和10μm之间的范围中的层厚度(d3)的粘接材料层(6，6a，6b)。
25.根据权利要求18至24中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述陶瓷纸层(11)的孔形的所述空腔用粘接材料(6a’，6a”，6b’，6b”)填充，使得所述陶瓷纸层(11)在填充之后具有小于10％，优选小于5％的孔隙度。
26.根据权利要求18至25中任一项所述的方法，
其特征在于，
孔形的所述空腔借助涂覆的所述粘接材料(6a’，6b’)沿着所述陶瓷纸层(11)的层厚度(d1)的至少三分之一填充。
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