CN110325490A - 具有低非晶形相的陶瓷金属衬底 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种陶瓷金属衬底，其包含陶瓷衬底及位于所述陶瓷衬底的至少一侧上的金属化物，其特征在于所述陶瓷金属衬底具有至少一条刻划线及/或切割边缘，其中非晶形相以至多100μm的宽度平行于所述刻划线及/或所述切割边缘延伸。

Description

具有低非晶形相的陶瓷金属衬底
描述
本发明涉及一种陶瓷金属衬底，其中陶瓷衬底具有低含量的非晶形相。本发明的另一目标为对应陶瓷金属衬底的用途。
直接铜结合衬底(DCB，也称为DBC)是最广泛用于电力电子应用的电路载体。DCB技术是一种接合技术，通过所述技术，共晶结合在高温下产生于铜(通常铜箔)与陶瓷衬底之间。DCB衬底适用于需要良好热解耦的高电力应用。
DCB是由以下组成：例如Al2O3(或例如ZTA或AlN的其它陶瓷材料)的陶瓷衬底，其用作绝缘层；及用于确保导电性的铜化合物。例如相较于印刷电路板(PCB)，DCB衬底是电力电子模块的主干且极其强劲。首先，其携载半导体芯片且用于散热。另一方面，其确保与散热片及反相器外壳的绝缘
对于最优可靠性及工作性能，所述模块在热分布及耐高温及负载反向稳定性方面必须具有良好属性。
例如通过DCB工艺获得的金属陶瓷衬底通常以所谓的“多用途”方式制造。在此多用途中，陶瓷衬底在陶瓷层的至少一个表面侧、但优选在陶瓷层的两个表面侧呈现个别金属化物，在金属化物中，预定的断裂线使陶瓷层变形，从而具有此些预定断裂线的多用途衬底的断裂可使大面积金属陶瓷衬底分离成单个衬底，其随后各自可形成电路或模块的电路板。对应预定断裂线也称为刻划线且可通过激光处理产生。
通过激光处理，还可发生陶瓷金属衬底的完整切割(切断)。两种激光烧蚀工艺均在本申请案中称为刻划(将一条刻划线引入陶瓷金属衬底中)或称为切割(完全切穿陶瓷金属衬底)。
在两种激光烧蚀的状况中，陶瓷衬底通过激光光束及相关热能引入而熔融。借此，在陶瓷材料中，非晶形相沿着刻划线或沿着通过刻划或切割产生的边缘(在下文称为切割边缘)而形成。
在WO 2005/008849 A中，已认识到此些非晶形相不利于陶瓷衬底的进一步加工，在所述文献中，描述一种用于在陶瓷衬底中产生预定的断裂线的方法。在此方法中，执行激光烧蚀工艺，从而使具有产生的激光刻划线的侧壁难以熔融。因此，沿激光刻划线的非晶形相的形成得以抑制。然而，WO 2005/008849 A中所使用激光的所施加加工速度(推进速度)极慢(在示范性实施例中，加工速度(推进速度)是在25mm/s到100mm/s、即0.025到0.01m/s范围内)，其不适用于陶瓷金属衬底的经济生产。
US 9,165,832 B公开一种用于在半导体晶片中产生刻划线的方法，其中指出，激光烧蚀在晶片中产生宽度超过2μm的瑕疵。US 9,165,832 B中所描述的过程无法直接且明显地适用于应用于陶瓷金属衬底。
EP 2 579 639 A公开一种可分割配线板，其包含陶瓷基体、导体、金属镀膜及玻璃层。配线板包含覆盖有玻璃层的分组。玻璃层使整个分割凹槽从陶瓷基体延伸到金属镀膜，从而加强镀膜与铜焊材料之间的黏合。因此，EP 2 579 639 A推荐覆盖陶瓷主体、导体及模具镀膜且甚至在金属镀膜上方提供凸面的非晶形膜。无法从EP 2 579 639 A获得有关非晶形层厚度及配线板的分割行为的影响的信息。具体来说，EP 2 579 639 A中未提供有关非晶形层对陶瓷载体的无序断裂程度的影响的信息。
JP 2008/041945A公开一种陶瓷板，其具有少量由沿刻划线使板分离所形成的裂纹。刻划线是由YAG-激光处理提供且形成宽度至多为10μm的非晶形相。
在本发明的上下文中，已发现因激光烧蚀而形成非晶形相在某种程度上不利于陶瓷金属衬底的进一步加工。因此，举例来说，在产生刻划线及后续切断例如呈现多用途纸板形式的陶瓷金属衬底时出现无序断裂。此些无序断裂可归因于在激光烧蚀期间陶瓷材料发生熔融且陶瓷材料转化为非晶形材料时陶瓷中应力的形成。因为在工艺期间，相较于非晶形材料，结晶陶瓷材料具有不同密度及不同热膨胀系数且还暴露于不同温度，所以直接环绕的区域中的激光烧蚀与体积的改变相关。此情况导致陶瓷金属衬底中的应力堆积。
此外，尽管实际上使用将熔融的陶瓷粉粒向下按压到陶瓷上的处理气体，但在陶瓷材料的激光烧蚀期间可能产生覆盖电子组件或造成其它污染的非晶形相的飞溅。
此外，在切割陶瓷金属衬底时，陶瓷衬底的边缘处的非晶形相可具有负面影响。因此，举例来说，非晶形相可能因引入边缘侧孔(例如)用于旋拧陶瓷金属衬底而引发问题。
另一问题是非晶形相的非可控破裂，其导致生产环境的污染且可能在陶瓷金属衬底的金属化中导致表面划痕。
因此，需要一方面避免前述弊端且另一方面仍可经济生产的陶瓷金属衬底。因此，本发明的目标在于提供如下陶瓷金属衬底：其在插入刻划线且在刻划线处分离之后既不会导致或导致至少减少的不可控无序断裂，也不会导致形成非晶形相的飞溅。此外，其应能够在切割后轻易地加工陶瓷金属衬底。针对此目标，必要的是，陶瓷金属衬底具有一定比例(量)的非晶形相，其不超过某一界限值。同时，不应出于经济生产工艺而完全阻止此些非晶形相的形成。此外，陶瓷衬底中较少可控量的非晶形相可能例如在发生分离的时刻是有利的。因此，本发明的目标在于使激光烧蚀区域中可能准许的非晶形相的比例优化。
此些目标是通过包含陶瓷衬底及所述陶瓷衬底的至少一侧上的经施加金属化物的陶瓷金属衬底实现。
随后，根据本发明的陶瓷金属衬底的特征在于陶瓷衬底具有至少一条刻划线及/或切割边缘，借此非晶形相在具有至多100μm宽度的区域中平行于刻划线及/或切割边缘延伸。
因此，根据本发明，提供一种陶瓷金属衬底，其中由激光烧蚀引发的非晶形相的形成在沿着陶瓷金属衬底的激光刻划线或切割边缘的某一区域基本上是有限的，其导致陶瓷金属衬底中的刻划线或导致切穿陶瓷金属衬底。借此，同时，总体上限制了非晶形相的形成且避免了上述弊端。
通过在经界定宽度内提供具有陶瓷衬底的凹槽中的非晶形相的陶瓷金属衬底，可降低无序断裂的程度。
同时，已发现，优选地，应无法完全避免陶瓷支撑件的凹槽中非晶形相的存在，这是因为存在特定最小量的非晶形相有助于陶瓷衬底的后续分离或切穿(穿孔)。因此，下文描述的本发明的优选实施例需要存在至少特定量的非晶形相。
如已陈述，优选通过激光处理(激光烧蚀)去除材料来产生刻划线或切割边缘。
根据本发明的陶瓷金属衬底优选是DCB衬底、AMB衬底、DAB或IMS衬底。在本发明的另一实施例中，陶瓷金属衬底可以是根据较早国际专利申请案WO 2017/108939 A(PCT/EP2016/082161)的陶瓷金属衬底，所述申请案以引用方式并入。因此，金属陶瓷衬底可能用于本发明中，其中厚膜膏施加于陶瓷衬底与金属箔之间。厚膜膏可包含铜作为金属及Bi2O3或铜及任选的玻璃材料。
在本发明的上下文中，术语“基本上平行于刻划线及/或切割边缘”被理解为非晶形相距激光刻划线或切割边缘的个别距离与非晶形相距激光刻划线或切割边缘的平均最大距离偏离优选最大30％、更优选最大20％、更优选最大15％。
举例来说，通过激光烧蚀，刻划线以形成沟槽的方式引入陶瓷金属衬底中。此沟槽的宽度从陶瓷金属衬底的外侧，换句话说，从金属化物开始朝向陶瓷衬底逐渐变窄。此激光刻划线包含汇聚于陶瓷衬底的中心的两个壁。举例来说，此状况中形成的沟槽的形状可能为具有开口及峰的三角形。替代地，类似三角形形状的沟槽也是可能的，由此，峰另外可能是圆形的。优选地，所形成沟槽的深度使得所形成的凹口不会穿透陶瓷衬底的整个层厚度。
另外，在本发明的范围内，可通过激光烧蚀形成陶瓷金属衬底的切割边缘。在此状况中，切割边缘可能具有倒角或基本上竖直走向。
在本发明的上下文中，优选地，非晶形相5的宽度通常至少为0.50μm、优选至少1.00μm、更优选至少1.50μm、更优选至少2.00μm、更优选至少2.50μm、更优选至少3μm、更优选至少5μm、更优选至少8μm、更优选至少10μm、更优选至少12μm、更优选至少15μm、更优选至少18μm、甚至更优选至少20μm。
在本发明的上下文中，优选地，非晶形相5的宽度通常至多为100μm、优选至多95μm、更优选至多90μm、更优选至多85μm、更优选至多80μm、更优选至多75μm、更优选至多70μm、更优选至多65μm、更优选至多60μm、更优选至多55μm、更优选至多50μm。
如果宽度a在上述阈值之间或在以下(图示的)优选实施例中所公开的下述阈值之间，那么无序断裂的数量相较于不具有非晶形相或非晶形相的宽度a在所声明的范围外的陶瓷衬底可减少至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％。
此外，如果宽度a在实施例的上述阈值之间，那么陶瓷衬底断裂的应力相较于不具有非晶形相或非晶形相的宽度a在所声明的范围外的陶瓷衬底可减少至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％。
在此后描述的所有实施例中，优选地，例如由激光烧蚀提供的凹槽仅提供于陶瓷衬底中且未提供于陶瓷衬底上所提供的金属化物中。提供于陶瓷衬底上的金属化物从通过例如激光烧蚀提供的凹槽凹陷。凹槽区域中金属化物的去除是例如通过先前的蚀刻工艺步骤来提供。因此，通过陶瓷衬底的激光烧蚀制备的非晶形相基本上不覆盖金属化物，而仅覆盖陶瓷衬底。因此，在金属化物处基本上不存在非晶形相的凸面。
将参考以下图示更详细地描述本发明，所述图示说明本发明的优选实施例。
图1展示根据本发明的第一实施例的具有刻划线4的陶瓷金属衬底1。
图1展示具有刻划线4的陶瓷金属衬底1。陶瓷金属衬底1包含陶瓷衬底2，其中金属化物3施加于陶瓷衬底2的至少一侧上。通常通过蚀刻工艺形成的凹口10经引入到金属化物3中。凹口10延伸到陶瓷衬底2。刻划线4提供于凹口10的区域中的陶瓷衬底2中。刻划线4将陶瓷金属衬底1分割为不同区域。设想，陶瓷金属衬底1沿刻划线4断裂。非晶形相5基本上平行于此刻划线4，所述刻划线在本发明的上下文中通常是通过激光烧蚀产生，非晶形相5于陶瓷衬底2上及/或中延伸。非晶形相5以从刻划线4的边缘6计算的宽度a的范围从刻划线4开始且平行于刻划线4延伸，所述宽度通常为至多50μm、优选至多45μm、优选至多40μm、更优选至多35μm、甚至更优选至多30μm。根据本发明的陶瓷金属衬底1优选不呈现相较于所界定距离刻划线4的边缘6更远的非晶形相。从刻划线4的边缘6计算，非晶形相5的最小宽度通常为至少0.50μm、优选至少1.00μm、更优选至少1.50μm、更优选至少2.00μm、更优选至少2.50μm、更优选至少3μm、更优选至少5μm、更优选至少8μm、更优选至少10μm、更优选至少12μm、更优选至少15μm、更优选至少18μm、甚至更优选至少20μm。取决于激光烧蚀的方法，非晶形相5可能仅沿一个方向以及沿垂直于刻划线的两个方向延伸。然而，如上界定的宽度a的范围是指非晶形相仅沿一个方向的扩展。刻划线4的边缘6表示陶瓷衬底2的表面上的点，陶瓷衬底在所述点处进入刻划线4。如果宽度a在图1的实施例的上述阈值之间，那么无序断裂的量相较于不具有非晶形相或非晶形相的宽度a在所声明的范围外的陶瓷衬底可减少至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％。此外，如果宽度a在图1的实施例的上述阈值之间，那么陶瓷衬底断裂的应力相较于不具有非晶形相或非晶形相的宽度a在所声明的范围外的陶瓷衬底可减少至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％。
图2展示根据本发明的第二实施例的具有刻划线4的陶瓷金属衬底1。
图2展示具有刻划线4的陶瓷金属衬底1。陶瓷金属衬底1包含陶瓷衬底2，其中金属化物3施加于陶瓷衬底2的至少一侧上。通常通过蚀刻工艺形成的凹口10经引入到金属化物3中。凹口10一直延伸到陶瓷衬底2。刻划线4提供于凹口10的区域中的陶瓷衬底2中。刻划线4将陶瓷金属衬底1分割为不同区域。设想，陶瓷金属衬底1沿刻划线4断裂。非晶形相5基本上平行于此刻划线4，所述刻划线在本发明的上下文中通常是通过激光烧蚀产生，非晶形相5在陶瓷衬底2上及/或中延伸。非晶形相5以从刻划线4的中心线7计算的宽度a的区域从刻划线4开始且平行于刻划线4延伸，所述宽度通常为至多100μm、优选至多80μm、更优选至多60μm、更优选至多40μm、甚至更优选至多20μm。刻划线4的中心线7经界定为与陶瓷衬底2表面上的刻划线4的两个边缘6等距的陶瓷衬底2表面上的线。根据本发明的陶瓷金属衬底1优选不呈现相较于所界定距刻划线4的中心线7更远的非晶形相。从刻划线4的中心线7计算，非晶形相5的最小宽度a通常为至少0.50μm、优选至少1.00μm、更优选至少1.50μm、更优选至少2.00μm、更优选至少2.50μm、更优选至少3μm、更优选至少5μm、更优选至少8μm、更优选至少10μm、更优选至少12μm、更优选至少15μm、更优选至少18μm、甚至更优选至少20μm。取决于激光烧蚀的方法，非晶形相5可能仅沿一个方向以及沿垂直于刻划线的两个方向延伸。然而，如上界定的宽度a的范围是指非晶形相仅沿一个方向的扩展。如果宽度a在图2的实施例的上述阈值之间，那么无序断裂的量相较于不具有非晶形相或非晶形相的宽度a在所声明的范围外的陶瓷衬底可减少至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％。此外，如果宽度a在图2的实施例的上述阈值之间，那么陶瓷衬底断裂的应力相较于不具有非晶形相或非晶形相的宽度a在所声明的范围外的陶瓷衬底可减少至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％。
图3展示根据本发明的第三实施例在陶瓷衬底2中具有切割边缘8的陶瓷金属衬底1。
图3展示在陶瓷衬底2中具有切割边缘8的陶瓷金属衬底1。陶瓷金属衬底1包含陶瓷衬底2，其中至少一种金属化物3施加于陶瓷衬底2的一侧上。陶瓷衬底2在边缘侧上具有切割边缘8，金属化物3从所述切割边缘向后移。金属化物3通常通过蚀刻工艺在切割边缘8的边缘侧上向后移；即，通过蚀刻工艺去除布置于切割边缘8上方的金属化物3，从而使金属化物3从切割边缘8向后移。陶瓷衬底2的切割边缘8具有内缘11及外缘12。在本发明中，陶瓷衬底2的切割边缘8通常是通过激光烧蚀形成，其中较大陶瓷金属衬底(例如多用途)是通过激光处理(激光烧蚀)分离。非晶形相5从陶瓷衬底2中由切割边缘8形成的内缘11延伸且以从切割边缘8的此内缘11计算的宽度a的范围平行于切割边缘8运行，所述宽度a通常为至多50μm、优选至多45μm、更优选至多40μm、更优选至多35μm、甚至更优选至多30μm。根据本发明的陶瓷金属衬底1优选不呈现相较于所界定距金属化物6的边缘更远的非晶形相。从切割边缘8的此内缘11计算，非晶形相5的最小宽度a通常为至少0.50μm、优选至少1.00μm、更优选至少1.50μm、更优选至少2.00μm、更优选至少2.50μm、更优选至少3μm、更优选至少5μm、更优选至少8μm、更优选至少10μm、甚至更优选至少12μm、更优选至少15μm、更优选至少18μm、甚至更优选至少20μm。如果宽度a在图3的实施例的上述阈值之间，那么陶瓷衬底断裂的应力相较于不具有非晶形相或非晶形相的宽度a在所声明的范围外的陶瓷衬底可减少至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％。
图4展示根据本发明的第四实施例在陶瓷衬底2中具有切割边缘8的陶瓷金属衬底1。
图4展示具有切割边缘8的陶瓷金属衬底1。陶瓷金属衬底1包含陶瓷衬底2，其具有至少一种施加于陶瓷衬底2的一侧上的金属化物3。陶瓷衬底2具有切割边缘8，金属化物3从所述切割边缘向后移。金属化物3通常通过蚀刻工艺在切割边缘8的边缘侧上向后移；即，通过蚀刻工艺去除布置于切割边缘8上方的金属化物3，从而使金属化物3从切割边缘8向后移。陶瓷衬底2的切割边缘8具有内缘11及外缘12。在本发明中，陶瓷衬底2的切割边缘8通常是通过激光烧蚀形成，其中较大陶瓷金属衬底(例如多用途)是通过激光处理分离。非晶形相5从陶瓷衬底2中由切割边缘8形成的外缘12延伸且以从切割边缘8的此外缘12计算的宽度a的区域平行于陶瓷衬底2的边缘运行，所述宽度通常为至多100μm、优选至多80μm、更优选至多60μm、更优选至多40μm、甚至更优选至多20μm。根据本发明的陶瓷金属衬底1优选不存在相较于所界定距陶瓷衬底2的外缘12更远的非晶形相。从切割边缘8的此外缘12计算，非晶形相5的最小宽度a通常为至少0.50μm、优选至少1.00μm、更优选至少1.50μm、更优选至少2.00μm、更优选至少2.50μm、更优选至少3μm、更优选至少5μm、更优选至少8μm、更优选至少10μm、更优选至少12μm、更优选至少15μm、更优选至少18μm、甚至更优选至少20μm。如果宽度a在图4的实施例的上述阈值之间，那么陶瓷衬底断裂的应力相较于不具有非晶形相或非晶形相的宽度a在所声明的范围外的陶瓷衬底可减少至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％。
在图3及4中说明的实施例中，内缘11与外缘12之间有所区别。此两个边缘11及12仅在切割边缘8呈倒角时方存在关联。如果切割边缘8垂直于陶瓷衬底2的表面，那么内缘11(图3)及外缘12(图4)的宽度a的范围(最小与最大宽度)相同且自身定向为图4中所给数值。
图5展示根据图1及2的实施例的个别陶瓷金属衬底1。
当图1及2的实施例中所描述的陶瓷金属衬底1在刻划线4处(例如通过断裂)分离时，形成两个个别的陶瓷金属衬底，其中非晶形相5是以从边缘11'及12'开始(类似于图3及4的实施例，参考标记11及12)的宽度存在。图3及4的范围规格适用。
图6展示根据第一或第二实施例的具有刻划线4的陶瓷金属衬底1。
图(6)说明陶瓷衬底2中刻划线4的三维结构，借此通过实例说明非晶形相5如何平行于刻划线4延伸。类似布置产生切割边缘的状况(未图示)。
非晶形相5平行于刻划线4延伸。在此状况中，陶瓷衬底2呈现非晶形相5，其平行于刻划线4至少达一定长度，所述长度系至少20μm、优选至少30μm、更优选至少40μm、更优选至少50μm、更优选至少100μm、更优选至少150μm、更优选至少200μm、更优选至少250μm、更优选至少300μm、更优选至少400μm、甚至更优选至少500μm。
图7展示具有平行延伸的非晶形相5的刻划线4的SEM图像。
结晶及非晶形结构，即尤其是陶瓷相及非晶形相，可通过SEM图像清晰确定。还可通过SEM图像得出非晶形相的宽度。图7展示刻划线4及非晶形相5，其在此实施例中仅存在于刻划线4的一侧上。
在根据图1到4的实施例中，宽度得以界定。此宽度仅沿一个方向延伸，从刻划线4的边缘6、刻划线4的中心线7、切割边缘8的内缘11及切割边缘8的外缘12开始。
本发明中，宽度a的定义应理解为意谓非晶形相是在此宽度a范围内；宽度a未必理解为意谓非晶形相在整个宽度a上连续延伸。如果非晶形相位于宽度范围内的任何处，那么宽度为足够的。而且，本发明涵盖贯穿宽度a的非连续非晶形相。
在上述实施例中，非晶形相5在大体上平行于通过激光烧蚀产生的陶瓷金属衬底1的各别凹口或边缘的区域中延伸。
在于陶瓷金属衬底中产生刻划线作为预定断裂线、尤其是激光刻划线的状况中，此可连读地或非连续地产生于陶瓷金属衬底中。为使陶瓷金属衬底的后续断裂轻易可行，优选地，激光刻划线的深度是陶瓷衬底的层厚度的5到50％、更优选8到45％、更优选10到40％，更优选15到40％、甚至更优选20到40％。
在于陶瓷金属衬底中产生刻划线作为预定断裂线、尤其是激光刻划线的状况中，刻划线的深度可能为至少20μm、更优选至少30μm、甚至更优选至少50μm，其各自垂直于陶瓷衬底的平面表面。
对于具有0.63mm层厚度的陶瓷衬底，激光刻划线的目标深度优选是40到140μm、更优选50到130μm、甚至更优选60到120μm。
如果需要，根据本发明的陶瓷金属衬底可能还具有深度不同的刻划线。举例来说，可设计根据本发明的陶瓷金属衬底以使刻划线初始区域中的刻划深度更高，由此促进断裂起始或使切割与刻划轮廓线之间的过渡中的断裂过程优化。举例来说，在陶瓷金属衬底的外轮廓线变圆且因此由于曲率半径较小而必须切割的状况中，在陶瓷金属衬底的拐角处可能产生孔，其中从刻划线的断裂过程将停止且必须在孔的另一侧重新起始。在将裂纹重新引入激光刻划线的区域中，随后可能优选形成更高刻划深度以促进此裂纹重新引入过程。
根据本发明的刻划线具有优选15到75μm、更优选20到70μm、更优选25到65μm、甚至更优选30到60μm的宽度，且优选沿陶瓷金属衬底的x/y方向直线延伸。因此，根据本发明，优选不在激光刻划线中形成弧形或半径。优选地，轮廓线优选仅出于标记的目的而在陶瓷金属衬底中通过激光引入。
非晶形相5可能不仅形成于陶瓷衬底2中，而且在激光处理期间通过剥裂及材料飞溅而形成于陶瓷衬底2上。在本发明提及非晶形相5时，此术语在第一实施例中同时是指通过引入热能形成于陶瓷衬底2中的非晶形相及通过剥裂及材料飞溅沉积于陶瓷衬底2上的非晶形相。在第二实施例中，本发明是指通过引入热能形成于陶瓷衬底2中的非晶形相5。
在第三实施例中，本发明是指通过剥裂及材料飞溅沉积于陶瓷衬底2上的非晶形相5。
在通过脉冲激光作用形成的刻划线4的状况中，刻划线4可通过隔离式激光锥形成。
在下文中，更详细地描述将优选用于本发明的上下文中的陶瓷衬底：
陶瓷衬底优选含有至少一种选自由金属氧化物及金属氮化物组成的群的化合物。
金属氧化物及金属氮化物优选选自由氧化铝、氮化铝及氮化硅组成的群。
陶瓷衬底的至少一种化合物优选具有0.01μm到100μm范围内的粒度。
具体来说，至少一种化合物是氧化铝，其中氧化铝更优选具有0.01μm到25μm范围内的粒度。
此外，陶瓷衬底的至少一种化合物优选具有含中位数值d50及算术平均值darith的粒度数目分布，其中d50与darith的比率优选在0.50到1.50范围内、优选在0.75到1.10范围内、更优选在0.78到1.05范围内、尤其优选在0.80到1.00范围内。
更优选地，至少一种化合物是氧化铝且氧化铝优选具有含中位数值d50与算术平均值darith的粒度数目分布，其中d50与darith的比率优选在0.75到1.10范围内、优选在0.78到1.05范围内、甚至更优选在0.80到1.00范围内。
在本发明的上下文中，此些数值并非视为严格的粒度分布的上限及下限，但可能改变+/-10％。然而，在优选实施例中，此些数值为不会更低的下限及不会被超越的上限。
如所属领域的技术人员所熟知，可参考粉粒的数目(即，数目分布)或替代地参考质量(即，质量分布)或粉粒的体积确定粒度分布。在本发明的上下文中，基于粉粒的数目确定粒度分布。
如众所周知，粒度分布的特性值包含其d50值、d5值及d95值。对于经常称为中位数值的d50值，50％的粉粒具有小于d50值的直径。
粒度分布的算术平均值darith产生自个别粉粒的粒度的和除以粉粒的数目。
粒度分布的对称性可通过所述分布的中位值d50与算术平均值darith的比率(即，通过商d50/darith，也称为粒度数目分布的对称值)表达。此商值愈接近1.0，粒度分布愈对称。
所属领域的技术人员熟习例如在生产起始衬底期间用于调整陶瓷衬底(尤其是氧化铝)中粒度分布的对称性的方法。举例来说，生产起始衬底期间的烧结持续时间及烧结温度可影响粒度分布的对称性。
先前描述的基本上平行于通过激光烧蚀制造的根据本发明的陶瓷金属衬底的各别凹口或边缘延伸的非晶形相5的宽度及体积是通过适当选择激光烧蚀工艺条件而产生。
此过程涉及陶瓷金属衬底1的加工，其中
a.使用激光光束在陶瓷金属衬底中产生激光刻划线作为预定断裂线；及/或
b.使用激光光束至少部分切穿陶瓷金属衬底，
其中通过使用激光进行加工，且在产生激光刻划线作为预定断裂线(a.)时或在切穿(b.)时，使用激光的加工速度(推进速度)，选择所述速度以使陶瓷材料的非晶形相仅以前述的程度形成。
在本发明范围内(考虑到非晶形相的宽度限制)的此有限量的非晶形相的特征在于：由于充分缺口效应及应力增加，陶瓷金属衬底1的断裂是可能的，但同时缺口效应及应力增加得以减小，从而避免上述弊端。
如果在特定工艺条件下操作激光，那么可避免陶瓷材料的过大量的非晶形相的形成。此外，此些工艺条件包含
(a)加工速度(推进速度)，尤其还包含
(b)激光的脉冲持续时间；
(c)激光进入金属陶瓷衬底的穿透深度；及
(d)激光的功率。
此后，将描述激光的优选实施例，使用所述激光，可在加工陶瓷金属衬底时在本发明的意义上实现非晶形相的形成。
在根据本发明的方法中，在产生激光刻划线作为预定断裂线期间，可能在一次激光交叉或在若干次激光交叉中产生激光刻划线(刻划线实施例)。而且，切穿金属陶瓷衬底可在若干次激光交叉中实现(切穿实施例)。
在本发明的上下文中，激光可选自n-sec激光、p-sec激光或f-sec激光，但根据本发明优选使用p-sec激光。
此外，如果p-sec激光具有优选0.1到100ps、更优选0.5到50ps、仍更优选1到30ps的脉冲持续时间(即激光脉冲的持续时间)，则是进一步优选的。使用所选脉冲持续时间，能够以非晶形相仅在本发明的范围内产生的方式引导激光工艺，且因此基本上不形成沉积于衬底表面上的激光飞溅及激光粉尘。同时，使用此脉冲持续时间实现激光刻划线中的充分缺口效应。在本发明的上下文中，因为基本上仅形成冷粉尘且不形成非晶形相，且因为从光束源到衬底表面的所选距离足够大，所以可能使用处理气体，但并非绝对必要。
脉冲能量(即单一激光脉冲的能量含量)优选是10到500μJ、更优选50到400μJ、甚至更优选100到350μJ。
p-sec激光优选具有20到400W、更优选40到200W、甚至更优选50到180W、仍更优选60到160W、仍更优选80到130W、仍更优选90到120W的功率。
如上文已提及，本发明的范围中的非晶形相的形成尤其可通过合适加工速度实现。
因此，激光的加工速度优选是至少0.75m/sec、更优选至少0.80m/sec、更优选至少0.85m/sec、甚至更优选至少0.90m/sec、更优选至少0.95m/sec。
激光的加工速度优选是至多20.0m/sec、更优选至多18.0m/sec、更优选至多17.0m/sec、更优选至多16.0m/sec、更优选至多15.0m/sec。
激光的加工速度优选是0.75到20.00m/sec、更优选0.80到18.00m/sec、更优选0.85到17.00m/sec、更优选0.85到16.00m/sec、更优选0.90到15.00m/sec。
具体来说，公开于WO 2005/008849A中的激光加工速度过低，以至无法避免非晶形相的形成。
加工速度对应于激光在陶瓷上移动的实际速度。如果选择有效激光速度，那么可获得相应类似结果，其中上文定义的根据本发明的实际速度除以激光交叉的次数，其中可使用2到50、优选2到40、更优选2到30、更优选2到20次交叉。
出人意料地，还发现，激光使用的谐振器功率(x以瓦特为单位)与激光的最大实际加工速度(y以m/sec为单位)之间存在联系。
所述联系通常遵循以下公式：
此处，最大加工速度与陶瓷的厚度无关。
如果实际加工速度大于上文一般陈述或通过以上公式计算的速度，那么无法进行陶瓷衬底沿激光刻划线的有效及安全断裂。
在另一优选实施例中，激光的加工速度优选是至少0.75m/sec，至多是由上述公式定义以m/sec为单位的最大加工速度
其中x对应于以W为单位的激光的谐振器功率。
在另一优选实施例中，激光的加工速度优选是至少0.80m/sec，至多是由上述公式定义以m/sec为单位的最大加工速度
其中x对应于以W为单位的激光的谐振器功率。
在另一优选实施例中，激光的加工速度优选是至少0.85m/sec，至多是由上述公式定义以m/sec为单位的最大加工速度
其中x对应于以W为单位的激光的谐振器功率。
在另一优选实施例中，激光的加工速度优选是至少0.90m/sec，至多是由上述公式定义以m/sec为单位的最大加工速度
其中x对应于以W为单位的激光的谐振器功率。
激光的点直径优选是20到80μm、更优选30到70μm、仍更优选40到60μm。
在本发明的优选实施例中，所用激光是IR激光。
本发明的基本目标尤其通过使用IR激光、更优选p-sec IR激光而得以解决，其中在不受特定理论束缚的情况下，假设p-sec IR光束的光尤其有效地耦合到陶瓷衬底的表面或金属涂层的表面中，即，其尤其有效地由陶瓷衬底或金属涂层吸收。另外，IR激光具有高能效，其还有利于解决上述问题。
将IR激光用于加工陶瓷衬底或金属陶瓷衬底的另一优点在于IR激光可直接产生自二极管光，而绿色激光首先以60％的效率产生自IR激光，且UV激光又必须也以另一60％的效率产生自绿色激光。
举例来说，相对于CO2激光，p-sec IR激光的位置可明显远离待结构化的金属陶瓷衬底且因此可实现较高焦深。
另外，相较于CO2激光，通过IR激光，可实现足够高的焦深。
当IR激光用于本发明时，IR激光的频率优选是350到650kHz、更优选375到625kHz、仍更优选400到600kHz。
当IR激光用于本发明时，IR激光的脉冲能优选是100到300μJ、更优选125到275μJ、仍更优选150到250μJ。
根据提供刻划线及切穿的替代方案，本发明的方法可在处理气体的存在下进行。举例来说，处理气体是氧气。
根据提供刻划线及切穿的替代方案，本发明的方法优选在具有吸收由激光加工产生的粉尘的抽吸设备的设备中执行。
在下文中，更详细地描述加工陶瓷衬底或金属陶瓷衬底的实施例。
实施例a.：激光刻划线作为陶瓷金属衬底中的预定断裂线
所述方法在用于产生激光刻划线作为金属陶瓷衬底中的预定断裂线的第一实施例中是合适的。
将作为金属陶瓷衬底中的预定断裂线产生的激光刻划线可连续地或非连续地产生于金属陶瓷衬底中。为使金属陶瓷衬底的后续断裂轻易可行，优选地，激光刻划线的深度是陶瓷衬底的层厚度的5到50％、更优选8到45％、仍更优选10到40％。
在常规陶瓷衬底中，当激光刻划线作为预定断裂线产生时，所用激光参数，即(例如)脉冲持续时间、频率及功率，使得所产生的刻划线的深度为至少20μm、更优选至少30μm、甚至更优选至少50μm，其各自垂直于陶瓷衬底的平面表面。
由于根据本发明的方法，可产生必要时呈现偏离此些深度的深度的刻划线。举例来说，可设计本发明的方法以使刻划线初始区域中的刻划深度更高，由此促进断裂起始或使切割与刻划轮廓线之间的过渡中的断裂过程优化。举例来说，在陶瓷金属衬底的外轮廓线变圆且因此由于曲率半径较小而必须切割的状况中，在陶瓷金属衬底的拐角处可能产生孔，其中从刻划线的断裂过程将停止且必须在孔的另一侧重新起始。在将裂纹重新引入激光刻划线的区域中，随后可能优选形成更高刻划深度以促进此裂纹重新引入过程。
根据本发明产生的刻划线具有优选20到70μm、更优选25到65μm、甚至更优选30到60μm的宽度，且优选沿金属陶瓷衬底的x/y方向直线延伸。因此，根据本发明，优选不在激光刻划线中形成弧形或半径。优选地，出于标记的目的，轮廓线是通过激光引入金属陶瓷衬底中。
如已陈述，在产生激光刻划线作为预定断裂线时，优选使用激光的操作模式，选择所述模式，使得在激光作用期间，陶瓷材料的非晶形相以上文提及的量形成。
因此，刻划线在刻划线的侧面上基本无玻璃化(所谓的激光形成的上抛物)。在刻划线本身中，优选基本上不存在、但或至少几乎没有玻璃相的残余物(即，经激光熔融但未经去除的材料)。此外，基本上无(至少几乎没有)激光粉尘沉积于激光刻划线的侧面上。
激光刻划优选具有微裂纹，其是在激光作用期间因热应力产生且有利于刻划线的后续断裂。另外，激光刻划线优选不会在后续电镀工艺步骤中金属化。
在本发明的上下文中，激光刻划线可能通过一次激光交叉而在金属陶瓷衬底上产生。在替代性方法中，激光刻划线是通过若干次激光交叉而在金属陶瓷衬底上产生为预定断裂线，其可能是优选的，从而减小特定能量输入，即单位时间的能量。然而，交叉的数目取决于材料，即所用金属涂层或陶瓷，且取决于所需加工深度。
激光的加工速度取决于实际工艺条件，即所用激光及用于金属涂层及陶瓷的材料，以及所需加工深度。
激光的加工速度优选如上文所陈述。
与使用IR激光相关的另一优点是避免两条刻划线之间的交叉点。当两条激光刻划线交叉时，使用CO2激光有可能使两种激光脉冲在相同部位处重叠。此增加了所得孔的深度。在极端状况中，其结果可为延伸到相对陶瓷侧面的锥形孔。此可对衬底的断裂行为或后续机械强度具有负面影响。由于尤其在使用p-sec-IR激光时IR激光技术的极高精确度，以及由于所有刻划线均多次交叉且因此不产生最佳刻划线的事实，刻划线中的一个可简单地经中断或交叉区域中的参数得到调整且因此避免交叉区域中刻划深度的增加。
使用CO2激光的另一优点造成使用根据本发明提供的IR激光、尤其p-sec IR激光进行的陶瓷预激光作用。在金属陶瓷衬底的领域中，存在使用经预激光作用的陶瓷的产品。此处，在金属与陶瓷的结合工艺之前，陶瓷已受到激光作用。实例包含具有穿孔或突出金属(突出物)的产品。在使用CO2激光进行加工的状况中，必须再次去除在激光作用期间产生的粉尘及激光形成的上抛物。此例如通过盘形刷、超声波清洁系统、研磨或其它机械方法实现。化学工艺在氧化铝的状况中不适用，这是因为氧化铝的高化学抗性。通过使用适当IR激光，不会产生必须去除的粉尘及所形成的上抛物。因此可避免适当净化。
实施例b.：使用激光光束切穿金属陶瓷衬底
一定程度上，需要将不同于直线的轮廓线引入金属陶瓷衬底中。此些轮廓线可能例如为陶瓷金属衬底中心内的孔或陶瓷金属衬底拐角处的倒角。所述轮廓线可通过使用激光切割陶瓷金属衬底的陶瓷而获得。
在本发明的上下文中，如果通过激光切穿陶瓷衬底，那么不存在进行初始陶瓷切断的穿透点。因此，在本发明的上下文中，不必刺出轮廓线且靠近具有起始斜面的实际切割轮廓线。
在本发明的上下文中，如果使用激光分离陶瓷衬底，那么切割边缘具有一个角度，所述角度通常从直角偏离优选至多30°、更优选至多25°。此产生在顶部比在底部更大的孔。
本发明使用IR激光、尤其p-sec-IR激光分离陶瓷衬底的另一优点在于，在底部，即在激光射出侧，未产生由非晶形相形成的毛边，所述毛边应必须在额外过程步骤中去除。
实施例a.及b.的优点
考虑到上述实施例a.及b.，可能使用相同激光加工金属涂层及陶瓷衬底。因此，可以成本有效方式实现具有经结构化金属涂层的陶瓷金属衬底的生产。具体来说，可能
I)仅部分切除上部金属涂层或切穿到陶瓷，且例如以在金属涂层中形成精细结构，其不可能通过蚀刻工艺实现；
II)切穿金属涂层及陶瓷衬底到下部金属涂层，因此可形成穿孔的基础。当使用导电材料填充适当盲孔时，生成通孔。填充材料例如为金属膏或电镀产生的材料；
III)如果陶瓷衬底的顶部不存在金属涂层(例如，因为金属涂层已经蚀刻掉或甚至未施加金属涂层)，那么切穿金属涂层及陶瓷衬底或仅切割金属涂层或陶瓷衬底。
根据实施例a.及b.加工陶瓷金属衬底的方法优选在存在处理气体下进行，其中例如氧气或压缩气可用作处理气体。如上文所陈述，处理器气体的使用并非强制性的，但可能建议使用以保护光束源免受污染。在此状况中，使用压缩气将为优选替代方案。
因为在本方法中通过激光加工产生粉尘，所以尤其优选的是，所用设备具有吸收由激光加工产生的粉尘的抽吸设备。
抽吸设备可例如通过环绕所投射的激光的抽吸管或抽吸盒形成，且所述抽吸管或抽吸盒的下部边缘距离金属陶瓷衬底的表面优选为0.5到10cm、更优选0.75到7.5cm、更优选1到5cm。
对于具有0.63mm层厚度的陶瓷衬底，激光刻划线的目标深度优选是40到140μm、更优选50到130μm、仍更优选60到120μm。
另外，金属陶瓷衬底的刻划沟槽的宽度优选是15到75μm、更优选20到70μm、仍更优选25到65μm。
通过本方法加工的陶瓷衬底在刻划线的侧面上基本上无玻璃化且在刻划线内基本上无玻璃相残余物。由于在刻划线的区域中所形成的微裂纹，陶瓷衬底可能轻易地断裂。
本发明的陶瓷金属衬底可能具有通过IR激光处理获得的轮廓线，其从直线偏离且已通过使用激光光束切穿陶瓷衬底而形成。此外，本发明的陶瓷金属衬底可能在拐角处呈现孔及/或倒角，其已因切穿陶瓷衬底而产生。
使用p-sec IR激光通过IR激光法获得的陶瓷金属衬底在从直角偏离优选至多30°、更优选至多25°的角度处具有切割边缘。如果通过IR激光法将孔引入金属陶瓷衬底中，那么其在陶瓷衬底的两侧上的尺寸可能不同。然而，优选地，金属陶瓷衬底在孔及/或在倒角处不呈现毛边。
由于IR激光，可获得陶瓷衬底的金属涂层上具有编号的陶瓷金属衬底。此编号优选通过使用IR激光烧蚀金属涂层而实现。
使用此方法，以下金属陶瓷衬底也是可用的：其中陶瓷衬底上的金属化物具有至少一个边缘细化或其中金属化物具有至少一个用于接纳电子组件尤其是芯片的凹口，其中所述凹口是通过激光处理而产生。
参考标记的列表：
1 陶瓷金属衬底
2 陶瓷衬底
3 金属化物
4 刻划线
5 非晶形相
6 刻划线4的边缘
7 刻划线4的中心线
8 陶瓷衬底2的切割边缘
9 金属化物3的蚀刻边缘
10 金属化物3中的凹口
11 切割边缘8的内缘
12 切割边缘8的外缘
参考以下实例部分更详细地描述本发明：
实例：
制备根据本发明的图1的铜-陶瓷衬底。铜-陶瓷衬底的金属化物部分通过蚀刻去除，且在由蚀刻割开的陶瓷区域中，IR激光提供不同凹槽。凹槽具有以下深度：
实例1：陶瓷衬底厚度的3％
实例2：陶瓷衬底厚度的60％
实例3：陶瓷衬底厚度的10％
实例4：陶瓷衬底厚度的40％
实例5：陶瓷衬底厚度的20％
如下文中所概括评估激光凹槽：
A)可加工性代表耐受以下不同加工步骤的能力，例如使金属陶瓷衬底配备半导体元件或在无非预期破坏的情况下运输。
B)陶瓷衬底的无序断裂
可加工性评估：
好：在进一步加工期间不会自行分离
中：仅在施加较大力时于进一步加工期间自行断裂
差：在进一步加工时分离
陶瓷衬底的无序断裂评估：
好：不发生或仅发生少数无序断裂
中：发生无序断裂的量仍可接受
差：发生无序断裂的量不可接受
评估“好”及“中”意谓所得金属陶瓷衬底可用于任何工业应用，而评估“差”意谓所得金属陶瓷衬底无法用于金属陶瓷衬底的任何工业应用。

Claims (13)

1.一种陶瓷金属衬底(1)，其包含陶瓷衬底(2)及所述陶瓷衬底的至少一侧上的金属化物(3)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条刻划线(4)及/或切割边缘(8)，其中非晶形相(5)以至多100μm的宽度a的范围平行于所述刻划线(4)及/或所述切割边缘(8)延伸。
2.一种陶瓷金属衬底(1)，其包含陶瓷衬底(2)及所述陶瓷衬底的至少一侧上的金属化物(3)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条刻划线(4)及/或切割边缘(8)，其中非晶形相(5)以至少0.50μm的宽度a的范围平行于所述刻划线(4)及/或所述切割边缘(8)延伸。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条刻划线(4)且所述非晶形相(5)以从所述刻划线(4)的边缘(6)计算至多50μm的宽度a的范围从所述刻划线(4)开始且平行于所述刻划线(4)延伸。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条刻划线(4)且所述非晶形相(5)以从所述刻划线(4)的所述边缘(6)计算至少0.50μm的宽度a的范围从所述刻划线(4)开始且平行于所述刻划线(4)延伸。
5.根据权利要求1或2所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条刻划线(4)且所述非晶形相(5)以从所述刻划线(4)的中心线(7)计算至多100μm的宽度a的范围从所述刻划线(4)开始且平行于所述刻划线(4)延伸。
6.根据权利要求1、2或5中任一权利要求所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条刻划线(4)且所述非晶形相(5)以从所述刻划线(4)的所述中心线(7)计算至少0.50μm的宽度a的范围从所述刻划线(4)开始且平行于所述刻划线(4)延伸。
7.根据权利要求1或2所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条切割边缘(8)且所述非晶形相(5)以从所述切割边缘(8)的内缘(11)计算至多50μm的宽度a的范围从所述切割边缘(8)的所述内缘(11)开始且平行于所述切割边缘(8)延伸。
8.根据权利要求1、3或7中任一权利要求所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条切割边缘(8)且所述非晶形相(5)以从所述切割边缘(8)的所述内缘(11)计算至少0.50μm的宽度a的范围从所述切割边缘(8)的所述内缘(11)开始且平行于所述切割边缘(8)延伸。
9.根据权利要求1或2所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条切割边缘(8)且所述非晶形相(5)以从所述切割边缘(8)的外缘(12)计算至多100μm的宽度a的范围从所述切割边缘(8)的所述外缘(12)开始且平行于所述切割边缘(8)延伸。
10.根据权利要求1、3或7中任一权利要求所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述陶瓷衬底(2)具有至少一条切割边缘(8)且所述非晶形相(5)以从所述切割边缘(8)的外缘(12)计算至少0.50μm的宽度a的范围从所述切割边缘(8)的所述外缘(12)开始且平行于所述切割边缘(8)延伸。
11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述刻划线(4)及/或所述切割边缘(8)通过激光烧蚀获得。
12.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的陶瓷金属衬底(1)，其特征在于所述非晶形相(5)的形成是在激光烧蚀期间通过激光的速度及/或功率控制。
13.一种根据权利要求1到12中任一权利要求所述的陶瓷金属衬底(1)的用途，其用作电力电子应用的电路载体。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7409807B2 (ja) * 2019-09-10 2024-01-09 日本特殊陶業株式会社 静電チャック及びその製造方法
JP7455594B2 (ja) * 2020-01-24 2024-03-26 京セラ株式会社 窒化珪素質基板及びパワーモジュール
KR102528873B1 (ko) * 2020-09-28 2023-05-04 주식회사 디아이티 측면에 전극이 형성되는 다층 세라믹 기판 및 그의 제조 방법
CN112867269B (zh) * 2021-01-06 2022-07-01 珠海杰赛科技有限公司 一种pcb侧壁包覆金属的方法
CN114178724A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 济南大学 一种基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法
DE102022116008A1 (de) 2022-06-28 2023-12-28 Kamedi Gmbh Heizplättchen mit ausnehmung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1514764A (zh) * 2002-02-26 2004-07-21 株式会社村田制作所 陶瓷多层基板的制造方法和未烧成的复合叠层体
JP2007331983A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Sony Corp ガラスのスクライブ方法
JP2008041945A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板の製造方法およびパワーモジュール用基板並びにパワーモジュール
US20090203192A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-13 Erdem Kaltalioglu Crack Stop Trenches
CN101910077A (zh) * 2007-11-20 2010-12-08 康宁股份有限公司 以高速对玻璃板进行激光划刻并产生低的残余应力
JP2011245774A (ja) * 2010-05-28 2011-12-08 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd レーザ加工方法
JP2012009767A (ja) * 2009-11-27 2012-01-12 Kyocera Corp 多数個取り配線基板およびその製造方法、ならびに配線基板およびその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10327360B4 (de) * 2003-06-16 2012-05-24 Curamik Electronics Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Keramik-Metall-Substrates
US6949449B2 (en) 2003-07-11 2005-09-27 Electro Scientific Industries, Inc. Method of forming a scribe line on a ceramic substrate
JP2005317927A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Mitsubishi Materials Corp チップ抵抗器
EP2129196A4 (en) 2006-10-31 2012-07-18 Kyocera Corp CERAMIC ELEMENT, METHOD OF FORMING GROOVE IN CERAMIC ELEMENT, AND SUBSTRATE FOR ELECTRONIC PART
US7569421B2 (en) * 2007-05-04 2009-08-04 Stats Chippac, Ltd. Through-hole via on saw streets
JP5255894B2 (ja) * 2008-04-30 2013-08-07 株式会社ジャパンディスプレイイースト 表示装置の製造方法
EP2315508B1 (en) 2008-06-20 2014-11-12 Hitachi Metals, Ltd. Collective ceramic substrate, manufacturing method for the substrate, ceramic substrate, and ceramic circuit substrate
US9161253B2 (en) 2011-10-03 2015-10-13 Mediatel Inc. QoS verification and throughput measurement for minimization of drive test
US9165832B1 (en) 2014-06-30 2015-10-20 Applied Materials, Inc. Method of die singulation using laser ablation and induction of internal defects with a laser
TWI574767B (zh) * 2014-07-29 2017-03-21 Improved laser structure
EP3341345B1 (en) 2015-12-22 2023-07-26 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Thick-film paste mediated ceramics bonded with metal or metal hybrid foils
KR102440077B1 (ko) 2015-12-22 2022-09-02 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게 피코 레이저를 사용하여 금속-세라믹 기판을 생성하기 위한 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1514764A (zh) * 2002-02-26 2004-07-21 株式会社村田制作所 陶瓷多层基板的制造方法和未烧成的复合叠层体
JP2007331983A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Sony Corp ガラスのスクライブ方法
JP2008041945A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板の製造方法およびパワーモジュール用基板並びにパワーモジュール
CN101910077A (zh) * 2007-11-20 2010-12-08 康宁股份有限公司 以高速对玻璃板进行激光划刻并产生低的残余应力
US20090203192A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-13 Erdem Kaltalioglu Crack Stop Trenches
JP2012009767A (ja) * 2009-11-27 2012-01-12 Kyocera Corp 多数個取り配線基板およびその製造方法、ならびに配線基板およびその製造方法
JP2011245774A (ja) * 2010-05-28 2011-12-08 Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd レーザ加工方法
CN102687599A (zh) * 2010-05-28 2012-09-19 京瓷株式会社 多个组合式配线基板及其制造方法、以及配线基板及其制造方法

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