JP2023506023A - 金属セラミック基板を処理する方法、そうした方法のためのシステム、およびそうした方法によって生成された金属セラミック基板 - Google Patents

Abstract

本発明は、金属セラミック基板（１）を機械加工するための方法であって、前記金属セラミック基板（１）を提供する工程であって、前記金属セラミック基板（１）は、主面（ＨＳＥ）に沿って広がるとともに前記主面（ＨＳＥ）に対し垂直に延びる積層方向（Ｓ）に沿って上下に配置されている、１つ以上の金属層とセラミック素子と、を備える、工程と、前記金属セラミック基板（１）に、レーザ光（１０）、特に超短パルス（ＵＳＰ）レーザを用いた機械加工によって凹部（１５）、特に貫通凹部（１５）を形成する工程と、を備える方法に関する。

Description

本発明は、金属セラミック基板を処理する方法、そうした方法のための装置、およびそうした方法によって生成された金属セラミック基板に関する。

電子モジュールは、例えば、電力電子モジュールとして、先行技術において周知である。そうした電子モジュールは、典型的には、共通の金属セラミック基板に対し導体トラックを介して相互接続されている切換可能または制御可能な電子コンポーネントを用いる。金属セラミック基板の本質的なコンポーネントは、金属セラミック基板の場合にセラミックを含む材料からなる絶縁層と、好ましくは導体トラックを形成するように前記金属セラミック基板の１つのコンポーネント側に構造化され形成されたメタライゼーション層と、である。

典型的には、金属セラミック基板は、構造化前後に小型金属セラミック基板へと分離する大型カードとして実現される。そうした大型カードは、所定の破断線および／または分離店を生成するように、レーザ光によって処理される。それぞれの金属セラミック基板は、次いで、例えば、金属セラミック基板を破断することによって、大型カードから分離して提供されることが可能である。超短パルスレーザの使用は、特許文献１における実施例用に記載されている通り、ここでは有利であることが示されている。

特許文献２から、レーザ光を用いてワークピースを処理するための方法が知られており、ワークピースはステージに置かれる。特許文献３も、レーザ光によるドリルホールの生成に関する。

国際公開第２０１７／１０８９５０号 米国特許出願公開第２０１６／２０７１４３号明細書 欧州特許出願公開第０８２６４５７号明細書

先行技術に基づいて、本発明は、金属セラミック基板の処理を向上させることを目的としている。

この目的は、請求項１に係る金属セラミック基板を処理する方法によって、請求項９に係るその方法に適した装置によって、また請求項１０に係るそうした方法によって生成された金属セラミック基板によって、達成される。さらなる実施形態は、従属請求項および記載からとられる。

本発明の第１の態様に従って、金属セラミック基板を処理する方法であって、
金属セラミック基板を提供する工程であって、前記金属セラミック基板は、主面に沿って広がるとともに前記主面に対し垂直に延びる積層方向に沿って上下に配置されている、１つ以上の金属層と１つのセラミック素子と、を備える、工程と、
前記金属セラミック基板に、レーザ光、特に超短パルスレーザによる処理によって凹部、特に貫通凹部を形成する工程と、を備える方法が提供される。

先行技術から知られている方法とは対照的に、レーザ光（特に、ＵＫＰ）レーザが凹部を形成するように用いられる。この場合、当業者は、凹部が、金属セラミック基板によって、好ましくは、１つの平面において５０％を超えて、好ましくは７５％を超えて、特に好ましくは完全に取り囲まれているまたは包囲されている、また金属および／またはセラミックを含まないエリアとなることを理解する。例えば、凹部は、レーザ光によって生成された湾曲したまたは多角形の輪郭によって取り囲まれる。この場合、凹部が、例えば、適切な膜および／またははんだペーストおよび／または他の導体材料が導入された後に、スルーホールめっきとして、および／または、金属セラミック基板を筐体および／または別のコンポーネントに固定するようにねじおよび／またはボルトなどの固定素子が係合するエリアとして用いられることが想定される。レーザ光を用いた作製は、特に品質および凹部を形成する作製時間の点において有利であることが示されている。例えば、超短パルスレーザ光を用いることによって、金属セラミック基板についての後処理工程の数を減少させることが可能である。これに加えて、例えば、対応するミラー素子により、凹部の所望の形状および輪郭を実現するように、金属セラミック基板の上面にわたってレーザ光を走査するように案内することが有利には可能である。

凹部が、金属セラミック基板全体を通じて、すなわち、金属セラミック基板の上面から金属セラミック基板の裏側まで広がることが、特に好ましい。金属セラミック基板は、好ましくは、レーザ光による処理中、支持要素または保持要素によって保持または固定される。

さらに、金属セラミック基板は、セラミック層の上面に結合されている１つ以上の金属層を備える。金属層およびセラミック層は、主面に沿って広がり、主面に対し垂直に延びる積層方向に沿って上下に配置されている。１つ以上の金属層用の想定される材料は、銅、アルミニウム、モリブデン、および／またはそれらの合金、ならびに、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、ＣｕＡｌ、ＡｌＣｕおよび／またはＣｕＣｕなどの薄層、特に、第１の銅層と第２の銅層とによるサンドイッチ構造である。第１の銅層の粒子サイズは、第２の銅層とは異なる。１つ以上の金属層が改質された表面であることが、さらに好ましい。想定される表面の改質は、亀裂形成または膨張を抑制するための、例えば、貴金属、特に銀および／または金、またはＥＮＩＧ（無電解ニッケル／置換金メッキ）による封止、または第１のメタライゼーション層または第２のメタライゼーション層における縁部封止である。

例えば、セラミック素子は、１つ以上のセラミック層であるか、または１つ以上のセラミック層を備える複合物である。好ましくは、セラミック層のうちの１つ以上は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＨＰＳＸセラミック（すなわち、ｘパーセントのＺｒＯ_２を含むＡｌ_２Ｏ_３マトリクスよるセラミック、例えば、９％のＺｒＯ_２を有するＡｌ_２Ｏ_３＝ＨＰＳ９または２５％のＺｒＯ_２を有するＡｌ_２Ｏ_３＝ＨＰＳ２５）、ＳｉＣ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、高密度ＭｇＯ（＞９０％の理論的密度）、ＴＳＺ（正方晶安定ジルコニア）、セラミック用の材料としてのＺＴＡ、を含む。絶縁層が複合物またはハイブリッドセラミックとして設計されることも想定される。ここで、各々が自身の材料組成の点で異なるいくつかのセラミック層は、上下に配置されており、様々な所望の属性を組み合わせるように絶縁層を形成するべくともに接合されている。好ましくは、可能な限り熱伝導性があるセラミックが、可能な限り低い熱抵抗のために用いられる。

セラミック素子またはセラミック層は、好ましくは、ガラスを含まない、または５０％を超えるガラスからなる材料を意味すると理解される。したがって、セラミック素子は、好ましくは、ガラスを含まないセラミック素子である。好ましくは、凹部は、金属セラミック基板を同一の輪郭に沿って繰り返し横断することによって生成される。

好ましくは、金属層は、ＡＭＢ処理および／またはＤＣＢ処理によって絶縁層に対し結合される。
当業者は、「ＤＣＢ処理」（直接銅結合技術）または「ＤＡＢ処理」（直接アルミニウム結合技術）が、金属層またはシート（例えば、銅シートもしくは箔またはアルミニウムシートもしくは箔）を、層またはコーティング（融合層）を自身の表面上に有する金属もしくは銅シートまたは金属もしくは銅箔を用いて、互いにおよび／またはセラミックもしくはセラミック層に対し結合させるように機能する処理であることを理解する。米国特許第３７４４１２０号明細書または独国特許発明第２３１９８５４号明細書に記載されているこの処理では、例えば、この層またはコーティング（融合層）は、金属（例えば、銅）の溶融温度以下の溶融温度により共晶を形成する。その結果、箔をセラミック上に置くことによって、またすべての層を加熱することによって、セラミックおよび層が、融合層または酸化層の領域においてのみ金属または銅を溶融することによって、互いに結合されることが可能である。

特に、ＤＣＢ処理は、次いで、例えば、以下の工程を有する。
・ 一様な酸化銅層が形成されるように銅箔を酸化させる工程
・ 銅箔をセラミック層上に置く工程
・ 複合物を約１０２５～１０８３℃の間の処理温度まで（例えば、１０７１℃まで）加熱する工程
・ 室温まで冷却する工程
活性はんだ付け処理（例えば、金属層または金属箔を、特に銅層または銅箔もセラミック材料と結合するための）によって、特に金属セラミック基板を生成するためにも用いられる処理が意図される。結合は、約６５０～１０００℃の間の温度にて、金属箔（例えば、銅箔）とセラミック基板（例えば、窒化アルミニウムセラミック）との間に、銅、銀および／または金などの主成分に加えて活性金属も含む、ろう付け合金を用いて生成される。例えば、群Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｅの１つ以上の元素である、この活性金属は、ろう付け合金とセラミックとの間の接続を化学反応によって確立する。一方、ろう付け合金と金属との間の接続は、金属ろう付け接続である。これに代えて、厚膜処理も結合について想定される。

好ましい実施形態では、レーザ光は、１つ以上の枢動可能ミラー素子または反射素子により、金属セラミック基板へと向けられ、特に、金属セラミック基板上にて、１つ以上の枢動可能ミラー素子または反射素子によって動かされる。対応する走査デバイスによって、例えば、レーザビームまたはレーザ光を、将来の凹部の予定された進路上の位置（すなわち、処理エリア）において可能な限り精密に動かすことが可能である。この場合、１つ以上のミラー素子は、１つ以上のミラー素子における反射中の損失を減少させるように用いられるレーザ光のパルス持続時間および／または波長に適合することが、特に予想される。さらに、１つ以上のミラー素子は、レーザビームを少なくとも部分的にはすでに、好ましくは追加のレンズを通過する前後に焦点を合わせるように、凹面鏡および／または誘電体ミラーであることが想定される。特にレンズによって、焦点を合わせることによって、入射レーザパルスの強度は有利に増加することが可能である。さらに、１つ以上のミラー素子が２つ以上の軸の周りに枢動することが可能であることが特に好ましい。これは、ミラー素子のそれぞれの配向によって、金属セラミック基板の上面のすべての点がレーザビームによって検出されることが可能であることを保証することができる。好ましくは、正確に１つのミラー素子を伴う。

好ましくは、ＵＫＰレーザは、光パルスに０．１～８００ｐｓ、好ましくは１～５００ｐｓ、より好ましくは１０～５０ｐｓのパルス持続時間を提供するレーザ源である。特に、凹部および／または、所定の破断線内の融解したセラミックと亀裂形成との間の特に好ましい比を有する所定の破断線もしくは所定の破断点を生成するように、上述の処理速度を有するそうしたパルスを用いることが特に有利であることが見つかっている。これによって、例えば、所定の破断線の場合、特に、所定の破断線に沿った確実なまたは成功した破断は、破断中に単一の金属セラミック基板に損傷を生じさせることなく、保証される。好ましくは、凹部に対する所定の破断線が、例えば同一のレーザシステムにより実現される。

好ましくは、主面に平行に広がる凹部の断面は、同じ面に沿って測定されるレーザ光の断面よりも大きい。好ましくは、凹部の断面は第１の直径を有し、レーザ光の断面は第２の直径を有する。ここで、第１の直径に対する第２の直径の比は、０．２未満、好ましくは０．１未満、より好ましくは０．０５未満の値を取る。このように、例えば、レーザ光を金属セラミック基板の上面に沿って動かすことによって、凹部の後続の断面の形状を形成する切断輪郭を形成することが可能である。特に、そうした処理は、後の製造された金属セラミック基板において、固定デバイスまたはフィクスチャが固定のために通過する凹部を形成するように機能する。対応して大きい断面を有するそうした凹部は、一般に、スルーめっきを形成するように機能するが、好ましくは、金属セラミック基板を別のコンポーネントに対し単に固定するために提供される。

レーザ光が、レンズにより金属セラミック基板の処理領域に向けられることが、特に好ましい。レンズと金属セラミック基板の上面との間の距離は、処理中に変化する。特に、レンズと金属セラミック基板の上面との間の距離は、凹部が形成されるエリアの外側のエリア、すなわち、処理エリアの外側を指す。レンズと金属セラミック基板の上面との間の距離を再描画することによって、処理の過程において、アブレーションが金属セラミック基板に対し行われ、その結果として、レンズと金属セラミック基板の上面との間の距離が対応して減少することなく、金属セラミック基板材料のアブレーションがすでに行われたエリアにレンズの焦点が入るという事実を、有利に考慮に入れることが可能である。レンズと金属セラミック基板の上面との間の距離の対応する座標変化によって、レーザ光の焦点が、アブレーションされる金属セラミック基板材料のエリアまたはアブレーションされる境界層の真上および／または真下に位置することが有利に保証され得る。この目的のため、レンズと金属セラミック基板との間の距離は、好ましくは、積層方向に沿って変化する。特に、レンズと金属セラミック基板との間の距離の（全）変化は、積層方向に寸法決定された金属セラミック基板の厚さに本質的に対応する。

さらに、レーザ光の傾斜が処理中に変化することが想定される。これは、例えば、凹部の内側の輪郭が所望に応じた形状となることを可能にする。凹部が、段差のある輪郭が凹部の内側に実現されるように形成されることも想定される。これは、例えば、固定具の頭部が皿孔である金属セラミック基板の上面に空きエリアを提供することを可能にする。ここで、例えば、第１の区画に凹部の内側の異なる傾斜角を、この第１の区画を固定具の頭部の形状に適合するように提供することが有利であり得る。

好ましくは、レーザ光は、少なくとも時々、好ましくは処理全体中に、金属セラミック基板に垂直に入射する。これは、積層方向に見てほぼ一定の断面を有する円柱状凹部を生成することを可能にする。例えば、主面に対し垂直な方向に対する凹部の内側の傾斜は、１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２．５％未満である。

好ましくは、金属セラミック基板は、金属セラミック基板の金属がないエリアにおいて排他的に処理される。例えば、凹部は、金属セラミック基板を同一の輪郭に沿って繰り返し横断することによって生成されることが意図される。

例えば、さらなるレーザ光が提供され、そのレーザ光とさらなるレーザ光とによって凹部が形成されることも想定される。これは、凹部の生成を大幅に加速させることが可能である。レーザ光とさらなるレーザ光とが、同時に共通の輪郭の異なる地点にて金属セラミック基板を処理することが想定される。レーザ光とさらなるレーザ光とは、両方とも、凹部を形成するように共通の輪郭を追う。

さらに、３００ｍｍを超えるレンズの焦点距離が用いられることが好ましい。比較的大きい、特に３００ｍｍを超える、好ましくは３５０ｍｍを超える、より好ましくは４３０ｍｍを超える焦点距離では、凹部に加えて、主面に対し垂直に延びる方向に対する傾斜が比較的小さい所定の破断線を生成するようにレーザ光を用いることが有利には可能である。これは、有利には、金属セラミック基板の、特に大型カード全体にわたる一様な破壊挙動を保証する。好ましくは、同一のレーザシステムが、一方では所定の破壊線を生成するように、他方では金属セラミック基板に凹部を生成するように用いられるレーザ光を提供するように用いられる。レーザパラメータを変更するおよび／またはフィルタを用いることによって、一方では所定の破断線および他方では凹部を生成するための特性が、好ましくは変化し得る。

特に、レンズと金属セラミック基板との間の距離は、特にレンズおよび／または金属セラミック基板が互いに向かって移動するとき、金属セラミック基板の厚さよりも大きい値分、レンズの焦点距離を下回ることは決してない。これは、特に材料が層ごとにアブレーションされレーザ光の焦点が追跡されるとき、レーザ光が常に焦点を合わせられたままであることを保証し得る。

好ましくは、距離は、連続的にまたは段階的に変化する。特に、凹部深さ、特に現在の凹部深さは、凹部を生成するように金属セラミック基板の処理と同時に測定され、その結果、レンズと金属セラミック基板との間の距離は、凹部深さの現在の値に応じて設定されることが可能であることが想定される。例えば、凹部深さは、随意では、カメラおよび／または別のレーザシステムによって測定される。これに代えて、またはこれに加えて、レーザ光は、閉じられた輪郭の各横断またはある定数の横断後に行われるレンズと金属セラミック基板との間の距離の段階的な変化とともに、閉じられた輪郭に沿って動かされることが想定される。

好ましくは、金属セラミック基板は、１つ以上の裏側メタライゼーションを備える。特に、１つ以上の裏側メタライゼーションと１つ以上のメタライゼーションとが、セラミック素子の両側に配置されている。裏側メタライゼーションまで延びるとともに加えて裏側メタライゼーションをアブレーションする凹部を形成することによって、裏側メタライゼーションが、特にセラミック層と反対に面する裏側メタライゼーションの面においてバリのない凹部を生成することが、有利には可能である。このように、方法は、凹部のバリ取りが行われる最終後処理工程が省略される点において、特に、例えばＣＯ_２レーザを用いる従来の方法とは異なる。これは、凹部が提供される金属セラミック基板を生成する製造処理を加速させる。

好ましくは、レーザ光は、凹部を形成するように、少なくとも部分的に、湾曲した輪郭に沿って案内される。特に、湾曲した輪郭は、レーザ光が案内される動きの方向に対応し、その結果、凹部の縁部について少なくとも部分的に環状または円形の進路となる。これに代えて、レーザ光の動く方向の対応する調節によって（特に、ミラーの位置整合によって）実現される、凹部についての多角形または角度のあるもしくは直線の縁部の輪郭が想定される。

さらに、好ましくは、金属セラミック基板の分離したコンポーネントが、好ましくは真空機構によって除去される。例えば、好ましくはキャリアへと一体化され、処理エリアまたは凹部用に予定されたエリアの下に配置されている、吸引デバイスが、この目的のために提供される。レーザ光が、後の凹部の境界となる対応する輪郭を追うと、境界または後の境界によって囲まれる金属セラミック基板のエリアは、切断される。金属セラミック基板の切断領域の、製造された凹部を有する残りの金属セラミック基板からの分離を可能にするまたは容易にするように、金属セラミック基板がキャリアから解放されたまま、金属セラミック基板の残りの部分または分離された部分を、真空機構によってキャリアに対し固定することが有利には可能である。

本発明のさらなる態様は、本発明に係る処理を行うための装置である。方法について記載されるすべての特徴および利点は、装置に適用され、装置について記載されるすべての特徴及び利点は、方法について適用される。

本発明のさらなる態様は、本発明に係る処理によって製造された金属セラミック基板である。方法について記載されるすべての特性および利点は、金属セラミック基板に同様に転用されることが可能であり、また金属セラミック基板について記載されるすべての特性および利点は、方法に同様に転用されることが可能である。

さらなる利点および特徴が、添付の図面を参照して、本発明に係る主題の以下の好ましい実施形態の記載から得られる。個々の実施形態の個々の特徴は、それによって、本発明の範囲内において互いに組み合わせられることが可能である。

本発明の第１の例示的な実施形態に係る金属セラミック基板を処理するための方法の概略図。 本発明の第２の例示的な実施形態に係る金属セラミック基板を処理するための方法の概略図。 本発明の第３の例示的な実施形態に係る金属セラミック基板を処理するための方法の概略図。 本発明の第４の例示的な実施形態に係る金属セラミック基板を処理するための方法の概略図。

図１は、本発明の第１の好ましい実施形態に係る金属セラミック基板１を処理するための方法を概略的に示す。そうした金属セラミック基板１は、好ましくは、それぞれの場合において、金属セラミック基板１に対し接続されることが可能である電子コンポーネントまたは電気コンポーネントのキャリア素子として機能する。そうした金属セラミック基板１の本質的なコンポーネントは、主面ＨＳＥに沿って延びるセラミック素子１１と、そのセラミック素子１１に対し結合された１つ以上の金属層２１とである。セラミック素子１１は、セラミックを含む１つ以上の材料から作製される。この場合、１つ以上の金属層２１およびセラミック素子１１は、主面ＨＳＥに対し垂直に延びる積層方向に沿って上下に配置され、製造された状態では、少なくとも領域において結合面を介して互いに実質的に結合されている。セラミック素子１１は、１つ以上のセラミック層を備え、例えば、間に中間メタライゼーションが形成されるまたはハイブリッドセラミックを形成する、複数のセラミック層から形成されることも可能である。好ましくは、１つ以上の金属層２１は、次いで、電気コンポーネント用の導体経路または接続点を形成するようにパターニングされる。例えば、この構造化は、１つ以上の金属層２１へのエッチングである。しかしながら、予め、永久結合（特に、材料結合）が、１つ以上の金属層２１とセラミック素子１１との間に形成される必要がある。

１つ以上の金属層２１をセラミック素子１１に対し永久的に結合させるように、金属セラミック基板１を製造するためのシステム（特に、ＤＣＢまたはＤＡＢ結合処理）は、ファーネス（炉）を備え、そのファーネスでは、セラミック素子１１と１つ以上の金属層２１との積層アセンブリが結合を達成するように加熱される。例えば、１つ以上の金属層２１は銅製の金属層であり、１つ以上の金属層２１およびセラミック素子１１は、ＤＣＢ（直接銅結合）結合方法を用いてともに結合される。これに代えて、１つ以上の金属層２１は、活性はんだ付け方法または厚膜方法によってセラミック素子１１に対し結合されることが可能である。

結合（特に、ＤＣＢ処理、活性はんだ付け処理および／または厚膜処理によって）後、金属セラミック基板は、大型カードとして提供される。そうした大型カードは、それぞれの場合において、シンギュレーションされた金属セラミック基板１を提供するように、後続の処理においてシンギュレーションされる。好ましくは、そうした分離用に、レーザ光１０によって（特に、超短パルスレーザ光によって）大型カードを処理することが意図される。それによって、レーザ光１０による分離を直ちに実現すること、および／または所定の破断線を形成することが可能である。その破断線に沿って、大型カードが後続の処理において破断され、分離した金属セラミック基板１を形成する。超短パルスレーザによって、当業者は、特に、パルス長が１ナノ秒未満であるレーザパルスを発するそうしたレーザ源を理解する。好ましくは、パルス持続時間は０．１～１００ｐｓの間である。さらに、パルス持続時間がフェムト秒範囲（すなわち、０．１～１００ｆｓ）にあることが想定される。図１に示される例示的な実施形態では、金属セラミック基板１はキャリア４０に配置される。

特に、レーザ光１０（特に、ＵＫＰレーザのレーザ光１０）が、金属セラミック基板１に凹部１５（特に、貫通凹部１５）を生成するように用いられる。凹部１５は、例えば、例えばスルーめっきのために用いられる一種のスルーホール、および／または、金属セラミック基板１が電力モジュールとしてハウジングまたは別のコンポーネントに対し結合される接続または固定エリアを提供するためのスルーホールとして提供される凹部１５である。この場合、凹部１５は、所定の破断線の前後に一時的に生成される。好ましく亜ｈ、同一のレーザ光１０（すなわち、同一のレーザ源からの光）が、凹部１５および所定の破断線を生成するように用いられる。所定の破断線を生成するためのパルスの強度、パルス持続時間および／または電力は、凹部１５を生成するためのものとは異なる。

さらに、便利には、金属セラミック基板１は、キャリア４０によって静止して配置される。金属セラミック基板１（特に、金属セラミック基板にわたって見られるように特定の進路を有する）に所定の破断線および／または凹部１５を生成するように、レーザ光１０またはレーザビームが金属セラミック基板１上にて動かされる。換言すると、金属セラミック基板１をレーザ光１０またはレーザ光１０の整合位置に対して動かす代わりに、金属セラミック基板１上を横切るレーザ光１０が所定の破断線および／または凹部１５をそれぞれの衝突点に生成するように、レーザ光１０またはレーザビームの整合位置がそうした方法により行われることが予想される。所定の破断線および／または凹部１５は連続的であるおよび／または遮断されている、すなわち、所定の破断線がミシン目として現れていることが想定される。

レーザ光１０を位置整合させるように、特に、レーザ光１０は、ミラー素子３０へと向けられる。レーザビーム１０は、ミラー素子３０にて反射され、続いて金属セラミック基板１に当たる。この場合、特に、ミラー素子３０は、レーザ光１０を金属セラミック基板上の特定の処理エリアまたは特定のエリアに位置整合させるように、枢動可能に取り付けられ、特に２つ以上の軸に関して枢動可能に取り付けられる。さらに、好ましくは、レンズ２０がミラー素子３０と金属セラミック基板１との間に配置されている。特に、レンズ２０は、レーザ光１０の入射方向に対しほぼ垂直な平面に沿って、ほぼ金属セラミック基板１の長さおよび／または幅に対応する長さにわたって、特に大型カードとして広がる。換言すると、金属セラミック基板１上を進行するレーザ光１０は、処理エリアにかかわらず同一のレンズ２０を常に通過する。

焦点距離が３００ｍｍを超える、好ましくは３５０ｍｍを超える、より好ましくは４２０ｍｍを超えるレンズ２０を用いることが特に有利であることが示されている。レンズ２０を、レンズ２０の焦点距離に本質的に対応する、金属セラミック基板１から距離Ａに配置することは、金属セラミック基板１の主面ＨＳＥに対する垂直に対し比較的わずかに傾斜している所定の破壊点もしくは所定の破断線または凹部１５を生成することを可能にする。そうでない場合、本質的にＶ字形状または切欠き形状の所定の破断線または凹部１５の傾斜の角度が予期される必要がある。これは、特に、金属セラミック基板１の縁部を形成する所定の破断線または凹部１５に対し適用される。そうした傾斜部分は、それによって、特に、レーザ光１０またはレーザビームが、金属セラミック基板１の全体にわたって均一に金属セラミック基板１に垂直に当たることができない事実によって生じる。しかしながら、３００ｍｍを超える焦点距離を用いることによって、この傾斜（特に、金属セラミック基板１の縁部領域における）は、金属セラミック基板１の垂直方向に対し測定されたまたは参照された傾斜の角度が１０°未満である、より好ましくは１０°未満ように、減少する。特に、金属セラミック基板１の中心における所定の破断線の配向と比較した傾斜角の偏差が１２°未満にならないことが確立される。したがって、それらの破損挙動が金属セラミック基板１全体にわたって実質的に均質に分散しているのを生成することを有利には可能である。

さらに、好ましくは、レンズ２０と金属セラミック基板１の上面ＯＳとの間の距離Ａが、凹部１５を製造するための処理中に、変化する、特に減少する。したがって、金属セラミック基板１の処理中にすでに作製された凹部１５の深さに従って、レンズ２０によって生じたレーザ光１０の焦点を追跡することが有利には可能である。換言すると、１つ以上の金属層２１および／またはセラミック素子１１のアブレーションが増加するにつれて、レーザ光１０の焦点が金属セラミック基板１へと、および／または金属セラミック基板の裏側までシフトするように、距離Ａを変化させることによって、凹部１５を形成するための連続的なアブレーションを考慮することが可能である。このように、レーザパワーは、現在アブレーションされている材料のエリアでは、可能な限り大きく保たれる。その結果、材料のアブレーションに対するレーザ効率の減少は、アブレーション深さの増加とともに予期されるものではない。これは、有利には、凹部１５の形成を加速させる、加速したアブレーション処理となる。特に、距離Ａを変化させることによって、積層方向Ｓに沿った焦点のシフトが行われる。そこでは、レンズ２０と金属セラミック基板１の上面ＯＳとの間の距離Ａは、好ましくは、連続的に、および／または連続してまたは段階的に変化する。距離Ａを変化させるために、レンズ２０は、好ましくは、主面ＨＳＥに対する垂直方向に沿って変位させられる。これに代えておよび／またはこれに加えて、キャリア４０およびしたがって金属セラミック基板１が、レンズ２０と金属セラミック基板１の上面ＯＳとの間の距離Ａを減少させるように、積層方向Ｓに対し並行に延びる方向に沿って変位させられることが想定される。特に、レンズ２０の焦点距離は一定である。

図２は、本発明の第２の例示的な実施形態に係る金属セラミック基板１を生成するための方法を概略的に示す。図２に示される方法は、吸引デバイス２５が追加して提供されている点において、図１に示される例示的な実施形態とは異なる。吸引デバイス２５は、例えば、キャリア４０に一体化されており、計画された凹部１５が実現される処理エリアの下に配置されている。吸引デバイス２５によって、金属セラミック基板１のアブレーションされた粒子を吸い込む、および／または、金属セラミック基板１の処理中および／または凹部１５の形成中に分離した金属セラミック基板１の部分的なエリアが、凹部１５により金属セラミック基板１から分離することが可能であることを保証する、負の圧力を生じることが有利には可能である。特に、これは、主面ＨＳＥに平行な方向における断面がレーザ光１０の断面よりもはるかに大きい凹部１５を形成するための処理に関する。レーザ光１０の直径および／または断面が凹部１５の断面よりも小さいそうしたシナリオでは、レーザ光１０は、例えば、主面ＨＳＥに平行な平面において凹部１５の輪郭を形成する、処理中の処理方向Ｂに沿った動きを追う。その輪郭によって囲まれる金属セラミック基板１の部分的なエリアは、次いで、残りの部品として、真空（バキューム）機構によってキャリア４０に固定される。一方、金属セラミック基板１の残りの終了した部分は、キャリア４０から解放される。

図３は、本発明の第３の例示的な実施形態に係る金属セラミック基板１に凹部１５を生成するための方法を概略的に示す。特に、図３は、金属セラミック基板１の頂面図と、移動方向Ｂに沿ったレーザ光１０の動きを示し、環状または弓状の輪郭を形成する。レーザ光１０が螺旋状の、特に、減少したおよび／または増加した半径を有する輪郭を追うことも想定される。特に、凹部１５用の環状の輪郭を、対応して選択される処理方向Ｂによって実現することが意図される。そこでは、主面ＨＳＥに平行に延びる平面において、凹部１５が第１の直径Ｄ１を有し、レーザ光１０が第２の直径Ｄ２を有する。この場合、第１の直径Ｄ１に対する第２の直径Ｄ２の比は、０．２未満、好ましくは０．１未満、より好ましくは０．０５未満である。環状の移動方向Ｂの代替として、多角形の移動方向Ｂ、多角形の移動方向Ｂおよび／または少なくとも部分的には直線状の移動方向Ｂも想定される。

図４は、本発明の第４の好ましい実施形態に係る金属セラミック基板１を処理するための方法を概略的に示す。特に、図４は、主面ＨＳＥに対し垂直な断面に沿った、金属セラミック基板１を通る断面図を示す。この場合、特に、レーザ光１０の処理中（特に、スルーホールまたは貫通凹部１５を生成するための）、裏側メタライゼーション３０も、レーザ光１０（特に、超短パルスレーザからのレーザ光１０）によって取り除かれる。超短パルスレーザを用いることによって、凹部１５を生成する時、例えば、ＣＯ_２レーザを用いた製造時に典型的には形成されるバリの形成を避けることが有利には可能である。対応して、形成されたバリのバリ取りのための後処理工程が、したがって、避けられ得る。これは、凹部１５を有する金属セラミック基板１０を作製するための時間についての利点を示す。特に、凹部１５は、金属セラミック基板１を固定するために凹部１５を通じて、例えば、筐体または別のコンポーネントまで延びるボルトおよび／またはねじを受け入れるためなど、固定素子を受け入れるように提供される。

１ 金属セラミック基板
１０ レーザ光
１１ セラミック素子
１５ 凹部
２０ レンズ
２１ 金属層
２５ 吸引デバイス
３０ 裏面メタライゼーション
ＯＳ 上面
ＨＳＥ 主面
Ｓ 積層方向
Ｓ 処理方向
Ｄ１ 第１の直径
Ｄ２ 第２の直径

Claims (15)

1. 金属セラミック基板（１）を処理する方法であって、
   金属セラミック基板（１）を提供する工程であって、前記金属セラミック基板（１）は、主面（ＨＳＥ）に沿って広がるとともに前記主面（ＨＳＥ）に対し垂直に延びる積層方向（Ｓ）に沿って上下に配置されている、１つ以上の金属層（２１）と１つのセラミック素子（１１）と、を備える、工程と、
   前記金属セラミック基板（１）に、レーザ光（１０）、特に超短パルス（ＵＫＰ）レーザによる処理によって凹部（１５）、特に貫通凹部（１５）を形成する工程と、を備える方法。
2. 前記主面（ＨＳＥ）に平行に広がる前記凹部（１５）の断面は、同じ面に沿って測定された前記レーザ光（１０）の断面よりも大きい、請求項１に記載の方法。
3. 前記凹部（１５）の前記断面は第１の直径を有し、前記レーザ光の前記断面は第２の直径を有し、前記第１の直径に対する前記第２の直径の比は、０．２未満の値を取る、請求項２に記載の方法。
4. 前記レーザ光（１０）は、レンズ（２０）を介して前記金属セラミック基板（１）の処理領域に向けられ、前記レンズ（２０）と前記金属セラミック基板（１）の上面（ＯＳ）との間の距離（Ａ）は、処理中に変化する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記レンズの焦点距離（Ｌ）は、３００ｍｍを超え、好ましくは３５０ｍｍを超え、より好ましくは４３０ｍｍを超える、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記距離（Ａ）は、連続してまたは段階的に変化する、請求項５に記載の方法。
7. 前記金属セラミック基板（１）は、１つ以上の裏側メタライゼーション（３０）を備え、特に、前記１つ以上の裏側メタライゼーション（３０）および前記１つ以上のメタライゼーション（２１）は、前記セラミック素子（１１）の反対側に配置される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記レーザ光（１０）は、前記凹部（１５）を形成するように、少なくとも部分的に、湾曲した輪郭に沿って案内される、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記金属セラミック基板（１）の分離したコンポーネントは、好ましくは真空機構によって、除去される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記凹部（１５）は、前記金属セラミック基板（１）を前記レーザ光（１０）により同一の輪郭に沿って繰り返し横断することによって生成される、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記レーザ光（１０）は、処理中に前記金属セラミック基板（１）の前記上面に垂直に入射する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. さらなるレーザ光が提供され、前記レーザ光（１０）および前記さらなるレーザ光によって、前記凹部（１５）が形成される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記金属セラミック基板（１）のセラミック素子は、ガラスを含まない、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の処理を行うための装置。
15. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法によって製造された凹部を有する、金属セラミック基板（１）。

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