JP5047615B2 - セラミック金属基板の製造方法 - Google Patents

セラミック金属基板の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5047615B2
JP5047615B2 JP2006515661A JP2006515661A JP5047615B2 JP 5047615 B2 JP5047615 B2 JP 5047615B2 JP 2006515661 A JP2006515661 A JP 2006515661A JP 2006515661 A JP2006515661 A JP 2006515661A JP 5047615 B2 JP5047615 B2 JP 5047615B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
ceramic
ceramic layer
ceramic substrate
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006515661A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006527666A (ja
JP2006527666A5 (ja
Inventor
ジュルゲン シュルツ−ハーダー
コーツ ミッテルエガール
カール エクセル
ジュルゲン ワイセル
Original Assignee
キュラミック エレクトロニックス ゲーエムベーハー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キュラミック エレクトロニックス ゲーエムベーハー filed Critical キュラミック エレクトロニックス ゲーエムベーハー
Publication of JP2006527666A publication Critical patent/JP2006527666A/ja
Publication of JP2006527666A5 publication Critical patent/JP2006527666A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5047615B2 publication Critical patent/JP5047615B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • H01L21/4807Ceramic parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/22Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising
    • B28D1/221Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising by thermic methods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • B28D5/0011Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • H01L21/481Insulating layers on insulating parts, with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/142Metallic substrates having insulating layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0044Mechanical working of the substrate, e.g. drilling or punching
    • H05K3/0052Depaneling, i.e. dividing a panel into circuit boards; Working of the edges of circuit boards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/40Semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03Conductive materials
    • H05K2201/0332Structure of the conductor
    • H05K2201/0335Layered conductors or foils
    • H05K2201/0355Metal foils
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/08Treatments involving gases
    • H05K2203/081Blowing of gas, e.g. for cooling or for providing heat during solder reflowing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/102Using microwaves, e.g. for curing ink patterns or adhesive
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107Using laser light
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1105Heating or thermal processing not related to soldering, firing, curing or laminating, e.g. for shaping the substrate or during finish plating
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1121Cooling, e.g. specific areas of a PCB being cooled during reflow soldering
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/30Details of processes not otherwise provided for in H05K2203/01 - H05K2203/17
    • H05K2203/302Bending a rigid substrate; Breaking rigid substrates by bending

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Description

本発明は、請求項1の前提部分に従った方法に関するものである。
いわゆるDCB法(直接銅接合技術)により、例えば酸化アルミニウム・セラミックといったようなセラミックに、ストリップ導体やコネクタなどを形成するためのメタライゼーションを設けることが知られており、このメタライゼーションは金属箔あるいは銅箔、あるいは金属板あるいは銅板により形成され、その表面は、金属と、反応ガス好ましくは酸素との間の化学結合により形成されたあるいはコーティング層(溶解層)を構成している。このような方法は、例えば特許文献1特許文献2などに記載されているが、そのような層あるいはコーティング層(溶解層)は金属(例えば銅)の溶解温度より低い溶解温度の共晶を形成しており、このため、セラミック上に上記箔を配置して全層を加熱することにより、すなわち、銅などの金属を実質的に溶解層あるいは酸化層の領域においてのみ溶解させることにより、両層を互いに接合させることが可能である。
DCB法は、例えば次のような処理工程からなる。
・銅箔を酸化して、均一な酸化銅層を形成する
・銅箔をセラミック層の上に配置する
・その複合物を、約1025から1083℃の間の処理温度、例えば約1071℃に加熱する
・室温に冷却する
さらに周知のものとして、特に金属‐セラミック基板の製造のためのものとして、いわゆる活性半田付け法(特許文献3特許文献4)がある。この方法においては、接合が、例えば銅箔などの金属箔と例えば酸化アルミニウム・セラミックなどのセラミック基板の間に約800〜1000℃の温度で半田を用いて形成される。半田は銅、銀や金などの主成分に加えて活性金属を含んでいる。この活性金属はHf、Ti、Zr、Nb、Crからなるグループの中の少なくとも1つの要素からなるもので、化学反応により半田とセラミックの間の接合を形成する。これに対して、半田と金属の間の接合は金属硬質半田付けである。
また、いわゆるMo‐Mn法やMo‐Mn‐Ni法も周知であり、この方法においては、Mo‐Mnでできたペーストがセラミック層に塗布されてセラミック上に焼き付けられ、これにより金属層が形成される。それから、メタライゼーション上での半田付けのための基礎が形成されるが、このとき金属層が半田付けに先立ってニッケルメッキされるのが好ましい。類似の周知の方法にW法と呼ばれるものがあり、この方法においては、タングステンを含むペーストが塗布されて焼き付けられ、これによりメタライゼーションおよび後の半田付けのための基礎が形成される。
さらに周知のものとして、LTCC(低温同時焼成セラミック)法があり、これにおいては、伝導性金属を含むペーストがグリーンの、つまり不焼成あるいは未焼結のセラミックに塗布され、焼成によりセラミックに焼き付けられる。この方法においては、特に、複数の不焼成セラミック層をペーストと共に積み重ねて配置して、焼成することが知られている。
また、特に知られているものとして、マルチプル基板形式の金属‐セラミック基板がある。これは、例えば広い表面をもつ、共通のセラミック板あるいは層の上に複数のメタライゼーション(金属領域)を備えたもので、各メタライゼーションは1つの基板に割り当てられる、すなわち1つの基板を形成する。そして、セラミック層には例えばレーザなどを用いて分割線となる溝が形成され、これにより、マルチプル基板は、分割線に沿った機械的分割により個々の基板に分離することが可能となる。
この方法にはある種の不都合な点があり、それは、分割線を形成する際に、蒸発する物質が基板上に蒸着し、これによりマルチプル基板の、特に金属領域のコンタミネーションを引き起こすということにあり、このことが後の処理の妨げとなる。
米国特許3744120 独国特許2319854 独国特許2213115 ヨーロッパ特許153618A
本発明の目的は、このような問題を解消する方法を提示することである。この目的を達成するために、請求項1に従った方法を実施する。
本発明の方法においては、セラミック層が熱処理により分離または分割線に沿って熱的に分離あるいは分割されるか、あるいは、少なくとも1本の分割線が熱処理により形成され、そのセラミックが後に機械的分割により分離されるかのいずれかであり、基板のコンタミネーションがなく、特に蒸発物質が各分離または分割線に沿って基板上に蒸着することによって隆起やクレータが形成されることがなく、従って後の基板の処理が妨げられることもない。
本発明のその他の実施形態は従属請求項に示されている。本発明の代表的な実施形態については、図面を参照してより詳しく以下に説明する。
図面において1は金属‐セラミック・マルチプル基板全体を指しており、これは、広い表面をもつセラミック板あるいはセラミック層2の両面に構造化されたメタライゼーションを形成することにより製造される。このメタライゼーションは、セラミック層2の両面において複数の金属領域3、4を形成する。この実施形態では、セラミック層2の表面側の1つの金属領域3に対向する位置に、セラミック層2の裏面側の1つの金属領域4が配置されている。各金属領域3は、対向する金属領域4と共に1つの個別基板5を構成する。
これらの個別基板は、セラミック層2に形成された分離または分割線6、7を介して互いにつながっている。分離または分割線6、7は、この実施形態においては、分離または分割線6が矩形セラミック層2の短辺2.1に平行に延び、分離または分割線7がセラミック層2の2本の長辺2.2に平行に延びるように形成されている。金属領域3、4は、セラミック層2の端からも、分離または分割線6、7からも距離を置いた位置にある。
個々の基板5は、例えば電気回路やモジュールの回路基板として用いられるものであり、この目的のため、メタライゼーション3はストリップ導体や接触面などを形成するように構成される。
セラミック層2は、例えば酸化アルミニウム(Al)あるいは窒化アルミニウム(AlN)でできている。その他のセラミック、例えば、Si、SiC、BeO、TiO、ZrO、さらにZrOを例えば5〜30重量パーセント含むAl、あるいはムライト(3Al×2酸化ケイ素)などでもよい。
メタライゼーション3、4は、例えば高温処理によりセラミック層2上に形成される。例を挙げると、直接接合法を用いて銅箔あるいは金属箔により(DCB法により銅箔を用いて)形成される。これに続く処理段階においては、メタライゼンションは、例えばマスキングおよびエッチングにより個々の金属領域3、4において構成される。
金属領域3、4は、例えばホイルブランクなどにより、個々にセラミック層2の各面上に上記の高温処理により形成することもできる。また、厚膜技術を用いて、つまり適当な導電性ペーストを塗布して焼き付けることにより、金属領域3及び/または4を形成することも可能である。
本発明の特徴は、セラミック層2に分離または分割線6、7を形成する方法にある。熱処理とも呼ばれるこの特徴的な処理段階は、図2〜4に示してあるが、その本質は、セラミック層2が徐々に場所を移して加熱され、その後で部分的に直線状に瞬間冷却されることにある。このようにして、加熱とそれに続く冷却のときに生じる機械的張力により、セラミック層内部においてセラミック層2の表面側と裏面側の間に、処理線つまり分離または分割線全体に沿って、図4に8で示すように調整された弱体部分あるいは裂け目が形成される。
形成される各分離または分割線6あるいは7に沿って進められる部分的な加熱は、この実施形態においては、レーザ装置10によるレーザビーム9を用いて実現される。この処理段階において、マルチプル基板1は平坦に、その表面が水平になるように配置されて、固定具11の固定面上に、その裏面側における吸引により保持される。
この実施形態においては、レーザビーム9は、レーザ装置10のレンズを通して、その焦点9.1の断面が楕円形となるように、マルチプル基板及びセラミック層2の表面側に当てられ、その長い方の断面軸が処理方向Aすなわち形成される分離または分割線6、7の方向に向けられる。これにより、焦点9.1およびそれによって形成される一時的作業領域は、処理方向Aに交差する方向には狭く、その処理方向に沿って広くなり、その結果、レーザビーム9とマルチプル基板1が相対的に移動する間に、十分な時間をかけてセラミック層2の十分な加熱が行われることになる。レーザビーム9とマルチプル基板1の間の処理方向に沿った相対的移動は、例えば固定具11をそのように移動させることにより実現できる。
レーザビーム9のエネルギーは、様々なパラメータ、例えば、特にはセラミック層2の厚さ、セラミック層に用いらている材料の種類、レーザビーム9とマルチプル基板1の間の処理方向に沿った相対的移動の速度などを考慮して調整され、その結果、セラミックの加熱が要求の目的に対して最適に行われた場合でも、セラミック層2の表面には変化が見られないか、あるいは知覚可能な変化はみられない。
マルチプル基板1及びセラミック層2の分離または分割線6、7に沿った加熱は、例えば高温ガスビーム、火炎あるいはプラズマを用いる、あるいはマイクロ波エネルギーをセラミック層2に当てるなど、他の方法によって実現することもできる。
レーザビーム9あるいは一時的処理領域から処理方向Aに距離x離れたところを追うように移動しながら、クーラント流12が冷却のためにセラミック層2に当てられ、この瞬間冷却により裂け目8が形成される。クーラントとしては例えば冷気あるいは冷却ガスが適しており、これは上方に配置した噴出装置13からセラミック層2めがけて噴射される。また、(例えばCOなどの)ガスや混合ガスもクーラントとして適しており、これらは加圧されて噴出装置13に供給され、装置内において膨張することにより冷たくなる。また、水などの様々な液体や、例えばエアロゾル状の液体ガス及び/あるいはエア‐ガスの混合物等もクーラントとして適している。
距離x及び冷却剤の種類や量も同様に、例えば送り速度や処理速度、レーザビーム9によりセラミック層2に当てられて蓄えられる熱エネルギー、セラミックの厚さや種類、クーラントの種類など様々なパラメータを考慮して、所望の裂け目8が形成されるように調整される。
この実施形態においては、セラミック層2の厚さは0.1から3mmの間である。金属領域3及び4の厚さは、例えばこれらの金属領域が形成される方法などに依るが、0.002から0.6mmの間である。銅箔などの金属箔を用いてDCB法あるいは活性金属法により金属領域3、4が形成される場合は、それらの厚さは例えば0.1〜0.6mmの間である。
セラミック層の各面における金属領域3、4の間の距離は0.1〜3mmであり、従って各面における金属領域3、4は各分離または分割線6、7から0.05〜1.5mm離れていることになる。
セラミック層2に分離または分割線6、7が形成された後にマルチプル基板1に施される処理としては、様々な可能性がある。例えば、まだこのようなことがなされていない場合には、金属領域3においてストリップ導体や接触面等を通常の方法を用いて形成するなど、さらにこのマルチプル基板1の構造に手を加えるということがあり得る。及び/またはメタライゼーション3、4において、さらにその表面上に例えばニッケル皮膜などの金属層を加える、及びマルチプル基板1上、すなわちその上に構成された金属領域3上に電気部品を実装するということも考えられる。その後、マルチプル基板1は分離または分割線6、7に沿って機械的に切り離されて、すでに部品が装備されている個々の基板5に、すなわち、それらによって構成される回路に分割される。
また、部品を実装する前に、マルチプル基板1を分離または分割線7に沿って分割することにより個々の基板5に切り離して、それから個別に基板を処理することも基本的に可能である。
図5は、マルチプル基板を個々の基板5に分割して切り離す場合の可能な実現方法を示している。マルチプル基板1は、その一方の面、例えば裏面側で、該当する分離または分割線6、7の位置で力Pで支持され、その分離または分割線6、7の両側の離れた位置においてマルチプル基板1の表面に1/2 Pの力が加えられる。その結果、セラミック層にかかる曲げ負荷によって各分離または分割線6、7に沿ったきれいな切り離しが実現される。
図6は、マルチプル基板1を個々の基板5に分割する他の方法を示している。マルチプル基板1は、各分割または分離線6,7に沿って、この分割または分離線6、7から離れた片側の位置で固定具16のクランプ14、15の間に固定され、このとき金属領域3、4もクランプ14、15によって保持される。分離または分割線6、7のホルダ16と反対側には、別の固定具17によりマルチプル基板上に力Pが加えられ、これにより、この後者の部分が分離または分割線に沿って同様に切り離される。
図7は、マルチプル基板1を個々の基板に5に分割して切り離す別の方法、特に効率的な実現方法を、aとbの位置に示している。この方法においては、マルチプル基板1は、その裏面側あるいはそこに形成されている金属領域4が、例えばブルーホイルと呼ばれるものなど粘着ホイル18上に、半導体の製造において用いられるときと同様に固定される。それから、マルチプル基板はこの粘着ホイル18の上で個々の基板5に分割されて切り離される。個々の基板5の間の間隙を広げて後の処理を容易にするため、粘着ホイル18は引き伸ばされる(位置b)。
代表的な実施形態に基づいて本発明をここまで説明してきた。この発明の根底にある着想から離れない範囲で様々な改良や変形が可能であることは言うまでもない。
上記の場合は、熱処理、つまりセラミック層2の加熱とそれに続く冷却により分離/分割線6、7を裂け目8として形成し、その後、マルチプル基板1の個々の基板5への分割が実施される。プロセスパラメータを、特に熱処理におけるパラメータを適切に調節することにより、セラミック層2を、後から機械的に分割するのではなく、また各分離線の領域においてセラミック材を焼成したり蒸発させたりすることもなく、熱的に分離あるいは分割することが可能である。
本発明の方法を用いて製造され、セラミック層の個々の基板の間に分離線が形成されている金属‐セラミック・マルチプル基板を示す簡略化した平面図である。 本発明の方法において熱処理を実現する配置を示す簡単な概略図である。 本発明の方法において熱処理を実行する作業領域の拡大図である。 本発明の方法において熱処理を実行する個別作業領域の透視図である。 マルチプル基板を各分離/分割線に沿って個々の基板に機械的に分割する様々な方法を示す概略図である。 マルチプル基板を各分離/分割線に沿って個々の基板に機械的に分割する様々な方法を示す概略図である。 マルチプル基板を各分離/分割線に沿って個々の基板に機械的に分割する様々な方法を示す概略図である。
符号の説明
1 マルチプル基板
2 セラミック層
3,4 金属領域
5 個別の基板
6,7 分離/分割線
8 裂け目
9 レーザビーム
9.1 ビームの焦点
10 レーザ装置
11 マルチプル基板の固定具
12 クーラント流
13 クーラント噴出装置
14,15 クランプ
16 固定具
17 固定具
18 粘着ホイル
A 処理/送り機構
P 力
x 焦点9.1の中心と、クーラント流12によって形成される冷却領域の中心の間の距離

Claims (18)

  1. 直接銅接合法によりセラミック層の両面に複数の金属領域(3、4)を形成するメタライゼーションを設け、前記金属領域を設けた後で、熱処理段階において前記セラミック層の前記金属領域によって覆われていない領域を加熱して前記金属領域(3、4)の間に分離または分割線(6、7)を形成する金属‐セラミック基板(1)製造方法であって、前記セラミック層の厚さを0.1〜3mm、前記金属領域の厚さを0.02〜0.6mm、前記セラミック層の両面の各面において前記複数の金属領域間の平面方向の距離を0.1〜3mmとし、前記熱処理段階において、セラミック材を蒸発させたり焼成したりすることなく、前記セラミック層の加熱を前記セラミック層に関して移動する処理領域において実行し、その加熱処理の後に前記セラミックの瞬間冷却を進めることにより、溝のない前記分離または分割線(6、7)を交差させて生成するため前記セラミック層(2)の材料に調整された裂け目(8)あるいは弱体部分を前記セラミック層の両面の各面において前記金属領域から0.05〜1.5mmの平面方向の距離を設けて形成する金属‐セラミック基板製造方法。
  2. 前記少なくとも1つの金属領域(3、4)は厚膜法あるいは厚膜技術を用いて形成される請求項1記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  3. 前記少なくとも1つの金属領域(3、4)はMo‐Mn法及びW法及びLTCC法のうち少なくとも1つを用いて形成される請求項1または2に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  4. 前記熱処理段階における前記セラミック層(2)の加熱はエネルギービームすなわちレーザビームによって実現される請求項1記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  5. 前記レーザビームは楕円形の焦点を形成するように用いられ、その長い方の断面軸が処理方向(A)に向けられる請求項4記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  6. 後に前記セラミック層(2)の調節された機械的分割が可能となるように、前記熱処理段階において前記セラミック層(2)に分割線(6、7)が形成される請求項1〜5のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  7. 前記熱処理段階における前記セラミック層(2)の加熱はエネルギービームすなわちマイクロ波エネルギーにより実現される請求項1、2、3、6のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  8. 前記セラミック層の加熱は高温ガスビーム、火炎、あるいはプラズマにより実現される請求項1〜6のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  9. 前記セラミック層の加熱はマイクロ波エネルギーにより実現される請求項1〜8のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  10. 前記セラミック層(2)の冷却は、加熱から前もって定義された空間的または時間的距離(x)離れて進むように実行される請求項1〜9のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  11. 前記セラミック層(2)の処理はクーラントを用いて実行される請求項1〜10のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  12. 前記クーラントは少なくとも1つのクーラント流(12)の形で前記セラミック層(2
    )に当てられる請求項1〜11のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  13. 前記クーラントは、水などの液状媒質、ガスまたは蒸発媒質、あるいは、エアロゾルなど、これらの媒質の混合物である請求項1〜12のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  14. 前記金属−セラミック基板)は前記熱処理段階の間は、吸引により、固定具(11)に保持される請求項1〜13のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  15. 記金属‐セラミック基板は、個別基板(5)に分離するため粘着ホイル(18)上に配置される請求項1〜14のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  16. 前記セラミック層(2)はマルチプル基板(1)の部分であり、それぞれ1つの個別基板(5)に割り当てられる複数の金属領域(3、4)を前記セラミック層(2)の少なくとも1つの面側に備えており、前記分離/分割線(6、7)は前記熱処理段階において前記個別基板(5)の間に形成される請求項1〜1のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  17. ムライト群、Al、AlN、SiN4、SiC、BeO、TiO、ZrO、ZrOを含むAlでできたセラミックを用いることを特徴とする請求項1〜1のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
  18. 前記金属領域(3、4)は、少なくとも部分的には銅層あるいは箔などの金属層あるいは箔から、活性金属法を用いて、製造される請求項1〜1のいずれか一項に記載の金属‐セラミック基板製造方法。
JP2006515661A 2003-06-16 2004-05-14 セラミック金属基板の製造方法 Expired - Fee Related JP5047615B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10327360A DE10327360B4 (de) 2003-06-16 2003-06-16 Verfahren zum Herstellen eines Keramik-Metall-Substrates
DE10327360.3 2003-06-16
PCT/DE2004/001012 WO2004113041A2 (de) 2003-06-16 2004-05-14 Verfahren zum herstellen eines keramik-metall-substrates

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006527666A JP2006527666A (ja) 2006-12-07
JP2006527666A5 JP2006527666A5 (ja) 2007-03-29
JP5047615B2 true JP5047615B2 (ja) 2012-10-10

Family

ID=33495108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006515661A Expired - Fee Related JP5047615B2 (ja) 2003-06-16 2004-05-14 セラミック金属基板の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060183298A1 (ja)
EP (1) EP1634326A2 (ja)
JP (1) JP5047615B2 (ja)
DE (1) DE10327360B4 (ja)
WO (1) WO2004113041A2 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005022160A1 (de) * 2005-05-13 2006-11-16 Daimlerchrysler Ag Ölpumpe mit integrierter Stromregeleinrichtung
US20080070378A1 (en) * 2006-09-19 2008-03-20 Jong-Souk Yeo Dual laser separation of bonded wafers
CN101678510B (zh) * 2007-02-28 2013-10-30 陶瓷技术有限责任公司 用于在沿着分割-或额定断裂线应用非对称的能量输入的情况下制造工件的方法
KR101534124B1 (ko) 2007-04-25 2015-07-06 세람테크 게엠베하 칩 저항기 기판
DE102009015520A1 (de) * 2009-04-02 2010-10-07 Electrovac Ag Metall-Keramik-Substrat
JP5537081B2 (ja) 2009-07-28 2014-07-02 浜松ホトニクス株式会社 加工対象物切断方法
US9035163B1 (en) 2011-05-10 2015-05-19 Soundbound, Inc. System and method for targeting content based on identified audio and multimedia
DE102012102611B4 (de) * 2012-02-15 2017-07-27 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
DE102012104903B4 (de) * 2012-05-10 2023-07-13 Rogers Germany Gmbh Verfahren zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten sowie nach diesem Verfahren hergestelltes Metall-Keramik-Substrat
DE102013105528B4 (de) * 2013-05-29 2021-09-02 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
US20190009362A1 (en) * 2015-12-22 2019-01-10 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method for producing a metal-ceramic substrate with picolaser
JP6853455B2 (ja) * 2017-02-23 2021-03-31 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板の製造方法
EP3544940B1 (en) * 2017-05-16 2022-12-21 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Ceramic-metal substrate with low amorphous phase
TWI651193B (zh) * 2017-12-06 2019-02-21 李宜臻 金屬陶瓷積層散熱基板之製造方法、及包含該金屬陶瓷積層散熱基板之電子裝置及發光二極體
CN111684584A (zh) * 2018-02-01 2020-09-18 康宁股份有限公司 用于卷形式的电子封装和其他应用的单一化基材
WO2019222330A2 (en) * 2018-05-17 2019-11-21 Corning Incorporated Singulated electronic substrates on a flexible or rigid carrier and related methods
US20210212214A1 (en) * 2018-05-23 2021-07-08 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Method of manufacturing circuit board
US20200368804A1 (en) * 2019-05-24 2020-11-26 Trusval Technology Co., Ltd. Manufacturing process for heat sink composite having heat dissipation function and manufacturing method for its finished product
CN116904913A (zh) * 2023-08-01 2023-10-20 江苏富乐华半导体科技股份有限公司 一种dcb的铜片氧化方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3556366A (en) * 1969-05-01 1971-01-19 Teletype Corp Methods of severing materials employing a thermal shock
DE2213115C3 (de) * 1972-03-17 1975-12-04 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum hochfesten Verbinden von Keramiken aus Karbiden, einschließlich des Diamanten, Boriden, Nitriden oder Suiziden mit Metall nach dem Trocken-Lötverfahren
US3744120A (en) * 1972-04-20 1973-07-10 Gen Electric Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic
US3766634A (en) * 1972-04-20 1973-10-23 Gen Electric Method of direct bonding metals to non-metallic substrates
JPH0810710B2 (ja) 1984-02-24 1996-01-31 株式会社東芝 良熱伝導性基板の製造方法
JPH04331781A (ja) * 1990-11-29 1992-11-19 Nippon Carbide Ind Co Inc セラミックス複合体
RU2024441C1 (ru) * 1992-04-02 1994-12-15 Владимир Степанович Кондратенко Способ резки неметаллических материалов
EP0613765B1 (de) * 1993-03-02 1999-12-15 CeramTec AG Innovative Ceramic Engineering Verfahren zum Herstellen von unterteilbaren Platten aus sprödem Material mit hoher Genauigkeit
US6207221B1 (en) * 1997-03-01 2001-03-27 Jürgen Schulz-Harder Process for producing a metal-ceramic substrate and a metal-ceramic substrate
EP0862209B1 (de) * 1997-03-01 2009-12-16 Electrovac AG Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
MY120533A (en) * 1997-04-14 2005-11-30 Schott Ag Method and apparatus for cutting through a flat workpiece made of brittle material, especially glass.
US6211488B1 (en) * 1998-12-01 2001-04-03 Accudyne Display And Semiconductor Systems, Inc. Method and apparatus for separating non-metallic substrates utilizing a laser initiated scribe
US6420678B1 (en) * 1998-12-01 2002-07-16 Brian L. Hoekstra Method for separating non-metallic substrates
DE19927046B4 (de) * 1999-06-14 2007-01-25 Electrovac Ag Keramik-Metall-Substrat als Mehrfachsubstrat
JP2001176820A (ja) * 1999-12-15 2001-06-29 Hitachi Cable Ltd 基板の加工方法及びその加工装置
JP3404352B2 (ja) * 2000-03-29 2003-05-06 京セラ株式会社 多数個取りセラミック配線基板
US6444499B1 (en) * 2000-03-30 2002-09-03 Amkor Technology, Inc. Method for fabricating a snapable multi-package array substrate, snapable multi-package array and snapable packaged electronic components
JP4886937B2 (ja) * 2001-05-17 2012-02-29 リンテック株式会社 ダイシングシート及びダイシング方法
KR100701013B1 (ko) * 2001-05-21 2007-03-29 삼성전자주식회사 레이저 빔을 이용한 비금속 기판의 절단방법 및 장치
JP2003088973A (ja) * 2001-09-12 2003-03-25 Hamamatsu Photonics Kk レーザ加工方法
JP3886756B2 (ja) * 2001-09-13 2007-02-28 独立行政法人科学技術振興機構 レーザ割断方法およびその方法を使用したレンズまたはレンズ型を製造する方法ならびにその製造方法によって成形されたレンズ、レンズ型
TW568809B (en) * 2001-09-21 2004-01-01 Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd Method for scribing substrate of brittle material and scriber

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004113041A2 (de) 2004-12-29
DE10327360A1 (de) 2005-01-05
DE10327360B4 (de) 2012-05-24
JP2006527666A (ja) 2006-12-07
EP1634326A2 (de) 2006-03-15
US20060183298A1 (en) 2006-08-17
WO2004113041A3 (de) 2005-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5047615B2 (ja) セラミック金属基板の製造方法
US20100035024A1 (en) Bonded metal and ceramic plates for thermal management of optical and electronic devices
JP2009520344A (ja) 金属−セラミック基板
JP6853455B2 (ja) パワーモジュール用基板の製造方法
JP2006527666A5 (ja)
JP5496081B2 (ja) 金属被覆された構成部分を製造するための方法、金属被覆された構成部分、並びに金属被覆の際に構成部分を支持するための支持体
JP2023538229A (ja) 金属セラミック基板の製造方法、およびこのような方法を用いて製造された金属セラミック基板
KR20170048999A (ko) 세라믹 기판 제조 방법 및 이 제조방법으로 제조된 세라믹 기판
JP2006286754A (ja) 金属−セラミックス接合基板
US6297469B1 (en) Process for producing a metal-ceramic substrate
KR101856109B1 (ko) 세라믹 기판 제조 방법 및 이 제조방법으로 제조된 세라믹 기판
JP7034266B2 (ja) レーザダイオードなどの構成要素をヒートシンクに接合するためのアダプタ要素、レーザダイオード、ヒートシンクおよびアダプタ要素を含むシステム、およびアダプタ要素の製造方法
WO2019198551A1 (ja) セラミックス-金属接合体およびその製造方法、多数個取り用セラミックス-金属接合体およびその製造方法
KR20160126923A (ko) 세라믹 기판 제조 방법 및 이 제조방법으로 제조된 세라믹 기판
KR101856107B1 (ko) 세라믹 기판 제조 방법 및 이 제조방법으로 제조된 세라믹 기판
KR102434064B1 (ko) 세라믹 기판 제조 방법
KR102621334B1 (ko) 마스킹 공정을 단순화한 세라믹 방열기판 제조방법
JP7400109B2 (ja) 金属-セラミック基板を生産する方法及びそのような方法によって生産された金属-セラミック基板
KR20010071232A (ko) 금속박/세라믹 접합재의 제조방법 및 금속박적층 세라믹기판
JPH0570256A (ja) セラミツクス接合基板
KR102492742B1 (ko) 인쇄 패턴의 트리밍 방법 및 이를 이용한 세라믹 회로 기판의 제조방법
US20240157482A1 (en) Method for machining a metal-ceramic substrate, system for such a method and metal-ceramic substrates produced using such a method
JP7398565B2 (ja) 金属-セラミック基板を生産する方法及びそのような方法によって生産された金属-セラミック基板
KR101856108B1 (ko) 세라믹 기판 제조 방법 및 이 제조방법으로 제조된 세라믹 기판
KR20170048998A (ko) 세라믹 기판 제조 방법 및 이 제조방법으로 제조된 세라믹 기판

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070205

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100506

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100921

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110329

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110831

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110922

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20111021

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120612

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120718

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150727

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees