JP7208161B2 - 低アモルファス相を有するセラミック－金属基板 - Google Patents

低アモルファス相を有するセラミック－金属基板 Download PDF

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Description

本発明は、セラミック基板のアモルファス相の含有量が少ないセラミック－金属基板に関する。本発明の別の目的は、当該セラミック-金属基板の使用である。
直接銅接合基板（ＤＣＢ、またＤＢＣとも呼ばれる）は、パワーエレクトロニクス用途のために最も広く使用されている回路キャリアである。ＤＣＢ技術は、銅（通常は銅箔）とセラミック基板との間に高温で共晶接合を形成する接合技術である。ＤＣＢ基板は、良好な熱分離を必要とする高出力用途に適している。
ＤＣＢは、絶縁層として機能するＡｌ２Ｏ３（又はＺＴＡ又はＡｌＮなどの他のセラミック材料）などのセラミック基板と、導電性を確実にするための銅化合物とからなる。ＤＣＢ基板はパワーエレクトロニクスモジュールのバックボーンであり、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）と比較して非常に強力である。第一に、ＤＣＢ基板は半導体チップを搬送し、熱を消散させる。他方、ＤＣＢ基板はヒートシンク及びインバータハウジングに向かう絶縁を確実にする。
最適な信頼性及び性能のために、前記モジュールは、熱分布、温度に対する耐性及び負荷反転安定性に関して良好な特性を有さなければならない。
例えば、ＤＣＢプロセスによって得られる金属-セラミック基板は、通常、所謂「多重使用」で製造される。この多重使用ではセラミック基板がセラミック層の少なくとも一面側、好ましくは両面側に、所定の破断線がセラミック層を導出する個々のメタライゼーションを示し、その結果、れらの所定の破断線の多重使用基板を破断することによって、大面積金属－セラミック基板を単一の基板に分離することができ、次いで、単一の基板は回路又はモジュールの回路基板をそれぞれ形成することができる。対応する所定の破断線は、スクライブラインとも呼ばれ、レーザ処理によって生成することができる。
レーザ処理の手段によって、セラミック-金属基板の完全な切断（切り離し）も行うことができる。両方のレーザアブレーション処理は、本願ではスクライブ（スクライブラインをセラミック-金属基板に導入すること）又は切断（セラミック-金属基板を完全に切り離すこと）と呼ばれる。
レーザアブレーションの両方の場合において、セラミック基板は、レーザビーム及び関連する熱エネルギーの導入によって溶融される。これにより、セラミック材料にスクライブラインに沿って、又はスクライブもしくは切断により生じたエッジ（以下、切断エッジと称する）に沿って、アモルファス相が形成される。
これらのアモルファス相がセラミック基板のさらなる加工のために不利であることは特許文献１に既に記載されており、そこにはセラミック基板に所定の破断線を製造する方法が記載されている。この方法では、生成されたレーザスクライブラインの側壁がほとんど溶融しないように、レーザアブレーション処理が行われる。その結果、レーザスクライブラインに沿ったアモルファス相の形成が抑制される。しかしながら、特許文献１で使用されるレーザの適用される加工速度（推進速度）は非常に低く（例示的な実施形態では、加工速度（推進速度）が２５ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓ、すなわち０．０２５～０．０１ｍ／ｓの範囲であり）、これはセラミック-金属基板の経済的な製造には不適当である。
特許文献２は半導体ウェーハ内にスクライブラインを生成する方法を開示しており、レーザアブレーションは、幅２μｍを超えて延びるウェーハ内に欠陥を生成することが指摘されている。特許文献２に記載されている手順は、セラミック-金属基板への適用に直接的かつ明確に適用可能ではない。
特許文献３は、セラミック基体、導体、金属めっき膜及びガラス層を含むセグメント化可能な配線基板を開示している。配線基板は、ガラス層で覆われた分割群を含む。ガラス層はめっき膜とろう材との密着性を高めるために、セラミック基体から金属めっき膜まで完全な分割溝を延在させている。したがって、特許文献３はセラミック基体、導体、及び金型めっき膜を覆い、さらには金属めっき膜の上に凸部を提供するアモルファス膜を推奨している。特許文献３から、アモルファス層の厚さの影響及び配線板の分割挙動に関する情報は入手できない。特に、特許文献３には、セラミック支持体の大幅破断の程度に対するアモルファス層の影響についての情報は提供されていない。
特許文献４には、セラミックス母材をスクライブラインに沿って分割することによって形成される、割れの量が低減されたセラミックス板が開示されている。スクライブラインは、ＹＡＧレーザ処理によって形成され、最大１０μｍの幅を有するアモルファス相を生成する。
WO 2005/008849 A US 9,165,832 B EP 2 579 639 A 特開2008-041945号公報 WO 2017/108939 A（PCT/EP2016/082161）
本発明のコンテクストにおいて、レーザアブレーションによって生成されるアモルファス相の形成はセラミック-金属基板のさらなる加工のために、ある程度不利であることが見出された。したがって、例えば、スクライブラインの製造及びその後のセラミック-金属基板の切断において、例えば、多重使用カードの形態で、荒れた破断が生じる。これらの荒れた破断は、セラミック材料の溶融がレーザアブレーション中に起こり、セラミック材料がアモルファス材料に変換するので、セラミック内の応力の生成に起因する可能性がある。結晶質セラミック材料は異なる密度及び異なる熱膨張係数を有し、またプロセス中にアモルファス材料とは異なる温度にさらされるので、直接取り囲まれた領域におけるレーザアブレーションは、体積の変化に関連する。この状況は、セラミック-金属基板内に応力の蓄積をもたらす。
さらに、溶融セラミック粒子をセラミック上に押し下げるプロセスガスが使用されるという事実にもかかわらず、電子部品を覆うか、又は他の汚染を引き起こすアモルファス相の飛散が、セラミック材料によるレーザアブレーション中に発生する可能性がある。
さらに、セラミック基板のエッジにおけるアモルファス相は、セラミック-金属基板を切断する際に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、例えば、アモルファス相は、例えば、セラミック-金属基板をねじ止めするために、エッジ側の穴を導入することによって問題を引き起こす可能性がある。
別の問題はアモルファス相の制御されないチッピングであり、これは、製造環境の汚染につながり、セラミック-金属基板のメタライゼーションにおいて表面のスクラッチを引き起こす可能性がある。
したがって、一方では上記の欠点を回避し、他方では依然として経済的に製造することができるセラミック-金属基板が求められている。
よって、本発明の目的は、スクライブラインを挿入し、スクライブラインで分離した後に、制御されていない荒れた破断も、アモルファス相の飛散の生成も生じない、又は少なくとも低減されたセラミック-金属基板を提供することである。さらに、切断後にセラミック-金属基板を容易に加工することができなければならない。この目的のために、セラミック-金属基板は、ある限界値を超えないアモルファス相の割合（量）を有することが必要である。同時に、これらのアモルファス相の形成は、経済的な製造工程のために完全には防止されるべきものではない。さらに、セラミック基板中の少量の制御された量のアモルファス相、例えば、分離が起こる時点でのアモルファス相は有利であり得る。したがって、本発明の目的は、レーザアブレーションの領域において許容され得るアモルファス相の割合を最適化することである。
これらの目的は、セラミック基板と、該セラミック基板の少なくとも一側面上に適用されたメタライゼーションと、を含むセラミック-金属基板によって達成される。
本発明によるセラミック-金属基板は、さらに、セラミック基板が少なくとも１つのスクライブライン及び／又は切断エッジを有し、それによって、アモルファス相が最大で１００μｍの幅ａを有する領域でスクライブライン及び／又は切断エッジに平行に延在することを特徴とする。
したがって、本発明によれば、セラミック-金属基板へのレーザスクライブライン又はセラミック-金属基板の切開をもたらすレーザアブレーションによる、セラミック-金属基板のレーザスクライブライン又は切断エッジに沿った特定の領域へのアモルファス相の形成が本質的に制限される、セラミック-金属基板が提供される。それによって、同時に、アモルファス相の形成が全体的に制限され、上述の欠点が回避される。
規定された幅内でセラミック基板の溝内にアモルファス相を有するセラミック-金属基板を提供することによって、荒れた破断の程度を低減することができる。
本発明の第１の実施形態によるスクライブライン４を有するセラミック-金属基板１を示す図面である。 本発明の第２の実施形態によるスクライブライン４を有するセラミック-金属基板１を示す図面である。 本発明の第３の実施形態に係るセラミック基板２の切断エッジ８を有するセラミック-金属基板１を示す図面である。 本発明の第４の実施形態に係るセラミック基板２の切断エッジ８を有するセラミック-金属基板１を示す図面である。 図１及び図２の実施形態による個々のセラミック-金属基板１を示す図面である。 第１又は第２の実施形態によるスクライブライン４を有するセラミック-金属基板１を示す図面である。 平行に延びるアモルファス相５を有するスクライブライン４のＳＥＭ画像を示す図面である。
同時に、アモルファス相の特定の最小限の広がりの存在はセラミック基板のその後の分離又は切開（穿孔）を容易にする為、セラミック支持体の溝内のアモルファス相の存在を完全には防がないことが好ましいことが見出された。したがって、以下に記載される本発明の好ましい実施形態は、少なくとも特定の範囲までアモルファス相の存在を必要とする。
すでに述べたように、スクライブライン又は切断エッジの形成は、好ましくは、レーザ処理（レーザアブレーション）の手段による物質の除去によって行われる。
本発明によるセラミック-金属基板は、好ましくは、ＤＣＢ基板、ＡＭＢ基板、ＤＡＢ又はＩＭＳ基板である。本発明のさらなる実施形態では、セラミック-金属基板は、参照することにより本明細書に含まれる特許文献５によるセラミック-金属基板であってもよい。したがって、本発明では、セラミック基板と金属箔との間に厚膜ペーストを塗布する金属－セラミック基板を用いることができる。厚膜ペーストは、金属として銅とＢｉ２Ｏ３又は銅と任意選択でガラス材とを含んでもよい。
本発明のコンテクストにおいて、用語「スクライブライン及び／又は切断エッジに本質的に平行」は、レーザスクライブライン又は切断エッジからのアモルファス相の平均最大距離からのアモルファス相の個々の距離が、好ましくは最大３０％、さらに好ましくは最大２０％、さらに好ましくは最大１５％逸脱することを意味する。
レーザアブレーションによって、例えば、溝が形成されるような態様で、スクライブラインがセラミック-金属基板に導入される。この溝はセラミック-金属基板の外側から、言い換えれば、メタライゼーションから始まり、セラミック基板に向かって先細になる幅を有する。このレーザスクライブラインは、セラミック基板の中心に収束する２つの壁を含む。この場合に形成される溝の形状は、例えば、開口部と頂部とを有する三角形であってもよい。また代替的に、三角形のような形状の溝も可能であり、それによって、付加的に、頂部を丸くすることができる。溝の深さは、形成された凹部がセラミック基板の層厚全体を貫通しないように形成されることが好ましい。
加えて、セラミック-金属基板の切断エッジは、本発明の範囲内でレーザアブレーションによって形成することができる。この場合、切断エッジは、面取りされた、又は本質的に垂直なコースを有していてもよい。
本発明のコンテクストにおいて、アモルファス相５の幅ａは、一般に、少なくとも０．５０μｍ、好ましくは少なくとも１．００μｍ、より好ましくは少なくとも１．５０μｍ、さらに好ましくは少なくとも２．００μｍ、より好ましくは少なくとも２．５０μｍ、より好ましくは少なくとも３μｍ、より好ましくは少なくとも５μｍ、より好ましくは少なくとも８μｍ、より好ましくは少なくとも１０μｍ、より好ましくは少なくとも１２μｍ、より好ましくは少なくとも１５μｍ、より好ましくは少なくとも１８μｍ、さらにより好ましくは少なくとも２０μｍであることが好適である。
本発明のコンテクストにおいて、アモルファス相５の幅ａは、一般に、最大１００μｍ、好ましくは最大９５μｍ、より好ましくは最大９０μｍ、さらに好ましくは最大８５μｍ、より好ましくは最大８０μｍ、より好ましくは最大７５μｍ、より好ましくは最大７０μｍ、より好ましくは最大６５μｍ、より好ましくは最大６０μｍ、より好ましくは最大５５μｍ、より好ましくは最大５０μｍであることが好適である。
幅ａが、上述の閾値の間、又は以下の好ましい実施形態（図示例）に開示される次に記載の閾値の間である場合、荒れた破断の量を、アモルファス相を有さないか、又は幅ａがクレームの範囲外であるアモルファス相を有するセラミック基板と比較して、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％減少させることができる。
さらに、幅ａが上記実施形態の閾値の間である場合、セラミック基板の破断における応力を、アモルファス相を有さないか、又は幅ａがクレームの範囲外であるアモルファス相を有するセラミック基板と比較して、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％低減することができる。
以下に記載される全ての実施形態において、例えば、レーザアブレーションによって形成される溝は、セラミック基板にのみ形成され、セラミック基板上に形成されるメタライゼーションには形成されないことが好ましい。セラミック基板上に形成されたメタライゼーションは、例えば、レーザアブレーションによって形成された溝から凹んでいる。溝の領域におけるメタライゼーションの除去は、例えば、エッチングの前の処理工程によって行われる。その結果、セラミック基板のレーザアブレーションによって作成されたアモルファス相は、本質的にメタライゼーションを被覆せず、セラミック基板のみを被覆する。従って、メタライゼーションにおけるアモルファス相の凸部は本質的に存在しない。
本発明は、本発明の好ましい実施形態を示す以下の図面を参照して、より詳細に説明される。
図１は、本発明の第１の実施形態によるスクライブライン４を有するセラミック-金属基板１を示す。
図１は、スクライブライン４を有するセラミック-金属基板１を示す。セラミック-金属基板１は、セラミック基板２の少なくとも一側部上に適用されたメタライゼーション３を有するセラミック基板２を含む。通常、エッチング処理によって形成される凹部１０が、メタライゼーション３に導入される。凹部１０は、セラミック基板２まで延びている。スクライブライン４は、セラミック基板２の凹部１０の領域に設けられている。スクライブライン４は、セラミック-金属基板１を異なる領域に分割する。セラミック-金属基板１は、スクライブライン４に沿って破断されると考えられる。
アモルファス相５は、本発明のコンテクストでは、一般に、レーザアブレーションによって生成されるこのスクライブライン４と本質的に平行に、セラミック基板２の上及び／又は内部に延在する。アモルファス相５は、スクライブライン４から始まり、スクライブライン４に平行に延び、スクライブライン４のエッジ６から計算される幅ａが、一般的に、最大５０μｍ、好ましくは最大４５μｍ、好ましくは最大４０μｍ、より好ましくは最大３５μｍ、さらにより好ましくは最大３０μｍの範囲で延在する。
本発明によるセラミック-金属基板１は、スクライブライン４のエッジ６から規定されたものよりも遠く離れているアモルファス相を示さないことが好ましい。
スクライブライン４のエッジ６から計算されるアモルファス相５の幅ａの最小値は、一般的に、少なくとも０．５０μｍ、好ましくは少なくとも１．００μｍ、より好ましくは少なくとも１．５０μｍ、さらに好ましくは少なくとも２．００μｍ、より好ましくは少なくとも２．５０μｍ、より好ましくは少なくとも３μｍ、より好ましくは少なくとも５μｍ、より好ましくは少なくとも８μｍ、より好ましくは少なくとも１０μｍ、より好ましくは少なくとも１２μｍ、より好ましくは少なくとも１５μｍ、より好ましくは少なくとも１８μｍ、さらにより好ましくは少なくとも２０μｍである。
レーザアブレーションの方法に応じて、アモルファス相５は、スクライブラインに垂直な両方向に加えて、一方向のみにも延在してもよい。しかしながら、上記で定義された幅ａの範囲は、一方向のみにおけるアモルファス相の膨張を指す。
スクライブライン４のエッジ６は、セラミック基板２がスクライブライン４内を通過する、セラミック基板２の表面上の点を表す。
前記幅ａが図１の実施形態の上述の閾値の間である場合、荒れた破断の量を、アモルファス相を有さないか、又は幅ａがクレームの範囲外であるアモルファス相を有するセラミック基板と比較して、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％減少させることができる。さらに、前記幅ａが図１の実施形態の上記閾値の間である場合、セラミック基板の破断における応力を、アモルファス相を有さないか、又は幅ａがクレームの範囲外であるアモルファス相を有するセラミック基板と比較して、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％低減させることができる。
図２は、本発明の第２の実施形態によるスクライブライン４を有するセラミック-金属基板１を示す。
図２は、スクライブライン４を有するセラミック-金属基板１を示す。セラミック-金属基板１は、セラミック基板２の少なくとも一側部上に適用されたメタライゼーション３を有するセラミック基板２を含む。通常、エッチング処理によって形成される凹部１０が、メタライゼーション３に導入される。凹部１０は、セラミック基板２まで延びている。スクライブライン４は、セラミック基板２の凹部１０の領域に設けられている。スクライブライン４は、セラミック-金属基板１を異なる領域に分割する。セラミック-金属基板１は、スクライブライン４に沿って破断されると考えられる。
アモルファス相５は、本発明のコンテクストでは、一般に、レーザアブレーションによって生成されるこのスクライブライン４と本質的に平行に、セラミック基板２の上及び／又は内部に延在する。アモルファス相５は、スクライブライン４から始まってスクライブライン４に平行に延び、スクライブライン４の中心線７から計算された幅ａが、一般的には最大１００μｍ、好ましくは最大８０μｍ、より好ましくは最大６０μｍ、より好ましくは最大４０μｍ、さらにより好ましくは最大２０μｍの範囲で延在する。
スクライブライン４の中心線７は、セラミック基板２の表面上のスクライブライン４の両縁６から等距離にあるセラミック基板２の表面上の線として定義される。
本発明によるセラミック-金属基板１は、スクライブライン４の中心線７から規定されたものよりも遠く離れているアモルファス相を示さないことが好ましい。
スクライブライン４の中心線７から計算されるアモルファス相５の幅ａの最小値は一般的に、少なくとも０．５０μｍ、好ましくは少なくとも１．００μｍ、より好ましくは少なくとも１．５０μｍ、より好ましくは少なくとも２．００μｍ、より好ましくは少なくとも２．５０μｍ、より好ましくは少なくとも３μｍ、より好ましくは少なくとも５μｍ、より好ましくは少なくとも８μｍ、より好ましくは少なくとも１０μｍ、より好ましくは少なくとも１２μｍ、より好ましくは少なくとも１５μｍ、より好ましくは少なくとも１８μｍ、さらにより好ましくは少なくとも２０μｍである。
レーザアブレーションの方法に応じて、アモルファス相５は、スクライブラインに垂直な両方向に加えて、一方向のみにも延在してもよい。しかしながら、上記で定義された幅ａの範囲は、一方向のみにおけるアモルファス相の膨張を指す。
幅ａが図２の実施形態の上述の閾値の間である場合、荒れた破断の量を、アモルファス相を有さないか、又は幅ａがクレームの範囲外であるアモルファス相を有するセラミック基板と比較して、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％減少させることができる。
さらに、幅ａが図２の実施形態の上記閾値の間である場合、セラミック基板の破断における応力は、アモルファス相を有さないか、又はクレームの範囲外の幅ａでアモルファス相を有するセラミック基板と比較して、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％低減することができる。
図３は、本発明の第３の実施形態に係るセラミック基板２の切断エッジ８を有するセラミック-金属基板１を示す。
図３は、セラミック基板２に切断エッジ８を有するセラミック-金属基板１を示す。セラミック-金属基板１は、セラミック基板２の一側部上に適用された少なくとも１つのメタライゼーション３を有するセラミック基板２を含む。セラミック基板２はエッジ側に切断エッジ８を有し、そこからメタライゼーション３が後退する。メタライゼーション３は、通常、エッチング処理によって、切断エッジ８のエッジ側に後退する、すなわち、切断エッジ８の上に配置されたメタライゼーション３はエッチング処理によって除去され、その結果、メタライゼーション３は切断エッジ８から後退する。
セラミック基板２の切断エッジ８は、内縁１１と外縁１２とを有する。本発明では、セラミック基板２の切断エッジ８は、一般的に、レーザアブレーションによって形成され、より大きなセラミック-金属基板（例えば、多用途）は、レーザ処理（レーザアブレーション）によって分離される。アモルファス相５は、切断エッジ８によって形成される内縁１１から、セラミック基板２内に延び、切断エッジ８のこの内縁１１から計算される幅ａが、一般的に、最大５０μｍ、好ましくは最大４５μｍ、より好ましくは最大４０μｍ、より好ましくは最大３５μｍ、さらにより好ましくは最大３０μｍの範囲で、切断エッジ８に平行に延びる。
本発明によるセラミック-金属基板１は、メタライゼーション６のエッジから規定されたものよりもさらに離れているアモルファス相を示さないことが好ましい。
切断エッジ８のこの内縁１１から計算されるアモルファス相５の幅ａの最小値は、一般的に、少なくとも０．５０μｍ、好ましくは少なくとも１．００μｍ、より好ましくは少なくとも１．５０μｍ、より好ましくは少なくとも２．００μｍ、より好ましくは少なくとも２．５０μｍ、より好ましくは少なくとも３μｍ、より好ましくは少なくとも５μｍ、より好ましくは少なくとも８μｍ、より好ましくは少なくとも１０μｍ、さらにより好ましくは少なくとも１２μｍ、より好ましくは少なくとも１５μｍ、より好ましくは少なくとも１８μｍ、さらにより好ましくは少なくとも２０μｍである。
幅ａが図３の実施形態の上記閾値の間である場合、セラミック基板の破断における応力を、アモルファス相を有さないか、又は幅ａがクレームの範囲外であるアモルファス相を有するセラミック基板と比較して、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％低減させることができる。
図４は、本発明の第４の実施形態に係るセラミック基板２の切断エッジ８を有するセラミック-金属基板１を示す。
図４は、切断エッジ８を有するセラミック-金属基板１を示す。セラミック-金属基板１は、セラミック基板２の一側部上に適用された少なくとも１つのメタライゼーション３を有するセラミック基板２を含む。セラミック基板２は、メタライゼーション３が後退する切断エッジ８を有する。メタライゼーション３は、通常、エッチング処理によって、切断エッジ８のエッジ側に後退する、すなわち、切断エッジ８の上に配置されたメタライゼーション３はエッチング処理によって除去され、その結果、メタライゼーション３は切断エッジ８から後退する。
セラミック基板２の切断エッジ８は、内縁１１と外縁１２とを有する。本発明では、セラミック基板２の切断エッジ８は、一般的に、レーザアブレーションによって形成され、より大きなセラミック-金属基板（例えば、多用途）は、レーザ処理によって分離される。アモルファス相５は、セラミック基板２の切断エッジ８によって形成される外縁１２から延在し、切断エッジ８のこの外縁１２から計算される幅ａが、一般的に最大１００μｍ、好ましくは最大８０μｍ、より好ましくは最大６０μｍ、より好ましくは最大４０μｍ、さらにより好ましくは最大２０μｍの範囲で、セラミック基板２のエッジに平行に延びる。
本発明によるセラミック-金属基板１は、セラミック基板２の外縁１２から規定されたものよりもさらに離れているアモルファス相を示さないことが好ましい。
切断エッジ８のこの外縁１２から計算されるアモルファス相５の幅ａの最小値は、一般的に、少なくとも０．５０μｍ、好ましくは少なくとも１．００μｍ、より好ましくは少なくとも１．５０μｍ、より好ましくは少なくとも２．００μｍ、より好ましくは少なくとも２．５０μｍ、より好ましくは少なくとも３μｍ、より好ましくは少なくとも５μｍ、より好ましくは少なくとも８μｍ、より好ましくは少なくとも１０μｍ、より好ましくは少なくとも１２μｍ、より好ましくは少なくとも１５μｍ、より好ましくは少なくとも１８μｍ、さらにより好ましくは少なくとも２０μｍである。
幅ａが図４の実施形態の上記閾値の間である場合、セラミック基板の破断における応力を、アモルファス相を有さないか、又は幅ａがクレームの範囲外であるアモルファス相を有するセラミック基板と比較して、少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも３０％低減させることができる。
図３及び図４に示す実施形態では、内縁１１と外縁１２との間に距離が設けられている。これらの２つの縁１１及び１２は、切断エッジ８が面取りされている場合にのみ関連する。切断エッジ８がセラミック基板２の表面に垂直である場合、内縁１１（図３）及び外縁１２（図４）に関する幅ａの範囲（最小幅及び最大幅）は同一であり、図４で示される数値に合わせられる。
図５は、図１及び図２の実施形態による個々のセラミック-金属基板１を示す。
図１及び図２の実施形態に記載されたセラミック-金属基板１がスクライブライン４で（例えば、破断によって）分離される場合、縁１１’及び１２’（図３及び図４の実施形態、符号１１及び１２に類似する）から始まる幅でアモルファス相５が存在する、２つの個々のセラミック-金属基板が形成される。図３及び図４の範囲の記載が適用される。
図６は、第１又は第２の実施形態によるスクライブライン４を有するセラミック-金属基板１を示す。
図６はセラミック基板２内のスクライブライン４の三次元構造を示し、それにより、一例として、アモルファス相５がスクライブライン４にどのように平行に延びているかを示している。同様の配置は、切断エッジの場合も同様の配置となる（図示せず）。
アモルファス相５はスクライブライン４と平行に延びている。この場合、セラミック基板２は、スクライブライン４に平行な長さが、少なくとも２０μｍ、好ましくは少なくとも３０μｍ、より好ましくは少なくとも４０μｍ、より好ましくは少なくとも５０μｍ、より好ましくは少なくとも１００μｍ、より好ましくは少なくとも１５０μｍ、より好ましくは少なくとも２００μｍ、より好ましくは少なくとも２５０μｍ、より好ましくは少なくとも３００μｍ、より好ましくは少なくとも４００μｍ、さらにより好ましくは少なくとも５００μｍの間で少なくともアモルファス相５を示す。
図７は、平行に延びるアモルファス相５を有するスクライブライン４のＳＥＭ画像を示す。
結晶及びアモルファス構造、即ち、特にセラミックス相及びアモルファス相は、ＳＥＭ画像によって明確に決定することができる。アモルファス相の幅も、ＳＥＭ画像によって導き出すことができる。図７はスクライブライン４及びアモルファス相５を示し、この実施形態では、アモルファス相５はスクライブライン４の一方の側にのみ存在する。
図１～図４による実施形態では、幅ａが規定される。この幅は、スクライブライン４のエッジ６、スクライブライン４の中心線７、切断エッジ８の内縁１１、及び切断エッジ８の外縁１２のいずれかから始まって、一方向にのみ延びている。
本発明における幅ａの定義はアモルファス相がこの幅ａの範囲内にあることを意味すると理解されるべきであり、幅ａは、必ずしも、アモルファス相が幅ａ全体にわたって連続的に延在することを意味すると理解されるべきではない。アモルファス相が幅範囲のどこかにあれば十分である。また、幅ａを横切る不連続アモルファス相も本発明に包含される。
上述の実施形態では、アモルファス相５がレーザアブレーションによって生成されたセラミック-金属基板１のそれぞれの凹部又はエッジに実質的に平行な領域に延在する。
セラミック-金属基板内に所定の破断線、特にレーザスクライブラインとしてスクライブラインを発生させる場合、セラミック-金属基板内で連続的又は不連続的に発生させることができる。セラミック-金属基板のその後の破断を容易に可能にするために、レーザスクライブラインの深さは、セラミック基板の層厚の５～５０％、より好ましくは８～４５％、より好ましくは１０～４０％、より好ましくは１５～４０％、さらにより好ましくは２０～４０％であることが好適である。
所定の破断線、特にレーザスクライブラインとしてスクライブラインをセラミック-金属基板に生成する場合、スクライブラインの深さは、セラミック基板の平面にそれぞれ垂直に、少なくとも２０μｍ、より好ましくは少なくとも３０μｍ、さらにより好ましくは少なくとも５０μｍであってもよい。
０．６３ｍｍの層厚を有するセラミック基板の場合、レーザスクライブラインの目標深さは、好ましくは４０～１４０μｍ、より好ましくは５０～１３０μｍ、さらにより好ましくは６０～１２０μｍである。
本発明によるセラミック-金属基板は、必要に応じて異なる深さを有するスクライブラインを有していてもよい。例えば、本発明によるセラミック-金属基板は破断の開始を容易にするために、又は切断輪郭とスクライブ輪郭との間の移行における破断経路を最適化するために、スクライブラインの初期領域においてスクライブ深さがより高くなるように設計することができる。例えば、セラミック-金属基板の外側輪郭が丸くされるべきであり、従って、小さな曲率半径のために切断されなければならない場合には、セラミック-金属基板の角に穴が生じることがあり、スクライブラインからの破断経路が停止され、穴の他の側で再開されなければならない。また、クラックをレーザスクライブラインに再導入する領域では、このクラック再導入プロセスを容易にするために、より高いスクライブ深さを形成することが好ましい。
本発明によるスクライブラインは、好ましくは１５～７５μｍ、より好ましくは２０～７０μｍ、より好ましくは２５～６５μｍ、さらにより好ましくは３０～６０μｍの幅を有し、セラミック-金属基板のｘ／ｙ方向に真っ直ぐに延びるのが好適である。従って、本発明によれば、レーザスクライブラインにおける円弧又は半径の形成は行われないのが好適である。好ましくは、マーキングの目的のために、セラミック-金属基板内にレーザによってのみ輪郭が導入されるのが好適である。
アモルファス相５は、セラミック基板２内に形成されるだけでなく、レーザ処理中の破砕や材料飛散によってセラミック基板２上にも形成されるものである。本発明がアモルファス相５に言及する場合、この用語は、第１の実施形態では、熱エネルギーの導入によってセラミック基板２内に形成されるアモルファス相と、破砕及び材料飛散によってセラミック基板２上に堆積されるアモルファス相との両方を指す。第２の実施形態では、本発明は熱エネルギーの導入によってセラミック基板２内に形成されるアモルファス相５に関する。
第３の実施形態では、本発明は破砕及び材料飛散によってセラミック基板２上に堆積されるアモルファス相５に関する。
パルスレーザ作用によって形成されるスクライブライン４の場合、スクライブライン４は、孤立したレーザコーンによって形成することができる。
以下、本発明において好ましく用いられるセラミック基板について、より詳細に説明する。
セラミック基板は、金属酸化物及び金属窒化物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含むのが好ましい。
金属酸化物及び金属窒化物は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素からなる群から選択されるのが好ましい。
セラミック基板の少なくとも１つの化合物は、０．０１μｍ～１００μｍの範囲の粒径を有するのが好ましい。
特に、少なくとも１つの化合物が酸化アルミニウムであり、酸化アルミニウムが０．０１μｍ～２５μｍの範囲の粒径を有するのがより好ましい。
さらに、セラミックス基板の少なくとも１種の化合物は、中央値ｄ５０及び算術平均値ｄａｒｉｔｈに関し、ｄ５０対ｄａｒｉｔｈの比率が、好ましくは０．５０～１．５０の範囲、好ましくは０、７５～１．１０の範囲、より好ましくは０．７８～１．０５の範囲、特に好ましくは０．８０～１．００の範囲である、粒径の数分布を有することが好適である。
より好ましくは、少なくとも１つの化合物が酸化アルミニウムであり、酸化アルミニウムが、中央値ｄ５０及び算術平均値ｄａｒｉｔｈに関し、ｄ５０対ｄ５０の比率が、好ましくは０．７５～１．１０の範囲、好ましくは０．７８～１．０５の範囲、さらにより好ましくは０．８０～１．００の範囲である、粒径の数分布を有することが好適である。
本発明のコンテクストにおいて、これらの値は、粒度分布の厳密な上限及び下限とみなされるべきではなく、＋／－１０％だけ変化してもよい。しかしながら、好ましい実施形態では、アンダーカットされない下限と、超えられない上限である。
当業者によく知られているように、粒度分布の決定は粒子の数（すなわち、数分布）を参照することによって、あるいは、粒子の質量（すなわち、質量分布）又は体積を参照することによって行うことができる。本発明のコンテクストにおいて、粒度分布は、粒子の数に基づいて決定される。
一般に知られているように、粒度分布の特徴的な値には、そのｄ５０値、ｄ５値、及びｄ９５値が含まれる。しばしば平均値と呼ばれるｄ５０値の場合、粒子の５０％はｄ５０値よりも小さな直径を有する。
粒度分布の算術平均値ｄａｒｉｔｈは、個々の粒子の粒径の合計を粒子の個数で割ったものである。
粒度分布の対称性はその分布の算術平均値ｄａｒｉｔｈに対する平均値ｄ５０の比率によって表すことができる（即ち、商ｄ５０／ｄａｒｉｔｈによって表され、また粒度数分布の対称値とも呼ばれる）。この商の値が１．０に近ければ近いほど、粒度分布はより対称である。
当業者は、例えば、出発基板の製造中に、セラミック基板、特に酸化アルミニウム中の粒度分布の対称性を調整するための適切な方法に精通している。例えば、粒度分布の対称性は、出発基板の製造中の焼結時間及び焼結温度によって影響され得る。
レーザアブレーションによって生成される、本発明によるセラミック-金属基板のそれぞれの凹部又はエッジに本質的に平行に延在する、前述のアモルファス相５の幅及び体積は、レーザアブレーション処理条件の適切な選択によって生成される。
この手順はセラミック-金属基板１の加工を含み、そこでは、
ａ．所定の破断線としてのレーザスクライブラインが、レーザビームを使用してセラミック-金属基板に生成される；及び／又は
ｂ．セラミック-金属基板の少なくとも部分的な切断がレーザビームを使用して行われ、
前記加工はレーザを使用して行われ、所定の破断線としてのレーザスクライブラインを生成するとき（ａ．）、又は切断するとき（ｂ．）、セラミック材料のアモルファス相が前述の程度までだけに形成されるように選択される、レーザの加工速度（推進速度）が使用される。
本発明の範囲内のこの限定された量のアモルファス相（アモルファス相の幅の限定を考慮に入れる）は、十分なノッチ効果及び応力増加によりセラミック-金属基板１の破壊が可能であるが、同時に、ノッチ効果及び応力増加が低減され、その結果、上記の欠点が回避されることを特徴とする。
レーザが特定の処理条件下で操作される場合、セラミック材料の多すぎる量のアモルファス相の形成を回避することができる。これらの処理条件には、以下のものが含まれる。
（ａ）加工速度（推進速度）、特にまた
（ｂ）レーザのパルス持続時間；
（ｃ）金属-セラミック基板へのレーザの侵入深さ；及び
（ｄ）レーザの出力。
以下、セラミック-金属基板を加工する際に、本発明の意味でアモルファス相の形成を実現することができるレーザの好ましい実施形態を説明する。
本発明による方法では、所定の破断線としてレーザスクライブラインを生成する間に、レーザスクライブラインをレーザの１つの交差部又はいくつかの交差部で生成することが可能である（スクライブラインの実施形態）。また、金属-セラミック基板の切断を、レーザのいくつかの交差部で達成することができる（切断の実施形態）。
本発明のコンテクストにおいて、レーザはｎ秒レーザ、ｐ秒レーザ又はｆ秒レーザから選択され得るが、本発明によれば、ｐ秒レーザの使用が好ましい。
さらに、ｐ秒レーザが、好ましくは０．１～１００ｐｓ、より好ましくは０．５～５０ｐｓ、さらにより好ましくは１～３０ｐｓのパルス持続時間、すなわちレーザパルスの持続時間を有することがさらに好ましい。
選択されたパルス持続時間を用いて、本発明の範囲内でのみアモルファス相が生じ、したがって、基板表面上に堆積するレーザ飛散及びレーザ塵埃が本質的に形成されないように、レーザ処理を行うことが可能である。同時に、レーザスクライブラインにおける十分なノッチ効果が、このパルス持続時間で達成される。本発明のコンテクストでは本質的に冷たい塵埃のみが形成され、アモルファス相は形成されない為、またビーム源から基板表面までの選択された距離が十分に大きい為に、処理ガスの使用が可能であるが、必ずしも必要ではない。
パルスエネルギー、すなわち単一レーザパルスのエネルギー含有量は、好ましくは１０～５００μＪ、より好ましくは５０～４００μＪ、さらにより好ましくは１００～３５０μＪである。
ｐ秒レーザは、２０～４００Ｗ、より好ましくは４０～２００Ｗ、さらにより好ましくは５０～１８０Ｗ、さらにより好ましくは６０～１６０Ｗ、さらにより好ましくは８０～１３０Ｗ、さらにより好ましくは９０～１２０Ｗの出力を有することが好適である。
すでに上述したように、本発明の範囲におけるアモルファス相の生成は、特に好適な加工速度によって実現することができる。
したがって、レーザの加工速度は、好ましくは少なくとも０．７５ｍ／秒、より好ましくは少なくとも０．８０ｍ／秒、より好ましくは少なくとも０．８５ｍ／秒、さらにより好ましくは少なくとも０．９０ｍ／秒、より好ましくは少なくとも０．９５ｍ／秒である。
レーザの加工速度は、好ましくは最大２０．０ｍ／秒、より好ましくは最大１８．０ｍ／秒、より好ましくは最大１７．０ｍ／秒、より好ましくは最大１６．０ｍ／秒、より好ましくは最大１５．０ｍ／秒である。
レーザの加工速度は、０．７５～２０．００ｍ／秒が好ましく、０．８０～１８．００ｍ／秒がより好ましく、０．８５～１７．００ｍ／秒がより好ましく、０．８５～１６．００ｍ／秒がより好ましく、０．９０～１５．００ｍ／秒がより好ましい。
特に、特許文献１に開示されたレーザの加工速度は低すぎて、アモルファス相の形成を避けられない。
加工速度は、レーザがセラミック上を移動する実際の速度に対応する。本発明による上記定義された実際の速度をレーザの交差数で割る、レーザの有効速度が選択される場合に対応する類似の結果が得られ、それによって、２～５０、好ましくは２～４０、より好ましくは２～３０、さらに好ましくは２～２０の交差が使用され得る。
驚くべきことに、レーザによって使用される共振器出力（ｘ（ワット））とレーザの最大実加工速度（ｙ（ｍ／秒））との間に関係があることも見出された。
この関係は一般に、以下の式に従う：
Figure 0007208161000001
 ここで、最大加工速度は、セラミックの厚さとは無関係である。
実際の加工速度が、一般的に上述した速度よりも大きいか、又は上記の式によって計算される場合、レーザスクライブラインに沿ったセラミック基板の効果的かつ安全な破壊は不可能である。
さらなる好ましい実施形態ではレーザの加工速度が、０．７５ｍ／秒以上、上述の下記式によって定義される最大加工速度（ｍ／秒）までであることが好ましい。
Figure 0007208161000002
 式中、ｘはレーザの共振器出力（Ｗ）に対応する。
さらなる好ましい実施形態ではレーザの加工速度が、０．８０ｍ／秒以上、上述の下記式によって定義される最大加工速度（ｍ／秒）までであることが好ましい。
Figure 0007208161000003
 式中、ｘはレーザの共振器出力（Ｗ）に対応する。
さらなる好ましい実施形態ではレーザの加工速度が、０．８５ｍ／秒以上、上述の下記式によって定義される最大加工速度（ｍ／秒）までであることが好ましい。
Figure 0007208161000004
 式中、ｘはレーザの共振器出力（Ｗ）に対応する。
さらなる好ましい実施形態ではレーザの加工速度が、０．９０ｍ／秒以上、上述の下記式によって定義される最大加工速度（ｍ／秒）までであることが好ましい。
Figure 0007208161000005
 式中、ｘはレーザの共振器出力（Ｗ）に対応する。
レーザのスポット径は、２０～８０μｍであることが好ましく、３０～７０μｍであることがより好ましく、４０～６０μｍであることがさらに好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、使用されるレーザはＩＲレーザである。
本発明の根底にある目的は、特に、ＩＲレーザ、より好ましくはｐ秒ＩＲレーザの使用によって解決され、特定の理論に束縛されることなく、ｐ秒ＩＲビームの光はセラミック基板の表面又は金属コーティングの表面に特に効果的に接合される、すなわち、セラミック基板又は金属コーティングによって特に効果的に吸収されると考えられる。加えて、ＩＲレーザは、エネルギー効率が高く、上記課題を解決するためにも有利である。
セラミック基板又は金属セラミック基板を処理するためにＩＲレーザを使用することのさらなる利点は、緑色レーザ光は６０％の効率で最初にＩＲレーザ光から生成され、ＵＶレーザ光は順番にまた６０％のさらなる効率で緑色レーザ光から生成されなければならないのに対し、ＩＲレーザ光をダイオード光から直接生成することができることである。
例えばＣＯ２レーザとは対照的に、ｐ秒ＩＲレーザは、構造化される金属-セラミック基板からかなり離れて配置することができ、その結果、より高い焦点深度を実現することができる。
加えて、ＩＲレーザによって、ＣＯ２レーザと比較して十分に大きな焦点深度を達成することができる。
本発明においてＩＲレーザを用いる場合、ＩＲレーザの周波数は３５０～６５０ｋＨｚであることが好ましく、３７５～６２５ｋＨｚであることがより好ましく、４００～６００ｋＨｚであることがさらに好ましい。
本発明においてＩＲレーザを用いる場合、ＩＲレーザのパルスエネルギーは、１００～３００μＪであることが好ましく、１２５～２７５μＪであることがより好ましく、１５０～２５０μＪであることがさらに好ましい。
スクライブラインの作製及び切断のいずれかによる本発明の方法は、プロセスガスの存在下で実施することができる。プロセスガスは、例えば酸素である。
スクライブラインの作製及び切断のいずれかによる本発明の方法は、好ましくはレーザ加工によって引き起こされる塵埃を吸収する吸引装置を有する装置で実行される。
以下、セラミック基板又は金属-セラミック基板の処理の実施形態をより詳細に説明する。
実施形態ａ．：セラミック-金属基板における所定の破断線としてのレーザスクライブライン
この方法は、金属-セラミック基板に所定の破断線としてレーザスクライブラインを生成する第１の実施形態において適している。
金属-セラミック基板に所定の破断線として生成されるレーザスクライブラインは、金属-セラミック基板で連続的又は不連続的に生成することができる。その後の金属-セラミック基板の破壊を容易に可能にするために、レーザスクライブラインの深さは、セラミック基板の層厚の５～５０％、より好ましくは８～４５％、さらにより好ましくは１０～４０％であることが好ましい。
従来のセラミック基板では、レーザスクライブラインが所定の破断線として生成される場合、使用されるレーザパラメータ、即ち、例えば、パルス持続時間、周波数、及び電力は、それぞれがセラミック基板の平面に垂直で少なくとも２０μｍ、より好ましくは少なくとも３０μｍ、さらにより好ましくは少なくとも５０μｍのスクライブラインの深さが生成されるように設定される。
本発明による方法により、必要に応じて、これらの深さから逸脱した深さを示すスクライブラインを生成することができる。例えば、本発明の方法は、破断の開始を容易にするか、又は切断輪郭とスクライブ輪郭との間の移行における破断コースを最適化するために、スクライブ深さがスクライブラインの初期領域においてより高くなるように設計することができる。例えば、セラミック-金属基板の外側輪郭を丸くし、従って、小さな曲率半径のために切断しなければならない場合には、セラミック-金属基板の角に穴が生じることがあり、この穴ではスクライブラインからの破断経路が停止され、穴の反対側で再開されなければならない。クラックをレーザスクライブラインに再導入する領域では、このクラック再導入プロセスを容易にするために、より高いスクライブ深さを形成することが好ましい。
本発明により生成されるスクライブラインは好ましくは２０～７０μｍ、より好ましくは２５～６５μｍ、さらにより好ましくは３０～６０μｍの幅を有し、金属-セラミック基板のｘ／ｙ方向に真っ直ぐに延びることが好適である。したがって、本発明によれば、レーザスクライブラインに弓状又は円弧を形成しないことが好ましい。マーキングのために、金属-セラミック基板にレーザによって輪郭を導入することが好ましい。
既に述べたように、レーザスクライブラインを所定の破断線として生成する場合、レーザ加工中にセラミック材料のアモルファス相が上述の量で形成されるように選択される、レーザの動作モードが使用されることが好ましい。
したがって、スクライブラインは、スクライブラインの側面にグレージング（いわゆるレーザスローアップ）を本質的に有さない。スクライブライン自体の中には、ガラス相の残留物（すなわち、レーザによって溶融されるが除去されない材料）が本質的に存在しないか、又は少なくともほとんど存在しないことが好ましい。さらに、レーザスクライブラインの側面には、本質的にレーザ塵埃は堆積されない（少なくともほとんど堆積されない）。
レーザスクライブは、好ましくはレーザ加工中の熱応力によって生じる微小亀裂を有し、スクライブラインのその後の破断に有利である。さらに、レーザスクライブラインは、後続のガルバニック処理工程においてメタライゼーションしないことが好ましい。
本発明のコンテクストにおいて、レーザスクライブラインを、金属-セラミック基板上のレーザの１回の交差によって生成することが可能である。代替的なアプローチでは、金属-セラミック基板上のレーザのいくつかの交差によってレーザスクライブラインを所定の破断線として生成し、これは特定のエネルギー入力、すなわち、時間当たりのエネルギーを低減するために好ましいこともある。しかし、交差の数は材料、即ち、使用される金属コーティング又はセラミック、及び所望の加工深さに依存する。
レーザの加工速度は、実際の加工条件、すなわち、使用されるレーザ、及び金属コーティング及びセラミックに使用される材料、並びに所望の加工深さに依存する。
レーザの加工速度は、上記の通りであることが好ましい。
ＩＲレーザの使用に関連する別の利点は、２つのスクライブライン間の交差を回避することである。２つのレーザスクライブラインが交差する場合、ＣＯ２レーザを使用して、２つのレーザパルスが同じ位置で重なり合うことがあり得る。これは、結果として生じる穴の深さを増大させる。極端な場合には、それは反対側のセラミック側に延びる小球になることがある。これは、基板の破壊挙動又はその後の機械的強度に悪影響を及ぼす可能性がある。ＩＲレーザ技術の非常に高い精度のために、特にｐ秒ＩＲレーザを使用する場合、すべてのスクライブラインが複数回交差し、したがって好みのスクライブラインが生じないという事実に加えて、スクライブラインのうちの１つを単に中断することができ、又は交差領域内のパラメータを調整し、したがって交差領域内のスクライブ深さの増大を回避する。
ＣＯ２レーザの使用を超える別の有利な点は、本発明により提供されるＩＲレーザ、特にｐ秒ＩＲレーザを用いたセラミックのプレレーザ処理となる。金属－セラミック基板の分野では、プレレーザ処理を行ったセラミックスを使用する製品がある。ここで、セラミックは金属とセラミックとの接合プロセスの前に、すでにレーザ照射されている。例としては、ビア又は突出金属（リードオフ）を有する製品が挙げられる。ＣＯ２レーザで加工する際には、レーザ加工中に発生する塵埃やレーザスローアップを再度除去しなければならない。これは、例えば、ディスクブラシ、超音波洗浄システム、ラッピング又は他の機械的方法を用いて行われる。アルミナの場合には、化学プロセスは、その高い耐薬品性のために有用ではない。適切なＩＲレーザを使用することによって、除去する必要がある塵埃及びスローアップが生じない。従って、適切な精製を回避することができる。
実施形態ｂ．：レーザビームを用いた金属-セラミック基板の切断
部分的に、直線とは異なる輪郭を金属-セラミック基板に導入する必要がある。これらは、例えば、セラミック-金属基板の中心の穴、又はセラミック-金属基板の角の丸みであってもよい。このような輪郭は、レーザを用いてセラミック-金属基板のセラミックを切断することによって得ることができる。
本発明のコンテクストにおいて、セラミック基体がレーザによって切断される場合、セラミックの最初の切断が行われる貫通点は存在しない。したがって、本発明のコンテクストでは、輪郭の外側を突き刺し、開始ランプを用いて実際の切断輪郭に近づける必要はない。
本発明のコンテクストにおいて、セラミック基板がレーザを用いて分離される場合、切断エッジは、通常、直角から好ましくは最大３０°、より好ましくは最大２５°まで外れる角度を有する。これにより、底部よりも頂部の方が大きい穴が形成される。
ＩＲレーザ、特にｐ秒ＩＲレーザを用いたセラミック基板の本発明による分離のさらなる利点は、底部、すなわちレーザ出口側において、アモルファス相によって形成されるバリが生じないことである。このバリは追加の処理工程で除去されなければならない。
実施形態ａ．及びｂ．の利点
上述の実施形態ａ．及びｂ．を考慮すると、金属コーティング及びセラミック基板を同じレーザで処理することが可能である。その結果、構造化された金属コーティングを有するセラミック-金属基板の製造を、費用効果的に実現することができる。詳細には、以下の項目が可能となる。
Ｉ）上部金属コーティングを部分的にのみアブレーションするか、又はセラミックまで切断し、例えば、エッチング処理では不可能である金属コーティングに微細構造を生成すること；
ＩＩ）このようにして、金属コーティング及びセラミック基板を下側の金属コーティングまで切断することにより、ビアホールの基礎を形成することができること。適切なブラインドホールを導電性材料で充填する場合、貫通孔が形成される。充填材料は、例えば、金属ペースト又はガルバニック発生材料である；
ＩＩＩ）（例えば、既にエッチング除去されているか、又は塗布されていないため）セラミック基板の上部に金属コーティングがない場合、金属コーティング及びセラミック基板を切断すること、又は金属コーティング又はセラミック基板のみを切断すること。
実施形態ａ．及びｂ．によるセラミック-金属基板を処理する方法は、好ましくはプロセスガスの存在下で実施され、例えば、酸素又は圧縮空気をプロセスガスとして使用することができる。上述したように、プロセスガスの使用は必須ではないが、ビーム源を汚染から保護するために望ましいこともある。この場合、圧縮空気の使用が好ましい選択であろう。
この方法では、レーザ加工により塵埃が発生するため、レーザ加工により発生した塵埃を吸収する吸引装置を有する装置を用いることが特に好ましい。
吸引装置は、例えば、投射されたレーザ光を取り囲み、その下側エッジが金属セラミック基板の表面から好ましくは０．５～１０ｃｍ、より好ましくは０．７５～７．５ｃｍ、より好ましくは１～５ｃｍの距離にある吸引ボックス又は吸引管によって形成することができる。
層厚０．６３ｍｍのセラミック基板では、レーザスクライブラインの目標深さは４０～１４０μｍであることが好ましく、５０～１３０μｍであることがより好ましく、６０～１２０μｍであることがさらに好ましい。
また、金属－セラミック基板のスクライブ溝の幅は、１５～７５μｍであることが好ましく、２０～７０μｍであることがより好ましく、２５～６５μｍであることがさらに好ましい。
この方法によって処理されたセラミック基板は、スクライブラインの側面上のグレージングを本質的に含まず、スクライブライン内にガラス相の残留物を本質的に含まない。スクライブラインの領域に形成された微細な亀裂により、困難を伴うことなくセラミック基板の破断が可能である。
本発明のセラミック-金属基板はＩＲレーザによる処理によって得られた輪郭を有し、この輪郭は直線から逸脱し、レーザビームを用いてセラミック基板を切断することによって形成されていてもよい。さらに、本発明のセラミック-金属基板は、セラミック基板を切断することによって生成される角部の丸み及び／又は穴を示すことが可能である。
ｐ秒ＩＲレーザを用いたＩＲレーザ法によって得られるセラミック-金属基板は、直角から好ましくは最大３０°、より好ましくは最大２５°まで外れる角度で切断エッジを有する。ＩＲレーザ法によって金属-セラミック基板に穴が導入される場合、それらのサイズは、セラミック基板の２つの側部で異なってもよい。しかし、金属-セラミック基板が穴及び／又は丸みにおいてバリを示さないことが好ましい。
ＩＲレーザにより、セラミック基板の金属コーティング上にコーディングを有するセラミック-金属基板を得ることができる。このコーディングは、好ましくはＩＲレーザによる金属コーティングのアブレーションによって行われる。
この方法では、セラミック基板上のメタライゼーションが少なくとも１つのエッジ減衰を有するか、又はメタライゼーションが電子部品、特にチップを受け入れるための少なくとも１つの凹部を有し、凹部がレーザ処理によって生成される、金属-セラミック基板も利用可能である。
本発明は、以下の実施例のセクションを参照することによって、より詳細に説明される。
（実施例）
本発明の図１による銅-セラミック基板を調製した。銅-セラミック基板のメタライゼーションは、エッチングによって部分的に除去され、エッチングによって開放されるセラミックの領域において、ＩＲレーザによって異なる溝が提供される。溝の深さは以下の通りであった：
例１：セラミック基板厚さの３％
例２：セラミック基板厚さの６０％
例３：セラミック基板厚さの１０％
例４：セラミック基板厚さの４０％
例５：セラミック基板厚さの２０％
レーザ溝の評価は、以下のように行った：
Ａ）加工性とは、金属-セラミック基板に半導体素子を装備するか、又は意図しない破損を生じることなく輸送するなど、様々な後続のプロセスステップに耐える能力を意味する。
Ｂ）セラミック基板の荒れた破断
Figure 0007208161000006
＜加工性評価＞
良好：さらなる処理中に自然に分解しない。
中：より大きな力が加えらた場合にのみ、さらなる処理中に自然に破損する。
不良：さらなる処理によって分解する。
＜セラミック基板の荒れた破断の評価＞
良好：荒れた破断は起こらないか、ほんのわずかしか起こらない。
中：荒れた破断が許容可能な量で依然として起こる。
不良：荒れた破断が許容できない量で起こる。
評価「良好」及び「中」は、得られた金属-セラミック基板が任意の工業用途に使用できることを意味し、一方、評価「不良」は、得られた金属-セラミック基板が金属-セラミック基板の任意の工業用途に使用できないことを意味する。
１：セラミック-金属基板、２：セラミック基板、３：メタライゼーション、４：スクライブライン、５：アモルファス相、６：スクライブライン４のエッジ、７：スクライブライン４の中心線、８：セラミック基板２の切断エッジ、９：メタライゼーション３のエッチングエッジ、１０：メタライゼーション３の凹部、１１：切断エッジ８の内縁、１２：切断エッジ８の外縁。

Claims (11)

  1. セラミック基板（２）と、当該セラミック基板の少なくとも一側面上にメタライゼーション（３）と、を含むセラミック－金属基板（１）であって、
    前記セラミック基板（２）が少なくとも１つのスクライブライン（４）及び／又は切断エッジ（８）を有し、
    アモルファス相（５）が、前記スクライブライン（４）及び／又は前記切断エッジ（８）に平行に幅ａの範囲で延在し、
    前記アモルファス相（５）が、メタライゼーション（３）を被覆せず、前記セラミック基板（２）のみを被覆し、
    前記アモルファス相（５）は、
    前記スクライブライン（４）から始まりかつ前記スクライブライン（４）に平行に延びると共に前記スクライブライン（４）のエッジ（６）から計算される幅ａが少なくとも２０μｍ且つ最大５０μｍの範囲で延在するか、
    又は
    前記スクライブライン（４）から始まりかつ前記スクライブライン（４）に平行に延びると共に前記スクライブライン（４）の中心線（７）から計算される幅ａが少なくとも２０μｍ且つ最大１００μｍの範囲で延在するか、
    又は
    前記切断エッジ（８）の内縁（１１）から始まりかつ前記切断エッジ（８）に平行に延びると共に前記切断エッジ（８）の内縁（１１）から計算される幅ａが少なくとも２０μｍ且つ最大５０μｍの範囲で延在するか、
    又は
    前記切断エッジ（８）の外縁（１２）から始まりかつ前記切断エッジ（８）に平行に延びると共に前記切断エッジ（８）の外縁（１２）から計算される幅ａが少なくとも２０μｍ且つ最大１００μｍの範囲で延在するか、
    であることを特徴とするセラミック－金属基板（１）。
  2. 前記スクライブライン（４）及び／又は切断エッジ（８）は、レーザーアブレーションによって得られることを特徴とする請求項１記載のセラミック-金属基板（１）。
  3. 前記アモルファス相（５）の形成が、レーザーアブレーション中のレーザーの速度及び／又は出力によって制御されることを特徴とする請求項１又は２記載のセラミック－金属基板（１）。
  4. 前記スクライブライン（４）がレーザスクライブラインであり、該レーザスクライブラインの深さは、前記セラミック基板（２）の層厚の５～５０％であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のセラミック－金属基板（１）。
  5. 前記スクライブライン（４）がレーザスクライブラインであり、該レーザスクライブラインの深さは、前記セラミック基板（２）の層厚の８～４５％であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のセラミック－金属基板（１）。
  6. 前記スクライブライン（４）がレーザスクライブラインであり、該レーザスクライブラインの深さは、前記セラミック基板（２）の層厚の１０～４０％であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のセラミック－金属基板（１）。
  7. 前記スクライブライン（４）がレーザスクライブラインであり、該レーザスクライブラインの深さは、前記セラミック基板（２）の層厚の２０～４０％であることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のセラミック－金属基板（１）。
  8. 前記スクライブライン（４）がレーザスクライブラインであり、該レーザスクライブラインの深さは、前記セラミック基板（２）の平面に垂直に、少なくとも２０μｍであることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のセラミック－金属基板（１）。
  9. 前記スクライブライン（４）がレーザスクライブラインであり、該レーザスクライブラインの深さは、前記セラミック基板（２）の平面に垂直に、少なくとも３０μｍであることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のセラミック－金属基板（１）。
  10. 前記スクライブライン（４）がレーザスクライブラインであり、該レーザスクライブラインの深さは、前記セラミック基板（２）の平面に垂直に、少なくとも５０μｍであることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のセラミック－金属基板（１）。
  11. パワーエレクトロニクス用途のための回路キャリアとして請求項１～１０のいずれか１項に記載のセラミック－金属基板（１）の使用。
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