TW201907457A - 具有低非晶形相之陶瓷金屬基板 - Google Patents

具有低非晶形相之陶瓷金屬基板 Download PDF

Info

Publication number
TW201907457A
TW201907457A TW107116469A TW107116469A TW201907457A TW 201907457 A TW201907457 A TW 201907457A TW 107116469 A TW107116469 A TW 107116469A TW 107116469 A TW107116469 A TW 107116469A TW 201907457 A TW201907457 A TW 201907457A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
ceramic
substrate
laser
scribe line
cutting edge
Prior art date
Application number
TW107116469A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI769254B (zh
Inventor
亞歷山德 羅格
柏格丹 利斯卡
Original Assignee
德商賀利氏德國有限責任兩合公司
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=62148394&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=TW201907457(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from EP17177320.3A external-priority patent/EP3418266A1/de
Application filed by 德商賀利氏德國有限責任兩合公司 filed Critical 德商賀利氏德國有限責任兩合公司
Publication of TW201907457A publication Critical patent/TW201907457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI769254B publication Critical patent/TWI769254B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture 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
    • H01L21/48—Manufacture 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
    • H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • H01L21/4807—Ceramic parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3731—Ceramic materials or glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3732—Diamonds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0017—Etching of the substrate by chemical or physical means
    • H05K3/0026—Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0017—Etching of the substrate by chemical or physical means
    • H05K3/0026—Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation
    • H05K3/0029—Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation of inorganic insulating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
    • B23K2103/166—Multilayered materials
    • B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/52—Ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/366—Aluminium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/407—Copper

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

本發明揭示一種陶瓷金屬基板，其包含陶瓷基板及位於該陶瓷基板之至少一側上的金屬化物，其特徵在於該陶瓷金屬基板具有至少一條刻劃線及/或切割邊緣，其中非晶形相以至多100 mm之寬度平行於該刻劃線及/或該切割邊緣延伸。

Description

具有低非晶形相之陶瓷金屬基板
本發明係關於一種陶瓷金屬基板，其中陶瓷基板具有低含量之非晶形相。本發明之另一目標係對應陶瓷金屬基板之用途。
直接銅結合基板(DCB，亦稱為DBC)係最廣泛用於電力電子應用之電路載體。DCB技術係一種接合技術，藉由該技術，共晶結合在高溫下產生於銅(通常銅箔)與陶瓷基板之間。DCB基板適用於需要良好熱解耦之高電力應用。
DCB係由以下組成：諸如Al2 O3 (或諸如ZTA或AlN之其他陶瓷材料)之陶瓷基板，其用作絕緣層；及用於確保導電性之銅化合物。例如相較於印刷電路板(PCB)，DCB基板係電力電子模組之主幹且極其強勁。首先，其攜載半導體晶片且用於散熱。另一方面，其確保與散熱片及反相器外殼之絕緣
對於最佳可靠性及工作效能，該模組在熱分佈及耐高溫及負載反向穩定性方面必須具有良好屬性。
例如藉由DCB製程獲得之金屬陶瓷基板通常以所謂的「多用途」方式製造。在此多用途中，陶瓷基板在陶瓷層之至少一個表面側、但較佳在陶瓷層之兩個表面側呈現個別金屬化物，在金屬化物中，預定之斷裂線使陶瓷層變形，從而具有此等預定斷裂線之多用途基板之斷裂可使大面積金屬陶瓷基板分離成單個基板，其隨後各自可形成電路或模組之電路板。對應預定斷裂線亦稱為刻劃線且可藉由雷射處理產生。
藉助於雷射處理，亦可發生陶瓷金屬基板之完整切割(切斷)。兩種雷射切除製程均在本申請案中稱為刻劃(將一條刻劃線引入陶瓷金屬基板中)或稱為切割(完全切穿陶瓷金屬基板)。
在兩種雷射切除之狀況中，陶瓷基板係藉由雷射光束及相關熱能引入而熔融。藉此，在陶瓷材料中，非晶形相沿著刻劃線或沿著藉由刻劃或切割產生之邊緣(在下文稱為切割邊緣)而形成。
在WO 2005/008849 A中，已認識到此等非晶形相不利於陶瓷基板之進一步加工，在該文獻中，描述一種用於在陶瓷基板中產生預定之斷裂線的方法。在此方法中，執行雷射切除製程，從而使具有產生之雷射刻劃線的側壁難以熔融。因此，沿雷射刻劃線之非晶形相的形成得以抑制。然而，WO 2005/008849 A中所使用雷射之所施加加工速度(推進速度)極慢(在例示性實施例中，加工速度(推進速度)係在25 mm/s至100 mm/s、亦即0.025至0.01 m/s範圍內)，其不適用於陶瓷金屬基板之經濟生產。
US 9,165,832 B揭示一種用於在半導體晶圓中產生刻劃線之方法，其中指出，雷射切除在晶圓中產生寬度超過2 μm之瑕疵。US 9,165,832 B中所描述之程序無法直接且明顯地適用於應用於陶瓷金屬基板。
EP 2 579 639 A揭示一種可分割配線板，其包括陶瓷基體、導體、金屬鍍膜及玻璃層。配線板包含覆蓋有玻璃層之分組。玻璃層使整個分割凹槽自陶瓷基體延伸至金屬鍍膜，從而加強鍍膜與銅焊材料之間的黏合。因此，EP 2 579 639 A推薦覆蓋陶瓷主體、導體及模具鍍膜且甚至在金屬鍍膜上方提供凸面之非晶形膜。無法自EP 2 579 639 A獲得有關非晶形層厚度及配線板之分割行為之影響的資訊。詳言之，EP 2 579 639 A中未提供有關非晶形層對陶瓷載體之無序斷裂程度之影響的資訊。
JP 2008/041945A揭示一種陶瓷板，其具有少量由沿刻劃線使板分離所形成之裂紋。刻劃線係由YAG-雷射處理提供且形成寬度至多為10 µm之非晶形相。
在本發明之上下文中，已發現因雷射切除而形成非晶形相在某種程度上不利於陶瓷金屬基板之進一步加工。因此，舉例而言，在產生刻劃線及後續切斷例如呈現多用途紙板形式之陶瓷金屬基板時出現無序斷裂。此等無序斷裂可歸因於在雷射切除期間陶瓷材料發生熔融且陶瓷材料轉化為非晶形材料時陶瓷中應力之形成。因為在製程期間，相較於非晶形材料，結晶陶瓷材料具有不同密度及不同熱膨脹係數且亦曝露於不同溫度，所以直接環繞之區域中的雷射切除係與體積之改變相關。此情況導致陶瓷金屬基板中之應力堆積。
此外，儘管實際上使用將熔融之陶瓷晶粒向下按壓至陶瓷上的處理氣體，但在陶瓷材料之雷射切除期間可能產生覆蓋電子組件或造成其他污染之非晶形相的飛濺。
此外，在切割陶瓷金屬基板時，陶瓷基板之邊緣處的非晶形相可具有負面影響。因此，舉例而言，非晶形相可能因引入邊緣側孔(例如)用於旋擰陶瓷金屬基板而引發問題。
另一問題係非晶形相之非可控破裂，其導致生產環境之污染且可能在陶瓷金屬基板之金屬化中導致表面劃痕。
因此，需要一方面避免前述弊端且另一方面仍可經濟生產之陶瓷金屬基板。因此，本發明之目標係提供如下陶瓷金屬基板：其在插入刻劃線且在刻劃線處分離之後既不會導致或導致至少減少的不可控無序斷裂，亦不會導致形成非晶形相之飛濺。此外，其應能夠在切割後輕易地加工陶瓷金屬基板。針對此目標，必要的是，陶瓷金屬基板具有一定比例(量)之非晶形相，其不超過某一界限值。同時，不應出於經濟生產製程而完全阻止此等非晶形相之形成。此外，陶瓷基板中較少可控量之非晶形相可能例如在發生分離之時刻係有利的。因此，本發明之目標係使雷射切除區域中可能准許之非晶形相的比例最佳化。
此等目標係藉由包含陶瓷基板及該陶瓷基板之至少一側上之經施加金屬化物的陶瓷金屬基板實現。
隨後，根據本發明之陶瓷金屬基板之特徵在於陶瓷基板具有至少一條刻劃線及/或切割邊緣，藉此非晶形相在具有至多100 μm寬度之區域中平行於刻劃線及/或切割邊緣延伸。
因此，根據本發明，提供一種陶瓷金屬基板，其中由雷射切除引發之非晶形相的形成在沿著陶瓷金屬基板之雷射刻劃線或切割邊緣之某一區域基本上係有限的，其導致陶瓷金屬基板中之刻劃線或導致切穿陶瓷金屬基板。藉此，同時，總體上限制了非晶形相之形成且避免了上述弊端。
藉由在經界定寬度內提供具有陶瓷基板之凹槽中之非晶形相的陶瓷金屬基板，可降低無序斷裂之程度。
同時，已發現，較佳應無法完全避免陶瓷支撐件之凹槽中非晶形相之存在，此係因為存在特定最小量之非晶形相有助於陶瓷基板之後續分離或切穿(穿孔)。因此，下文描述之本發明的較佳實施例需要存在至少特定量的非晶形相。
如已陳述，較佳藉由藉助於雷射處理(雷射切除)移除材料來產生刻劃線或切割邊緣。
根據本發明之陶瓷金屬基板較佳係DCB基板、AMB基板、DAB或IMS基板。在本發明之另一實施例中，陶瓷金屬基板可為根據較早國際專利申請案WO 2017/108939 A (PCT/EP2016/082161)之陶瓷金屬基板，該案以引用方式併入。因此，金屬陶瓷基板可能用於本發明中，其中厚膜膏施加於陶瓷基板與金屬箔之間。厚膜膏可包含銅作為金屬及Bi2 O3 或銅及視情況選用之玻璃材料。
在本發明之上下文中，術語「基本上平行於刻劃線及/或切割邊緣」係理解為非晶形相距雷射刻劃線或切割邊緣之個別距離與非晶形相距雷射刻劃線或切割邊緣之平均最大距離偏離較佳最大30%、更佳最大20%、更加最大15%。
舉例而言，藉由雷射切除，刻劃線係以形成溝槽之方式引入陶瓷金屬基板中。此溝槽之寬度自陶瓷金屬基板之外側，換言之，自金屬化物開始朝向陶瓷基板逐漸變窄。此雷射刻劃線包含彙聚於陶瓷基板之中心的兩個壁。舉例而言，此狀況中形成之溝槽的形狀可能為具有開口及峰之三角形。替代地，類似三角形形狀之溝槽亦為可能的，由此，峰另外可能係圓形的。較佳地，所形成溝槽之深度使得所形成之凹口不會穿透陶瓷基板之整個層厚度。
另外，在本發明之範疇內，可藉由雷射切除形成陶瓷金屬基板之切割邊緣。在此狀況中，切割邊緣可能具有倒角或基本上豎直走向。
在本發明之上下文中，較佳地，非晶形相5之寬度通常至少為0.50 μm、較佳至少1.00 μm、更佳至少1.50 μm、更佳至少2.00 μm、更佳至少2.50 μm、更佳至少3 μm、更佳至少5 μm、更佳至少8 μm、更佳至少10 μm、更佳至少12 μm、更佳至少15 µm、更佳至少18 µm、甚至更佳至少20 µm。
在本發明之上下文中，較佳地，非晶形相5之寬度通常至多為100 μm、較佳至多95 μm、更佳至多90 μm、更佳至多85 μm、更佳至多80 μm、更佳至多75 μm、更佳至多70 μm、更佳至多65 μm、更佳至多60 μm、更佳至多55 μm、更佳至多50 μm。
若寬度a在上述臨限值之間或在以下(圖示之)較佳實施例中所揭示的下述臨限值之間，則無序斷裂之數量相較於不具有非晶形相或非晶形相之寬度a在所聲明之範圍外的陶瓷基板可減少至少10%、更佳至少20%、更佳至少30%。
此外，若寬度a在實施例之上述臨限值之間，則陶瓷基板斷裂之應力相較於不具有非晶形相或非晶形相之寬度a在所聲明之範圍外的陶瓷基板可減少至少10%、更佳至少20%、更佳至少30%。
在此後描述之所有實施例中，較佳地，例如由雷射切除提供之凹槽僅提供於陶瓷基板中且未提供於陶瓷基板上所提供之金屬化物中。提供於陶瓷基板上之金屬化物自藉由例如雷射切除提供之凹槽凹陷。凹槽區域中金屬化物之移除係例如藉由先前之蝕刻製程步驟來提供。因此，藉由陶瓷基板之雷射切除製備之非晶形相基本上不覆蓋金屬化物，而僅覆蓋陶瓷基板。因此，在金屬化物處基本上不存在非晶形相之凸面。
將參考以下圖示更詳細地描述本發明，該等圖示說明本發明之較佳實施例。
圖1展示根據本發明之第一實施例之具有刻劃線4的陶瓷金屬基板1。
圖1展示具有刻劃線4之陶瓷金屬基板1。陶瓷金屬基板1包含陶瓷基板2，其中金屬化物3施加於陶瓷基板2之至少一側上。通常藉由蝕刻製程形成之凹口10經引入至金屬化物3中。凹口10延伸至陶瓷基板2。刻劃線4提供於凹口10之區域中之陶瓷基板2中。刻劃線4將陶瓷金屬基板1分割為不同區域。設想，陶瓷金屬基板1沿刻劃線4斷裂。非晶形相5基本上平行於此刻劃線4，該刻劃線在本發明之上下文中通常係藉由雷射切除產生，非晶形相5於陶瓷基板2上及/或中延伸。非晶形相5以自刻劃線4之邊緣6計算之寬度a之範圍始於刻劃線4且平行於刻劃線4延伸，該寬度通常為至多50 μm、較佳至多45 μm、較佳至多40 μm、更佳至多35 μm、甚至更佳至多30 μm。根據本發明之陶瓷金屬基板1較佳不呈現相較於所界定距離刻劃線4之邊緣6更遠的非晶形相。自刻劃線4之邊緣6計算，非晶形相5之最小寬度通常為至少0.50 μm、較佳至少1.00 μm、更佳至少1.50 μm、更佳至少2.00 μm、更佳至少2.50 μm、更佳至少3 μm、更佳至少5 μm、更佳至少8 μm、更佳至少10 μm、更佳至少12 μm、更佳至少15 μm、更佳至少18 μm、甚至更佳至少20 μm。取決於雷射切除之方法，非晶形相5可能僅沿一個方向以及沿垂直於刻劃線之兩個方向延伸。然而，如上界定之寬度a之範圍係指非晶形相僅沿一個方向之擴展。刻劃線4之邊緣6表示陶瓷基板2之表面上的點，陶瓷基板在該點處進入刻劃線4。若寬度a在圖1之實施例的上述臨限值之間，則無序斷裂之量相較於不具有非晶形相或非晶形相之寬度a在所聲明之範圍外的陶瓷基板可減少至少10%、更佳至少20%、更佳至少30%。此外，若寬度a在圖1之實施例的上述臨限值之間，則陶瓷基板斷裂之應力相較於不具有非晶形相或非晶形相之寬度a在所聲明之範圍外的陶瓷基板可減少至少10%、更佳至少20%、更佳至少30%。
圖2展示根據本發明之第二實施例之具有刻劃線4的陶瓷金屬基板1。
圖2展示具有刻劃線4之陶瓷金屬基板1。陶瓷金屬基板1包含陶瓷基板2，其中金屬化物3施加於陶瓷基板2之至少一側上。通常藉由蝕刻製程形成之凹口10經引入至金屬化物3中。凹口10延伸至陶瓷基板2。刻劃線4提供於凹口10之區域中之陶瓷基板2中。刻劃線4提供於凹口10之區域中之陶瓷基板2中。刻劃線4將陶瓷金屬基板1分割為不同區域。設想，陶瓷金屬基板1沿刻劃線4斷裂。非晶形相5基本上平行於此刻劃線4，該刻劃線在本發明之上下文中通常係藉由雷射切除產生，非晶形相5於陶瓷基板2上及/或中延伸。非晶形相5以自刻劃線4之中心線7計算之寬度a之區域始於刻劃線4且平行於刻劃線4延伸，該寬度通常為至多100 μm、較佳至多80 μm、更佳至多60 μm、更佳至多40 μm、甚至更佳至多20 μm。刻劃線4之中心線7經界定為與陶瓷基板2表面上刻劃線4之兩個邊緣6等距之陶瓷基板2表面上的線。根據本發明之陶瓷金屬基板1較佳不呈現相較於所界定距離刻劃線4之中心線7更遠的非晶形相。自刻劃線4之中心線7計算，非晶形相5之最小寬度a通常為至少0.50 μm、較佳至少1.00 μm、更佳至少1.50 μm、更佳至少2.00 μm、更佳至少2.50 μm、更佳至少3 μm、更佳至少5 μm、更佳至少8 μm、更佳至少10 μm、更佳至少12 μm、更佳至少15 μm、更佳至少18 μm、甚至更佳至少20 μm。取決於雷射切除之方法，非晶形相5可能僅沿一個方向以及沿垂直於刻劃線之兩個方向延伸。然而，如上界定之寬度a之範圍係指非晶形相僅沿一個方向之擴展。若寬度a在圖2之實施例的上述臨限值之間，則無序斷裂之量相較於不具有非晶形相或非晶形相之寬度a在所聲明之範圍外的陶瓷基板可減少至少10%、更佳至少20%、更佳至少30%。此外，若寬度a在圖2之實施例的上述臨限值之間，則陶瓷基板斷裂之應力相較於不具有非晶形相或非晶形相之寬度a在所聲明之範圍外的陶瓷基板可減少至少10%、更佳至少20%、更佳至少30%。
圖3展示根據本發明之第三實施例之在陶瓷基板2中具有切割邊緣8的陶瓷金屬基板1。
圖3展示在陶瓷基板2中具有切割邊緣8之陶瓷金屬基板1。陶瓷金屬基板1包含陶瓷基板2，其中至少一種金屬化物3施加於陶瓷基板2之一側上。陶瓷基板2在邊緣側上具有切割邊緣8，金屬化物3自該切割邊緣向後移。金屬化物3通常藉由蝕刻製程在切割邊緣8之邊緣側上向後移；亦即，經配置於切割邊緣8上方之金屬化物3係藉由蝕刻製程移除從而使金屬化物3自切割邊緣8向後移。陶瓷基板2之切割邊緣8具有內邊緣11及外邊緣12。在本發明中，陶瓷基板2之切割邊緣8通常係藉由雷射切除形成，其中(例如多用途之)較大陶瓷金屬基板係藉由雷射處理(雷射切除)分離。非晶形相5以自切割邊緣8之此內邊緣11計算之寬度a的範圍自由陶瓷基板2中之切割邊緣8形成之內邊緣11延伸且平行於切割邊緣8延行，該寬度a通常為至多50 μm、較佳至多45 μm、更佳至多40 μm、更佳至多35 μm、甚至更佳至多30 μm。根據本發明之陶瓷金屬基板1較佳不呈現相較於所界定者距離金屬化物3之邊緣更遠的非晶形相。自切割邊緣8之此內邊緣11計算，非晶形相5之最小寬度a通常為至少0.50 μm、較佳至少1.00 μm、更佳至少1.50 μm、更佳至少2.00 μm、更佳至少2.50 μm、更佳至少3 μm、更佳至少5 μm、更佳至少8 μm、更佳至少10 μm、甚至更佳至少12 μm、更佳至少15 μm、更佳至少18 μm、甚至更佳至少20 μm。若寬度a在圖3之實施例的上述臨限值之間，則陶瓷基板斷裂之應力相較於不具有非晶形相或非晶形相之寬度a在所聲明之範圍外的陶瓷基板可減少至少10%、更佳至少20%、更佳至少30%。
圖4展示根據本發明之第四實施例之在陶瓷基板2中具有切割邊緣8的陶瓷金屬基板1。
圖4展示具有切割邊緣8之陶瓷金屬基板1。陶瓷金屬基板1包含陶瓷基板2，其具有至少一種施加於陶瓷基板2之一側上的金屬化物3。陶瓷基板2具有切割邊緣8，金屬化物3自該切割邊緣向後移。金屬化物3通常藉由蝕刻製程在切割邊緣8之邊緣側上向後移；亦即，經配置於切割邊緣8上方之金屬化物3係藉由蝕刻製程移除從而使金屬化物3自切割邊緣8向後移。陶瓷基板2之切割邊緣8具有內邊緣11及外邊緣12。在本發明中，陶瓷基板2之切割邊緣8通常係藉由雷射切除形成，其中(例如多用途之)較大陶瓷金屬基板係藉由雷射處理分離。非晶形相5以自切割邊緣8之此外邊緣12計算之寬度a的區域自由陶瓷基板2中之切割邊緣8形成之外邊緣12延伸且平行於陶瓷基板2之邊緣延行，該寬度通常為至多100 μm、較佳至多80 μm、更佳至多60 μm、更佳至多40 μm、甚至更佳至多20 μm。根據本發明之陶瓷金屬基板1較佳不呈現相較於所界定距離陶瓷基板2之外邊緣12更遠的非晶形相。自切割邊緣8之此外邊緣12計算，非晶形相5之最小寬度a通常為至少0.50 μm、較佳至少1.00 μm、更佳至少1.50 μm、更佳至少2.00 μm、更佳至少2.50 μm、更佳至少3 μm、更佳至少5 μm、更佳至少8 μm、更佳至少10 μm、更佳至少12 μm、更佳至少15 μm、更佳至少18 μm、甚至更佳至少20 μm。若寬度a在圖4之實施例的上述臨限值之間，則陶瓷基板斷裂之應力相較於不具有非晶形相或非晶形相之寬度a在所聲明之範圍外的陶瓷基板可減少至少10%、更佳至少20%、更佳至少30%。
在圖3及圖4中說明之實施例中，內邊緣11與外邊緣12之間有所區別。此兩個邊緣11及12僅在切割邊緣8呈倒角時方存在關聯。若切割邊緣8垂直於陶瓷基板2之表面，則內邊緣11 (圖3)及外邊緣12 (圖4)之寬度a的範圍(最小與最大寬度)相同且自身與圖4中所給數值相適應。
圖5展示根據圖1及圖2之實施例的個別陶瓷金屬基板1。
當圖1及圖2之實施例中所描述之陶瓷金屬基板1在刻劃線4處(例如藉由斷裂)分離時，形成兩個個別的陶瓷金屬基板，其中非晶形相5係以始於邊緣11'及12' (類似於圖3及圖4之實施例，參考標記11及12)之寬度存在。圖3及圖4之範圍規格適用。
圖6展示根據第一或第二實施例之具有刻劃線4之陶瓷金屬基板1。
圖(6)說明陶瓷基板2中刻劃線4之三維結構，藉此藉由實例說明非晶形相5如何平行於刻劃線4延伸。類似配置產生切割邊緣之狀況(未圖示)。
非晶形相5平行於刻劃線4延伸。在此狀況中，陶瓷基板2呈現非晶形相5，其平行於刻劃線4至少達一定長度，該長度係至少20 µm、較佳至少30 µm、更佳至少40 µm、更佳至少50 µm、更佳至少100 µm、更佳至少150 µm、更佳至少200 µm、更佳至少250 µm、更佳至少300 µm、更佳至少400 µm、甚至更佳至少500 µm。
圖7 展示具有平行延伸之非晶形相5的刻劃線4之SEM影像。
結晶及非晶形結構，亦即尤其是陶瓷相及非晶形相，可藉助於SEM影像清晰判定。亦可藉助於SEM影像得出非晶形相之寬度。圖7展示刻劃線4及非晶形相5，其在此實施例中僅存在於刻劃線4之一側上。
在根據圖1至圖4之實施例中，寬度得以界定。此寬度僅沿一個方向延伸，始於刻劃線4之邊緣6、刻劃線4之中心線7、切割邊緣8之內邊緣11及切割邊緣8之外邊緣12。
本發明中，寬度a的定義應理解為意謂非晶形相係在此寬度a範圍內；寬度a未必理解為意謂非晶形相在整個寬度a上連續延伸。若非晶形相位於寬度範圍內的任何處，則寬度為足夠的。又，本發明涵蓋貫穿寬度a之非連續非晶形相。
在上述實施例中，非晶形相5在實質上平行於藉由雷射切除產生之陶瓷金屬基板1的各別凹口或邊緣之區域中延伸。
在於陶瓷金屬基板中產生刻劃線作為預定斷裂線、尤其是雷射刻劃線之狀況中，此可連讀地或非連續地產生於陶瓷金屬基板中。為使陶瓷金屬基板之後續斷裂輕易可行，較佳地，雷射刻劃線之深度係陶瓷基板之層厚度的5至50%、更佳8至45%、更佳10至40%，更佳15至40%、甚至更佳20至40%。
在於陶瓷金屬基板中產生刻劃線作為預定斷裂線、尤其是雷射刻劃線之狀況中，刻劃線之深度可能為至少20 µm、更佳至少30 µm、甚至更佳至少50 µm，其各自垂直於陶瓷基板之平面表面。
對於具有0.63 mm層厚度之陶瓷基板，雷射刻劃線之目標深度較佳係40至140 mm、更佳50至130 mm、甚至更佳60至120 mm。
若需要，根據本發明之陶瓷金屬基板可能亦具有深度不同之刻劃線。舉例而言，可設計根據本發明之陶瓷金屬基板以使刻劃線初始區域中之刻劃深度更高，由此促進斷裂起始或使切割與刻劃輪廓線之間的過渡中之斷裂程序最佳化。舉例而言，在陶瓷金屬基板之外輪廓線變圓且因此由於曲率半徑較小而必須切割之狀況中，在陶瓷金屬基板之拐角處可能產生孔，其中自刻劃線之斷裂程序將停止且必須在孔之另一側重新起始。在將裂紋重新引入雷射刻劃線之區域中，隨後可能較佳形成更高刻劃深度以促進此裂紋重新引入程序。
根據本發明之刻劃線具有較佳15至75 μm、更佳20至70 μm、更佳25至65 μm、甚至更佳30至60 μm之寬度，且較佳沿陶瓷金屬基板之x/y方向直線延伸。因此，根據本發明，較佳不在雷射刻劃線中形成弧形或半徑。較佳地，輪廓線較佳僅出於標記之目的而在陶瓷金屬基板中藉由雷射引入。
非晶形相5可能不僅形成於陶瓷基板2中，而且在雷射處理期間藉由剝裂及材料飛濺而形成於陶瓷基板2上。在本發明提及非晶形相5時，此術語在第一實施例中同時係指藉由引入熱能形成於陶瓷基板2中之非晶形相及藉由剝裂及材料飛濺沈積於陶瓷基板2上之非晶形相。在第二實施例中，本發明係指藉由引入熱能形成於陶瓷基板2中之非晶形相5。
在第三實施例中，本發明係指藉由剝裂及材料飛濺沈積於陶瓷基板2上之非晶形相5。
在藉由脈衝雷射作用形成之刻劃線4之狀況中，刻劃線4可藉由隔離式雷射錐形成。
在下文中，更詳細地描述將較佳用於本發明之上下文中的陶瓷基板： 陶瓷基板較佳含有至少一種選自由金屬氧化物及金屬氮化物組成之群的化合物。
金屬氧化物及金屬氮化物較佳選自由氧化鋁、氮化鋁及氮化矽組成之群。
陶瓷基板之至少一種化合物較佳具有0.01 μm至100 μm範圍內之粒度。
詳言之，至少一種化合物係氧化鋁，其中氧化鋁更佳具有0.01 μm至25 μm範圍內之粒度。
此外，陶瓷基板之至少一種化合物較佳具有含中位數值d50 及算術平均值darith 之粒度數目分佈，其中d50 與darith 之比率較佳在0.50至1.50範圍內、較佳在0.75至1.10範圍內、更佳在0.78至1.05範圍內、尤佳在0.80至1.00範圍內。
更佳地，至少一種化合物係氧化鋁且氧化鋁較佳具有含中位數值d50 與算術平均值darith 之粒度數目分佈，其中d50 與darith 之比率較佳在0.75至1.10範圍內、較佳在0.78至1.05範圍內、甚至更佳在0.80至1.00範圍內。
在本發明之上下文中，此等數值並非視為嚴格的粒度分佈之上限及下限，但可能改變+/- 10%。然而，在一較佳實施例中，此等數值為不會更低之下限及不會被超越之上限。
如熟習此項技術者所熟知，可參考晶粒之數目(亦即，數目分佈)或替代地參考質量(亦即，質量分佈)或晶粒之體積判定粒度分佈。在本發明之上下文中，基於晶粒之數目判定粒度分佈。
如眾所周知，粒度分佈之特性值包括其d50 值、d5 值及d95 值。對於經常稱為中位數值之d50 值，50%之晶粒具有小於d50 值之直徑。
粒度分佈之算術平均值darith 產生自個別晶粒之粒度之和除以晶粒之數目。
粒度分佈之對稱性可藉由彼分佈之中位值d50 與算術平均值darith 之比率(亦即，藉由商d50 /darith ，亦稱為粒度數目分佈之對稱值)表達。此商值愈接近1.0，粒度分佈愈對稱。
熟習此項技術者熟習例如在生產起始基板期間用於調整陶瓷基板(尤其是氧化鋁)中粒度分佈之對稱性的方法。舉例而言，生產起始基板期間之燒結持續時間及燒結溫度可影響粒度分佈之對稱性。
先前描述之基本上平行於藉由雷射切除製造之根據本發明的陶瓷金屬基板之各別凹口或邊緣延伸的非晶形相5之寬度及體積係藉由適當選擇雷射切除製程條件而產生。
此程序涉及陶瓷金屬基板1之加工，其中 a. 使用雷射光束在陶瓷金屬基板中產生雷射刻劃線作為預定斷裂線；及/或 b. 使用雷射光束至少部分切穿陶瓷金屬基板， 其中藉由使用雷射進行加工，且在產生雷射刻劃線作為預定斷裂線(a.)時或在切穿(b.)時，使用雷射之加工速度(推進速度)，選擇該速度以使陶瓷材料之非晶形相僅以前述之程度形成。
在本發明範疇內(考慮到非晶形相之寬度限制)之此有限量的非晶形相之特徵在於：由於充分缺口效應及應力增加，陶瓷金屬基板1之斷裂係可能的，但同時缺口效應及應力增加得以減小，從而避免上述弊端。
若在特定製程條件下操作雷射，則可避免陶瓷材料之過大量的非晶形相之形成。此外，此等製程條件包括 (a)加工速度(推進速度)，尤其亦包括 (b)雷射之脈衝持續時間； (c)雷射進入金屬陶瓷基板之穿透深度；及 (d)雷射之功率。
此後，將描述雷射之較佳實施例，使用該雷射，可在加工陶瓷金屬基板時在本發明之意義上實現非晶形相之形成。
在根據本發明之方法中，在產生雷射刻劃線作為預定斷裂線期間，可能在一次雷射交叉或在若干次雷射交叉中產生雷射刻劃線(刻劃線實施例)。又，切穿金屬陶瓷基板可在若干次雷射交叉中實現(切穿實施例)。
在本發明之上下文中，雷射可選自n-sec雷射、p-sec雷射或f-sec雷射，但根據本發明較佳使用p-sec雷射。
此外，更佳的是，p-sec雷射具有較佳0.1至100 ps、更佳0.5至50 ps、仍更佳1至30 ps之脈衝持續時間，亦即雷射脈衝之持續時間。使用所選脈衝持續時間，能夠以非晶形相僅在本發明之範疇內產生之方式引導雷射製程，且因此基本上不形成沈積於基板表面上之雷射飛濺及雷射粉塵。同時，使用此脈衝持續時間實現雷射刻劃線中的充分缺口效應。在本發明之上下文中，因為基本上僅形成冷粉塵且不形成非晶形相，且因為光束源與基板表面之所選距離足夠大，所以可能使用處理氣體，但並非絕對必要。
脈衝能，亦即單一雷射脈衝之能量含量較佳係10至500 μJ、更佳50至400 μJ、甚至更佳100至350 μJ。
p-sec雷射較佳具有20至400 W、更佳40至200 W、甚至更佳50至180 W、仍更佳60至160 W、仍更佳80至130 W、仍更佳90至120 W之功率。
如上文已提及，本發明之範疇中的非晶形相之形成尤其可藉助於合適加工速度實現。
因此，雷射之加工速度較佳係至少0.75 m/sec、更佳至少0.80 m/sec、更佳至少0.85 m/sec、甚至更佳至少0.90 m/sec、更佳至少0.95 m/sec。
雷射之加工速度較佳係至多20.0 m/sec、更佳至多18.0 m/sec、更佳至多17.0 m/sec、更佳至多16.0 m/sec、更佳至多15.0 m/sec。
雷射之加工速度較佳係0.75至20.00 m/sec、更佳0.80至18.00 m/sec、更佳0.85至17.00 m/sec、更佳0.85至16.00 m/sec、更佳0.90至15.00 m/sec。
詳言之，揭示於WO 2005/008849 A中之雷射加工速度過低，以至無法避免非晶形相之形成。
加工速度對應於雷射在陶瓷上移動之實際速度。若選擇有效雷射速度，則可獲得相應類似結果，其中上文定義之根據本發明的實際速度除以雷射交叉之次數，其中可使用2至50、較佳2至40、更佳2至30、更佳2至20次交叉。
出人意料地，亦已發現，雷射使用之諧振器功率(x以瓦特為單位)與雷射之最大實際加工速度(y以m/sec為單位)之間存在聯繫。
該聯繫通常遵循以下公式：
此處，最大加工速度與陶瓷之厚度無關。
若實際加工速度大於上文一般陳述或藉由以上公式計算之速度，則無法進行陶瓷基板沿雷射刻劃線之有效及安全斷裂。
在另一較佳實施例中，雷射之加工速度較佳係至少0.75 m/sec，至多係由上述公式定義以m/sec為單位之最大加工速度其中x對應於以W為單位之雷射的諧振器功率。
在另一較佳實施例中，雷射之加工速度較佳係至少0.80 m/sec，至多係由上述公式定義以m/sec為單位之最大加工速度其中x對應於以W為單位之雷射的諧振器功率。
在另一較佳實施例中，雷射之加工速度較佳係至少0.85 m/sec，至多係由上述公式定義以m/sec為單位之最大加工速度其中x對應於以W為單位之雷射的諧振器功率。
在另一較佳實施例中，雷射之加工速度較佳係至少0.90 m/sec，至多係由上述公式定義以m/sec為單位之最大加工速度其中x對應於以W為單位之雷射的諧振器功率。
雷射之點直徑較佳係20至80 μm、更佳30至70 μm、仍更佳40至60 μm。
在本發明之一較佳實施例中，所用雷射係IR雷射。
本發明之基本目標尤其藉由使用IR雷射、更佳p-sec IR雷射而得以解決，其中在不受特定理論束縛之情況下，假設p-sec IR光束之光尤其有效地耦合至陶瓷基板之表面或金屬塗層之表面中，亦即，其尤其有效地由陶瓷基板或金屬塗層吸收。另外，IR雷射具有高能效，其亦有利於解決上述問題。
將IR雷射用於加工陶瓷基板或金屬陶瓷基板之另一優點在於IR雷射光可直接產生自二極體光，而綠色雷射光首先以60%之效率產生自IR雷射光，且UV雷射光又必須亦以另一60%之效率產生自綠色雷射光。
舉例而言，相對於CO2 雷射，p-sec IR雷射之位置可明顯遠離待結構化之金屬陶瓷基板且因此可實現較高焦深。
另外，相較於CO2 雷射，藉助於IR雷射，可實現足夠高之焦深。
當IR雷射用於本發明時，IR雷射之頻率較佳係350至650 kHz、更佳375至625 kHz、仍更佳400至600 kHz。
當IR雷射用於本發明時，IR雷射之脈衝能較佳係100至300 μJ、更佳125至275 μJ、仍更佳150至250 μJ。
根據提供刻劃線及切穿之替代方案，本發明之方法可在處理氣體之存在下進行。舉例而言，處理氣體係氧氣。
根據提供刻劃線及切穿之替代方案，本發明之方法較佳在具有吸收由雷射加工產生之粉塵的抽吸設備之設備中執行。
在下文中，更詳細地描述加工陶瓷基板或金屬陶瓷基板之實施例。
實施例a.：雷射刻劃線作為陶瓷金屬基板中之預定斷裂線 該方法在用於產生雷射刻劃線作為金屬陶瓷基板中之預定斷裂線的第一實施例中係合適的。
將作為金屬陶瓷基板中之預定斷裂線產生之雷射刻劃線可連續地或非連續地產生於金屬陶瓷基板中。為使金屬陶瓷基板之後續斷裂輕易可行，較佳地，雷射刻劃線之深度係陶瓷基板之層厚度的5至50%、更佳8至45%、仍更佳10至40%。
在習知陶瓷基板中，當雷射刻劃線作為預定斷裂線產生時，所用雷射參數，亦即(例如)脈衝持續時間、頻率及功率，使得所產生之刻劃線的深度係至少20 µm、更佳至少30 µm、甚至更佳至少50 µm，其各自垂直於陶瓷基板之平面表面。
由於根據本發明之方法，可產生必要時呈現偏離此等深度之深度的刻劃線。舉例而言，可設計本發明之方法以使刻劃線初始區域中的刻劃深度更高，由此促進斷裂起始或使切割與刻劃輪廓線之間的過渡中之斷裂程序最佳化。舉例而言，在陶瓷金屬基板之外輪廓線變圓且因此由於曲率半徑較小而必須切割之狀況中，在陶瓷金屬基板之拐角處可能產生孔，其中自刻劃線之斷裂程序將停止且必須在孔之另一側重新起始。在將裂紋重新引入雷射刻劃線之區域中，隨後可能較佳形成更高刻劃深度以促進此裂紋重新引入程序。
將根據本發明產生之刻劃線具有較佳20至70 μm、更佳25至65 μm、甚至更佳30至60 μm之寬度，且較佳沿金屬陶瓷基板之x/y方向直線延伸。因此，根據本發明，較佳不在雷射刻劃線中形成弧形或半徑。較佳地，出於標記之目的，輪廓線係藉由雷射引入金屬陶瓷基板中。
如已陳述，在產生雷射刻劃線作為預定斷裂線時，較佳使用雷射之操作模式，選擇該模式，使得在雷射期間，陶瓷材料之非晶形相以上文提及之量形成。
因此，刻劃線在刻劃線之側面上基本無釉化(所謂的雷射上拋物)。在刻劃線本身中，較佳基本上不存在、但或至少幾乎沒有玻璃相之殘餘物(亦即，經雷射熔融但未經移除之材料)。此外，基本上無(至少幾乎沒有)雷射粉塵沈積於雷射刻劃線之側面上。
雷射刻劃較佳具有微裂紋，其係在雷射期間因熱應力產生且有利於刻劃線之後續斷裂。另外，雷射刻劃線較佳不會在後續電鍍製程步驟中金屬化。
在本發明之上下文中，雷射刻劃線可能藉由一次雷射交叉而在金屬陶瓷基板上產生。在一替代性方法中，雷射刻劃線係藉由若干次雷射交叉而在金屬陶瓷基板上產生為預定斷裂線，其可能係較佳的，從而減小特定能量輸入，亦即單位時間之能量。然而，交叉之數目取決於材料，亦即所用金屬塗層或陶瓷，且取決於所需加工深度。
雷射之加工速度取決於實際製程條件，亦即所用雷射及用於金屬塗層及陶瓷之材料，以及所需加工深度。
雷射之加工速度較佳如上文所陳述。
與使用IR雷射相關之另一優點係避免兩條刻劃線之間的交叉點。當兩條雷射刻劃線交叉時，使用CO2 雷射有可能使兩種雷射脈衝在相同部位處重疊。此增加了所得孔之深度。在極端狀況中，其結果可為延伸至相對陶瓷側面之椎形孔。此可對基板之斷裂行為或後續機械強度具有負面影響。由於尤其在使用p-sec-IR雷射時IR雷射技術之極高精確度，以及由於所有刻劃線均多次交叉且因此不產生最佳刻劃線之事實，刻劃線中之一者可簡單地經中斷或交叉區域中之參數得到調整且因此避免交叉區域中刻劃深度之增加。
使用CO2 雷射之另一優點造成使用根據本發明提供之IR雷射、尤其p-sec IR雷射進行之陶瓷預雷射。在金屬陶瓷基板之領域中，存在使用經預雷射之陶瓷的產品。此處，在金屬與陶瓷之結合製程之前，陶瓷已受到雷射。實例包括具有穿孔或突出金屬(突出物)之產品。在使用CO2 雷射進行加工之狀況中，必須再次移除在雷射期間產生之粉塵及雷射上拋物。此例如藉由盤形刷、超音波清潔系統、研磨或其他機械方法實現。化學製程在氧化鋁之狀況中不適用，此係因為氧化鋁之高化學抗性。藉由使用適當IR雷射，不會產生必須移除之粉塵及上拋物。因此可避免適當淨化。
實施例b.：使用雷射光束切穿金屬陶瓷基板 一定程度上，需要將不同於直線之輪廓線引入金屬陶瓷基板中。此等輪廓線可能例如為陶瓷金屬基板中心內的孔或陶瓷金屬基板拐角處的倒角。該等輪廓線可藉由使用雷射切割陶瓷金屬基板之陶瓷而獲得。
在本發明之上下文中，若藉助於雷射切穿陶瓷基板，則不存在進行初始陶瓷切斷之穿透點。因此，在本發明之上下文中，不必刺出輪廓線且靠近具有起始斜面之實際切割輪廓線。
在本發明之上下文中，若使用雷射分離陶瓷基板，則切割邊緣具有一個角度，該角度通常自直角偏離較佳至多30°、更佳至多25°。此產生在頂部比在底部更大之孔。
本發明使用IR雷射、尤其p-sec-IR雷射分離陶瓷基板之另一優點在於，在底部，亦即在雷射射出側，未產生由非晶形相形成之毛邊，該毛邊應必須在額外程序步驟中移除。
實施例a.及b.之優點 考慮到上述實施例a.及b.，可能使用相同雷射加工金屬塗層及陶瓷基板。因此，可以成本有效方式實現具有經結構化金屬塗層之陶瓷金屬基板的生產。詳言之，可能 I) 僅部分切除上部金屬塗層或切穿至陶瓷，且例如以在金屬塗層中形成精細結構，其不可能藉由蝕刻製程實現； II) 切穿金屬塗層及陶瓷基板至下部金屬塗層，因此可形成穿孔之基礎。當使用導電材料填充適當盲孔時，生成通孔。填充材料例如為金屬膏或電鍍產生之材料； III) 若陶瓷基板之頂部不存在金屬塗層(例如，因為金屬塗層已經蝕刻掉或甚至未施加金屬塗層)，則切穿金屬塗層及陶瓷基板或僅切割金屬塗層或陶瓷基板。
根據實施例a.及b.加工陶瓷金屬基板之方法較佳在存在處理氣體下進行，其中例如氧氣或壓縮氣可用作處理氣體。如上文所陳述，處理器氣體之使用並非強制性的，但可能建議使用以保護光束源免受污染。在此狀況中，使用壓縮氣將為較佳替代方案。
因為在本方法中雷射加工產生粉塵，所以尤佳的是，所用設備具有吸收由雷射加工產生之粉塵的抽吸設備。
抽吸設備可例如藉由環繞所投射之雷射光的抽吸管或抽吸盒形成，且該抽吸管或抽吸盒之下部邊緣距離金屬陶瓷基板之表面較佳為0.5至10 cm、更佳0.75至7.5 cm、更佳1 to 5 cm。
對於具有0.63 mm層厚度之陶瓷基板，雷射刻劃線之目標深度較佳係40至140 μm、更佳50至130 μm、仍更佳60至120 μm。
另外，金屬陶瓷基板之刻劃溝槽的寬度較佳係15至75 μm、更佳20至70 μm、仍更佳25至65 μm。
藉由本方法加工之陶瓷基板在刻劃線之側面上基本上無釉化且在刻劃線內基本上無玻璃相殘餘物。由於在刻劃線之區域中所形成之微裂紋，陶瓷基板可能輕易地斷裂。
本發明之陶瓷金屬基板可能具有藉由IR雷射處理獲得之輪廓線，其自直線偏離且已藉由使用雷射光束切穿陶瓷基板而形成。此外，本發明之陶瓷金屬基板可能在拐角處呈現孔及/或倒角，其已因切穿陶瓷基板而產生。
使用p-sec IR雷射藉由IR雷射法獲得的陶瓷金屬基板在自直角偏離較佳至多30°、更佳至多25°之角度處具有切割邊緣。若藉由IR雷射法將孔引入金屬陶瓷基板中，則其在陶瓷基板之兩側上的尺寸可能不同。然而，較佳地，金屬陶瓷基板在孔及/或在倒角處不呈現毛邊。
由於IR雷射，可獲得陶瓷基板之金屬塗層上具有編號之陶瓷金屬基板。此編號較佳藉由使用IR雷射切除金屬塗層而實現。
使用此方法，以下金屬陶瓷基板亦為可用的：其中陶瓷基板上之金屬化物具有至少一個邊緣細化或其中金屬化物具有至少一個用於接納電子組件尤其是晶片之凹口，其中該凹口係藉由雷射處理而產生。
參考標記之列表： 1 陶瓷金屬基板 2 陶瓷基板 3 金屬化物 4 刻劃線 5 非晶形相 6 刻劃線4之邊緣 7 刻劃線4之中心線 8 陶瓷基板2之切割邊緣 9 金屬化物3之蝕刻邊緣 10 金屬化物3中之凹口 11 切割邊緣8之內邊緣 12 切割邊緣8之外邊緣
參考以下實例部分更詳細地描述本發明：實例： 製備根據本發明之圖1的銅-陶瓷基板。銅-陶瓷基板之金屬化物部分藉由蝕刻移除，且在由蝕刻割開之陶瓷區域中，IR雷射提供不同凹槽。凹槽具有以下深度： 實例1：陶瓷基板厚度之3% 實例2：陶瓷基板厚度之60% 實例3：陶瓷基板厚度之10% 實例4：陶瓷基板厚度之40% 實例5：陶瓷基板厚度之20%
如下文中所概括評估雷射凹槽： A) 可加工性代表耐受以下不同加工步驟之能力，諸如使金屬陶瓷基板配備半導體元件或在無非預期破壞之情況下運輸。 B) 陶瓷基板之無序斷裂 可加工性評估： 好： 在進一步加工期間不會自行分離 中： 僅在施加較大力時於進一步加工期間自行斷裂 差： 在進一步加工時分離陶瓷基板之無序斷裂評估： 好： 不發生或僅發生少數無序斷裂 中： 發生無序斷裂之量仍可接受 差： 發生無序斷裂之量不可接受
評估「好」及「中」意謂所得金屬陶瓷基板可用於任何工業應用，而評估「差」意謂所得金屬陶瓷基板無法用於金屬陶瓷基板之任何工業應用。
1‧‧‧陶瓷金屬基板
2‧‧‧陶瓷基板
3‧‧‧金屬化物
4‧‧‧刻劃線
5‧‧‧非晶形相
6‧‧‧刻劃線4之邊緣
7‧‧‧刻劃線4之中心線
8‧‧‧陶瓷基板2之切割邊緣
9‧‧‧金屬化物3之蝕刻邊緣
11‧‧‧切割邊緣8之內邊緣
11'‧‧‧邊緣
12‧‧‧切割邊緣8之外邊緣
12'‧‧‧邊緣
a‧‧‧寬度
圖1展示根據本發明之第一實施例之具有刻劃線4的陶瓷金屬基板1。 圖2展示根據本發明之第二實施例之具有刻劃線4的陶瓷金屬基板1。 圖3展示根據本發明之第三實施例之在陶瓷基板2中具有切割邊緣8的陶瓷金屬基板1。 圖4展示根據本發明之第四實施例之在陶瓷基板2中具有切割邊緣8的陶瓷金屬基板1。 圖5展示根據圖1及圖2之實施例的個別陶瓷金屬基板1。 圖6展示根據第一或第二實施例之具有刻劃線4之陶瓷金屬基板1。 圖7展示具有平行延伸之非晶形相5的刻劃線4之SEM影像。

Claims (13)

  1. 一種陶瓷金屬基板(1)，其包含陶瓷基板(2)及該陶瓷基板之至少一側上的金屬化物(3)，其特徵在於該陶瓷基板(2)具有至少一條刻劃線(4)及/或切割邊緣(8)，其中非晶形相(5)以至多100 mm之寬度a的範圍平行於該刻劃線(4)及/或該切割邊緣(8)延伸。
  2. 一種陶瓷金屬基板(1)，其包含陶瓷基板(2)及該陶瓷基板之至少一側上的金屬化物(3)，其特徵在於該陶瓷基板(2)具有至少一條刻劃線(4)及/或切割邊緣(8)，其中非晶形相(5)以至少0.50 mm之寬度a的範圍平行於該刻劃線(4)及/或該切割邊緣(8)延伸。
  3. 如請求項1或2之陶瓷金屬基板(1)，其中該陶瓷基板(2)具有至少一條刻劃線(4)且該等非晶形相(5)以自該刻劃線(4)之邊緣(6)計算、至多50 μm之寬度a的範圍始於該刻劃線(4)且平行於該刻劃線(4)延伸。
  4. 如請求項1或2之陶瓷金屬基板(1)，其中該陶瓷基板(2)具有至少一條刻劃線(4)且該等非晶形相(5)以自該刻劃線(4)之邊緣(6)計算、至少0.50 μm之寬度a的範圍始於該刻劃線(4)且平行於該刻劃線(4)延伸。
  5. 如請求項1或2之陶瓷金屬基板(1)，其中該陶瓷基板(2)具有至少一條刻劃線(4)且該等非晶形相(5)以自該刻劃線(4)之中心線(7)計算、至多100 μm之寬度a的範圍始於該刻劃線(4)且平行於該刻劃線(4)延伸。
  6. 如請求項1或2之陶瓷金屬基板(1)，其中該陶瓷基板(2)具有至少一條刻劃線(4)且該等非晶形相(5)以自該刻劃線(4)之中心線(7)計算、至少0.50 μm之寬度a的範圍始於該刻劃線(4)且平行於該刻劃線(4)延伸。
  7. 如請求項1或2之陶瓷金屬基板(1)，其中該陶瓷基板(2)具有至少一條切割邊緣(8)且該等非晶形相(5)以自該切割邊緣(8)之內邊緣(11)計算、至多50 μm之寬度a的範圍始於該切割邊緣(8)之內邊緣(11)且平行於該切割邊緣(8)延伸。
  8. 如請求項1之陶瓷金屬基板(1)，其中該陶瓷基板(2)具有至少一條切割邊緣(8)且該等非晶形相(5)以自該切割邊緣(8)之內邊緣(11)計算、至少0.50 μm之寬度a的範圍始於該切割邊緣(8)之內邊緣(11)且平行於該切割邊緣(8)延伸。
  9. 如請求項1或2之陶瓷金屬基板(1)，其中該陶瓷基板(2)具有至少一條切割邊緣(8)且該等非晶形相(5)以自該切割邊緣(8)之外邊緣(12)計算、至多100 μm之寬度a的範圍始於該切割邊緣(8)之外邊緣(12)且平行於該切割邊緣(8)延伸。
  10. 如請求項1之陶瓷金屬基板(1)，其中該陶瓷基板(2)具有至少一條切割邊緣(8)且該等非晶形相(5)以自該切割邊緣(8)之外邊緣(12)計算、至少0.50 μm之寬度a的範圍始於該切割邊緣(8)之外邊緣(12)且平行於該切割邊緣(8)延伸。
  11. 如請求項1或2之陶瓷金屬基板(1)，其中該刻劃線(4)及/或該切割邊緣(8)係藉由雷射切除獲得。
  12. 如請求項1或2之陶瓷金屬基板(1)，其中該等非晶形相(5)之形成係在雷射切除期間藉由雷射之速度及/或功率控制。
  13. 一種如請求項1至12中任一項之陶瓷金屬基板(1)之用途，其用作電力電子應用之電路載體。
TW107116469A 2017-05-16 2018-05-15 具有低非晶形相之陶瓷金屬基板 TWI769254B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??17171361.3 2017-05-16
EP17171361 2017-05-16
EP17171361.3 2017-05-16
??17177320.3 2017-06-22
EP17177320.3A EP3418266A1 (de) 2017-06-22 2017-06-22 Keramik-metall-substrat mit geringer amorpher phase
EP17177320.3 2017-06-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201907457A true TW201907457A (zh) 2019-02-16
TWI769254B TWI769254B (zh) 2022-07-01

Family

ID=62148394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107116469A TWI769254B (zh) 2017-05-16 2018-05-15 具有低非晶形相之陶瓷金屬基板

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11430741B2 (zh)
EP (2) EP3544940B1 (zh)
JP (2) JP7208161B2 (zh)
KR (1) KR102328593B1 (zh)
CN (1) CN110325490B (zh)
TW (1) TWI769254B (zh)
WO (1) WO2018210786A1 (zh)

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

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003246680A (ja) * 2002-02-26 2003-09-02 Murata Mfg Co Ltd 多層セラミック基板の製造方法
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
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
WO2008062496A1 (fr) 2006-10-31 2008-05-29 Kyocera Corporation Élément céramique, procédé de formation d'une rainure dans un élément céramique et substrat pour une partie électronique
US7569421B2 (en) * 2007-05-04 2009-08-04 Stats Chippac, Ltd. Through-hole via on saw streets
US8011207B2 (en) * 2007-11-20 2011-09-06 Corning Incorporated Laser scoring of glass sheets at high speeds and with low residual stress
US7871902B2 (en) * 2008-02-13 2011-01-18 Infineon Technologies Ag Crack stop trenches
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
CN102132635A (zh) 2008-06-20 2011-07-20 日立金属株式会社 陶瓷集合基板及其制造方法，陶瓷基板和陶瓷电路基板
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
JP5560096B2 (ja) * 2010-05-28 2014-07-23 三星ダイヤモンド工業株式会社 レーザ加工方法
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
JP2019509237A (ja) 2015-12-22 2019-04-04 ヘレウス ドイチュラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー 金属又は金属ハイブリッド箔によって接合された厚膜ペースト介在セラミックス
US20190009362A1 (en) 2015-12-22 2019-01-10 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method for producing a metal-ceramic substrate with picolaser

Also Published As

Publication number Publication date
JP7208161B2 (ja) 2023-01-18
EP3544940A1 (en) 2019-10-02
JP2020520101A (ja) 2020-07-02
CN110325490B (zh) 2022-05-10
KR102328593B1 (ko) 2021-11-19
EP4212497A1 (en) 2023-07-19
WO2018210786A1 (en) 2018-11-22
US11430741B2 (en) 2022-08-30
EP3544940B1 (en) 2022-12-21
CN110325490A (zh) 2019-10-11
JP2022009029A (ja) 2022-01-14
US20200098696A1 (en) 2020-03-26
KR20190105234A (ko) 2019-09-16
TWI769254B (zh) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI769254B (zh) 具有低非晶形相之陶瓷金屬基板
JP7426971B2 (ja) 窒化珪素系セラミックス集合基板
JP2008198905A (ja) セラミックス基板及びセラミックス回路基板の製造方法並びに集合基板と半導体モジュール
KR102440077B1 (ko) 피코 레이저를 사용하여 금속-세라믹 기판을 생성하기 위한 방법
JP6587205B2 (ja) 窒化珪素セラミックス集合基板及びその製造方法、並びに窒化珪素セラミックス焼結基板の製造方法
US11383321B2 (en) Laser cutting of metal-ceramic substrates
JP2013175667A (ja) 多数個取りセラミック回路基板
JP4452846B2 (ja) 金属−セラミックス接合基板及びその製造方法
JP5388697B2 (ja) 多数個取り回路基板、回路基板、及びそれを用いたモジュール
JP2010012578A (ja) シリコン基板の製造方法