TW201935624A - 以陶瓷為基之熱傳導性電源基板之製造方法 - Google Patents

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姚奕穎
肖恩P 威廉斯
金義均
安德烈亞斯 美亞
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Abstract

一種製造一電源電子基板之方法，該方法包含在低於500℃、較佳地低於100℃、之一溫度下以及更佳地在18℃至27℃下，將一陶瓷、電性絕緣層（2）直接沈積至一第一導電層（1）之一第一側上，任選地其中該第一導電層（1）係為一平坦導電層；任選地，將一第二導電層（4）沈積或附裝於所沈積之該陶瓷、電性絕緣層（2）與該第一導電層（1）相對之一側上；任選地，將該第一導電層（1）圖案化成電路跡線；以及任選地，將一或多個電源電子組件安裝於該第一導電層（1）、該第二導電層（4）或該第一導電層（1）與該第二導電層（4）二者上。

Description

以陶瓷為基之熱傳導性電源基板之製造方法
本揭露係關於用於製造陶瓷、熱傳導性電源基板之方法、藉由該方法生產之陶瓷、熱傳導性電源基板以及包含該等基板之電源電子模組。
一電源電子模組係為一包含執行一功率轉換功能之互連電源組件之總成，例如半導體裝置。電源電子模組通常與一散熱器進行熱連通，以移除由於功率損耗而產生之熱量。陶瓷基板係為電源電子器件之一重要組件，此乃因陶瓷基板用作一低電感互連件以及電源組件與散熱器之間之一介面。陶瓷基板通常包含一陶瓷絕緣體層，該陶瓷絕緣體層具有接合於陶瓷層之頂部及底部上之金屬層，例如銅或鋁。陶瓷層提供頂金屬層與底金屬層之間之電性隔離，同時亦提供熱傳導。頂金屬層提供電傳導且可包含電路基線，該等電路跡線提供與電源電子模組中之電源組件之電性連接。陶瓷基板之底金屬層可被去圖案化以提供熱擴散，例如，該陶瓷基板之底金屬層可附裝至一散熱器。
通常藉由將頂金屬層及底金屬層沈積（例如，藉由物理氣相沈積、電鍍等）或附裝（例如，藉由釺焊、共熔接合（eutectic bonding））至一先前燒結之陶瓷基板來製作用於電源電子器件之陶瓷基板。由於成本顧慮及品質顧慮二者，傳統金屬沈積通常受限於小於4密耳（小於0.1毫米）之金屬化厚度。釺焊及共熔接合對於鋁而言通常需要高於600℃的溫度且對於銅而言通常需要高於900℃的溫度，此可在基板中產生殘餘應力。此外，難以生產良好品質之大基板（例如，具有大於6英吋 × 10英吋（15公分 × 26公分）之一平面面積之基板）。需要用於製作用於電源電子應用之以陶瓷為基之基板之新方法，該等以陶瓷為基之基板亦可被製作成各種厚度及大尺寸。
在一態樣中，一種製造一電源電子基板之方法包含 在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、以及更佳地在18℃至27℃下，將一陶瓷、電性絕緣層直接沈積至一第一導電層之一第一側上，任選地其中該第一導電層係為一平坦導電層， 任選地，將一第二導電層沈積或附裝於所沈積之該陶瓷、電性絕緣層與該第一導電層相對之一側上， 任選地，將該第一導電層圖案化成電路跡線，以及 任選地，將一或多個電源電子組件安裝於該第一導電層、該第二導電層或該第一導電層與該第二導電層二者上。
亦闡述一種藉由前述方法製造之電源電子基板。
在另一態樣中，一種電源電子器件單元包含藉由上述方法製造之電源電子基板。
熟習此項技術者藉由以下詳細說明、圖式及所附申請專利範圍將領會及理解上述及其他特徵。
本文闡述用於製作以陶瓷為基之電源電子基板之方法，該等方法可達成薄金屬化或厚金屬化、大尺寸或高熱傳導率，例如大於5瓦/米-凱爾文（W/m-K）。具體而言，本文所述之陶瓷絕緣層可在較釺焊或共熔接合所需要的溫度低得多之溫度下沈積於一導電層上。因此，可在不發生翹曲且同時避免製作期間之熱膨脹係數不匹配之情況下施用陶瓷之各種厚度。有利地，亦可達成大版式製作。本文所述電源電子基板具有介於小於1000伏特（對於例如發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）、家用電器等低電壓應用而言）至大於5000伏特（對於例如固態變壓器等非常高之電壓應用而言）之一擴展電壓應用範圍。特別有利地，本文所述方法可用於製作非常薄之電源基板以用於低電壓應用及非常高之電壓應用。
製造電源電子基板之方法包含：在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、以及更佳地在18℃至27℃或20℃至24℃下、例如在室溫（例如22℃至23℃）下，將一陶瓷、電性絕緣層直接沈積至一第一導電層之一第一側上。在一些態樣中，第一導電層係為一平坦導電層。任選地，該方法可更包含：將一第二導電層沈積或附裝於所沈積之陶瓷、電性絕緣層之一第二側（即，與第一導電層相對之一側）上。任選地，該方法更包含：將該第一導電層圖案化成電路跡線，以及任選地將一或多個電源組件安裝於該第一導電層、該第二導電層或該第一導電層與該第二導電層二者上。
本文所述方法可用於生產具有一單一導電層（例如，第一導電層）之電源電子基板，或具有二個導電層且該二個導電層之間具有陶瓷、電性絕緣層之電源電子基板。
沈積有陶瓷層之電源電子基板之第一導電層係為可具有低輪廓特徵之片材或膜，例如冷卻引腳鰭（pin-fin）、冷卻通道等。在一態樣中，第一導電層係為在至少一第一表面上或在二個相對表面上沒有三維特徵之一平坦導電層。第一導電層可包含銅、銅合金、銅複合物、鋁、鋁合金、鋁複合物、或一包含前述物質至少其中之一的組合。
陶瓷層在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、以及更佳地在18℃至27℃或20℃至24℃下、例如在室溫（例如22℃至23℃）下直接沈積至第一導電層上。用於直接沈積陶瓷層之例示性方法包含氣溶膠沈積、熱噴射或溶膠-凝膠沈積。
氣溶膠沈積方法係為一種藉由與一氣體混合使一精細或超細顆粒原料氣溶膠化，然後經由例如一或多個噴嘴施加至一基板，進而在一基板上形成一膜之技術。根據所使用之具體材料，可使用氦氣、氮氣、氧氣或空氣作為氣體。用於氣溶膠沈積之一裝置通常包含一氣溶膠化腔室及一成膜腔室。藉由在氣溶膠化腔室中攪拌並與處於一乾燥狀態之一氣體混合，對一精細或超細顆粒材料陶瓷材料進行氣溶膠化。然後，藉由該二個腔室之間之壓力差產生之一氣流將氣溶膠化陶瓷材料輸送至成膜腔室，且藉由穿過狹縫式噴嘴（slit type nozzle），將氣溶膠化陶瓷材料加速並噴射至第一導電層之一第一表面上。舉例而言，起始陶瓷材料可具有1奈米至1微米（μm）（例如0.1微米至100微米或0.1微米至50微米）之一粒徑。氣溶膠化超細顆粒可藉由在減壓腔室中穿過微小開口之噴嘴被加速至數百米/秒，進而在第一導電層之一第一側上形成一陶瓷層。
圖1示出使用經由一氣溶膠噴嘴（3）進行之氣溶膠沈積而沈積於一第一導電層（1）之一第一側上之一陶瓷層（2）之一態樣。
陶瓷層沈積之熱噴射方法在此項技術中亦已知為電漿噴射、高速氧燃料（high-velocity oxygen fuel；HVOF）、電弧噴射或火焰噴射。熱噴射係為陶瓷粉末（通常具有50微米至150微米之一粒徑）或線材進入一高反應性（由於高溫）熱噴射槍且液體或熔融材料可高速地發射至第一導電層之一第一側以形成一層之一製程。形成陶瓷層之陶瓷材料較佳地在熱製程期間不分解，且例示性塗佈材料係為氧化鋁、氧化鋯及氧化鈦。
陶瓷層沈積之溶膠-凝膠方法係為藉由化學或物理反應使溶膠（一陶瓷前驅物之一膠體分散體）經受一凝膠、乾燥及回火製程之一製程。溶膠或前驅物在該製程開始時係為一液體，且在該製程過程中被轉化成一固體。例示性陶瓷前驅物係為用於形成例如聚矽烷（polysilanes）、聚矽氮烷（polysilazanes）及聚矽氧烷（polysiloxanes）等聚合物衍生之陶瓷之預陶瓷聚合物（preceramic polymer）。例示性聚矽烷係為聚碳矽烷（polycarbosilane），例如聚(烯丙基)碳矽烷（poly(allyl)carbosilane），其在真空或一惰性氣體下熱分解成碳化矽。其他預陶瓷聚合物可分解成氮化物、碳化物、氧化物、或其組合。預陶瓷聚合物可僅包括聚合物或聚合物及其他成分。其他成分可係為但不限於添加劑，例如加工助劑、加強材料等。
在一態樣中，陶瓷、電性絕緣層被沈積成一單一層。在另一態樣中，陶瓷、電性絕緣層被沈積成多個層，各該層在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、以及更佳地在23℃下沈積，其中各該層具有相同或不同之陶瓷組成物。陶瓷、電性絕緣層，無論係為一單層還是多個層，其一總厚度可係為3微米至3000微米或者3微米至400微米或者400微米至3000微米。
在一態樣中，電性絕緣層被沈積成多個層，該等層包含沈積於導電層之第一側上之一第一陶瓷材料之一芯層以及沈積於芯層之至少一部分上之一第二陶瓷材料之一頂層。在一態樣中，頂層直接設置於芯層上，即，不添加黏結劑。在另一態樣中，芯層較頂層厚，具體而言，頂層對芯層之厚度比小於1、較佳地小於0.5、更佳地小於0.2、以及最佳地為0.13至0.18。芯層之一厚度可大於1毫米、較佳地大於1.5毫米、以及更佳地大於2毫米。在一態樣中，芯層包含AlN，且頂層包含Si3 N4 或鋯韌化氧化鋁（zirconium toughened alumina；ZTA）。
在一態樣中，當電性絕緣層被沈積成如上所述包含一芯層及一頂層之一多層時，頂層可藉由使用本文所述氣溶膠沈積、熱噴射或溶膠-凝膠沈積將第二陶瓷材料沈積至芯層上而直接附裝至芯層。頂層之一厚度可小於25微米、小於15微米或小於10微米。
用於陶瓷、電性絕緣層之例示性材料包括氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿、氧化鉭、矽酸鋁、或一包含前述物質至少其中之一的組合。 較佳地，陶瓷、電性絕緣層包含氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、氮化硼、或一包含前述物質至少其中之一的組合。
在一態樣中，陶瓷、電性絕緣層具有一高於5 W/m-K、較佳地高於10 W/m-K之熱傳導率。存在多種量測陶瓷之熱傳導率之方法，例如美國測試與材料協會（American Association for testing and materials；ASTM）E 1225-13、ASTM C 1113/C1113M-09（2013）或國際標準化組織（International Standardization Organization；ISO） 8894-1:2010。
任選地，在陶瓷層沈積於第一導電層上之後，將一第二導電層沈積於所沈積之陶瓷、電性絕緣層之一第二側上，該第二側與第一導電層相對。第二層任選地可具有低輪廓特徵，例如冷卻引腳鰭、冷卻通道等。
在一態樣中，用於第二導電層之材料與上述用於第一導電層之材料相同。在一態樣中，第二導電層存在且包含一厚度為1微米至1500微米之銅、銅合金或銅複合物層。在另一態樣中，第二導電層存在且係為一導電層，並且包含鋁、鋁合金或鋁複合物。在該等態樣中之任一態樣中，第二導電層可係為一連續層或可係為不連續的，例如，圖案化的或包含電路跡線。
在一態樣中，沈積或附裝第二導電層係藉由任何方法（例如，金屬冷噴射、直接金屬燒結、熱蒸發、電鍍或經由黏合劑附裝）來進行。在一較佳態樣中，沈積或附裝第二導電層係藉由一直接、相對低溫方法（例如金屬冷噴射、直接金屬燒結、熱蒸發或電鍍）來進行。較佳地，不使用高溫方法，例如共熔接合（亦稱為直接接合，即藉由形成銅-氧共熔體進行接合）或活性金屬釺焊（其中向釺焊合金中添加金屬（例如，鈦）以促進反應並與一陶瓷基板一起潤濕）。
冷金屬噴射通常涉及利用一高速氣體來使金屬顆粒朝向上面金屬顆粒在撞擊時塑性變形並加固之一基板加速。在直接金屬燒結中，例如可使用一雷射來施用一金屬層，該雷射能夠基於一電腦輔助設計（Computer - Aided Design；CAD）模型構建該層。在熱蒸發中，用於該層之源材料在一真空中蒸發，然後蒸氣顆粒在陶瓷表面上冷凝以提供一固體層。在一電鍍方法中，導電層藉由一電解製程沈積於一預沈積之晶種層上。晶種層可經由例如物理氣相沈積（熱蒸發、濺射、電子束蒸發等）、化學氣相沈積等薄膜技術來沈積。晶種層亦可經由厚膜技術（例如，印刷及燒製金屬膜）來沈積。用於附裝第二金屬層之例示性黏合劑包括合成黏合劑或適合用作黏合劑之聚合物，例如熱塑性或熱固性聚合物材料。
較佳地，第二導電層在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、更佳地在18℃至27℃或20℃至21℃下或在室溫（例如，21℃至23℃）下沈積。
圖2示出具有沈積於一第一導電層（1）上之一陶瓷層（2）之一基板之一態樣。使用經由一冷噴射噴嘴（5）進行之冷噴射沈積在陶瓷層（2）上沈積一第二導電層（4）。
當第二導電層存在時，第二導電層可附裝至一散熱器。散熱器可包含一或多個冷卻鰭，該等冷卻鰭有助於散熱。
任選地，第一導電層及任選地第二導電層可被圖案化成電路跡線。圖案化可例如藉由蝕刻方法或此項技術中已知之其他電路板加工方法來進行。
例性示電源電子基板層包含Cu/陶瓷/Cu；Al/陶瓷/Cu；Al/陶瓷/Al；以及Cu/陶瓷/Al。
藉由本文所揭露之方法製作之電源電子基板可具有以下性質中之一或多者：一大於5 W/m-K之熱傳導率；一大於10千伏特/毫米、較佳地大於20千伏特/毫米之擊穿電壓；或高達200℃、較佳地高達800℃之操作範圍。
該方法任選地包含：將一或多個電源電子組件以及其他電路組件安裝於第一導電層、第二導電層或第一導電層與第二導電層二者上。電源電子組件包含功率電晶體、功率閘流體及功率二極體。功率電晶體包含金屬氧化物半導體場效電晶體（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor；MOSFET）、雙極型接面電晶體（bipolar-junction transistor；BJT）以及絕緣閘雙極電晶體（insulated-gate bipolar transistor；IGBT）。閘流體包含閘極截止閘流體（gate turn-off thyristor；GTO）、矽控閘流體（silicon-controlled thyristor；SCR）及MOS控制之閘流體（MOS-controlled thyristor；MCT）。電源電子組件亦包含表面安裝被動組件。被動組件包含電阻器、電容器、電感器及變壓器。其他電路組件包含但不限於積體電路（integrated circuit；IC）晶片、感測器晶片、電阻器、電容器、電感器及變壓器。
本文亦包含電源電子器件單元，該等電源電子器件單元包含藉由本文所揭露之方法製造之電源電子基板。除了電源電子基板之外，一電源電子器件單元包含一散熱器及一電源電子模組，該電源電子模組包含一或多個電源組件。該散熱器可設置於陶瓷基板之陶瓷層或第二導電層上或者被設置成與陶瓷基板之陶瓷層或第二導電層進行熱傳導性接觸。電源電子模組可設置於陶瓷基板之第一導電層上或設置成與陶瓷基板之第一導電層進行導電接觸。電源電子單元可適用於小於1000伏特之低電壓應用，適用於1千伏特至5千伏特之中等電壓應用，或適用於高於5千伏特之高電壓應用。
本文所述方法及組成物之優點包含：以一低製造成本來製作電源基板，控制陶瓷絕緣層及導電跡線之厚度，以及可得到大版式基板（例如，一平面面積大於6英吋 × 10英吋（15公分 × 26公分）之基板）。相較於先前技術之金屬沈積方法而言，上述方法可提供更厚之單面或雙面金屬化。因此，該方法很靈活，進而容許製造薄（例如，小於或等於4密耳（0.1毫米））或厚（例如，大於4密耳（0.1毫米））導電金屬層。相較於傳統金屬附裝方法而言，上述方法可提供單面或雙面金屬化且基板翹曲較少。可製作具有單面或雙面金屬化之薄且任選地可撓性基板。
藉由以下態樣進一步例示本發明。
態樣1：一種製造一電源電子基板之方法，該方法包含 在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、以及更佳地在18℃至27℃下，將一陶瓷、電性絕緣層直接沈積至一第一導電層之一第一側上，任選地其中該第一導電層係為一平坦導電層， 任選地，將一第二導電層沈積或附裝於所沈積之該陶瓷、電性絕緣層與該第一導電層相對之一側上， 任選地，將該第一導電層圖案化成電路跡線，以及 任選地，將一或多個電源電子組件安裝於該第一導電層、該第二導電層或該第一導電層與該第二導電層二者上。
態樣2：如態樣1所述之方法，其中該第二導電層存在，且更包含將該第二導電層附裝至一散熱器。
態樣3：如態樣1所述之方法，其中該第二導電層存在，且更包含將該第二導電層圖案化成電路跡線。
態樣4：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層被沈積成一單層。
態樣5：如態樣1至3中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層被沈積成多個層，各該層在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、以及更佳地在18℃至27℃下沈積，其中各該層具有相同或不同之陶瓷組成物。
態樣6：如態樣5所述之方法，其中該等層包含一第一陶瓷材料之一芯層以及一第二陶瓷材料之一頂層，該第一陶瓷材料之該芯層沈積於該導電層之該第一側上，該第二陶瓷材料之該頂層設置於該芯層之至少一部分上。
態樣7：如態樣6所述之方法，其中該芯層包含氮化鋁，且該頂層包含氮化矽或氧化鋯韌化氧化鋁。
態樣8：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層之一總厚度為3微米至3000微米或3微米至400微米或400微米至3000微米。
態樣9：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層包含 氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿、氧化鉭、矽酸鋁、或一包含前述物質至少其中之一的組合， 較佳地，氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、氮化硼、或一包含前述物質至少其中之一的組合。
態樣10：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層具有一高於5 W/m-K、較佳地高於10 W/m-K之熱傳導率。
態樣11：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該第一導電層及任選之該第二導電層在存在時各自包含一金屬膜，該金屬膜具有10微米至大於20公分之一厚度、2毫米至大於15公分之一寬度以及2毫米至大於25公分之一長度。
態樣12：如態樣1至11中任一項或多項所述之方法，其中該第一導電層係被電路化。
態樣13：如態樣1至11中任一項或多項所述之方法，其中該第一導電層或該第二導電層或者該第一導電層與該第二導電層二者包含一冷卻特徵，較佳地包含一冷卻引腳鰭或一冷卻通道。
態樣14：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該第一導電層包含銅、銅合金、銅複合物、鋁、鋁合金、鋁複合物、或一包含前述物質至少其中之一的組合。
態樣15：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該第二導電層存在且包含銅、銅合金、銅複合物、鋁、鋁合金、鋁複合物、或一包含前述物質至少其中之一的組合。
態樣16：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該第二導電層存在且係為一連續或不連續之導電層，並且包含一厚度為1微米至1500微米之銅、銅合金或銅複合物層。
態樣17：如態樣1至13中任一項或多項所述之方法，其中該第二導電層存在且包含鋁、鋁合金或鋁複合物。
態樣18：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該直接沈積該陶瓷、電性絕緣層係藉由氣溶膠沈積、熱噴射或一溶膠-凝膠方法來進行。
態樣19：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該沈積或附裝該第二導電層係藉由金屬冷噴射、直接金屬燒結、熱蒸發、或電鍍來進行。
態樣20：如前述態樣中任一項或多項所述之方法，其中該電源電子基板具有以下至少其中之一： 一大於5 W/m-K之熱傳導率； 一大於10千伏特/毫米、較佳地大於20千伏特/毫米之擊穿電壓；以及 一高達200℃、較佳地高達800℃之操作範圍。
態樣21：一種電源電子基板，藉由如前述請求項中任一項或多項所述之方法製造。
態樣22：一種電源電子器件單元，包含如態樣21所述之電源電子基板。
態樣23：如態樣22所述之電源電子器件單元，其中該電源電子器件單元適用於小於1000伏特之低電壓應用，適用於1千伏特至5千伏特之中等電壓應用，或適用於高於5千伏特之高電壓應用。
概言之，作為另一選擇，組成物、方法及製品可包含本文所揭露之任何成分、步驟或組件，由本文所揭露之任何成分、步驟或組件組成或實質上由本文所揭露之任何成分、步驟或組件組成。另外或作為另一選擇，組成物、方法及製品可被配製、實施或製造成缺少或實質上不含達成申請專利範圍之功能或目的所不需要之任何成分、步驟或組件。
除非在本文中另外指明或明顯與上下文相矛盾，否則使用用語「一（a、an）」及「該（the）」以及類似指稱（尤其在以下申請專利範圍之上下文中）被解釋為涵蓋單數及複數。除非在本文中另外指明或明顯與上下文相矛盾，否則用語「或」意指「及/或」。本文所用之用語「第一」、「第二」等並非意味著表示任何特定排序，而是僅用於方便地表示例如複數個層。除非另外注解，否則用語「包含」、「具有」、「包括」及「含有」應被視為開放式用語（即，意味著「包含但不限於」）。除非另外注解，否則本文所使用之用語「上部」、「下部」、「底部」及/或「頂部」僅係用於方便地闡述，而並非旨在受限於任一個位置或空間定向。用語「組合」包含摻和物、混合物、合金、反應產物等。
除非本文另外指明，否則對值範圍之陳述僅旨在用作單獨提及落入該範圍內之每一單獨值之一簡寫方法，且每一單獨值如同其在本文中單獨引用般併入本說明書中。所有範圍之端點皆包含於該範圍內且可獨立組合。除非在本文中另外指明或另外明顯與上下文相矛盾，否則本文所述之所有方法皆可以一合適之次序執行。除非另外主張，否則使用任何及所有實例或例示性語言（例如，「例如」）僅旨在更佳地例示本發明，而非對本發明之範圍進行限制。本說明書中之任何語言皆不應被解釋為表示實踐本文所述之本發明必不可少之任何未主張之要素。
儘管已參照一例示性態樣闡述了本發明，然而熟習此項技術者應理解，在不背離本發明之範圍之條件下，可作出各種變化且等效形式可替代本發明之要素。另外，在不背離本發明之本質範圍之條件下，可進行諸多潤飾以使一特定情況或材料適應於本發明之教示內容。因此，本發明並非旨在受限於作為用於實施本發明而設想之最佳方式所揭露之特定態樣，而是本發明將包括落於所附申請專利範圍之範圍內之所有態樣。除非在本文中另外指明或另外明顯與上下文相矛盾，否則本發明囊括上述元件以其所有可能變型之任何組合。
1‧‧‧第一導電層
2‧‧‧陶瓷層
3‧‧‧氣溶膠噴嘴
4‧‧‧第二導電層
5‧‧‧冷噴射噴嘴
第1圖係為藉由氣溶膠沈積在一第一導電層上沈積一陶瓷層之一示意圖。
第2圖係為在一陶瓷層上沈積一第二導電層之一示意圖。

Claims (23)

  1. 一種製造一電源電子基板之方法，該方法包含 在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、以及更佳地在18℃至27℃下，將一陶瓷、電性絕緣層（2）直接沈積至一第一導電層（1）之一第一側上，任選地其中該第一導電層（1）係為一平坦導電層， 任選地，將一第二導電層（4）沈積或附裝於所沈積之該陶瓷、電性絕緣層（2）與該第一導電層（1）相對之一側上， 任選地，將該第一導電層（1）圖案化成電路跡線，以及 任選地，將一或多個電源電子組件安裝於該第一導電層（1）、該第二導電層（4）或該第一導電層（1）與該第二導電層（4）二者上。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該第二導電層（4）存在，且更包含將該第二導電層附裝至一散熱器。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該第二導電層（4）存在，且更包含將該第二導電層圖案化成電路跡線。
  4. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層（2）被沈積成一單層。
  5. 如請求項1至3中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層（2）被沈積成多個層，各該層在低於500℃、較佳地低於100℃之一溫度下、以及更佳地在18℃至27℃下沈積，其中各該層具有相同或不同之陶瓷組成物。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該等層包含一第一陶瓷材料之一芯層以及一第二陶瓷材料之一頂層，該第一陶瓷材料之該芯層沈積於該導電層（1）之該第一側上，該第二陶瓷材料之該頂層設置於該芯層之至少一部分上。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該芯層包含氮化鋁，且該頂層包含氮化矽或氧化鋯韌化氧化鋁。
  8. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層（2）之一總厚度為3微米至3000微米或3微米至400微米或400微米至3000微米。
  9. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層（2）包含 氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氧氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧氮化矽、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿、氧化鉭、矽酸鋁、或一包含前述物質至少其中之一的組合， 較佳地，氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、氮化硼、或一包含前述物質至少其中之一的組合。
  10. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該陶瓷、電性絕緣層（2）具有一高於5 W/m-K、較佳地高於10 W/m-K之熱傳導率。
  11. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該第一導電層（1）及任選之該第二導電層（4）在存在時各自包含一金屬膜，該金屬膜具有10微米至大於20公分之一厚度、2毫米至大於15公分之一寬度以及2毫米至大於25公分之一長度。
  12. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該第一導電層（1）係被電路化。
  13. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該第一導電層（1）或該第二導電層（4）或者該第一導電層（1）與該第二導電層（4）二者包含一冷卻特徵，較佳地包含一冷卻引腳鰭或一冷卻通道。
  14. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該第一導電層（1）包含銅、銅合金、銅複合物、鋁、鋁合金、鋁複合物、或一包含前述物質至少其中之一的組合。
  15. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該第二導電層（4）存在且包含銅、銅合金、銅複合物、鋁、鋁合金、鋁複合物、或一包含前述物質至少其中之一的組合。
  16. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該第二導電層（4）存在且係為一連續或不連續之導電層，並且包含一厚度為1微米至1500微米之銅、銅合金、或銅複合物層。
  17. 如請求項1至13中任一項或多項所述之方法，其中該第二導電層（4）存在且包含鋁、鋁合金或鋁複合物。
  18. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該直接沈積該陶瓷、電性絕緣層（2）係藉由氣溶膠沈積、熱噴射或一溶膠-凝膠方法來進行。
  19. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該沈積或附裝該第二導電層（4）係藉由金屬冷噴射或直接金屬燒結、或熱蒸發、或電鍍、或者藉由黏合劑進行附裝來進行。
  20. 如前述請求項中任一項或多項所述之方法，其中該電源電子基板具有以下至少其中之一： 一大於5 W/m-K之熱傳導率； 一大於10千伏特/毫米、較佳地大於20千伏特/毫米之擊穿電壓；以及 一高達200℃、較佳地高達800℃之操作範圍。
  21. 一種電源電子基板，藉由如前述請求項中任一項或多項所述之方法製造。
  22. 一種電源電子器件單元，包含如請求項21所述之電源電子基板。
  23. 如請求項22所述之電源電子器件單元，其中該電源電子器件單元適用於小於1000伏特之低電壓應用，適用於1千伏特至5千伏特之中等電壓應用，或適用於高於5千伏特之高電壓應用。
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