陶瓷电路基板的制造方法技术

技术编号:21959551 阅读:10 留言:0更新日期:2019-08-24 22:48
本发明专利技术公开了制造陶瓷电路基板的方法,所述陶瓷电路基板具备陶瓷基材和形成于陶瓷基材上的金属电路。公开的方法包括下述工序:将包含铝粒子或铝合金粒子中的至少一者的第一金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向陶瓷基材的表面吹喷,由此形成与陶瓷基材接触的第一金属层的工序,其中,第一金属粉体被加热至10~270℃后从喷嘴10喷出,喷嘴10的入口处的非活性气体的表压为1.5~5.0MPa;及在非活性气体气氛下对第一金属层进行加热处理的工序等。

Manufacturing Method of Ceramic Circuit Substrate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷电路基板的制造方法
本专利技术涉及陶瓷电路基板的制造方法。
技术介绍
近年来,随着机器人及电动机等工业设备的高性能化,大电流并且高效率的变换器等功率模块正在发展。因此,由半导体元件产生的热量一直在增加。为了使产生的热高效地扩散,使用了具有良好的导热性的陶瓷电路基板等。具有陶瓷电路基板的模块最初被用于简单的工作机械,但最近已在焊接机、电车的驱动部、电动汽车那样要求更严苛的环境条件下的耐久性和进一步的小型化的用途中使用。因此,也对陶瓷电路基板要求金属电路厚度的增加(其是为了提高电流密度)、相对于热冲击的耐久性的提高。作为陶瓷电路基板的金属电路部分的材料,由于数千伏的高电压、数百安培的高电流流通,因此主要使用铜。但是,因使用时的环境变化、由转换带来的热等而反复受到热冲击,因此,存在下述情况:由于因铜与陶瓷的热膨胀差产生的热应力,导致铜电路层从陶瓷基材剥离。为了提高耐热冲击性,最近开发了具有形成于氮化铝基材上的铝电路层的陶瓷电路基板。但是,铝的电特性比铜差,因此具有铝电路层的陶瓷电路基板没有广泛普及。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平11-251698号公报专利文献2:日本特开2013-18190号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题为了兼顾陶瓷电路基板的耐热冲击性和金属电路的电特性,提出了利用由不同的3种以上金属形成的包层箔来形成金属电路(专利文献1)。其中,作为金属电路中使用的包层箔,使用下述包层箔:其设置拉伸强度及耐力小的铝等作为降低通过与陶瓷的接合而因金属电路与陶瓷的热膨胀差产生的热应力的第一金属层,在第一金属层上设置有电特性良好的铜等第三金属、和夹在第一金属与第三金属之间并防止它们的反应及扩散的镍等第二金属。期待通过使用上述包层箔能够实现兼顾耐热冲击性和金属电路的电特性的陶瓷电路基板。但是,存在下述问题:用于形成电路的蚀刻的工序因构成包层箔的各金属在蚀刻液中的溶解速度不同而变得非常复杂。作为在陶瓷基材上形成铝层和铜电路层的方法,提出了通过钎焊将陶瓷基材和铝板接合、并通过冷喷涂法在铝板上形成铜电路层(专利文献2)。期待通过该方法得到高可靠性陶瓷电路基板,但也存在用于形成电路的铝层的蚀刻的工序变复杂的问题。因此,本专利技术的主要目的在于,提供能够以简易的工序制造陶瓷电路基板的方法,该陶瓷电路基板在陶瓷基材上具有包含铝的第一金属层及包含铜的第二金属层且电特性良好的金属电路。用于解决课题的方案本专利技术的一方面提供制造陶瓷电路基板的方法,所述陶瓷电路基板具备陶瓷基材、和形成于该陶瓷基材上的金属电路,金属电路具有:包含铝或铝合金中的至少一者的第一金属层、和包含铜或铜合金中的至少一者的第二金属层。该方法包括下述工序:将包含铝粒子或铝合金粒子中的至少一者的第一金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向陶瓷基材的表面吹喷,由此形成与前述陶瓷基材接触的前述第一金属层的工序,其中,前述第一金属粉体被加热至10~270℃后从前述喷嘴喷出,前述喷嘴的入口处的前述非活性气体的表压为1.5~5.0MPa;在非活性气体气氛下对形成于前述陶瓷基材上的前述第一金属层进行加热处理的工序;将包含铜粒子或铜合金粒子中的至少一者的第二金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向前述第一金属层的表面吹喷,由此形成与前述第一金属层接触的前述第二金属层的工序,其中,前述第二金属粉体被加热至10~650℃后从前述喷嘴喷出,前述喷嘴的入口处的前述非活性气体的表压为1.5~5.0MPa,以前述第一金属层的端面与前述第二金属层的端面处于同一平面内、或者前述第一金属层的端面比前述第二金属层的端面更向外侧突出的方式形成前述第二金属层;及在非活性气体气氛下对形成于前述第一金属层上的前述第二金属层进行加热处理的工序。专利技术的效果根据本专利技术,能够以简易的工序制造具有包含以铝及/或铝合金为主成分的第一金属层和以铜及/或铜合金为主成分的第二金属层且电特性良好的金属电路的陶瓷电路基板。另外,通过在形成金属电路层时使用掩膜,能够在不需要蚀刻的条件下在陶瓷基材上形成具有布线图案的金属电路。附图说明[图1]为示出陶瓷电路基板的一实施方式的截面图。[图2]为示出陶瓷电路基板的一实施方式的截面图。[图3]为示出在陶瓷基材上形成金属层的工序的一实施方式的示意图。具体实施方式以下,详细地对本专利技术的一些实施方式进行说明。但是,本专利技术不限定于以下的实施方式。图1为示出陶瓷电路基板的一实施方式的截面图。图1所示的陶瓷电路基板100具有:陶瓷基材1、和设置于其两面上的金属电路2a、2b。金属电路2a由与陶瓷基材1接触的第一金属层21a、和设置于第一金属层21a的与陶瓷基材1呈相反侧的表面上的第二金属层22a形成。金属电路2b由与陶瓷基材1接触的第一金属层21b、和设置于第一金属层21b的与陶瓷基材1呈相反侧的表面上的第二金属层22b形成。第一金属层21a、21b及第二金属层22a、22b各自为通过吹喷经加热的金属粉体而形成的层,大多情况下具有与半导体元件等连接的电路图案。第一金属层21a、21b包含铝或铝合金中的至少一者作为主成分。第二金属层22a、22b包含铜或铜合金中的至少一者作为主成分。此处,“主成分”是指以各金属层的整体质量为基准、以90质量%以上的比例包含的成分。第一金属层包含铝及铝合金这两者的情况下,它们的总量为90质量%以上即可。同样地,第二金属层包含铜及铜合金这两者的情况下,它们的总量为90质量%以上即可。主成分的比例可以为95质量%以上。第一及第二金属层、或后述的金属粒子可以包含微量的不可避免的杂质。第一金属层21a、21b的厚度没有特别限制,例如可以为30~1000μm。第二金属层22a、22b的厚度也没有特别限制,例如可以为150~3000μm。第二金属层的厚度可以小于第一金属层的厚度。图1的陶瓷电路基板100中,第一金属层21a、21b的端面21E与第二金属层22a、22b的端面22E处于同一平面内,但也可以如图2所示的陶瓷电路基板101那样,第一金属层21a、21b的端面21E比前述第二金属层22a、22b的端面22E更向外侧、即陶瓷基材1的端部侧突出。通过如上所述地以第一金属层21a、21b的端部突出的方式来设置第二金属层22a、22b,陶瓷电路基板能够具有更优异的耐热冲击性。若耐热冲击性不足,则第一金属层不能充分缓冲热冲击时在第二金属层产生的热应力,有在陶瓷基材中容易产生裂纹的倾向。第一金属层21a、21b的端面21E较之前述第二金属层22a、22b的端面22E突出的部分的宽度可以为例如1~1000μm。图1或图2所示的制造陶瓷电路基板的方法的一实施方式由下述工序构成:将包含铝粒子或铝合金粒子中的至少一者的第一金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向陶瓷基材1的表面吹喷,由此分别形成与陶瓷基材1接触的第一金属层21a、21b的工序;在非活性气体气氛下对形成于陶瓷基材1上的第一金属层21a、21b进行加热处理的工序;将包含铜粒子或铜合金粒子中的至少一者的第二金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向第一金属层21a、21b的表面吹喷,由此形成与第一金属层21a、21b接触的第二金属层22a、22b的工序;及在非活性气体气氛下对形成于第一金属层21a、21b上的第二金属层22a、22b进行加热处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造陶瓷电路基板的方法,所述陶瓷电路基板具备陶瓷基材、和形成于所述陶瓷基材上的金属电路,所述金属电路具有:包含铝或铝合金中的至少一者的第一金属层、和包含铜或铜合金中的至少一者的第二金属层,所述方法包括下述工序:将包含铝粒子或铝合金粒子中的至少一者的第一金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向陶瓷基材的表面吹喷,由此形成与所述陶瓷基材接触的所述第一金属层的工序,其中,所述第一金属粉体被加热至10~270℃后从所述喷嘴喷出,所述喷嘴的入口处的所述非活性气体的表压为1.5~5.0MPa;在非活性气体气氛下对形成于所述陶瓷基材上的所述第一金属层进行加热处理的工序;将包含铜粒子或铜合金粒子中的至少一者的第二金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向所述第一金属层的表面吹喷,由此形成与所述第一金属层接触的所述第二金属层的工序,其中,所述第二金属粉体被加热至10~650℃后从所述喷嘴喷出,所述喷嘴的入口处的所述非活性气体的表压为1.5~5.0MPa,以所述第一金属层的端面与所述第二金属层的端面处于同一平面内、或者所述第一金属层的端面比所述第二金属层的端面更向外侧突出的方式形成所述第二金属层;及在非活性气体气氛下对形成于所述第一金属层上的所述第二金属层进行加热处理的工序。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.17 JP 2017-0060891.制造陶瓷电路基板的方法,所述陶瓷电路基板具备陶瓷基材、和形成于所述陶瓷基材上的金属电路,所述金属电路具有:包含铝或铝合金中的至少一者的第一金属层、和包含铜或铜合金中的至少一者的第二金属层,所述方法包括下述工序:将包含铝粒子或铝合金粒子中的至少一者的第一金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向陶瓷基材的表面吹喷,由此形成与所述陶瓷基材接触的所述第一金属层的工序,其中,所述第一金属粉体被加热至10~270℃后从所述喷嘴喷出,所述喷嘴的入口处的所述非活性气体的表压为1.5~5.0MPa;在非活性气体气氛下对形成于所述陶瓷基材上的所述第一金属层进行加热处理的工序;将包含铜粒子或铜合金粒子中的至少一者的第二金属粉体与非活性气体一起从喷嘴向所述第一金属层的表面吹喷,由此形成与所述第一金属层接触的所述第二金属层的工序,其中,所述第二金属粉体被加热至10~650℃后从所述喷嘴喷出...

【专利技术属性】
技术研发人员:酒井笃士谷口佳孝山田铃弥
申请(专利权)人:电化株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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