專利名稱：金屬箔和陶瓷結(jié)合材料的制造方法及金屬箔層壓陶瓷基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)在各種陶瓷材料的表面上熔接(焊接)金屬箔而制造金屬箔和陶瓷結(jié)合材料的方法，及自同金屬箔和陶瓷結(jié)合材制造金屬箔層壓陶瓷基板。
背景技術(shù)：
近年來，在陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域中通過將陶瓷與金屬相組合獲得新的用途開發(fā)。例如，將鎳合金、鈦合金、鉻合金等所組成金屬材料連接于由氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂等所組成的陶瓷材料上，利用擴(kuò)散組合等的組合技術(shù)制造金屬和陶瓷的結(jié)合材料，這種材料已使用于各裝置和設(shè)備中。
但是，生產(chǎn)習(xí)知的金屬和陶瓷結(jié)合材料中，由于將金屬材料在一定的壓力下簡單地結(jié)合在陶瓷材料上，因此加壓中，與金屬比較會使脆性材料的陶瓷材料發(fā)生破損，具有生產(chǎn)率下降的問題。
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，并提供一種生產(chǎn)金屬箔和陶瓷結(jié)合材料的方法，僅以較低的壓力即可將金屬箔結(jié)合于陶瓷材料上，防止陶瓷材的破損，從而提高金屬箔與陶瓷結(jié)合材料或金屬箔層壓陶瓷基板的生產(chǎn)率，還提供了這樣的金屬箔層壓陶瓷基板。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)成上述目的，權(quán)利要求1所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材的制造方法包括如下步驟對要連接在一起的金屬箔表面與陶瓷材料的表面進(jìn)行離子蝕刻而予以活化及凈化；將支持在支架上的陶瓷材料表面加熱至250～500℃；及，以1kg/mm2以下的壓力加壓使上述金屬箔的表面加壓熔接在上述支架上的陶瓷材料的表面上，以及這樣加熱連接金屬箔和陶瓷材料來生產(chǎn)金屬箔和陶瓷的結(jié)合材料。
附圖簡述

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法的步驟說明圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式作為金屬箔可使用由Al、Cu、Ni、Fe等所構(gòu)成的單層箔，及由Al-Cu、Al-反向-Cu等所成的復(fù)層箔。其厚度并未加以限定，但是從金屬箔層壓陶瓷基板的制造條件或用途等的觀點(diǎn)來看，最好在10～500μm的范圍。
另一方面，陶瓷材料可包括玻璃、SiO2、Al2O3、SiC、Si3N4、AlN等，其厚度可根據(jù)其用途而適當(dāng)加以設(shè)定。其厚度雖未特別加以限定，但是從金屬箔層壓陶瓷基板的制造條件或用途等的觀點(diǎn)來看，最好在100μm～1mm為佳。
在上述的方法中，離子蝕刻金屬箔的被結(jié)合表面是可確實(shí)除去形成在金屬箔表面的氧化膜予以凈化，同時可使其活化。而離子蝕刻陶瓷材料表面則是活化陶瓷材的表面之用。
在金屬箔與陶瓷材料加壓熔接前，先將陶瓷材料表面經(jīng)支架加熱。這可促進(jìn)上述活化，及可容易進(jìn)行隨後的加壓熔接之用。設(shè)定加熱溫度為250～500℃。這是根據(jù)金屬箔種類而有不同的適溫范圍，例如，在鋁箔的場合下適合的加熱范圍為250～400℃，在銅箔的場合下為350～500℃。
在加熱過程中，使用支架。這是因?yàn)槿绻訜釙r沒有支架保持陶瓷材，而是以直接加熱器等加熱時，陶瓷材料不能受到均勻的加熱，導(dǎo)致內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)變，造成陶瓷材料破損。
支架最好是使用具有硬質(zhì)且良好熱傳導(dǎo)的材料，例如WC-Co燒結(jié)材料所制成的超硬合金滲碳碳化物。
在金屬箔與陶瓷材料的加壓熔接過程中，施加的壓力設(shè)定在1kg/mm2以下。這是由于一旦加壓力大于1kg/mm2時，會引起陶瓷材料斷裂。
金屬箔與陶瓷材的加壓連接最好是使金屬箔與支架上的陶瓷材通過轉(zhuǎn)動的加壓輥間進(jìn)行。藉以上所述，一邊保持1kg/mm2以下的加壓力，可有效地將加壓力施加于金屬箔與陶瓷材的全部表面上。
加壓輥?zhàn)詈檬鞘褂帽砻嫱坎加芯鬯姆蚁┩繉拥哪蜔彷?。在加壓步驟中，加壓輥是由于藉陶瓷加熱所成，因此要求具有耐熱性。
將上述所獲得之金屬箔與陶瓷結(jié)合材料切斷成預(yù)定尺寸大小的片塊，可制造金屬箔層壓陶瓷基板。
以下，參閱附圖式表示的一實(shí)施例，具體說明本發(fā)明之金屬箔與陶瓷結(jié)合材的制造方法如下。
首先，如圖1(a)表示，在離子淋浴裝置10內(nèi)，配設(shè)厚度50μm的鋁構(gòu)成的金屬箔11。在極低壓力的惰性氣體(例如，Ar+氣體)環(huán)境中，利用陰陽兩極間的放電與電子照射，可對于形成金屬箔11的被結(jié)合表面的一側(cè)面全面進(jìn)行離子照射，可從其表面除去氧化膜予以凈化的同時，并予以活化。
如圖1(b)所示，在離子淋浴裝置12內(nèi)，以載置于超硬合金的WC-Co合金構(gòu)成的平板狀支架14上的狀態(tài)配置厚度300μm的SiC所構(gòu)成的陶瓷材13。經(jīng)支架14以加熱裝置之一例的電熱加熱器15將陶瓷材13加熱至250～400℃。在保持該加熱狀態(tài)的狀態(tài)下，于極低壓惰性氣體環(huán)境中，利用陰陽兩極間的放電與電子照射，用離子照射形成陶瓷材13結(jié)合表面的一側(cè)面的整個表面，使其表面活化。
如圖1(c)所示，將金屬箔11從離子淋浴裝置10取出至外部，同時將陶瓷材13與支架14同時從離子浴裝置12取出于外部，將金屬箔11與支架14上的陶瓷材13移送至加壓裝置16，予以轉(zhuǎn)動之外，通過上下加壓輥17、18而加壓熔接金屬箔于陶瓷材料上。
如該附圖所示，提供了多個壓輥?zhàn)鳛橄录訅狠?8，僅設(shè)置1個上加壓輥17。這是因?yàn)槔枚鄠€下壓輥18以穩(wěn)定狀態(tài)支持一次或數(shù)次往返移動之金屬箔11與支架14上的陶瓷材13，同時以1個壓輥17依序加壓往返移動之金屬箔11的表面，藉此可防止過度的加壓力通過金屬箔11而作用于陶瓷材13整體，可防止陶瓷材13破損之用。又，施加壓力由于是設(shè)定在1kg/mm2以下，因此從該面而言，亦可確實(shí)防止陶瓷材料13的破損。
再者，上、下壓輥17、18是受到來自支架14或陶瓷材料13的熱，因此最好使用表面涂復(fù)聚四氟乙烯的耐熱壓輥。
如圖1(d)所示，從加壓裝置16中取出利用上述加壓熔接所制造的金屬箔和陶瓷結(jié)合材料19。
可將此金屬箔和陶瓷結(jié)合材料19加工使用于各種系統(tǒng)和裝置。
其一例有如圖1(e)所述，將金屬箔與陶瓷結(jié)合材料19切斷形成預(yù)定尺寸的片塊，可以大量制造IC用的金屬箔層壓陶瓷基板20。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如以上說明，權(quán)利要求1所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法是將彼此分別進(jìn)行離子蝕刻的金屬箔與陶瓷材料在加壓熔接前，將陶瓷材加熱。這可容易且確保進(jìn)行隨後的加壓熔接。又，由于將陶瓷材載置于支架上，加熱可防止陶瓷材料的破壞。此外，由于加壓熔接時的施加壓力設(shè)定在1kg/mm2以下，因此從該面而言也可以防止陶瓷材的破壞。因此，可以高生產(chǎn)率生產(chǎn)高品質(zhì)的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料。
在權(quán)利要求2所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法中，金屬箔與陶瓷材料加壓熔接，是金屬箔與支架上的陶瓷材料在上下加壓輥之間通過。因此可防止過度加壓力作用于陶瓷材，也可防止陶瓷材的破損。
在權(quán)利要求3所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法中，支架是使用具有硬質(zhì)且良好之熱傳導(dǎo)性材料，例如超硬合金滲碳碳化物，因此可對于陶瓷材料表面均勻地完全地加熱，可有效地防止由于熱應(yīng)變引起的陶瓷材的破損。
在權(quán)利要求5所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法中，由于加壓輥是使用表面施以聚四氟乙烯涂層的耐熱輥，藉此可增長加壓輥的壽命，可減少更換次數(shù)提高維修有效性。
在權(quán)利要求6所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法中，是將金屬箔與陶瓷結(jié)合材料切斷成預(yù)定尺寸的片塊，可大量生產(chǎn)IC等所使用的金屬箔層壓陶瓷基板。
權(quán)利要求
1．一種金屬箔層壓陶瓷材料的制造方法，包括如下各步驟對彼此要連接的金屬箔和陶瓷材料的表面進(jìn)行離子蝕刻而予活化及凈化；當(dāng)陶瓷材料保持在支架上時，將陶瓷材表面加熱至250～500℃；將金屬箔表面加壓熔接到上述支架上的陶瓷材料的表面上，壓力為1kg/mm2以下，以及加熱連接金屬箔和陶瓷材料來制造金屬箔和陶瓷的結(jié)合材料。
2．如權(quán)利要求1所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法，其中上述金屬箔與上述陶瓷材料的加壓熔接是將上述金屬箔與上述支架上的陶瓷材料在轉(zhuǎn)動的加壓輥間通過完成。
3．如權(quán)利要求1所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法，其中所述的支架是由硬質(zhì)且良好熱傳導(dǎo)性的材料制成。
4．如權(quán)利要求3所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法，其中所述的材料為超硬合金滲碳的碳化物。
5．如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的金屬箔與陶瓷結(jié)合材料的制造方法，其中所述耐熱加壓輥的表面是涂布有聚四氟乙烯涂層而用作壓輥。
6．一種通過以下各步驟生產(chǎn)的金屬箔層壓陶瓷基板對彼此連接的金屬箔和陶瓷材料的表面進(jìn)行離子蝕刻以活化和凈化其表面，將金屬箔的表面加壓熔接到所述的陶瓷表面上以生產(chǎn)金屬箔和陶瓷相結(jié)合的材料，以及將金屬箔和陶瓷相結(jié)合的材料切割成所需尺寸大小的片塊。
全文摘要
一種生產(chǎn)高質(zhì)量金屬箔/陶瓷連接材料(19),和金屬箔層壓陶瓷基板(20)的方法,該方法能防止陶瓷材料的損壞和提高金屬箔/陶瓷結(jié)合材料和金屬箔層壓陶瓷基板的生產(chǎn)率,其中陶瓷材料的加熱是在金屬箔(11)和陶瓷材料(13)二者均進(jìn)行蝕刻之前進(jìn)行的,該方法為壓力連接法可保證容易的和良好的隨后加壓連接,陶瓷材料(13)可防止由于加熱的損壞,這時它是放置在支架(14)上并在1kg/cm
文檔編號B32B15/04GK1300271SQ99806036
公開日2001年6月20日 申請日期1999年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月13日
發(fā)明者西條謹(jǐn)二, 大澤真司, 吉田一雄 申請人:東洋鋼鈑股份有限公司