[发明专利]用于电子模块的基板的制造方法

说明书

本发明涉及一种用于电子模块的基板的生产方法，其中使用复合材料制成基板，其中该基板包含基于铝的金属组分和非金属组分并涂覆有可焊层。根据本发明，通过PVD沉积载体层和覆盖层。

技术领域

本发明涉及用于电子模块的基板的制造方法。

背景技术

电子模块的基板在导热性、有利的热膨胀系数以及机械稳定性和使重量最低的这些方面的需求增加，已经使得越来越多地使用复合材料制造基板，这些复合材料包含基于铝的金属成分和包含诸如SiC或石墨的非金属成分。这些复合材料为颗粒复合材料的形式。颗粒复合材料有时也称为基质复合材料。

除铝之外，通常用于电子模块的基板的复合材料，还包含非金属组分，如碳化硅或石墨，这些材料难以焊接。因此，在制造用于电子模块的基板时，由这种复合材料制成的板涂覆有基于镍的中间层和基于铜或贵金属的易于焊接的覆盖层。

为此，首先用含氟的酸洗介质处理复合材料板的表面，以从板的表面去除碳化硅或其它非金属组分。然后在剩余的金属表面上湿化学沉积镍层。在另一电镀工艺步骤中，首先用镍层涂覆，然后用基于铜或贵金属的覆盖层涂覆该镍层。

酸洗步骤虽然费力，但是这是必须的，因为电镀沉积的镍层对复合材料的碳化硅或其它非金属组分粘附性差。尽可能完全地除去复合材料表面上的非金属颗粒需要相对长时间将其暴露于侵蚀性酸洗介质。因此，获得镍层良好粘附性的代价是更长的耗时且更加费力的制造步骤。另一个问题是，镍层在电镀过程中可能储存氢气，形成孔和不均匀的层，以及在随后的焊接过程中产生气孔。

发明内容

本发明的目的是提出一种在电子模块基板的生产中提高涂层质量和节约成本的方法。

该目的通过具有权利要求1中所限定特征的方法来实现。本发明有利的改进方案为从属权利要求的主题。

具体实施方式

在本发明的电子模块的基板的制造方法中，通过物理气相沉积(PVD)涂覆由复合材料制成的板，该复合材料包含基于铝的金属成分和非金属成分。这具有提高处理速度的优点，能够节约成本，并且避免镍层中的氢沉积的问题。因此，通过PVD沉积的镍层易于焊接，不再需要基于铜或贵金属的层。因此，根据本发明，可焊层可以是镍层，或者基于铜或贵金属的层。基于铜或贵金属的层可以沉积在镍层、粘合层上或直接沉积在板上。另一个优点是，通过使用掩模，涂层可以容易地被限制在实际需要涂层的区域。

出乎意料地，通过使用PVD可以获得均匀的封闭层，并且其层厚度比使用湿化学和电镀涂覆方法时更薄。因此，优选沉积在板上的所有层厚度的总和仅5μm或更小，例如3μm或更小，特别是0.5μm至1.5μm。较薄的层能够更快地生产，从而进一步节省成本。

在本发明的一个有利的改进中，在沉积可焊层之前，通过PVD将例如基于钛、钨、钼和/或铬的粘合层沉积在板上。可焊层可以直接沉积到粘合层上，或者沉积到粘合层和可焊层之间的中间层上，例如基于镍的中间层。这具有的优点是，由此可以改善单层或多层的粘附性。基于钛、钨、钼和/或铬的层粘附到铝以及板的非金属组分(例如SiC或碳，特别是石墨)。因此不再需要费力的酸洗步骤以从板的表面去除非金属颗粒。

本发明还涉及一种具有通过本发明方法制造的基板的电子模块，以及焊接到基板覆盖层上的电子元件。例如，这些元件可以包含晶体管，特别是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

本发明的进一步细节和优点借助于下述的实施例的示例体现：

在本发明用于电子模块的基板的制造中，由颗粒复合材料制成的板可以首先进行湿化学预处理，在处理中该板被清洗和脱脂，该颗粒复合材料包含基于铝的金属成分和基于例如SiC或碳(例如石墨、石墨烯或C-纳米管)的非金属成分。作为进一步的预处理步骤，可以通过离子蚀刻处理板表面。