专利名称：利用激光射线接合两个接合伙伴、即陶瓷与金属/陶瓷的方法
技术领域：
本发明涉及一种将两个接合伙伴接合在其接合位置处的方法，其中一个接合伙伴由陶瓷组成，并且另一个接合伙伴由金属或陶瓷组成。
背景技术：
从现有技术中，由电子技术已知金属与陶瓷通过金属化部的连接，例如从薄膜通过活性焊剂经由厚膜直到钨金属互化物，它们都可能通过电镀金属沉积来加强。发明内容
本发明所基于的任务是改善根据前序部分的方法，使得该方法可以简单应用并且尽管如此仍然实现持续保持的连接。
根据本发明该任务通过以下方式解决，即接合伙伴在接合位置处彼此接触地设置，并且激光射线对准接合位置处的接合伙伴之一，使得该激光射线射穿该接合伙伴并且至少部分地进入到另一个接合伙伴中。
根据激光射线偏转所通过的气氛，导致烟或反应产物的形成。烟大多凝结在封闭的缝隙内部并且未预料到地使两个接合伙伴焊接。因此，由激光射线封闭的缝隙被反应产物填充并且两个伙伴牢固地相互连接。
优选地，由陶瓷组成的接合伙伴由氮化铝AlNi组成，以及由金属组成的接合伙伴由铝组成。于是反应产物或烟由铝、氧化铝和氮化铝组成。
从而该方法可以用于将陶瓷与金属连接，例如将AlNi/铝连接，或者将一种陶瓷与其它相同或不同的陶瓷连接。
在优选的实施方式中，激光射线对准陶瓷而不是对准金属。由此需要不太强的激光。如果激光射线对准由金属组成的接合伙伴，则该金属将过快地排出激光射线的能量，使得在接合位置处的金属可能在较大的面积上熔化。
有利地，由激光射线封闭具有长度I至5mm、特别优选的是3mm的缝隙。在缝隙的这种长度情况下，接合伙伴的分离力是足够的。3mm的长度被证明是特别合适的。在试验中，在长度为3mm的情况下达到50N的分离力。
为了将分离力分布在较大的面积上，优选由激光射线将由各个缝隙组成的图案封闭到接合伙伴中，其中所有缝隙或者形成纵向缝隙或者形成垂直于纵向缝隙延伸的横向缝隙。
为了进一步改善缝隙的分布，优选与每一个纵向缝隙相邻地封闭一个横向缝隙。纵向缝隙和横向缝隙由此相互交替并且分离力在每个方向上都是相同大小的。
特别优选的是，所有纵向缝隙位于相互平行延伸的、彼此间具有固定间距的纵向排上，并且所有横向缝隙位于相互平行延伸的、彼此间具有固定间距的横向排上，以及与每一个横向缝隙相邻地封闭一个纵向缝隙。由此产生棋盘状的图案，尤其是当纵向排之间和横向排之间的间距相同时。
根据所使用的接合伙伴材料，优选地在由静止空气、流动空气或流动氮气组成的气氛(反应气体)中将激光射线偏转到一个接合伙伴上。
在优选的实施方式中，对于两个接合伙伴使用平坦的板。平坦的板可以简单地上下放置，由此使连接变得容易。
在一种实施方式中，由金属组成的接合伙伴具有0.5mm和3.0mm之间的厚度。在这种厚度情况下，激光射线滞留在金属中。
由陶瓷组成的接合伙伴优选是具有0.5mm和2.0mm之间的厚度的氮化招衬底。该厚度被激光射线轻松穿透，但是尽管如此也足够抗断裂。
优选的，陶瓷是AlN衬底并且在表面上承载具有镀金连接端的LED。
为了产生激光射线，在一种实施方式中使用YAG激光。
两个接合伙伴都可以由陶瓷组成，该陶瓷可以相同或不同。
优选的，该方法被用于将LED连接在由陶瓷组成的基底(Sockel)上或者将LED电路与由金属组成的外壳连接。
由此利用本发明的方法，在由静止空气、流动空气或流动氮气组成的所定义的气氛中通过短激光脉冲热引发地在由陶瓷和金属(诸如AlN和Al)组成的平面或部分平面的薄结构之间实现连接。激光射线完全射穿接合伙伴之一(优选由陶瓷组成的接合伙伴)并且滞留在另一个接合伙伴(陶瓷或金属)中。
该方法对于小的平面接合部件的连接是特别感兴趣的，如用于将LED接合在基底上，将LED电路接合到外壳中。
示例: a) 0.7mm厚度和12*18mm尺寸的平坦的招板被放置到0.63mm厚度的稍微更大的平坦的AlN衬底上，并且用YAG激光在有反应气体以及没有反应气体(暴露在没有附加反应气体的空气中)的情况下垂直偏转到AlN衬底上。AlN衬底在表面上承载连同镀金连接端的LED。长度为3_的小形状缝隙的图案(参见图1)被开凿到陶瓷中一直向下到铝板中。
在激光之后用A1-A1203-A1N填充这些缝隙，Al和AlN粘附在一起。分离力处于50N。
b)如上，只有AlN衬底具有1.5mm的厚度。在此将定向的空气射线用作反应气体。
借助图1进一步阐述本发明。
具体实施方式
图1示出由陶瓷组成的接合伙伴I的俯视图，也就是被激光射线对准的接合伙伴的俯视图。直接在由陶瓷组成的接合伙伴I之下设置第二接合伙伴，该第二接合伙伴并未示出。根据本发明，由激光射线将由各个缝隙5组成的图案2封闭到接合伙伴中，其中所有缝隙5或者形成纵向缝隙3或者形成垂直于纵向缝隙3延伸的横向缝隙4。
在所示出的实施方式中，与每一个纵向缝隙3相邻地封闭或设置一个横向缝隙4。
所有纵向缝隙3都位于彼此间具有固定间距8的彼此平行延伸的纵向排6上，并且所有横向缝隙4都位于彼此间具有固定间距9的彼此平行延伸的横向排7上，以及与每一个横向缝隙4相邻地封闭一个纵向缝隙3。间距8和9优选是相同长度的。
其它将缝隙尽可能均匀地分布在面上的图案也是有利的。
权利要求
1.一种用于在规定的接合位置处接合两个接合伙伴的方法，其中一个接合伙伴(I)由陶瓷组成，并且另一个接合伙伴由金属或陶瓷组成，其特征在于，接合伙伴在接合位置处彼此接触地设置，并且激光射线对准接合位置处的接合伙伴之一，使得该激光射线射穿该接合伙伴并且至少部分地进入到另一个接合伙伴中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，激光射线对准陶瓷。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，由激光射线封闭具有长度优选I至5mm、特别优选的是3mm的缝隙(5 )。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，由激光射线将由各个缝隙(5)组成的图案(2)封闭到接合伙伴中，其中所有缝隙(5)或者形成纵向缝隙(3)或者形成垂直于纵向缝隙(3)延伸的横向缝隙(4)。
5.根据权利要求4的方法,其特征在于,与每一个纵向缝隙(3)相邻地封闭一个横向缝隙⑷。
6.根据权利要求4或5的方法，其特征在于，所有纵向缝隙(3)位于相互平行延伸的、彼此间具有固定间距(8)的纵向排(6)上，并且所有横向缝隙(4)位于相互平行延伸的、彼此间具有固定间距(9)的横向排(7)上，以及与每一个横向缝隙(7)相邻地封闭一个纵向缝隙(3)。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于，所述接合伙伴(I)由陶瓷氮化铝组成，以及另一个接合伙伴由金属铝组成。
8.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于，两个接合伙伴都由陶瓷组成，该陶瓷相同或不同。
9.根据权利要求1至8之一的方法，其特征在于，在由静止空气、流动空气或流动氮气组成的气氛中将激光射线偏转到所述一个接合伙伴(I)上。
10.根据权利要求1至9之一的方法，其特征在于，对于两个接合伙伴使用平坦的板。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，由金属组成的接合伙伴具有0.5mm和3.0mm之间的厚度。
12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于，由陶瓷组成的接合伙伴(I)是具有0.5mm和2.0mm之间的厚度的氮化招衬底。
13.根据权利要求1至12之一的方法，其特征在于，陶瓷是AlN衬底并且在表面上承载具有镀金连接端的LED。
14.根据权利要求1至13之一的方法，其特征在于，为了产生激光射线使用YAG激光。
15.将根据权利要求1至14之一的方法用于将LED连接在由陶瓷组成的基底上或者将LED电路与由金属组成的外壳连接的使用。
全文摘要
本发明涉及一种用于在规定的接合位置处接合两个接合伙伴的方法，其中一个接合伙伴(1)由陶瓷组成，并且另一个接合伙伴由金属或陶瓷组成。本发明的任务是改善这种方法，使得该方法可以简单应用并且尽管如此仍然实现持续的牢固连接。根据本发明该任务这样来解决，即接合伙伴(1)在接合位置处彼此接触地设置，并且激光射线对准接合位置处的接合伙伴之一(1)，使得该激光射线射穿该接合伙伴并且至少部分地进入到另一个接合伙伴中。
文档编号C04B37/02GK103153524SQ201180049423
公开日2013年6月12日 申请日期2011年10月12日 优先权日2010年10月13日
发明者A.多恩, K.赖斯, A.蒂姆 申请人:陶瓷技术有限责任公司