通过厚膜浆料增强的直接覆铜基板的制作方法

本发明涉及具有改善的热稳定性的金属-陶瓷基板(substrate)。本发明的另一个目的是提供制造本发明的金属-陶瓷基板的方法以及厚膜浆料用于提供具有改善的热稳定性的金属-陶瓷基板的用途。

背景技术：

对于功率电子器件的应用，例如在混合动力车辆和电动车辆的汽车工业中，所应用的电路必须具有承载高电流的能力和热循环及电循环下的高耐久性。这要求具有承载极高电流能力的导电材料的结构为例如以铜作为涂覆陶瓷基板的金属，其还具有良好的散热性。此外，需要提供铜表面的经由接合线的良好结合能力、良好的可焊性和通过化学镀层氧化保护的可能性。这些要求可以通过例如使用基于直接覆铜(dcb)技术的金属-陶瓷基板来实现。

合适的单面或双面金属化陶瓷基板通常是已知的。这种金属-陶瓷基板特别是在电力半导体模块区域中用作电路载体。这些电路载体在基板的顶侧和底侧具有铜金属，其中至少一个金属化侧具有电路结构。通过共晶接合制造这种金属-陶瓷复合物的方法通常被称为直接接合工艺(直接覆铜，dcb)并且是本领域技术人员已知的。关于通过接合方法制备金属化陶瓷基板的方法的相应描述可以在专利文献us3,744,120、us3,994,430、ep0085914a或de2319854a中找到，其相应的公开通过引用并入本发明中。

除了dcb基板，其它被铝层金属化的陶瓷基板也是已知的。为了制造这些金属-陶瓷基板，需要比dcb方法显著更低的处理温度。

然而，金属化基板的寿命受到基板和金属的不同热膨胀系数的限制。由于温度变化和不同的材料膨胀，在操作中会产生机械张力。这些不同的材料膨胀尤其会导致基板和金属之间的分层过程。其它缺点包括相对高的浪费和所谓的气体夹杂物的形成。

为了减小张力，例如从专利de4318241a1中已知，可以在金属层的边缘区域中引入结构，通过该结构延迟裂纹的出现。

根据专利de102012024063a1，已知一种用于制造金属化陶瓷基板的方法，其中铜层不是直接施加到陶瓷基板上，而是在铜层和陶瓷基板之间设置铝-镁层或铝-硅层。在dcb方法中结合温度通常在1000-1100℃之间，而这种铝和镁或铝和硅的附加层能够将结合温度降低到600-700℃的范围，由此所得的金属陶瓷基板的稳定性得到改善。

us2005/0051253a公开了直接涂覆有若干金属导电涂层的陶瓷基板。在这些金属涂层之间印刷陶瓷浆料从而填充金属导电涂层之间的间隙。在本文中不使用陶瓷浆料来增强系统的端部机械稳定性。

us2004/0163555a公开了具有金属导电涂层的陶瓷基板，其中陶瓷浆料填充在金属导电涂层之间的间隙中。相应的陶瓷浆料通过将陶瓷粉末(例如介电陶瓷、磁性陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷的粉末或其它合适的陶瓷粉末)与有机载体混合而获得。没有提供关于陶瓷浆料的具体组成的其他信息。

然而，用于制造热张力或机械张力减小的金属-陶瓷基板的已知方法在其可行性和作用方式方面仍不令人满意。此外，在操作期间仍存在基板和金属分层的问题。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种具有改善的热稳定性的金属-陶瓷基板。本发明的另一个目的是降低在操作期间基板和金属之间分层的风险。尤其是对于dcb技术、dab技术或amb技术(dcb＝直接覆铜；dab＝直接覆铝；amb＝活性金属钎焊)的金属陶瓷系统而言，这些目的应得以实现。此外，本文所述的技术还涉及金属-陶瓷基板，其中在陶瓷基板和金属箔之间提供厚膜浆料。这种金属-陶瓷基板在先前的但未公开的欧洲专利申请ep15201817.2(标题为“thick-filmpastemediatedceramicsbondedwithmetalormetalhybridfoils(厚膜浆料居间的与金属箔或金属混合物箔结合的陶瓷)”)中有记载。

本发明的目的通过金属-陶瓷基板实现，所述金属-陶瓷基板包括：

a.陶瓷基板，

b.金属涂层，其设置在所述陶瓷基板的至少一侧。

本发明的金属-陶瓷基板

本发明的金属-陶瓷基板的特征在于金属涂层直接施加到陶瓷基板上并且由烘烤的厚膜层包围。

根据本发明，我们发现通过使用以特殊方式布置在陶瓷基板的金属涂层周围的烘烤的厚膜层可以改善金属-陶瓷基板的热稳定性。这样做可以降低在操作期间金属和陶瓷基板分层的风险。

根据本发明提供的改善金属-陶瓷基板的热稳定性并降低操作期间分层风险的厚膜层通常以厚膜浆料起始制备，将所述厚膜浆料在金属-陶瓷基板上烘烤。

在下文中，首先详细描述本发明所使用的厚膜浆料的组成。

厚膜浆料的组成

导电厚膜浆料

在本发明的第一实施方案中，厚膜层由导电厚膜浆料获得。因此本发明的金属-陶瓷基板上所得的厚膜层也被设计为导电的。

在该第一实施方案中，本发明使用的厚膜浆料优选包含至少一种金属、至少一种有机载体和至少一种粘合促进剂和/或玻璃材料。

该厚膜浆料的第一组分，即金属，在厚膜浆料中的含量通常可以为厚膜浆料总重量的50-90wt％，优选60-90wt％，更优选为70-90wt％，更优选80-90wt％。

在第一实施方案中，厚膜浆料优选包含至少一种金属组分，其可以选自第11族元素金属(铜、银和金)、铝、镍和其混合物。

用于厚膜浆料中的金属可以具有任意粒度、任意颗粒形式，并具有任意堆积密度和导电性。

此外，厚膜浆料可任选地包含粘合促进剂，其可选自例如氧化铜、氧化钛、氧化锆、硼树脂、锆树脂、无定形硼、磷酸锂、氧化铋、氧化铝和氧化锌。厚膜浆料中的粘合促进剂的含量可以为厚膜浆料总量的0.1-8wt％，更优选为1-6wt％，进一步优选为2-5wt％。

所述厚膜浆料的另一任选组分是玻璃材料，玻璃材料的量优选为所述厚膜浆料总量的0.1至8wt％，优选1至6wt％，更优选2至5wt％。

所述厚膜浆料的另一组分包括至少一种有机载体，其含量优选为所述厚膜浆料总量的5-20wt％，更优选5-15wt％。

下面对玻璃材料和有机载体进行了描述。

在第一实施方案背景下特别优选的实施方案中，所述厚膜浆料组合物包含铜作为金属组分、金属氧化物作为粘合促进剂、玻璃材料和有机载体。上述和下述的厚膜浆料的所有组分可作为粉末使用。

在第一实施方案背景下另一个特别优选的实施方案中，所述厚膜浆料包含铜作为金属组分、bi2o3作为粘合促进剂、玻璃材料和有机载体。

在第一实施方案背景下的另一个特别优选的实施方案中，厚膜浆料组合物包含含量为80-90wt％的铜作为金属组分、含量为1-5wt％的bi2o3作为粘合促进剂、含量为1-5wt％的玻璃材料、含量为5-15wt％的有机载体，各含量均相对于厚膜浆料的总量计。

电绝缘厚膜浆料

在本发明的第二实施方案中，厚膜层由电绝缘厚膜浆料获得。因此，本发明的金属-陶瓷基板上所得的厚膜层也被设计为电绝缘的。

由于使用电绝缘的厚膜浆料，相邻金属涂层彼此间可以更紧密地设置而不引起金属层之间短路的风险。

在第二实施方案中，厚膜浆料优选包含至少一种金属氧化物和/或至少一种玻璃材料、任选的至少一种颜料(例如铝酸钴)，以及至少一种有机载体。

颜料用作颜色标记组分，这使最终的厚膜浆料成为可目视检测的材料，并且在本发明的意义上可以为厚膜浆料提供这种功能的每种颜料都是合适的。

如果在本发明的第二实施方案中使用电绝缘的厚膜浆料，其中使用的金属氧化物则可以选自al2o3、cuo、cu2o、mno、mn2o3、mno2、zno、teo2、pbo、pb3o4、pbo2、mgo、cao、y2o3和bi2o3。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则厚膜浆料包含金属氧化物，其含量优选为0-92wt％，更优选0-80wt％，更加优选0.1-70wt％，各含量均相对于厚膜浆料的总量计。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则厚膜浆料包含玻璃材料，其含量优选为0-92wt％，更优选0-80wt％，更加优选0.1-70wt％，更优选10-70wt％，更优选20-70wt％，进一步优选30-70wt％，各含量均相对于厚膜浆料的总量计。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则厚膜浆料包含颜料，其含量优选为2-15wt％，更优选2-10wt％，更加优选3-7wt％，各含量均相对于厚膜浆料的总量计。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则厚膜浆料包含有机载体，其含量优选为8-90wt％，更优选20至80wt％，更优选30至70wt％，各含量均相对于厚膜浆料的总量计。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则所述厚膜浆料的固体含量优选为10-92wt％，更优选为20-80wt％，进一步优选为30-70wt％，各含量均相对于厚膜浆料的总量计。

限定的固体含量是本发明的折衷方案。如果固体含量太高，则可能发生厚膜浆料的密集烧灼(燃烧)。然而，大的固体含量会导致厚膜浆料的可施用性劣化，因此从这些观点出发特别优选固体含量为厚膜浆料的量的30-70wt％。

根据第一和第二实施方案的厚膜浆料中的有机载体

根据第一和第二实施方案的厚膜浆料优选包含有机载体，其通过烘烤厚膜浆料而蒸发或分解。

有机载体优选作为基于一种或多种溶剂的溶液、乳液或分散体提供，这保证了厚膜浆料的上述组分以溶解、乳化或分散的形式存在。优选使用溶剂。优选的有机载体是保证厚膜浆料组分的稳定性并向厚膜浆料提供使厚膜浆料能够容易地施加的粘度的那些体系。

优选的有机载体包括：

(1)粘合剂，其含量优选为1-10wt％，更优选2-8wt％，更优选3-7wt％，各含量均相对于有机载体的量计；

(2)表面活性剂，其含量优选为0-10wt％，更优选0-8wt％，甚至更优选0.01-6wt％的量，各含量均相对于有机载体的量计；

(3)添加剂，其含量优选为0-5wt％，更优选0-13wt％的量，更优选5-11wt％，各含量均相对于有机载体的量计；

(4)至少一种溶剂，其加入量使得所述成分(1)至(4)的总量达到有机载体量的100wt％。

有机载体的粘合剂优选使得所得的厚膜浆料具有足够的稳定性、可施用性和粘度。合适的粘合剂本身是本领域技术人员已知的，并且可以选自例如聚合物粘合剂、单体粘合剂和包括聚合物粘合剂和单体粘合剂的粘合剂体系。

聚合物粘合剂还可以包括共聚物，其中至少两种不同的单体单元连接形成聚合物。优选的聚合物粘合剂是在主链中具有官能团、在侧链中具有官能团或在主链和侧链中都具有官能团的聚合物粘合剂。在主链中具有官能团的聚合物粘合剂优选是例如任选取代的聚酯、任选取代的聚碳酸酯、在主链中具有环状基团的聚合物、任选取代的多糖、任选取代的聚氨酯、任选取代的聚酰胺、任选取代的酚醛树脂、前述聚合物之一的单体的共聚物(任选地与其它共聚单体形成的共聚物)，或它们中的至少两种的组合。在主链中带有环状基团的聚合物优选是例如聚乙烯醇缩丁醛(pvb)及其衍生物、聚萜品醇及其衍生物或其混合物。优选的多糖是例如纤维素及其烷基衍生物，优选甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素、丁基纤维素、其衍生物和至少两种上述多糖的混合物。在侧链中具有官能团的聚合物优选是例如具有酰胺基团或酸和/或酯基团的聚合物(通常称为亚克力树脂)或包含上述官能团的组合的聚合物及其混合物。在侧链中具有酰胺基团的聚合物优选是例如聚乙烯吡咯烷酮(pvp)及其衍生物。在侧链中具有酸和/或酯基团的聚合物优选是例如聚丙烯酸及其衍生物、聚甲基丙烯酸酯(pma)及其衍生物和聚(甲基丙烯酸甲酯)(pnaa)及其衍生物，或上述聚合物的混合物。优选的单体粘合剂基于乙二醇单体、萜品醇树脂、纤维素衍生物或其混合物。优选的基于乙二醇的单体粘合剂是具有醚或酯官能团或具有酯和醚官能团的单体粘合剂，其中优选的醚官能团是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和高级烷基醚官能团，优选的酯官能团是乙酸酯或其烷基衍生物，更优选乙二醇单丁基醚单乙酸酯。烷基纤维素优选乙基纤维素和其衍生物，且更优选其与上述粘合剂中其它粘合剂的混合物。

用于有机载体中的表面活性剂优选使得所得的厚膜浆料具有足够的稳定性、可施用性和粘度。合适的表面活性剂本身是本领域技术人员已知的，并且可以选自例如具有直链、支链、芳族链、含氟化的硅氧烷的链或含聚醚的链或上述链的组合的表面活性剂。优选的表面活性剂以单链、双链或多链的形式形成。优选的表面活性剂具有非离子、阴离子、阳离子或两性离子功能。优选的表面活性剂进一步是聚合物表面活性剂或单体表面活性剂或其混合物。优选的表面活性剂具有颜料亲和基团，更优选具有携带颜料亲和基团的羟基官能羧基酯官能团(例如-08，由bykusa,inc.制造)、携带颜料亲和基团的丙烯酸酯共聚物(例如-116，由bykusa，inc.制造)、携带颜料亲和基团的改性聚醚(例如dispers655，由evoniktegochemiegmbh制造)。进一步优选的表面活性剂是聚乙二醇及其衍生物、烷基羧酸及其衍生物，或其盐或其混合物。优选的聚乙二醇衍生物是聚乙二醇乙酸。优选的烷基羧酸是完全饱和的或是具有简单不饱和基团或多不饱和基团的烷基羧酸及其混合物。具有饱和烷基链的羧酸优选是具有8-20个碳原子的烷基链长度的羧酸，优选c9h19cooh(癸酸)、c11h23cooh(月桂酸)、c13h27cooh(肉豆蔻酸)、c15h31cooh(棕榈酸)、c17h35cooh(硬脂酸)及其混合物。具有不饱和烷基链的羧酸优选是c18h34o2(油酸)和c18h32o2(亚油酸)。优选的单体表面活性剂是苯并三唑及其衍生物。

有机载体的溶剂优选使得所得的厚膜浆料具有足够的稳定性、可施用性和粘度。合适的溶剂本身是本领域技术人员已知的，并且是可以通过烘烤从厚膜浆料中大体上除去的那些溶剂。特别地，可通过烘烤除去的溶剂的量为烘烤前的溶剂含量的至少80wt％，更优选至少95wt％。溶剂可以选自例如在标准条件(25℃，100kpa)下沸点高于90℃且熔点低于20℃的溶剂。优选的溶剂是非极性溶剂、质子或非质子溶剂、芳族溶剂或非芳族溶剂。更优选的溶剂是一元醇、二元醇、多元醇、单酯、二酯、聚酯、单醚、二醚、聚醚；具有一个以上的上述官能团并任选地含有另外的官能团(例如环状基团、芳族基团、不饱和键、醇基)的溶剂，其中一个或多个氧原子被杂原子取代；和两种或更多种上述溶剂的混合物。在组合物中，优选的酯是己二酸与烷基形成的二烷基酯，所述烷基选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和更长的烷基链基团或两个不同烷基的组合，优选二甲基己二酸酯和两种或更多种己二酸酯的混合物。组合物中优选的醚是二醚、优选乙二醇二烷基醚，其中优选的烷基部分包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和高级烷基，或两种不同上述烷基的组合以及两种二醚的混合物。组合物中优选的醇是伯醇、仲醇或叔醇、萜品醇及其衍生物，或两种或多种醇的混合物。包含多于一种的不同官能团的溶剂优选是2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、单异丁酸酯(也称为texanol)及其衍生物、2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇(以下称为卡必醇)和其烷基衍生物(特别是甲基卡必醇、乙基卡必醇、丙基卡必醇、丁基卡必醇、戊基卡必醇和己基卡必醇，更优选己基卡必醇)以及其乙酸酯衍生物(更优选丁基卡必醇乙酸酯)或至少两种上述溶剂的混合物。

有机载体的添加剂优选使得所得的厚膜浆料具有足够的稳定性、可施用性和粘度；并且添加剂还不同于上述成分。这些添加剂本身是本领域技术人员已知的。优选的添加剂包括触变添加剂、粘度调节剂、稳定剂、无机添加剂、增稠剂、乳化剂、分散剂和ph试剂。优选的触变添加剂是羧酸衍生物，优选脂肪酸衍生物或其组合。优选的脂肪酸衍生物为c9h19cooh(癸酸)、c11h23cooh(月桂酸)、c13h27cooh(肉豆蔻酸)、c15h31cooh(棕榈酸)、c17h35cooh(硬脂酸)、c18h34o2(油酸)、c18h32o2(亚油酸)或其组合。组合物中优选的脂肪酸是蓖麻油。

根据第一和第二实施方案的厚膜浆料中的玻璃材料

根据第一和第二实施方案的厚膜浆料优选包含玻璃材料。作为玻璃材料的合适组分可以选自pbo、bi2o3、teo2、zno、b2o3、sio2、al2o3、tio2、zro2、k2o、na2o、mgo、fe2o3、cao、cr2o3和li2o。

关于bi2o3，该化合物可以用作粘合促进剂或用于玻璃材料中。

玻璃材料包含例如，

pbo，其含量为玻璃材料的量的0-90wt％，更优选为0.1-80wt％，进一步优选0.1-70wt％；

teo2，其含量为玻璃材料的量的0-90wt％，更优选为0.1-80wt％，进一步优选0.1-70wt％；

bi2o3，其含量为玻璃材料的量的0-90wt％，更优选为0.1-80wt％，进一步优选0.1-70wt％；

zno，其含量为玻璃材料的量的0-5wt％，更优选为0.01-2wt％，进一步优选0.1-1wt％；

b2o3，其含量为玻璃材料的量的0-30wt％，更优选1-20wt％，进一步优选1-15wt％；

sio2，其含量为玻璃材料的量的0-90wt％，更优选10-80wt％，进一步优选20-70wt％；

al2o3，其含量为玻璃材料的量的0-10wt％，更优选0.01-8wt％，进一步优选0.1-5wt％；

tio2，其含量为玻璃材料的量的0-20wt％，更优选0.1-15wt％，进一步优选1-10wt％；

zro2，其含量为玻璃材料的量的0-5wt％，更优选0.01-2wt％，进一步优选0.03-1wt％；

k2o，其含量为玻璃材料的量的0-20wt％，更优选0.1-15wt％，进一步优选1-10wt％；

na2o，其含量为玻璃材料的量的0-10wt％，更优选0.1-7wt％，进一步优选0.1-5wt％；

mgo，其含量为玻璃材料的量的0-5wt％，更优选0.01-2wt％，进一步优选0.1-1wt％；

fe2o3，其含量为玻璃材料的量的0-5wt％，更优选0-2wt％，进一步优选0-1wt％；

cao，其含量为玻璃材料的量的0-30wt％，更优选1-20wt％，进一步优选1-15wt％；

cr2o3，其含量为玻璃材料的量的0-5wt％，更优选0.01-2wt％，进一步优选0.01-1wt％；

li2o，其含量为玻璃材料的量的0-5wt％，更优选0.01-2wt％，甚至更优选0.1-1wt％。

金属-陶瓷基板

本发明的金属-陶瓷基板可以是dcb(直接覆铜)基板、dab(直接覆铝)基板或amb(活性金属钎焊)基板。此外，本文所述的技术还涉及金属-陶瓷基板，其中在陶瓷基板和金属箔之间设置厚膜浆料。这种金属-陶瓷基板在先前的但未公开的欧洲专利申请ep15201817.2(标题为“thick-filmpastemediatedceramicsbondedwithmetalormetalhybridfoils(厚膜浆料居间的与金属箔或金属混合物箔结合的陶瓷)”)中有记载。

本发明的金属-陶瓷基板中使用的基板可以特别选自al2o3、zta、aln、si3n4和beo。

设置在金属-陶瓷基板上的导电厚膜层具有优选至少5％，更优选至少7％，更优选至少10％的孔隙率。厚膜层的孔隙率和玻璃材料和/或金属氧化物的存在使得可以区分厚膜层与施加在陶瓷基板上的金属涂层，因为施加在陶瓷基板上的金属涂层的孔隙率通常小于3％，尤其小于2％，进一步尤其小于1％。

厚膜层可以以紧密的方式(例如形状配合)设置在陶瓷基板的金属涂层上。

在该方法中，在根据本发明的第一实施方案中，可以以紧密的方式(例如形状配合)将厚膜层仅设置在陶瓷基板上金属涂层的一部分的周围。在替代实施例中，厚膜层以紧密的方式(例如形状配合)设置在陶瓷基板的整个金属涂层周围。

厚膜层还可以设置在金属涂层周围并且与基板上的金属涂层重叠。

如果厚膜层设置在金属涂层周围，则厚膜层可以基本上具有与金属涂层相同的层厚度。或者，所述厚膜层也可具有比金属涂层明显更小或更大的层厚度。

附图说明

图1(a)至图3(b)中示出各个实施方案，这些图中的编号表示如下：

1.陶瓷基板

2.金属涂层

3.厚膜层，其以形状配合的方式设置在金属涂层上

4.金属涂层2的层厚度

5.厚膜层3的层厚度

具体实施方式

在图1(a)中，厚层膜3的层厚度5与金属涂层2的层厚度4基本上相同，而在图1(b)中，厚膜层3的层厚度5明显小于金属涂层2的层厚度；在图1(c)中，厚膜层3的层厚度5明显大于金属涂层2的层厚度。

本发明的优选实施方案在图2中示出，其中烘烤的厚膜浆料3覆盖金属涂层2的边缘侧。

厚膜层横向延伸到金属涂层，厚膜层垂直于金属涂层的宽度为至少30μm，更优选至少40μm，更优选至少50μm。

在本发明的另一优选实施方案中，金属-陶瓷基板具有多个彼此隔开的金属涂层。在该实施方案中，厚膜浆料和所得的烘烤厚膜层覆盖两个相邻金属涂层之间的整个区域(填充金属层之间的间隙)。该实施方案在图3(a)中示出，其中2’和2各自为布置在陶瓷基板1上的相邻金属涂层。

在本发明的另一个优选实施方案中，未在两个相邻的金属涂层之间的整个区域上提供厚膜层，这导致两个分离的厚膜层3’和3”，它们各自围绕金属涂层2’和2”设置。该实施方案在图3(b)中示出。因此，厚膜层3’和3”垂直于金属涂层2’和2”的宽度优选为至少30μm，更优选至少40μm，更优选至少50μm。

根据本发明的方法

此外，本发明涉及用于制备本发明的金属-陶瓷基板的方法。

根据本发明的方法的特征在于，其包含以下步骤：

a.提供包括陶瓷基板和施加于其上的金属涂层的dcb基板、dab基板或amb基板，或在陶瓷基板和金属箔之间提供厚膜浆料的金属-陶瓷基板；

b.在所述陶瓷基板的金属涂层周围施加厚膜浆料；

c.任选地干燥所述厚膜浆料；以及

d.烘烤所述厚膜浆料。

在步骤a中，提供了本发明的金属-陶瓷基板的起始材料。本领域技术人员已知通过例如dcb方法制备这种金属-陶瓷基板。

在步骤b中，优选通过喷墨法、分配法、丝网印刷法、模版印刷法(模板印刷法(templateprintingmethod))、浸轧法(padmethod)、浸渍法或刮刀法将厚膜浆料施加到基板上。

在任选的步骤c中，将所述厚膜浆料干燥，干燥温度优选50-300℃，更优选60-250℃，更优选100-150℃。

在步骤d中，优选在惰性气氛下(例如在氩气或氮气存在下)或在还原性气氛下(例如在氢气存在下)进行厚膜浆料的烘烤。

在步骤d中，厚膜浆料的烘烤优选在500-1090℃的温度下进行，更优选700-1080℃，更优选800-1070℃。

根据本发明的方法特别适用于制造上述金属-陶瓷基板。因此，已经提及的用于厚膜浆料的实施方式特别适用于根据本发明的方法。详细描述如下：

根据本发明使用的厚膜浆料可以设计为导电的(第一实施方案)或电绝缘的(第二实施方案)。

在本发明的第一实施方案中，厚层膜由导电厚膜浆料获得。因此，根据本发明的金属-陶瓷基板上所得的厚膜层也被设计为导电的。

在该第一实施方案中，根据本发明使用的厚膜浆料优选包含至少一种金属、至少一种有机载体和至少一种粘合促进剂和/或玻璃材料。

该厚膜浆料的第一组分，即金属，在厚膜浆料中的含量通常可以为厚膜浆料的量的50-90wt％，优选60-90wt％，更优选为70-85wt％。

在第一实施方案中，厚膜浆料优选包含至少一种金属组分，其可以选自第11族元素金属(铜、银和金)、铝和镍。

用于厚膜浆料中的金属可以具有任意粒度、任意颗粒形式、任意堆积密度和导电性。

此外，厚膜浆料可任选地包含粘合促进剂，其可选自例如氧化铜、氧化钛、氧化锆、硼树脂、锆树脂、无定形硼、磷酸锂、氧化铋、氧化铝和氧化锌。厚膜浆料中的粘合促进剂的含量可以为厚膜浆料的量的0.1-8wt％，更优选为1-6wt％，进一步优选为2-5wt％。

所述厚膜浆料的另一任选组分是玻璃材料，玻璃材料的量优选为所述厚膜浆料的量的0.1-8wt％，优选0.1-6wt％，更优选2-5wt％。

所述厚膜浆料的另一组分包括至少一种有机载体，其含量优选为所述厚膜浆料的量的5-20wt％，更优选5-15wt％。

玻璃材料和有机载体如上所述。

在第一实施方案背景下特别优选的实施方案中，所述厚膜浆料组合物包含铜作为金属组分、金属氧化物作为粘合促进剂、玻璃材料和有机载体。上述和下述的厚膜浆料的所有组分可作为粉末使用。

在第一实施方案背景下另一个特别优选的实施方案中，所述厚膜浆料包含铜作为金属组分、bi2o3作为粘合促进剂、玻璃材料和有机载体。

在第一实施方案背景下的另一个特别优选的实施方案中，厚膜浆料组合物包含含量为80-90wt％的铜作为金属组分、含量为1-5wt％的bi2o3作为粘合促进剂、含量为1-5wt％的玻璃材料、含量为5-15wt％的有机载体，各含量均相对于厚膜浆料的总量计。

在本发明的第二实施方案中，厚膜层由电绝缘厚膜浆料获得。因此，根据本发明的金属-陶瓷基板上所得的厚膜层也被设计为电绝缘的。

在第二实施方案中，厚膜浆料优选包含至少一种金属氧化物、至少一种玻璃材料、至少一种颜料(例如铝酸钴)和至少一种有机载体。

颜料用作颜色标记组分，这使最终的厚膜浆料成为可目视检测的材料，并且在本发明的意义上可以为厚膜浆料提供这种功能的每种颜料都是合适的。

如果在本发明的第二实施方案中使用电绝缘的厚膜浆料，其中使用的金属氧化物则可以选自al2o3、cuo、cu2o、mno、mn2o3、mno2、zno、teo2、pbo、pb3o4、pbo2、mgo、cao、y2o3和bi2o3。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则厚膜浆料包含金属氧化物，其含量优选为0-92wt％，更优选0-80wt％，更加优选0.1-70wt％，各含量均相对于厚膜浆料的量计。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则厚膜浆料包含玻璃材料，其含量优选为0-92wt％，更优选0-80wt％，更加优选0.1-70wt％，更优选10-70wt％，更优选20-70wt％，进一步优选30-70wt％，各含量均相对于厚膜浆料的量计。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料颜料，则厚膜浆料任选地包含颜料，其含量优选为2-15wt％，更优选2-10wt％，更加优选3-7wt％，各含量均相对于厚膜浆料的量计。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则厚膜浆料包含有机载体，其含量优选为3-90wt％，更优选8-80wt％，更优选30-70wt％，各含量均相对于厚膜浆料的量计。

如果使用根据第二实施方案的厚膜浆料，则所述厚膜浆料的固体含量优选为10-92wt％，更优选为20-80wt％，进一步优选为30-70wt％，各含量均相对于厚膜浆料的总量计。

本发明的金属-陶瓷基板可以是dcb(直接覆铜)基板、dab(直接覆铝)基板或amb(活性金属钎焊)基板，优选dcb基板。

本发明的金属-陶瓷基板中使用的基板可以特别选自al2o3、zta、aln、si3n4和beo。

设置在金属-陶瓷基板上的导电厚膜层优选具有至少5％，更优选至少7％，更优选至少10％的孔隙率。厚膜层的孔隙率和玻璃材料和/或金属氧化物的存在使得可以区分厚膜层与施加在陶瓷基板上的金属涂层，因为施加在陶瓷基板上的金属涂层的孔隙率通常小于3％，尤其小于2％，进一步尤其小于1％。

厚膜层可以以紧密的方式(例如形状配合)设置在陶瓷基板的金属涂层周围。

在该方法中，在根据本发明的第一实施例中，可以以紧密的方式(例如形状配合)将厚膜层仅设置在陶瓷基板上金属涂层的一部分的周围。在替代实施方案中，厚膜层以紧密方式(例如形状配合)设置在陶瓷基板的整个金属涂层周围。厚膜层还可以设置在金属涂层周围并与该基板上的金属涂层重叠.

所述实施方案在图1(a)至1(c)和图2中示出。

厚膜浆料的用途

在另一方面，本发明涉及厚膜浆料在金属-陶瓷基板上制备厚膜层以改善金属-陶瓷基板的热稳定性的用途。

此外，本发明涉及厚膜浆料在金属-陶瓷基板上制备厚膜层以降低金属和基板之间分层风险的用途(在热循环下的操作中)。

为此，首先将如上所述的厚膜浆料设置在金属-陶瓷基板上的金属-陶瓷基板的金属涂层周围，然后在上述方法条件下烘烤。

厚膜浆料可以仅布置在金属涂层的一部分，例如金属涂层的一个边缘、两个边缘或三个边缘上，或者完全环绕金属层。

对于其他实施方案，参考上面的描述。

实施例

以下厚膜浆料1和2可以施加到通过dcb方法制备的市售金属-陶瓷基板上。铜箔的厚度为300μm或600μm。

厚膜浆料组合物1(电绝缘厚膜浆料)：

50.00wt％的玻璃粉末，其组成如下：

0.36wt％zno；

9.59wt％b2o3；

60.83wt％sio2；

3.18wt％al2o3；

6.42wt％tio2；

0.05wt％zro2；

6.55wt％k2o；

2.84wt％na2o；

0.43wt％mgo；

0.14wt％fe2o3；

8.85wt％cao；

0.01wt％cr2o3；和

0.68wt％li2o；

50wt％的有机载体，其组成如下：

92.50wt％texanol；和

7.50wt％乙基纤维素。

厚膜浆料组合物2(导电厚膜浆料)：

85.00wt％的铜粉末；

3.00wt％的bi2o3粉末；

3.00wt％的玻璃粉末，其组成如下：

0.36wt％zno；

9.59wt％b2o3；

60.83wt％sio2；

3.18wt％al2o3；

6.42wt％tio2；

0.05wt％zro2；

6.55wt％k2o；

2.84wt％na2o；

0.43wt％mgo；

0.14wt％fe2o3；

8.85wt％cao；

0.01wt％cr2o3；和

0.68wt％li2o；

9wt％的有机载体，其组成如下：

43.00wt％texanol；

23.00wt％二丁基卡必醇(butyldiglyme)；和

34.00wt％甲基丙烯酸异丁酯。

具有基于厚膜浆料1和2的烘烤厚膜层的金属-陶瓷基板，其由厚膜浆料1和2起始制备并经受热循环(-40℃下15分钟，；15秒转移时间；150℃下15分钟)。

所得的结果示于下表中：