專利名稱：利用激光射線接合兩個(gè)接合伙伴、即陶瓷與金屬/陶瓷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將兩個(gè)接合伙伴接合在其接合位置處的方法，其中一個(gè)接合伙伴由陶瓷組成，并且另一個(gè)接合伙伴由金屬或陶瓷組成。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中，由電子技術(shù)已知金屬與陶瓷通過金屬化部的連接，例如從薄膜通過活性焊劑經(jīng)由厚膜直到鎢金屬互化物，它們都可能通過電鍍金屬沉積來加強(qiáng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是改善根據(jù)前序部分的方法，使得該方法可以簡(jiǎn)單應(yīng)用并且盡管如此仍然實(shí)現(xiàn)持續(xù)保持的連接。
根據(jù)本發(fā)明該任務(wù)通過以下方式解決，即接合伙伴在接合位置處彼此接觸地設(shè)置，并且激光射線對(duì)準(zhǔn)接合位置處的接合伙伴之一，使得該激光射線射穿該接合伙伴并且至少部分地進(jìn)入到另一個(gè)接合伙伴中。
根據(jù)激光射線偏轉(zhuǎn)所通過的氣氛，導(dǎo)致煙或反應(yīng)產(chǎn)物的形成。煙大多凝結(jié)在封閉的縫隙內(nèi)部并且未預(yù)料到地使兩個(gè)接合伙伴焊接。因此，由激光射線封閉的縫隙被反應(yīng)產(chǎn)物填充并且兩個(gè)伙伴牢固地相互連接。
優(yōu)選地，由陶瓷組成的接合伙伴由氮化鋁AlNi組成，以及由金屬組成的接合伙伴由鋁組成。于是反應(yīng)產(chǎn)物或煙由鋁、氧化鋁和氮化鋁組成。
從而該方法可以用于將陶瓷與金屬連接，例如將AlNi/鋁連接，或者將一種陶瓷與其它相同或不同的陶瓷連接。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，激光射線對(duì)準(zhǔn)陶瓷而不是對(duì)準(zhǔn)金屬。由此需要不太強(qiáng)的激光。如果激光射線對(duì)準(zhǔn)由金屬組成的接合伙伴，則該金屬將過快地排出激光射線的能量，使得在接合位置處的金屬可能在較大的面積上熔化。
有利地，由激光射線封閉具有長(zhǎng)度I至5mm、特別優(yōu)選的是3mm的縫隙。在縫隙的這種長(zhǎng)度情況下，接合伙伴的分離力是足夠的。3mm的長(zhǎng)度被證明是特別合適的。在試驗(yàn)中，在長(zhǎng)度為3mm的情況下達(dá)到50N的分離力。
為了將分離力分布在較大的面積上，優(yōu)選由激光射線將由各個(gè)縫隙組成的圖案封閉到接合伙伴中，其中所有縫隙或者形成縱向縫隙或者形成垂直于縱向縫隙延伸的橫向縫隙。
為了進(jìn)一步改善縫隙的分布，優(yōu)選與每一個(gè)縱向縫隙相鄰地封閉一個(gè)橫向縫隙?？v向縫隙和橫向縫隙由此相互交替并且分離力在每個(gè)方向上都是相同大小的。
特別優(yōu)選的是，所有縱向縫隙位于相互平行延伸的、彼此間具有固定間距的縱向排上，并且所有橫向縫隙位于相互平行延伸的、彼此間具有固定間距的橫向排上，以及與每一個(gè)橫向縫隙相鄰地封閉一個(gè)縱向縫隙。由此產(chǎn)生棋盤狀的圖案，尤其是當(dāng)縱向排之間和橫向排之間的間距相同時(shí)。
根據(jù)所使用的接合伙伴材料，優(yōu)選地在由靜止空氣、流動(dòng)空氣或流動(dòng)氮?dú)饨M成的氣氛(反應(yīng)氣體)中將激光射線偏轉(zhuǎn)到一個(gè)接合伙伴上。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，對(duì)于兩個(gè)接合伙伴使用平坦的板。平坦的板可以簡(jiǎn)單地上下放置，由此使連接變得容易。
在一種實(shí)施方式中，由金屬組成的接合伙伴具有0.5mm和3.0mm之間的厚度。在這種厚度情況下，激光射線滯留在金屬中。
由陶瓷組成的接合伙伴優(yōu)選是具有0.5mm和2.0mm之間的厚度的氮化招襯底。該厚度被激光射線輕松穿透，但是盡管如此也足夠抗斷裂。
優(yōu)選的，陶瓷是AlN襯底并且在表面上承載具有鍍金連接端的LED。
為了產(chǎn)生激光射線，在一種實(shí)施方式中使用YAG激光。
兩個(gè)接合伙伴都可以由陶瓷組成，該陶瓷可以相同或不同。
優(yōu)選的，該方法被用于將LED連接在由陶瓷組成的基底(Sockel)上或者將LED電路與由金屬組成的外殼連接。
由此利用本發(fā)明的方法，在由靜止空氣、流動(dòng)空氣或流動(dòng)氮?dú)饨M成的所定義的氣氛中通過短激光脈沖熱引發(fā)地在由陶瓷和金屬(諸如AlN和Al)組成的平面或部分平面的薄結(jié)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)連接。激光射線完全射穿接合伙伴之一(優(yōu)選由陶瓷組成的接合伙伴)并且滯留在另一個(gè)接合伙伴(陶瓷或金屬)中。
該方法對(duì)于小的平面接合部件的連接是特別感興趣的，如用于將LED接合在基底上，將LED電路接合到外殼中。
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襯底上，并且用YAG激光在有反應(yīng)氣體以及沒有反應(yīng)氣體(暴露在沒有附加反應(yīng)氣體的空氣中)的情況下垂直偏轉(zhuǎn)到AlN襯底上。AlN襯底在表面上承載連同鍍金連接端的LED。長(zhǎng)度為3_的小形狀縫隙的圖案(參見圖1)被開鑿到陶瓷中一直向下到鋁板中。
在激光之后用A1-A1203-A1N填充這些縫隙，Al和AlN粘附在一起。分離力處于50N。
b)如上，只有AlN襯底具有1.5mm的厚度。在此將定向的空氣射線用作反應(yīng)氣體。


借助圖1進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
具體實(shí)施方式
圖1示出由陶瓷組成的接合伙伴I的俯視圖，也就是被激光射線對(duì)準(zhǔn)的接合伙伴的俯視圖。直接在由陶瓷組成的接合伙伴I之下設(shè)置第二接合伙伴，該第二接合伙伴并未示出。根據(jù)本發(fā)明，由激光射線將由各個(gè)縫隙5組成的圖案2封閉到接合伙伴中，其中所有縫隙5或者形成縱向縫隙3或者形成垂直于縱向縫隙3延伸的橫向縫隙4。
在所示出的實(shí)施方式中，與每一個(gè)縱向縫隙3相鄰地封閉或設(shè)置一個(gè)橫向縫隙4。
所有縱向縫隙3都位于彼此間具有固定間距8的彼此平行延伸的縱向排6上，并且所有橫向縫隙4都位于彼此間具有固定間距9的彼此平行延伸的橫向排7上，以及與每一個(gè)橫向縫隙4相鄰地封閉一個(gè)縱向縫隙3。間距8和9優(yōu)選是相同長(zhǎng)度的。
其它將縫隙盡可能均勻地分布在面上的圖案也是有利的。
權(quán)利要求
1.一種用于在規(guī)定的接合位置處接合兩個(gè)接合伙伴的方法，其中一個(gè)接合伙伴(I)由陶瓷組成，并且另一個(gè)接合伙伴由金屬或陶瓷組成，其特征在于，接合伙伴在接合位置處彼此接觸地設(shè)置，并且激光射線對(duì)準(zhǔn)接合位置處的接合伙伴之一，使得該激光射線射穿該接合伙伴并且至少部分地進(jìn)入到另一個(gè)接合伙伴中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，激光射線對(duì)準(zhǔn)陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，由激光射線封閉具有長(zhǎng)度優(yōu)選I至5mm、特別優(yōu)選的是3mm的縫隙(5 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，由激光射線將由各個(gè)縫隙(5)組成的圖案(2)封閉到接合伙伴中，其中所有縫隙(5)或者形成縱向縫隙(3)或者形成垂直于縱向縫隙(3)延伸的橫向縫隙(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法,其特征在于,與每一個(gè)縱向縫隙(3)相鄰地封閉一個(gè)橫向縫隙⑷。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于，所有縱向縫隙(3)位于相互平行延伸的、彼此間具有固定間距(8)的縱向排(6)上，并且所有橫向縫隙(4)位于相互平行延伸的、彼此間具有固定間距(9)的橫向排(7)上，以及與每一個(gè)橫向縫隙(7)相鄰地封閉一個(gè)縱向縫隙(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于，所述接合伙伴(I)由陶瓷氮化鋁組成，以及另一個(gè)接合伙伴由金屬鋁組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于，兩個(gè)接合伙伴都由陶瓷組成，該陶瓷相同或不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的方法，其特征在于，在由靜止空氣、流動(dòng)空氣或流動(dòng)氮?dú)饨M成的氣氛中將激光射線偏轉(zhuǎn)到所述一個(gè)接合伙伴(I)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的方法，其特征在于，對(duì)于兩個(gè)接合伙伴使用平坦的板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于，由金屬組成的接合伙伴具有0.5mm和3.0mm之間的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的方法，其特征在于，由陶瓷組成的接合伙伴(I)是具有0.5mm和2.0mm之間的厚度的氮化招襯底。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一的方法，其特征在于，陶瓷是AlN襯底并且在表面上承載具有鍍金連接端的LED。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一的方法，其特征在于，為了產(chǎn)生激光射線使用YAG激光。
15.將根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的方法用于將LED連接在由陶瓷組成的基底上或者將LED電路與由金屬組成的外殼連接的使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在規(guī)定的接合位置處接合兩個(gè)接合伙伴的方法，其中一個(gè)接合伙伴(1)由陶瓷組成，并且另一個(gè)接合伙伴由金屬或陶瓷組成。本發(fā)明的任務(wù)是改善這種方法，使得該方法可以簡(jiǎn)單應(yīng)用并且盡管如此仍然實(shí)現(xiàn)持續(xù)的牢固連接。根據(jù)本發(fā)明該任務(wù)這樣來解決，即接合伙伴(1)在接合位置處彼此接觸地設(shè)置，并且激光射線對(duì)準(zhǔn)接合位置處的接合伙伴之一(1)，使得該激光射線射穿該接合伙伴并且至少部分地進(jìn)入到另一個(gè)接合伙伴中。
文檔編號(hào)C04B37/02GK103153524SQ201180049423
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者A.多恩, K.賴斯, A.蒂姆 申請(qǐng)人:陶瓷技術(shù)有限責(zé)任公司