CN101161606A

CN101161606A - 陶瓷薄板的制造方法

Info

Publication number: CN101161606A
Application number: CNA2006101423422A
Authority: CN
Inventors: 魏志宏; 谢俞枰
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-16

Abstract

一种陶瓷薄板的制造方法，其包括下列步骤：提供至少一第一生胚片及至少二第二生胚片，第二生胚片的烧结温度高于第一生胚片的烧结温度；堆栈第一生胚片与该些第二生胚片，使第一生胚片夹置于该些第二生胚片之间；以该第一生胚片的烧结温度进行烧结，使第一生胚片烧结成为陶瓷薄板。

Description

陶瓷薄板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷薄板的制造方法，特别是涉及一种平坦且无翘曲的陶瓷薄板的制造方法。

背景技术

近年来随着可携式信息电子产品与移动通讯产品朝着轻薄短小、多功能、高可靠性与低价化的发展，高元件密度成为电子产品的发展趋势，是以线路中所使用的有源元件及无源元件也多朝向积体化、芯片化及模块化的方向发展，以达到有效缩小线路体积，进而降低成本并提高产品的竞争力。

低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics，LTCC)技术的开发，使电子产品的体积利用率提高得以实现，其主要将电子元件包括无源元件及有源元件与线路整合在一多层结构中来达到集成化。如图1所示，一种现有应用于高频无线通讯元件的低温共烧陶瓷基板1，由多个陶瓷薄板11迭压而形成的一多层结构，各层或层与层之间具有导电层111及电子元件112例如电阻、电容或电感等，导电层111藉由通孔(via)113而可连接其它层导电层111及电子元件112，其中导电层111或电子元件112可利用例如厚膜印刷技术而形成于陶瓷薄板11的表面，再经过多层加压成形后在低于1000℃的温度烧结而成。

然而，由于烧结制造工艺可能因不同层间陶瓷薄板11的收缩量不同，或烧结时因溶剂或黏结剂挥发而产生孔洞，往往导致陶瓷薄板11发生收缩、扭曲、翘曲等形变问题，此现象在制造较薄的陶瓷薄板更甚显著，影响低温共烧陶瓷基板1的成品率与可靠性。为解决上述问题，现有技术利用加压成形时机械力限制陶瓷薄板11的收缩方向并抑制翘曲，但此方法仅适于批次生产，并不适用于隧道窑的量产制造工艺。

因此，如何提供一种制造平坦与无翘曲，且具有良好的致密度、介电特性及质量特性的陶瓷薄板的制造方法，实为重要的课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种制造平坦与无翘曲，且具有良好的致密度、介电特性及质量特性的陶瓷薄板的制造方法。

为达到上述目的，本发明提供一种陶瓷薄板的制造方法包括下列步骤：提供至少一第一生胚片及至少二第二生胚片，第二生胚片的烧结温度高于第一生胚片的烧结温度；堆栈第一生胚片与该些第二生胚片，使第一生胚片夹置于该些第二生胚片之间；以及以第一生胚片的烧结温度进行烧结，使第一生胚片烧结成为陶瓷薄板。

为达到上述目的，本发明更提供另一种陶瓷薄板的制造方法包括下列步骤：提供一第一生胚片、一第二生胚片及一第三生胚片，第二生胚片及第三生胚片的烧结温度高于第一生胚片的烧结温度；堆栈该些生胚片，使第一生胚片夹置于第二生胚片及第三生胚片之间；以及以第一生胚片的烧结温度进行烧结，使第一生胚片烧结成为陶瓷薄板。

承上所述，因依据本发明的陶瓷薄板的制造方法，其藉由二较高烧结温度的生胚片(第二生胚片或第三生胚片)夹置一较低烧结温度的生胚片(第一生胚片)，且以较低烧结温度进行烧结，使较低烧结温度的生胚片(第一生胚片)进而烧结成为陶瓷薄板，而较高烧结温度的生胚片(第二生胚片或第三生胚片)则未烧结。第二生胚片及/或第三生胚片于烧结过程仅作为提供加压作用于第一生胚片的相对两表面，可抑制第一生胚片产生翘曲的现象而影响平坦度，达到良好致密度、介电特性及质量特性。

附图说明

图1为一种现有的低温共烧陶瓷基板的示意图。

图2为依据本发明优选实施例的一种陶瓷薄板的制造方法的流程图。

图3与图4为依据本发明优选实施例的第一生胚片与第二生胚片配置的示意图。

图5为依据本发明优选实施例的另一种陶瓷薄板的制造方法的流程图。

附图符号说明

1低温共烧陶瓷基板

11陶瓷薄板

111导电层

112电子元件

113通孔

31第一生胚片

32第二生胚片

S1～S3、S21、S31、S32流程步骤

S1’～S3′、S21′、S31′、S32′流程步骤

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依据本发明优选实施例的一种陶瓷薄板的制造方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2与图3所示，依据本发明优选实施例的一种陶瓷薄板的制造方法包括步骤S1至步骤S3。步骤S1提供至少一第一生胚片31及至少二第二生胚片32，第二生胚片32的烧结温度高于第一生胚片31的烧结温度；步骤S2堆栈第一生胚片31与该些第二生胚片32，使第一生胚片31夹置于该些第二生胚片32之间；步骤S3以一第一生胚片31的烧结温度进行烧结。由于烧结温度并未高于第二生胚片32的烧结温度，故仅有第一生胚片31烧结而成为陶瓷薄板，该些第二生胚片32则未烧结，同时该些第二生胚片32于烧结过程用以提供加压作用于第一生胚片31的两侧，以抑制第一生胚片31产生翘曲的现象。

于步骤S1，制备至少一较低烧结温度的第一生胚片31及至少二较高烧结温度的第二生胚片32，第一生胚片31及第二生胚片32分别包括至少一陶瓷材料及一无机黏结剂混合而成，其中陶瓷材料选自陶瓷粉体、金属氧化物粉体、复合金属氧化物粉体或其组合；无机黏结剂选自相对其他材质不具备化学活性，并具有烧结温度低于陶瓷材料以及于烧结过程中为液相烧结的物理特性，在本实施例中，无机黏结剂可为玻璃，且玻璃可为结晶或非结晶状态。另外，第一生胚片31或第二生胚片32更可包括聚合黏结剂、塑化剂或有机溶剂，其中聚合黏结剂为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯缩丁醛(PVB)或聚乙烯醇(PVA)；塑化剂为酸二丁醛(DBP)；有机溶剂为正丙醇、甲苯或乙醇。

以下将详细说明本发明的陶瓷薄板的制备过程。首先，分别将较低烧结温度的陶瓷材料与无机黏结剂混合配制为浆料，将较高烧结温度的陶瓷材料与无机黏结剂混合配制为浆料；其可藉由例如添加低熔点的玻璃来降低烧结的温度，并藉由玻璃的液相来促进后续的烧结，以达到烧结的致密度。另外，为调配适当黏度的浆料，更可添加聚合黏结剂、塑化剂或有机溶剂；之后，再利用刮刀而分别成型第一生胚片31与第二生胚片32。

于步骤S2，堆栈第二生胚片32、第一生胚片31及第二生胚片32，第一生胚片31及第二生胚片32的尺寸基本上相同，如图3所示，两第二生胚片32完整覆盖第一生胚片31的相对两表面，可用以抑制第一生胚片31于烧结过程产生翘曲，且第二生胚片32的厚度并不限定，主要依据第一生胚片31的厚度而加以调整，只要能够提供抑制翘曲的功能即可。在此，需特别注意的是，本实施例所叙述的堆栈三层生胚片仅为举例性，然并不仅限于此，依据实际的需求，以第一生胚片31与第二生胚片32的交错迭置增加生胚片的堆栈层数(如图4所示)，达到例如同时制造多个相同或不同厚度的第一生胚片31的目的。

于步骤S2之后，还包括压合堆栈的第一生胚片31与该些第二生胚片32的步骤S21，即以热压方式及均压方式等方式压合以使该些生胚片的迭层更致密，并防止该些生胚片于后续烧结过程发生翘曲现象。

于步骤S3，以一烧结温度烧结堆栈的该些生胚片，其中该烧结温度为第一生胚片31的烧结温度，即该烧结温度可烧结较低烧结温度的第一生胚片31为陶瓷薄板，而较高烧结温度的该些第二生胚片32则未烧结，于此，该些第二生胚片32提供一应力作用抑制第一生胚片31的翘曲，且未烧结的该些第二生胚片32的孔隙亦可提供作为第一生胚片31在烧结过程中气体的散逸通孔；藉由该些第二生胚片32的设置，亦能够避免第一生胚片31与烧结模具的直接接触所造成的污染。

于步骤S3之后，还包括去除该些第二生胚片32的步骤S31，而得到细薄、平坦且致密度高的陶瓷薄板。在本实施例中，烧结完成的陶瓷薄板可应用于一低温共烧陶瓷(LTCC)基板。

于步骤S31之后，还包括测试陶瓷薄板的特性的步骤S32，例如利用仪器测试陶瓷薄板的介电特性及质量特性，例如介电常数(ε)与品质因子(Q)，藉此得到符合规格要求的陶瓷薄板。需注意，此步骤S32并不仅限于在步骤S31之后实施，亦可于步骤S3之后及步骤S31的前实施。

请参照图5所示，依据本发明优选实施例的另一种陶瓷薄板的制造方法包括步骤S1′至步骤S3′。步骤S1′提供一第一生胚片、一第二生胚片及一第三生胚片，第二生胚片及第三生胚片的烧结温度高于第一生胚片的烧结温度；步骤S2′堆栈该些生胚片，使第一生胚片夹置于第二生胚片及第三生胚片之间，亦即参照图3所示，将夹置第一生胚片31的该些第二生胚片32其中之一，以不同于第二生胚片32的第三生胚片取代；步骤S3′以一高于第一生胚片、低于第二生胚片及第三生胚片的烧结温度进行烧结堆栈的该些生胚片，使第一生胚片烧结成为陶瓷薄板。

此外，本实施例亦可于步骤S2′之后，还包括压合堆栈的该些生胚片的步骤S21′。亦可于步骤S3′之后，还包括去除第二生胚片及第三生胚片的步骤S31′，以及测试陶瓷薄板的特性的步骤S32′。由于各步骤的详细实施方式及制备材料已于上述实施例详述，故不再赘述。

夹置第一生胚片的第二生胚片及第三生胚片可具有不同的烧结温度等特性，但必须皆符合第二生胚片及第三生胚片的烧结温度高于第一生胚片的烧结温度的原则。如此一来，即可分别制备夹置第一生胚片相对两侧的第二生胚片与第三生胚片，同样能够达到抑制第一生胚片于烧结过程的翘曲现象。

综上所述，本发明的陶瓷薄板制造方法藉由二较高烧结温度的生胚片(第二生胚片或第三生胚片)夹置一较低烧结温度的生胚片(第一生胚片)，且以一较低烧结温度进行烧结，使较低烧结温度的生胚片(第一生胚片)进而烧结成为陶瓷薄板，而较高烧结温度的生胚片(第二生胚片或第三生胚片)则未烧结。第二生胚片及/或第三生胚片于烧结过程仅作为提供加压作用于第一生胚片的相对两表面，可抑制第一生胚片产生翘曲的现象而影响平坦度，达到良好致密度、介电特性及质量特性。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。

Claims

1.一种陶瓷薄板的制造方法，包括下列步骤：

提供至少一第一生胚片及至少二第二生胚片，该第二生胚片的烧结温度高于该第一生胚片的烧结温度；

堆栈该第一生胚片与该些第二生胚片，使该第一生胚片夹置于该些第二生胚片之间；以及

以该第一生胚片的烧结温度进行烧结，使该第一生胚片烧结成为该陶瓷薄板。

2.一种陶瓷薄板的制造方法，包括下列步骤：

提供第一生胚片、第二生胚片及第三生胚片，该第二生胚片及该第三生胚片的烧结温度高于该第一生胚片的烧结温度；

堆栈该第一生胚片、该第二生胚片及该第三生胚片，使该第一生胚片夹置于该第二生胚片及该第三生胚片之间；以及

3.如权利要求1或2所述的制造方法，其中于堆栈该些生胚片的步骤之后，还包括一步骤：

压合堆栈的该第一生胚片与该些第二生胚片。

4.如权利要求3所述的制造方法，其中以热压方式及均压方式压合以使该些生胚片的迭层更致密。

5.如权利要求1或2所述的制造方法，其中于烧结堆栈该些生胚片的步骤之后，还包括步骤：

测试该陶瓷薄板的特性。

6.如权利要求5所述的制造方法，其中该特性包括介电常数及品质因子。

7.如权利要求1或2所述的制造方法，其中于进行烧结的步骤之后，还包括步骤：

去除该些第二生胚片和/或该第三生胚片。

8.如权利要求1或2所述的制造方法，其中该些生胚片包括至少一陶瓷材料及一无机黏结剂混合而成。

9.如权利要求8所述的制造方法，其中该陶瓷材料选自陶瓷粉体、金属氧化物粉体、复合金属氧化物粉体或其组合。

10.如权利要求9所述的制造方法，其中该无机黏结剂为结晶或非结晶型态玻璃，或该无机黏结剂选自相对其他材质不具备化学活性，并具有烧结温度低于该陶瓷材料以及于烧结过程中为液相烧结的物理特性。

11.如权利要求9所述的制造方法，其中该些生胚片还包括聚合黏结剂、塑化剂或有机溶剂。

12.如权利要求11所述的制造方法，其中该聚合黏结剂为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯缩丁醛(PVB)或聚乙烯醇(PVA)、该塑化剂为酸二丁醛(DBP)且该有机溶剂为正丙醇、甲苯或乙醇。