CN101378623A

CN101378623A - 具有内埋孔穴的多层陶瓷基板及其制造方法

Info

Publication number: CN101378623A
Application number: CNA2007101481418A
Authority: CN
Inventors: 魏志宏; 谢俞枰
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-04

Abstract

本发明提供了一种具有内埋孔穴的多层陶瓷基板及其制造方法，该方法的步骤包括提供至少一陶瓷薄板及至少一陶瓷生胚片，该陶瓷生胚片的表面具有一导电层；堆叠该陶瓷薄板及该陶瓷生胚片形成一堆叠结构，其中该堆叠结构具有至少一内埋孔穴；以及烧结该堆叠结构。本发明使得烧结过程中陶瓷薄板得以提供一束缚作用予陶瓷生胚片并抑制陶瓷生胚片收缩，故能够避免平面方向的烧结收缩。相较于现有技术，由于陶瓷薄板与陶瓷生胚片的特性相同，烧结过程除了抑制收缩外，亦能够避免发生翘曲而得到平坦的陶瓷基板。此外，在陶瓷基板内部形成内埋孔穴，而将电子元件置入于内埋孔穴中，能够增加电路集成度或缩小基板尺寸。

Description

具有内埋孔穴的多层陶瓷基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基板及其制造方法，特别涉及一种具有内埋孔穴的多层陶瓷基板及其制造方法。

背景技术

现今电子技术发展的相当迅速，而产品朝向轻薄短小的趋势，因此有源无源元件不断地朝向微型化方向发展。其中因为低温共烧陶瓷技术(LowTemperture Co-fired Ceramic，LTCC)的精进，使无源元件得以整合于印刷电路陶瓷基板中，由此可大幅降低安插无源元件及布线所需要的面积。

然而，低温共烧陶瓷技术在应用上仍有问题待解决，其主要缺点在于烧结陶瓷基板所导致的收缩，其中以平面方向的收缩影响最大，因而导致线路或整体基板的形变。此外，不同批次生产的陶瓷基板的收缩率亦有所差异，增加电路设计及工艺的困难度，而限制其应用范围。为减少烧结过程所导致的收缩率，已知技术通过改善设计与制造流程，却会增加生产成本并使制造流程复杂化。

已知陶瓷基板只能在上下表面制作电路及粘着表面元件，并不符合微型化要求。

因此，如何提供一种平面方向无烧结收缩，并将表面元件整合于陶瓷基板内，增加电路集成度(integration)的陶瓷基板及其制造方法，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种具有内埋孔穴的多层陶瓷基板，在平面方向无烧结收缩，并将表面元件整合于陶瓷基板内，增加电路集成度。

因此，为达上述目的，本发明的一种具有内埋孔穴的多层陶瓷基板的制造方法包括以下步骤:提供至少一陶瓷薄板和至少一陶瓷生胚片，该陶瓷生胚片的表面具有一导电层；堆叠该陶瓷薄板及该陶瓷生胚片形成一堆叠结构，其中该堆叠结构具有至少一内埋孔穴；以及烧结堆叠结构。

为达上述目的，本发明的一种具有内埋孔穴的多层陶瓷基板包括多个介电层以及多个导电层。这些导电层与这些介电层间隔设置，其中这些介电层形成至少一内埋孔穴。

承上所述，本发明的具有内埋孔穴的多层陶瓷基板及其制造方法通过已烧结的陶瓷薄板及未烧结的陶瓷生胚片堆叠烧结，使得烧结过程中陶瓷薄板得以提供一束缚作用予陶瓷生胚片并抑制陶瓷生胚片收缩，故能够避免平面方向的烧结收缩。相较于现有技术，由于陶瓷薄板与陶瓷生胚片的特性相同，烧结过程除了抑制收缩外，亦能够避免发生翘曲而得到平坦的陶瓷基板。此外，在陶瓷基板内部形成内埋孔穴，而将电子元件置入于内埋孔穴中，能够增加电路集成度或缩小基板尺寸。

附图说明

图1为依据本发明优选实施例的一种具有内埋孔穴的陶瓷基板的制造方法的流程图；

图2为本发明的陶瓷薄板的示意图；

图3为本发明的陶瓷生胚片及其叠置的示意图；以及

图4为依据本发明优选实施例的一种具有内埋孔穴的陶瓷基板的示意图。

附图标记说明

21、22:陶瓷薄板 31:陶瓷生胚片

32:堆叠结构 4:多层陶瓷基板

41:介电层 42:导电层

43:导电通孔 44:内埋孔穴

E:电子元件

S1～S4、S31:具有内埋孔穴的多层陶瓷基板的制造方法的流程步骤

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具有内埋孔穴的多层陶瓷基板及其制造方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图1所示，本发明优选实施例的一种陶瓷基板的制造方法包括步骤S1至步骤S4。

请参照图1及图2所示，步骤S1为提供至少一陶瓷薄板。本实施例以两片陶瓷薄板21、22为例说明，非用以限制本发明。陶瓷薄板21、22的制备可利用两片较高烧结温度的生胚片夹置较低烧结温度的生胚片，再以较低烧结温度进行烧结，使较低烧结温度的生胚片烧结成为陶瓷薄板21、22。在此烧结过程中，较高烧结温度的生胚片提供一加压作用于较低烧结温度的生胚片，最后再去除未烧结的较高烧结温度的生胚片，即可得到薄而平坦无翘曲的陶瓷薄板21、22。

请参照图1及图3所示，步骤S2为提供至少一陶瓷生胚片31，该陶瓷生胚片31的表面具有一导电层(图未显示)。陶瓷生胚片31由混合至少一陶瓷材料及无机粘结剂或有机载体的浆料所构成，并可加入聚合粘结剂、塑化剂或有机溶剂以调制适当粘度的浆料，再通过刮刀而形成薄板状。导电层可通过例如印刷方式形成于陶瓷生胚片31的表面。

陶瓷材料系可选自陶瓷粉体、玻璃、金属氧化物粉体、复合金属氧化物粉体或其组合。无机粘结剂可选自相对其他材料不具备化学活性，且具有烧结温度低于陶瓷材料及于烧结过程中为液相烧结的物理特性。无机粘结剂可为结晶或非结晶的玻璃或玻璃陶瓷。聚合粘结剂可为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯缩丁醛(PVB)或聚乙烯醇(PVA)。塑化剂系可为酸二丁醛(DBP)。有机溶剂可为正丙醇、甲苯或乙醇。

本实施例提供的陶瓷薄板21、22或陶瓷生胚片31可预先打孔、填入导电材料及印刷导电线路。或者，该陶瓷生胚片31可预先由多个含有孔穴的生胚片堆叠形成一立体结构。

请参照图1、图3及图4所示，步骤S3为堆叠该陶瓷薄板21、22及该陶瓷生胚片31形成堆叠结构32，其中该堆叠结构32具有至少一内埋孔穴44。陶瓷薄板21、22分别设置于堆叠结构32的顶部及底部。堆叠结构32具有多导电通孔(via)，各导电通孔电性连接至少二导电层。其中该陶瓷薄板21、22与陶瓷生胚片31之间通过粘结剂粘结。粘结剂可为无机粘结剂例如玻璃或玻璃陶瓷，且玻璃可为结晶或非结晶型态。

请参照图1及图4所示，步骤S4为烧结堆叠结构32以形成多层陶瓷基板4。利用陶瓷薄板21、22对堆叠结构32所产生的束缚力，由此制造出无烧结收缩且平坦无翘曲的多层陶瓷基板4。

在步骤S3之后，还可包括步骤S31，其为压合堆叠结构32，即以热压方式及均压方式压合陶瓷薄板21、22及陶瓷生胚片31，以使叠层更致密，并防止多层陶瓷基板4于后续烧结过程发生翘曲现象。

如图4所示，本发明优选实施例的一种具有内埋孔穴的陶瓷基板4包括多个介电层41、多个导电层42以及多个导电通孔43。这些导电层42与这些介电层41间隔设置，各这些导电通孔43电性连接至少二导电层42。其中这些介电层41形成至少一内埋孔穴44，将已知设置于陶瓷基板表面的电子元件E置入于内埋孔穴44中，使多层陶瓷基板4表面的线路布局更具弹性，增加电路集成度或缩小基板尺寸。该陶瓷基板4为低温共烧陶瓷(LTCC)基板，并可应用于高精度的IC载板、多芯片模块或耐候性电路板使用。电子元件E为有源/无源元件，无源元件例如是电容器、电感器、电阻器或电阻表面无源元件。

综上所述，本发明的具有内埋孔穴的多层陶瓷基板及其制造方法通过已烧结的陶瓷薄板及未烧结的陶瓷生胚片堆叠烧结，使得烧结过程中陶瓷薄板得以提供一束缚作用予陶瓷生胚片并抑制陶瓷生胚片收缩，故能够避免平面方向的烧结收缩。相较于现有技术，由于陶瓷薄板与陶瓷生胚片的特性相同，烧结过程除了抑制收缩外，亦能够避免发生翘曲而得到平坦的陶瓷基板。此外，在陶瓷基板内部形成内埋孔穴，而将电子元件置入于内埋孔穴中，能够增加电路集成度或缩小基板尺寸。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。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，均应包含于所附的权利要求中。

Claims

1、一种陶瓷基板的制造方法，其包括:

提供至少一陶瓷薄板及至少一陶瓷生胚片；

堆叠该陶瓷薄板及该陶瓷生胚片，以形成一堆叠结构；以及

烧结该堆叠结构。

2、如权利要求1所述的制造方法，其中在烧结该堆叠结构之前，还包括压合该堆叠结构的步骤，该压合步骤以热压方式及均压方式压合该陶瓷薄板及该陶瓷生胚片。

3、如权利要求1所述的制造方法，其中该陶瓷生胚片具有至少一导电层，通过印刷方式形成该导电层。

4、如权利要求3所述的制造方法，其中该堆叠结构具有多个导电通孔，这些导电通孔电性连接该导电层。

5、如权利要求1所述的制造方法，其中该陶瓷薄板利用至少两片高烧结温度的生胚片夹置一低烧结温度的生胚片，再以低烧结温度进行烧结，使该低烧结温度的生胚片烧结成为该陶瓷薄板，再去除未烧结的高烧结温度的生胚片。

6、如权利要求1所述的制造方法，其中该陶瓷生胚片由至少一陶瓷材料及无机粘结剂或有机载体的浆料所构成。

7、如权利要求6所述的制造方法，其中该陶瓷材料选自陶瓷粉体、玻璃、金属氧化物、复合金属氧化物及其组合所构成的组。

8、如权利要求1或6所述的制造方法，其中该陶瓷生胚片还包含聚合粘结剂、塑化剂或有机溶剂。

9、如权利要求8所述的制造方法，其中该聚合粘结剂为聚乙二醇、聚乙烯缩丁醛或聚乙烯醇；该塑化剂为酸二丁醛；该有机溶剂为正丙醇、甲苯或乙醇。

10、如权利要求1所述的制造方法，其中该陶瓷薄板与该陶瓷生胚片之间通过结晶或非结晶的玻璃或玻璃陶瓷连结，或者通过无机粘结剂连结。

11、如权利要求1所述的制造方法，其中该陶瓷薄板或该陶瓷生胚片预先打孔、填入导电材料或印刷导电线路。

12、如权利要求1所述的制造方法，其中该陶瓷生胚片预先由多个含有孔穴的生胚片堆叠形成一立体结构。

13、如权利要求1所述的制造方法，其中该堆叠结构具有至少一内埋孔穴。

14、一种陶瓷基板，其由至少一陶瓷薄板及至少一陶瓷生胚片堆叠烧结而成。

15、如权利要求14所述的陶瓷基板，其中该陶瓷生胚片由至少一陶瓷材料及无机粘结剂或有机载体的浆料所组成。

16、如权利要求15所述的陶瓷基板，其中该陶瓷材料选自陶瓷粉体、玻璃、金属氧化物、复合金属氧化物及其组合所构成的组。

17、如权利要求14或15所述的陶瓷基板，其中该陶瓷生胚片还包含聚合粘结剂、塑化剂或有机溶剂。

18、如权利要求17所述的陶瓷基板，其中该聚合粘结剂为聚乙二醇、聚乙烯缩丁醛或聚乙烯醇；该塑化剂为酸二丁醛；该有机溶剂为正丙醇、甲苯或乙醇。

19、如权利要求14所述的陶瓷基板，其中该陶瓷薄板与该陶瓷生胚片之间通过结晶或非结晶的玻璃或玻璃陶瓷或是无机粘结剂连结。

20、如权利要求14所述的陶瓷基板，其中该陶瓷薄板或该陶瓷生胚片具有孔穴、导电材料或导电线路。

21、如权利要求14所述的陶瓷基板，其中该陶瓷生胚片系为多个含有孔穴的生胚片所堆叠形成的一立体结构。

22、如权利要求14所述的陶瓷基板，其还包括至少一内埋孔穴。

23、如权利要求22所述的陶瓷基板，其还包括至少一电子元件，置入于该至少一内埋孔穴中，该电子元件为有源/无源元件，无源元件、电容器、电感器、电阻器或电阻表面无源元件。

24、如权利要求14所述的陶瓷基板，其为低温共烧陶瓷(LTCC)基板。

25、如权利要求14所述的陶瓷基板，其应用于高精度的IC载板、多芯片模块或耐候性电路板。

26、如权利要求14所述的陶瓷基板，其中该陶瓷基板包括多个导电层以及多个导电通孔，这些导电通孔电性连接这些导电层。