CN102010233A

CN102010233A - 陶瓷基板的金属化制作方法

Info

Publication number: CN102010233A
Application number: CN2009101695859A
Authority: CN
Inventors: 林文新; 刘吉仁
Original assignee: Holy Stone Enterprise Co Ltd
Current assignee: Holy Stone Enterprise Co Ltd
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明提供一种陶瓷基板的金属化制作方法，尤其涉及陶瓷基板为无机物不带任何正负电性，非常不容易与金属接合，故利用镀膜制作方式，先将陶瓷基板进行洁净清洗，并使用微蚀刻方式将陶瓷基板表面进行粗化处理，再利用纳米级含Si的界面活性剂涂布于陶瓷基板表面，使不具有电极性的陶瓷基板表面可产生负电极效应。如此，可透过镀膜方式于纳米界面活性剂上沉积有厚度较薄且易与陶瓷接合的带正电的第一金属层，达到导热佳、电性好、可靠度及结合力强的陶瓷基板，有效降低制造成本的效果。

Description

陶瓷基板的金属化制作方法

技术领域

本发明提供一种陶瓷基板的金属化制作方法，尤其涉及利用纳米界面活性剂涂布于经粗化处理的陶瓷基板表面，使不具有电极性的陶瓷基板表面可产生正负电极效应，如此，可透过电镀薄膜方式于具有纳米界面活性剂的陶瓷基板上沉积有较薄厚度的第一金属层，来达到符合市场需求性的功效。

背景技术

当前，随着科技发展的突飞猛进及人类对更高生活品质的追求，所以对于许多产品的应用特性趋向极为严格的要求，造成新开发材料的使用成为必要的手段。而现今的积体电路封装制作，受追求传输效率更佳以及体积小型化的影响(如行动电话、迷你笔记型电脑的电子元件)，因此业界对这方面投入了相当可观的研究经费。而经过多年的研究后，发明一种以使用陶瓷材质为基板所制成的陶瓷基板。陶瓷基板具有优良的绝缘性、化学安定性、电磁特性、高硬度、耐磨耗及耐高温，所以陶瓷基板所可达成的功效远比现有的基板更好，因此陶瓷基板于目前在被使用的频率上也就越来越高。然而现有的用于陶瓷基板上的线路层，是利用热压合方式将金属材质层紧密附着于陶瓷基板上，必须使用较厚的金属材质层才可附着于陶瓷基板上，且接合面易形成氧化铜(CuO)，造成热阻升高。如果使用太薄金属材质层，会在热压合过程中，造成金属材质层龟裂，导致产品品质降低，并产生制造成本提升的问题。

因此，如何解决现有陶瓷基板的问题与缺失，即为从事此行业的相关厂商亟欲研究改善的方向。

发明内容

因此，发明人有鉴于上述的问题与缺失，乃搜集相关资料，经由多方评估及考量，并利用从事于此行业的多年研发经验，经由不断试作与修改，设计出此种陶瓷基板的金属化制作方法。

本发明的主要目的在于，由于陶瓷基板(如：AIN/A1203/LTTC等)为无机物不带任何正负电性，非常不容易与金属接合，故利用镀膜制作方式，先将陶瓷基板进行洁净清洗，并使用微蚀刻方式将陶瓷基板表面进行粗化处理，再利用纳米级含Si的界面活性剂涂布于陶瓷基板表面，使不具有电极性的陶瓷基板表面可产生负电极效应。如此，可透过镀膜方式于纳米界面活性剂上沉积有厚度较薄且易与陶瓷接合的带正电的第一金属层(如Si/Ni/Cr或Fe/Co，Fe/Co/Ni等金属或金属合金)，达到利用正负电极吸引的电镀薄膜方式，可于陶瓷基板上结合较薄厚度的第一金属层，有效降低制造成本及提升生产效益的功效，以符合市场的需求。

本发明的次要目的在于，陶瓷基板已镀膜的第一金属层上，可再透过镀膜方式再结合有至少一层以上的第二金属层，增加陶瓷基板上金属材质的厚度，使陶瓷基板于第一金属层上可结合有不同厚度的金属材质，所以可达到符合使用者的需求选择使用，以及符合市场需求性的功效。且金属材质不受限制，具有较多金属材质选择性。此外，上述镀膜方式可为真空镀膜、化学蒸镀、溅镀或化学电镀，达到导热佳、电性传导佳、可靠度及结合力强的陶瓷基板，有效降低制造成本的效果。

附图说明

图1为本发明的架构流程图；

图2为本发明的步骤流程图；

图3为本发明的制作步骤图(一)；

图4为本发明的制作步骤图(二)。

附图标记说明：1-陶瓷基板；2-纳米界面活性剂；3-第一金属层；4-第二金属层；5-干膜。

具体实施方式

为达成上述目的及构造，本发明所采用的技术手段及其功效，以下结合附图和本发明的较佳实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

图1、图2、图3、图4所示，分别为本发明的架构流程图、步骤流程图、制作步骤图(一)、制作步骤图(二)。由图中可清楚看出，本发明的陶瓷基板的金属化制作方法，可借由以下步骤来进行制造，其步骤为：

(100)将陶瓷基板1进行洁净清洗，再使用微蚀刻方式将陶瓷基板1表面进行粗化处理。

(101)利用纳米界面活性剂2涂布于陶瓷基板1表面，进行陶瓷基板1表面改质。

(102)透过镀膜方式于纳米界面活性剂2上结合有第一金属层3，完成于陶瓷基板1上结合有第一金属层3。

(103)于第一金属层3上透过镀膜方式再结合有至少一层以上的第二金属层4。

(104)于第二金属层4上贴附有干膜5。

(105)利用蚀刻方式将线路部分外的干膜5、第一金属层3及第二金属层4去除。

(106)将线路部分的第二金属层4上依序镀上镍及金/银，完成一完整的电路基板制作。

本发明的主要目因陶瓷基板1为无机物不带任何正负电性，故上述制造流程中，先将陶瓷基板1用纯水进行冲洗。其纯水可为蒸馏水等经过滤的纯水。并使用化学药剂的微蚀刻方式将陶瓷基板1表面进行粗化处理，以增加陶瓷基板1表面与金属材质的结合效益。再利用含Si的纳米界面活性剂2涂布于陶瓷基板1表面，而进行陶瓷基板1表面改质，使陶瓷基板1表面形成分子膜，降低表面张力及减少毛细管吸附力，同时穿透并湿润陶瓷基板1，避免后续加工过程中陶瓷基板1表面产生气泡，经由含Si的纳米界面活性剂2将陶瓷基板1进行有机化改质并透过无机阳离子活化，使SiO₂表面由负电荷转变为正电荷，然后再吸附阴离子界面剂制得改质陶瓷基板1，其有机化改质的较佳实施例如下：

SiOH+2Ca²⁺→SiOCa⁺+2H⁺

SiOCa⁺+2e^-→SiOCa⁺·e^-

(有机化改质反应)

如此，成形于陶瓷基板1上的带负离子的纳米界面活性剂2会吸引带正电极的第一金属层3，以形成正负电极吸引效应，达到纳米界面活性剂2做为陶瓷基板1与第一金属层3连结的介质，透过纳米界面活性剂2分别吸引陶瓷基板1与第一金属层3；而上述镀膜方式可利用真空镀膜、化学蒸镀、溅镀或化学电镀等普遍且便宜的镀膜方式，使第一金属层3可不限制特定金属材质结合于陶瓷基板1表面上。

而当使用镀膜方式时，第一金属层3会于改质后的陶瓷基板1形成直流或高频电场使惰性气体发生电离，而产生放电电浆体，使电离产生的离子和电子高速撞击，让金属分子镀膜出来，或经由电镀原理将第一金属层3镀膜在陶瓷基板1上，如此，可于陶瓷基板1表面沉积可形成有较薄厚度的第一金属层3，而第一金属层3的较佳厚度可为0.01-1μm，且该第一金属层3可为硅镍铬合金(Si/Ni/Cr)、铁钴合金(Fe/Co)或铁钴镍合金(Fe/Co/Ni)等合金的金属(例如Si/Ni/Cr合金中Si的比例不超过10％)。

上述陶瓷基板1上的纳米界面活性剂2可为带负电，吸引带正电的第一金属层3，也可纳米界面活性剂2为带正电，吸引带负电的金属材质，使纳米界面活性剂2与第一金属层3产生正负电效应，且纳米界面活性剂2作为陶瓷基板1与第一金属层3的介质即可，并不因此而局限本发明的专利范围，如利用其他修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利范围内。

另外，当陶瓷基板1已结合有较薄厚度第一金属层3后，还可于第一金属层3上透过镀膜方式，再结合有第二金属层4(如铜、其它单纯的金属或金属合金)，增加陶瓷基板1上金属材质的厚度，使金属材质更为紧密结实。如此，陶瓷基板1上可结合不同厚度的金属材质，来达到符合使用者的需求选择使用，以及符合市场需求性的功效。且金属材质不受限制，可为单纯的金属或金属合金，具有较多材质选择性。此外，上述镀膜方式可为真空镀膜、化学蒸镀、溅镀或化学电镀，不需使用特殊昂贵的镀膜方式，达到制作简易、快速、有效降低制造成本的效果。

上述第二金属层4上可进一步贴附有干膜5，其干膜5为光聚合性树脂材质。再将预设线路制成正板的光罩后，并定位及平贴于干膜5上，再经曝光机进行真空、压板及紫外线照射流程。其中紫外线的照射，将使干膜产生光聚合作用，但由于光罩的阻挡，使紫外线无法透射至线路部分。因此，线路部分无法产生聚合作用，所以可利用显影液蚀刻未产生聚合的干膜5、第一金属层3及第二金属层4部分，透过物理及化学剥除方式将预设线路显现。此外，由于第二金属层4的材质为铜，具有较佳的传导特性及散热效果。且去除第二金属层4上残留的干膜5后，再于第二金属层4上依序镀上有镍及金。上述的金还可为钯或银，借由金/银可符合高频的要求。此外，镍可防止第二金属层4的铜迁移至金。

上述本发明的陶瓷基板的金属化制作方法于实际使用时，具有下列各项优点，如：

(1)利用纳米界面活性剂2涂布于陶瓷基板1表面，而可透过镀膜方式于纳米界面活性剂2上沉积有较薄厚度的第一金属层3，来达到符合市场需求性的功效。

(2)利用纳米界面活性剂2涂布于陶瓷基板1表面，使不限制特定金属的第一金属层3可透过镀膜方式结合于陶瓷基板1上，达到可使用普遍且较便宜的真空镀膜、化学蒸镀、溅镀或化学电镀方式，具有多种方式选择，有效降低制造成本。

(3)陶瓷基板1上透过镀膜方式结合有第一金属层3，可进一步于第一金属层3上镀膜有至少一层以上的第二金属层4，而第一金属层3及第二金属层4可为单纯的金属或金属合金，所以不限制金属材质的使用，进而具有较多金属材质选择性。

故，本发明为主要针对使用利用纳米界面活性剂2涂布于陶瓷基板1表面，使不具有电极性的陶瓷基板1表面可产生正负电极效应。如此，可透过镀膜方式于纳米界面活性剂2上沉积有较薄厚度的第一金属层3，来达到符合市场需求性的功效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种陶瓷基板的金属化制作方法，是指在陶瓷基板上镀有较薄厚度的金属材质，其特征在于其步骤包括：

(A)将陶瓷基板进行冲洗，再使用蚀刻方式将陶瓷基板表面进行粗化处理；

(B)利用带负电的纳米界面活性剂涂布在粗化处理后的陶瓷基板表面，使纳米界面活性剂为陶瓷基板与第一金属层的介质；

(C)透过镀膜方式于带负电的纳米界面活性剂上连结有带正电的第一金属层，完成陶瓷基板上结合有第一金属层。

2.如权利要求1所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该第一金属层上进一步镀有至少一层以上的第二金属层，而第二金属层上覆盖有干膜，并蚀刻成预设线路，再于第二金属层上镀有至少一层或一层以上的金属材质。

3.如权利要求1所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该蚀刻方式是以微蚀刻方式将陶瓷基板表面进行粗化处理。

4.如权利要求1所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该陶瓷基板是以纯水进行冲洗，而纯水为蒸馏水。

5.如权利要求1所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该纳米界面活性剂为含Si的纳米界面活性剂。

6.如权利要求1所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该第一金属层的较佳厚度为0.01-1μm。

7.如权利要求1所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该第一金属层为硅镍铬合金(Si/Ni/Cr)、铁钴合金(Fe/Co)或铁钴镍合金(Fe/Co/Ni)等合金的金属。

8.一种陶瓷基板的金属化制作方法，是指在陶瓷基板上镀有较薄厚度的金属材质，其特征在于其步骤包括：

(B)利用带正电的纳米界面活性剂涂布在粗化处理后的陶瓷基板表面，使纳米界面活性剂为陶瓷基板与第一金属层的介质；

(C)透过镀膜方式于带正电的纳米界面活性剂上连结有带负电的第一金属层，完成陶瓷基板上结合有第一金属层。

9.如权利要求8所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该第一金属层上进一步镀有至少一层以上的第二金属层，而第二金属层上覆盖有干膜，并蚀刻成预设线路，再于第二金属层上镀有至少一层或一层以上的金属材质。

10.如权利要求8所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该蚀刻方式是以微蚀刻方式将陶瓷基板表面进行粗化处理。

11.如权利要求8所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该陶瓷基板是以纯水进行冲洗，而纯水为蒸馏水。

12.如权利要求8所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该纳米界面活性剂为含Si的纳米界面活性剂。

13.如权利要求8所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该第一金属层的较佳厚度为0.01-1μm。

14.如权利要求8所述的陶瓷基板的金属化制作方法，其特征在于该第一金属层为硅镍铬合金(Si/Ni/Cr)、铁钴合金(Fe/Co)或铁钴镍合金(Fe/Co/Ni)等合金的金属。