CN102064152A

CN102064152A - 一种不锈钢基板及其制作方法

Info

Publication number: CN102064152A
Application number: CN2010102922710A
Authority: CN
Inventors: 夏俊生; 王万一; 符宏大
Original assignee: No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Current assignee: No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明涉及一种制作厚膜电路的不锈钢基板及其制作方法，包括：A、在不锈钢板(1)的正反面网印、烧结绝缘层(2)并形成绝缘通孔(3)；B、用厚膜导体浆料对绝缘通孔(3)进行填充，高温烧结形成连接导柱(4)完成不锈钢基板的制作。本发明的优点是：利用不锈钢基板制作的厚膜电路，不但具有耐高强度冲击性能，而且能够实现不锈钢厚膜基板的双面、多层高密布线；散热性好。

Description

一种不锈钢基板及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种厚膜混合集成电路基板制作技术，特别是一种不锈钢厚膜基板及其制作方法。

背景技术

混合微电子技术是实现系统小型化、多功能、高可靠性的重要途径，厚膜混合集成电路(HIC)则是混合微电子技术的典型产品，在工业、民品电子系统和机电装备中得到了广泛应用。为保证厚膜混合集成电路产品的优良性能，必须制作出性能良好、质量可靠的厚膜基板。

当前，常规厚膜混合集成电路多采用陶瓷(氧化铝、氮化铝、氧化铍等)，作为基板的衬底材料。陶瓷基板虽然具有较好的导热性，但是由于陶瓷材料存在固有的脆性大、抗折强度低等缺点，从而直接影响了陶瓷厚膜基板的抗机械应力能力。尤其是在较高的机械冲击、振动应力环境下，陶瓷厚膜基板易出现裂纹、碎裂失效，使厚膜混合集成电路功能丧失。

针对陶瓷基板存在的上述缺点，采用不锈钢厚膜基板可以有效提高产品的抗机械应力能力。在申请号为200820147180.6的中国实用新型专利中，提出了“一种可调电阻器的不锈钢基板结构”。该实用新型虽然采用了不锈钢基板结构，耐机械冲击力强，但存在以下缺点：

第一，该不锈钢基板只有单面、单层布线，未能进行双面、多层布线，因而直接影响了厚膜基板的布线密度，不能实现厚膜混合集成电路的高密度集成；

第二，该不锈钢基板结构只能用于一种可调电阻器，基板表面不能集成其它片式有源元件和无源元件；

第三，该不锈钢基板中间有一个面积较大的开孔，这种结构不是厚膜混合集成电路基板的典型结构，不具有普适性和通用性。

申请号为200810122447.0的中国发明专利以及申请号为200820037079.5的中国实用新型专利，具有共同的专利名称“双面多层金属基线路板的结构改良”和相同的专利内容。该专利公开了一种实现金属基线路板双面多层布线的结构改良方法。该方法虽然可以实现金属基线路板双面多层布线，但它涉及到的是多层覆铜PCB技术领域，不是厚膜混合集成电路技术范畴，且其中提出的实现方法存在以下缺点：

第一，基板采用金属化通孔实现正反面互连，众多通孔的存在占用了基板表面的元件集成组装面积，不利于提高电路的组装集成度；

第二，由于通孔是中空结构，其中没有高导热材料填充，因而不利于基板和整个电路的散热；

第三，由于成品孔就是具有中空结构的通孔，因而在基板表面组装集成各种元件后，基板不能正常粘接或焊接在金属外壳底面或其它表面，因为粘接或焊接材料会沿着通孔沾污到基板表面；

第四，由于整个基板采用的是绝缘层材料和铜箔材料的压合结构，不是采用高温烧结工艺形成，因此层间结合强度不高，在高温高热、高强度机械应力作用下，层与层之间易出现分层失效；

第五，由于基板采用的是常规覆铜板PCB制作工艺，不能制作高可靠厚膜电阻，因而不利于基板整体性能和电路集成度的提高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术中的不锈钢基板只能单面布线的缺点，提供的一种用于制作厚膜混合电路的不锈钢基板及其制作方法，它具有双面多层布线结构、可实现各种元件高密度集成组装、充分发挥金属基板的散热优势、使电路抗冲击水平得到明显提高。

本发明的技术解决方案分为以下两部分：

一、一种不锈钢基板，其特征在于它包括不锈钢板，不锈钢板的正反面分别设有紧密结合的绝缘层2，不锈钢板以及绝缘层上设有贯通的绝缘通孔，绝缘通孔中设有由导体浆料烧制的连接导柱。

所述的绝缘层可以采用厚膜介质浆料或生瓷片，经高温烧结后形成。

二、一种不锈钢基板的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

A、根据厚膜混合集成电路版图，在不锈钢板上制作相应的基板通孔，在不锈钢板正反面网印厚膜绝缘介质浆料层，并对基板通孔的孔壁设置绝缘介质浆料，经高温烧结后形成绝缘层及绝缘通孔；

B、用厚膜导体浆料对绝缘通孔进行填充，经高温烧结形成密实的贯通正反面的连接导柱。

在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：

a、对基板通孔填充绝缘介质浆料并高温烧结后，采用机械打孔的方式形成绝缘通孔。

b、或在不锈钢板正反面网印厚膜绝缘介质浆料时，通过厚膜绝缘介质浆料沿基板通孔孔壁流动形成厚膜绝缘介质浆料层，经烧结后形成绝缘通孔。

c、或在不锈钢板正反面分别复合生瓷片层，在生瓷片上设有大于并与基板通孔同心的生瓷片介质层孔，经烧结后形成带有介质层孔的生瓷片绝缘层2，

在不锈钢板正反面通孔处，网印与生瓷片孔图形相同的绝缘介质浆料，通过介质浆料沿基板通孔孔壁流动形成介质绝缘浆料层，经烧结后形成绝缘通孔。

以上技术方案中所述的绝缘介质为公知的材料，如5704型介质浆料等。

所述的厚膜导体浆料也是公知的材料，如6388型填充导体浆料等。

所述的网印工艺、烧结工艺都是公知技术。

在本发明提供的不锈钢基板上，可以采用公知的网印技术，制作双面多层布线的厚膜混合电路，主要经过以下步骤：

1、在不锈钢基板正反面的绝缘层上的连接导柱处网印、烧结厚膜导带，形成正反面通过连接导柱互连的一次导带；

2、在正反面一次导带以外的绝缘层上，网印、烧结一次绝缘介质浆料，形成第一导带绝缘层；

3、在第一导带绝缘层上网印、烧结一次导体浆料，形成第一层的布线导柱；在布线导柱以外的部分网印、烧结绝缘介质浆料，形成第一导柱绝缘层；

4、重复一次(1)至(3)步骤，形成第二导带绝缘层及第二导柱绝缘层，直至重复N次(1)至(3)步骤，在不锈钢基板正反面制作第N层厚膜导体布线；

5、在不锈钢基板正反面最后完成的第N层导体布线上，分别网印厚膜电阻层，并进行电阻共烧；

6、在正反面厚膜电阻层上网印、烧结玻璃釉，形成厚膜电阻包封层。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

(1)不锈钢基板不但具有耐高强度冲击性能，而且能够实现不锈钢厚膜基板的双面、多层高密布线；

(2)不锈钢基板上能够集成厚膜电阻，且由于采取了填充工艺消除了通孔结构对组装面积的占用，因此，有利于厚膜电路整体性能和集成度的提高；

(3)由于不锈钢基板通孔不是中空结构，而是填充有高导热导体材料，形成了真正意义上的导热孔，因而十分有利于基板和整个电路的散热；

(4)由于不锈钢基板通孔被厚膜浆料填实，因而在基板表面组装集成各种元件后，基板能够正常粘接或焊接在金属外壳底面或其它表面，不会出现粘接或焊接材料沿通孔沾污到基板表面的问题；

(5)由于整个不锈钢基板制作采用的是厚膜高温烧结工艺，因此层间具有很高的结合强度，在高温高热、高强度机械应力作用下，层与层之间不会出现分层失效。

附图说明

图1是本发明中的不锈钢基板及连接导柱结构A的示意图；

图2是本发明中的不锈钢基板及连接导柱结构B的示意图；

图3是本发明中的不锈钢基板结构C的示意图；

图3a是本发明中的不锈钢基板及连接导柱结构C的示意图；

图4是利用本发明制作双面布线厚膜混合电路的第一导带绝缘层的结构示意图；

图5是利用本发明制作双面布线厚膜混合电路的第一导柱绝缘层的结构示意图；

图6是利用本发明制作双面布线厚膜混合电路的第二导带绝缘层的结构示意图；

图7是利用本发明制作双面布线厚膜混合电路的第二导柱绝缘层以及厚膜电阻层的结构示意图；

以下结合附图，对本发明进行具体说明。

本发明提供的一种不锈钢基板及其制作方法，可以有以下三种具体实施方式：

实施例一：

如图1所示，本发明提供的一种不锈钢基板的制作方法，包括以下步骤：

1、根据厚膜混合集成电路版图，在不锈钢板1上制作相应的基板通孔，

2、在不锈钢板正反面网印厚膜绝缘介质浆料层，并对基板通孔填充绝缘介质浆料，经烧结后形成绝缘层2；

3、对基板通孔中烧结的绝缘介质，采用机械打孔的方式形成绝缘通孔3。

4、用厚膜导体浆料对绝缘通孔3进行填充，经高温烧结形成密实的贯通不锈钢基板1及绝缘层2的连接导柱4。

实施例二，如图2所示：

1、根据厚膜混合集成电路版图，在不锈钢板1上制作相应的基板通孔；

2、在不锈钢板1正反面网印厚膜绝缘介质浆料层的同时，通过绝缘介质浆料沿基板通孔孔壁流动，在孔壁表面粘有绝缘介质浆料，经烧结后形成不锈钢正反面的介质绝缘层2和绝缘通孔3；

3、用厚膜导体浆料对通孔进行填充，经高温烧结形成密实的连接导柱4。

实施例三，如图3所示：

1、根据厚膜混合集成电路版图，在不锈钢板1上制作相应的基板通孔1a；

2、在不锈钢板正反面分别复合生瓷片层，在生瓷片上设有大于并与基板通孔同心的生瓷片介质层孔2a，基板通孔1a和生瓷片介质层孔2a是同心的。经烧结后形成带有介质层孔2a的生瓷片绝缘层2；

3、如图3a所示，在不锈钢板正反面基板通孔1a处以及介质层孔2a处，网印厚膜绝缘介质浆料，通过介质浆料沿孔壁流动形成介质绝缘浆料层，经烧结后形成绝缘通孔3。

4、用厚膜导体浆料对绝缘通孔3进行填充，经高温烧结形成密实的连接导柱4。

利用本发明提供的不锈钢基板，可以采用公知的网印技术，制作双面多层布线和厚膜电路：

(1)、如图4所示，在不锈钢基板正反面绝缘层2上的连接导柱4处网印、烧结一次导带浆料形成厚膜一次导带5，它与连接导柱4直接形成搭接互连，形成第一层布线。

(2)、在正反面一次导带5以外的绝缘层表面，网印、烧结一次厚膜绝缘介质浆料形成一次绝缘层7，形成一次厚膜导带绝缘层平面结构，如图4所示；

(3)、如图5所示，在基板正反面一次厚膜导带绝缘层上，网印、烧结一次导柱浆料，形成第一层布线导柱6与一次导带5搭接互连；

(4)、在第一层布线导柱6以外的平面结构上网印、烧结一次厚膜介质绝缘浆料，形成一次导柱绝缘层14，形成一次厚膜导柱绝缘层平面结构，如图5所示；

(5)重复(1)至(4)步骤，如图6、图7所示，在不锈钢基板正反面的一次厚膜导带绝缘层上制作第二次、第三次厚膜导带绝缘层，其中包括由二次厚膜导带8及二次绝缘层10组成的第二次厚膜导带绝缘层(如图6所示)，第二次厚膜导带8上面设有二次连接导柱9及二次导柱绝缘层15，二次连接导柱9上设置第三厚膜导带11与二次连接导柱9形成互联(如图7所示)；

(6)完成第三厚膜导带11后，在第三布线层正反面分别网印厚膜电阻层12与第三厚膜导带11互联，并进行电阻共烧；

(7)在正反面厚膜电阻层12上网印、烧结玻璃釉，形成厚膜电阻包封层13；

(8)用激光调阻法对厚膜电阻阻值进行精确调整，使其达到规定的阻值要求。

需要说明的是，不锈钢厚膜基板正反面的布线层数和厚膜电阻制作可以不同，可根据厚膜混合集成电路设计的具体情况进行剪裁。

Claims

1.一种不锈钢基板，其特征在于它包括不锈钢板(1)，不锈钢板的正反面分别设有绝缘层(2)，不锈钢板以及绝缘层上设有贯通的绝缘通孔(3)，绝缘通孔中设有由导体浆料烧制的连接导柱(4)。

2.一种不锈钢基板的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

A、根据厚膜混合集成电路版图，在不锈钢板(1)上制作相应的基板通孔，在不锈钢板正反面网印厚膜绝缘介质浆料层，并对基板通孔的孔壁设置绝缘介质浆料，经高温烧结后形成绝缘层(2)及绝缘通孔(3)；

B、用厚膜导体浆料对绝缘通孔(3)进行填充，经高温烧结形成密实的连接导柱(4)。

3.根据权利要求2所述的一种不锈钢基板的制作方法，其特征在于：对基板通孔填充绝缘介质浆料并高温烧结后，采用机械打孔的方式形成绝缘通孔(3)。

4.根据权利要求2所述的一种不锈钢基板的制作方法，其特征在于：在不锈钢板正反面网印厚膜绝缘介质浆料层时，通过厚膜绝缘介质浆料沿基板通孔孔壁流动形成厚膜绝缘介质浆料层，经烧结后形成绝缘通孔(3)。

5.根据权利要求2所述的一种不锈钢基板的制作方法，其特征在于：

A、在不锈钢板正反面分别复合生瓷片层，在生瓷片上设有大于并与基板通孔同心的生瓷片介质层孔(2a)，经烧结后形成带有介质层孔(2a)的绝缘层(2)；

B、在不锈钢板正反面基板通孔处以及介质层孔(2a)处，网印厚膜绝缘介质浆料，通过介质浆料沿孔壁流动，在介质层孔(2a)以及基板通孔孔壁形成介质绝缘浆料层，经烧结后形成绝缘通孔(3)。