CN102208352A - 陶瓷镀铜基板制造方法及其结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陶瓷镀铜基板制造方法及其结构，其包含：选定一陶瓷基板；利用溅镀制程在陶瓷基板表面形成一镍金属层；将一铜金属层镀膜于镍金属层上；应用压膜、曝光显影与蚀刻制程等方式来形成线路图案；以及把铜金属层上的抗蚀刻干膜剥除形成一陶瓷镀铜基板。本发明的陶瓷基板表面先进行溅镀镍金属层，使其表面金属化或完成镀通孔壁作用，而镍金属层可与铜金属层共享相同的蚀刻药水来制作线路图案，故具有一般性印刷电路板的制程考虑，有效减化制程并且降低材料及制造成本，亦有效地提升陶瓷基板与各金属镀层之间的抗撕离或黏合强度，藉以强化整体的结构强度。

Description

陶瓷镀铜基板制造方法及其结构

技术领域

本发明有关一种陶瓷镀铜基板的制造方法及其结构，特别是指一种应用金属镍或镍合金溅镀于陶瓷基板表面并可于金属铜表面形成一抗氧化层的陶瓷基板制法及其结构。

背景技术

随着科技的突飞猛进以及人类对于生活质量的追求，许多电子产品亦趋向了更为严格的要求，像是一般行动电话与笔记型计算机的电子组件，为追求传输效率最佳化及体积微小化，因此，一种使用陶瓷材料作为基材制成的陶瓷基板因应而生。

由于陶瓷基板具有绝缘佳、化学稳定性、电磁特性、高硬度、耐磨耗及耐高温的功效，其可达到的功效远比传统方式制成的基板好，也就使得陶瓷基板在电子产业上的使用频率也随之提升。

请参阅图1所示的一种习知镀铜陶瓷基板，其制程方式主要是在陶瓷基材20的单面或者是双面形成一层干薄膜铬层21，并于干薄膜铬层21上形成一干薄膜金层22，而干薄膜金层22表面具有一铜镀层23，藉以形成一镀铜陶瓷基板。

然而，此种镀铜陶瓷基板的缺点在于应用干薄膜铬层21虽能提升抗撕离性与黏合强度，但是其黏合强度尚有强化的空间，而且最重要的是干薄膜铬层21并不是一般蚀刻药水就可直接进行蚀刻线路图案，其必须额外使用对应的特殊蚀刻药水，如此即会造成陶瓷基板的制作成本增加。

而习知另一种陶瓷基板的制作方法，其主要是在基板上设定贯穿孔，并于基板表面依序形成钛层及铜层的溅镀，再于钛层表面形成电镀化学铜；之后黏贴一干膜并利用光罩进行曝光、显影来成像，使线路图案上镀铜得以形成铜线路；于进行剥膜后，再于铜线路上镀镍层，而镍层外镀金，最后去除基板表面钛/铜层。

前述陶瓷基板的制程设计，同样是必须额外使用对应的特殊蚀刻药水，方能将钛/铜层自基板表面去除，也就会增加陶瓷基板的制作程序与制作成本。有鉴于此，传统陶瓷基板的制成方式实有创新改良的必要，藉以减少制作的成本。

发明内容

本发明的主要目的，旨在提供一种陶瓷镀铜基板制造方法及其结构，于陶瓷基板表面先进行溅镀镍或镍合金金属层，藉以表面金属化及完成镀通孔壁作用，而且镍金属层可与铜金属层共享相同的蚀刻药水制作线路图案，故具有一般性印刷电路板的制程考虑，达到有效减化制程并且降低材料及制作成本的目的。

本发明的另一目的在于提升陶瓷基板与表面各金属镀层之间的抗撕离或黏合强度，有效强化陶瓷基板的结构强度，而且陶瓷镀铜基板具有散热性佳及耐高温的优点，可应用于发光二极管(LED)散热基板及致冷器基板。

为达到所述目的，本发明陶瓷镀铜基板制造方法包含以下步骤：选定一陶瓷基板；利用溅镀制程在陶瓷基板表面形成一镍金属层；将一铜金属层以镀膜方式成型于镍金属层上；应用压膜、曝光显影与蚀刻制程等方式来形成线路图案；以及再将铜金属层上的抗蚀刻干膜剥除形成一陶瓷镀铜基板。

于另一较佳实施例中，本发明包含以下步骤：选定一陶瓷基板；于陶瓷基板上进行贯穿孔处理；于陶瓷基板的贯穿孔壁及表面进行镍金属溅镀制程，形成表面金属化及镀通孔；利用镀膜方式于镍金属层上形成一铜金属层；应用压膜、曝光显影与蚀刻制程等方式来形成线路图案；以及再将铜金属层上的抗蚀刻干膜剥除形成一陶瓷镀铜基板。

其中，上述两实施例中的陶瓷镀铜基板另可将其它抗氧化金属设于铜金属层上形成一金属防护层；上述镍金属层设为一纯镍层或是镍合金层的其中一种；上述镀膜方式可以是溅镀、蒸镀、电铸、电镀或化学电镀法的单一种加工法，也可以是其中两种或两种以上先后使用的加工法；上述陶瓷基板为氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化铍的其中一种陶瓷材料；上述蚀刻制程可同时将镍金属层与铜金属层共同蚀刻成型；上述溅镀制程为陶瓷基板单面溅镀或陶瓷基板双面溅镀的其中一种；而上述金属防护层是由化学镍层混合化学金层、化学银层、锡或锡合金层的其中一种所构成。

于再一较佳实施例中，本发明陶瓷镀铜基板制造方法于铜金属层尚未进行压膜、曝光显影与蚀刻制程等方式之前，先行镀膜一银金属层，再以压膜、曝光显影与蚀刻制程等方式将镍金属层、铜金属层与银金属层共同蚀刻成型来形成线路图案，最后再将银金属层上的抗蚀刻干膜剥除即可形成一具有抗氧化银层的陶瓷镀铜基板。

本发明陶瓷镀铜基板设有一陶瓷基板，并于上述陶瓷基板表面溅镀一镍金属层，而上述镍金属层表面设有一铜金属层，上述镍金属层与铜金属层具有一共同蚀刻成型的线路图案，其中，上述陶瓷镀铜基板可应用于发光二极管散热基板及致冷器基板。

于另一较佳实施例中，上述陶瓷基板具有复数个贯穿孔，而上述镍金属层与铜金属层于上述贯穿孔壁上形成镀通孔。

上述陶瓷镀铜基板可进一步于上述铜金属层表面设置一抗氧化的金属防护层；亦或上述陶瓷镀铜基板可进一步于铜金属层表面设置一抗氧化的银金属层，此银金属层具有一与镍金属层与铜金属层共同蚀刻成型的线路图案。

本发明的优点在于：陶瓷基板表面溅镀的镍金属层，使其强化陶瓷基板表面金属化的黏合强度及完成镀通孔壁作用，且镍金属层可与铜金属层共享相同的蚀刻药水制作线路图案，减化制程并且有效降低材料及制作成本，此外，本发明陶瓷镀铜基板兼具有散热性佳及耐高温的优点，可应用于发光二极管(LED)散热基板及致冷器基板。

附图说明

图1是传统陶瓷镀铜基板的示意图；

图2是本发明陶瓷镀铜基板一较佳实施例的制造流程图；

图3是图2前半部流程的结构示意图；

图4是图2后半部流程的结构示意图；

图5是本发明陶瓷镀铜基板另一较佳实施例的制造流程图；

图6是图5前半部流程的结构示意图；

图7是图5后半部流程的结构示意图；

图8是本发明陶瓷镀铜基板再一较佳实施例的制造流程图；

图9是图8前半部流程的结构示意图；以及

图10是图8后半部流程的结构示意图。

【主要组件符号说明】

10------陶瓷基板    14------蚀刻制程

101-------贯穿孔    15------干膜

11-----镍金属层     16------银金属层

111----镀镍通孔     20------陶瓷基材

12------铜金属层    21------干薄膜铬层

121------镀铜通孔   22------干薄膜金层

13------金属防护层  23------铜镀层

具体实施方式

为便于更进一步对本发明的构造、使用及其特征有更深一层明确详实的认识与了解，现举出较佳实施例，配合附图详细说明如下：

首先，请参阅图2至图4所示，本发明为一种陶瓷镀铜基板制造方法包含以下步骤：选定一陶瓷基板10；利用溅镀制程(Sputtering)在陶瓷基板10表面形成一镍金属层11；将一铜金属层12以镀膜方式成型于镍金属层11上；应用压膜、曝光显影与蚀刻制程14等方式来形成线路图案；以及再将铜金属层12上的抗蚀刻干膜15剥除形成一陶瓷镀铜基板。

于图示一较佳实施中，上述镍金属层11设为一纯镍层或是镍合金层的其中一种；上述镀膜方式可以是溅镀、蒸镀、电铸、电镀或化学电镀法的单一种加工法，也可以是其中两种或两种以上先后使用的加工法，如：先用溅镀方法来形成一薄层，再应用另一种(比如电镀方法)来增加金属层的厚度，其多道工序的目的在于取得不同厚度可应用不同的镀膜方式来节省成本；上述陶瓷基板10为氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化铍的其中一种陶瓷材料；上述蚀刻制程14可同时将镍金属层11与铜金属层12共同蚀刻成型；上述溅镀制程为陶瓷基板10单面溅镀或陶瓷基板10双面溅镀的其中一种。

若陶瓷镀铜基板需要一抗氧化层，则可将其它抗氧化金属以镀膜方式使铜金属层12上形成一金属防护层13，其中，上述金属防护层13是由化学镍层混合化学金层、化学银层、锡或锡合金层的其中一种所构成。

上述压膜制程，主要是在基板上欲形成线路图案的表面黏贴一对紫外线反应的聚合性树脂的干膜15(Dry Film)，此一干膜15主要用在聚合后保护线路图案不会被蚀刻掉。

上述曝光显影制程中的曝光部分，是将线路图案制成正版的光罩后，先行定位及平贴于贴好干膜15的基板上，再经曝光机进行抽真空、压板及紫外线照射而完成。受到紫外线的照射的干膜15将产生聚合作用，而干膜15上受到光罩阻挡无法由紫外线透射的线路图案，将无法产生聚合作用。

上述曝光显影制程中的显影部分，则是利用显影液将未产生聚合的干膜15部分去除，而以物理及化学剥除方式将需要保留的线路显现出来，以此一制程步骤所构成的线路，具有细直平整的特性。

而上述蚀刻制程是以一蚀刻药液来进行蚀刻(Etching)，将陶瓷基板10表面未具有干膜15阻挡的镍金属层11与铜金属层12同时去除。

于此一实施例中，本发明陶瓷镀铜基板设有一陶瓷基板10，并于上述陶瓷基板10表面溅镀一镍金属层11，而上述镍金属层11表面设置一铜金属层12，其中，上述镍金属层11与铜金属层12具有一蚀刻成型的线路图案。

本发明陶瓷镀铜基板若需要一抗氧化层，则可在上述铜金属层12表面设置一抗氧化的金属防护层13。

本发明陶瓷镀铜基板于陶瓷基板10表面设置镍金属层11、铜金属层12与金属防护层13，使整个陶瓷镀铜基板具有散热性佳及耐高温的优点，可应用于发光二极管(LED)散热基板及致冷器基板。

请参阅图5至图7所示，于另一较佳实施例中，本发明陶瓷镀铜基板制造方法包含以下步骤：选定一陶瓷基板10；于陶瓷基板10上进行贯穿孔101(through holes)处理；于陶瓷基板10的贯穿孔壁及表面进行溅镀制程，形成表面金属化及镀通孔；利用镀膜方式于镍金属层11上形成一铜金属层12；应用压膜、曝光显影与蚀刻制程14等方式来形成线路图案；以及再将铜金属层12上的抗蚀刻干膜15剥除形成一陶瓷镀铜基板。

于图示一较佳实施例中，上述镍金属层11设为一纯镍层或是镍合金层的其中一种；上述镀膜方式为可以是溅镀、蒸镀、电铸、电镀或化学电镀法的单一种加工法，也可以是其中两种或两种以上先后使用的加工法；上述陶瓷基板10为氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化铍的其中一种陶瓷材料；上述蚀刻制程14可同时将镍金属层11与铜金属层12共同蚀刻成型；上述溅镀制程为陶瓷基板10单面溅镀或陶瓷基板10双面溅镀的其中一种。

同样地，若陶瓷镀铜基板需要一抗氧化层，则可将其它抗氧化金属以镀膜方式使铜金属层12上形成一金属防护层13，其中，上述金属防护层13是由化学镍层混合化学金层、化学银层、锡或锡合金层的其中一种所构成。

而此一制作方式的压膜制程、曝光显影制程与蚀刻制程与前一实施例相同，在此不加以赘述。

本发明陶瓷镀铜基板于此一实施例中，设有一具有复数个贯穿孔101的陶瓷基板10，并于上述陶瓷基板10表面溅镀一镍金属层11，使上述贯穿孔101内形成一镀镍通孔111，另于上述镍金属层11表面溅镀一铜金属层12，并使镀镍通孔111内形成一镀铜通孔121，其中，上述镍金属层11与铜金属层12具有一共同蚀刻成型的线路图案。

本发明陶瓷镀铜基板若需要一抗氧化层，则可在上述铜金属层12表面镀膜一抗氧化的金属防护层13。此一陶瓷镀铜基板同样具有散热性佳及耐高温的优点，亦可应用于发光二极管(LED)散热基板及致冷器基板。

请参阅8图至图10所示，于再一较佳实施例中，本发明陶瓷镀铜基板制造方法包含以下步骤：选定一陶瓷基板10；利用溅镀制程(Sputtering)在陶瓷基板10表面形成一镍金属层11；将一铜金属层12以镀膜方式成型于镍金属层11上；将一银金属层16以镀膜方式成型于铜金属层12上；应用压膜、曝光显影与蚀刻制程14等方式来形成线路图案；以及再将银金属层16上的抗蚀刻干膜15剥除形成一陶瓷镀铜基板。

于一较佳实施例中，上述陶瓷基板10同样可以预先进行贯穿孔101处理，使得经由处理后的陶瓷基板10贯穿孔101于溅镀制程中形成一镀通孔，其余后续方法可由前述实施例得知，在此不加以赘述。

此一陶瓷镀铜基板是在铜金属层12于尚未进行压膜、曝光显影与蚀刻制程14等方式之前，先行镀膜一银金属层16，再以压膜、曝光显影与蚀刻制程14等方式将镍金属层11、铜金属层12与银金属层16共同蚀刻成型来形成线路图案，如此即可在铜金属层12表面直接形成一抗氧化的银金属层16，而不需要在蚀制程14完成后再次镀膜一抗氧化的其它金属层。

传统应用金属铬于陶瓷基板表面，其必须限制第一金属层为一铬层，再将第二金属层选为一其它金属材料层(如镍、钼、钨、钛、银)，而第三金属层为一金层，最后第四金属层为铜层。而传统应用金属铬来制作陶瓷基板的黏合强度如下：

本发明应用金属镍于陶瓷基板10表面，其在第一金属层应用一镍层，再将第二金属层设为一铜层，而最后第三金属层则是由镍层与金层两者结合所构成。本发明应用金属镍来制作陶瓷基板10的黏合强度如下：

由此可知，本发明陶瓷镀铜基板无论在制造方法或是结构上，皆于陶瓷基板表面先进行溅镀镍金属层，藉以表面金属化及完成镀通孔壁作用，而且镍金属层可与铜金属层共享相同的蚀刻药水制作线路图案，故具有一般性印刷电路板的制程考虑，达到有效减化制程并且降低材料及制作成本。

此外，陶瓷基板与表面各金属镀层之间的抗撕离或黏合强度明显较传统应用金属铬优异，有效强化陶瓷基板的结构强度，而且本发明陶瓷镀铜基板亦具有散热性佳及耐高温的优点，可应用于发光二极管(LED)散热基板及致冷器基板。

以上所举实施例仅用为方便说明本发明并非加以限制，在不离本发明精神范畴，熟悉本行业技术人员所可作的各种简易变形与修饰，均仍应含括于本发明专利保护的范围内。

Claims (17)

1.一种陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于包含以下步骤：

选定一陶瓷基板；

利用溅镀制程在上述陶瓷基表面形成一镍金属层；

将一铜金属层以镀膜方式成型于上述镍金属层上；

应用压膜、曝光显影与蚀刻制程等方式来形成线路图案；以及

将铜金属层上的抗蚀刻干膜剥除形成一陶瓷镀铜基板。

2.根据权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述陶瓷基板预先进行贯穿孔处理。

3.根据权利要求2所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：经由贯穿孔处理后的陶瓷基板贯穿孔于溅镀制程中形成一镀通孔。

4.根据权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述铜金属层表面进一步设有一由其它抗氧化金属以镀膜方式形成的金属防护层。

5.根据权利要求4所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述金属防护层是由化学镍层混合化学金层、化学银层、锡或锡合金层的其中一种所构成。

6.根据权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述铜金属层于尚未进行压膜、曝光显影与蚀刻制程等方式之前，先行镀膜一银金属层，再以压膜、曝光显影与蚀刻制程等方式将镍金属层、铜金属层与银金属层共同蚀刻成型来形成线路图案。

7.根据权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述镍金属层设为一纯镍层或是镍合金层的其中一种。

8.根据权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述镀膜方式可以是溅镀、蒸镀、电铸、电镀或化学电镀法的单一种加工法，也可以是其中两种或两种以上先后使用的加工法。

9.根据权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述陶瓷基板为氧化铝、氮化铝、碳化硅、氧化铍的其中一种陶瓷材料。

10.根据权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述蚀刻制程将镍金属层与铜金属层共同蚀刻成型。

11.根据权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法，其特征在于：所述溅镀制程为陶瓷基板单面溅镀或陶瓷基板双面溅镀的其中一种。

12.一种应用如权利要求1所述陶瓷镀铜基板制造方法所制成的陶瓷镀铜基板，其特征在于：其结构包含：

一陶瓷基板；

一镍金属层，溅镀于上述陶瓷基板表面；

一铜金属层，设于上述镍金属层表面；以及

其中，上述镍金属层与铜金属层具有一共同蚀刻成型的线路图案。

13.根据权利要求12所述陶瓷镀铜基板，其特征在于：所述陶瓷基板具有复数个贯穿孔，而上述镍金属层与铜金属层于上述贯穿孔壁上形成镀通孔。

14.根据权利要求13所述陶瓷镀铜基板，其特征在于：所述铜金属层表面设置一由其它抗氧化金属构成的金属防护层。

15.根据权利要求12所述陶瓷镀铜基板，其特征在于：所述铜金属层表面进一步设置一银金属层，上述银金属层具有一与上述镍金属层与铜金属层共同蚀刻成型的线路图案。

16.根据权利要求12所述陶瓷镀铜基板，其特征在于：所述镍金属层设为一纯镍层或是镍合金层的其中一种。

17.根据权利要求12所述陶瓷镀铜基板，其特征在于：所述陶瓷镀铜基板应用于发光二极管散热基板及致冷器基板。

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