CN105810591A - 高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法 - Google Patents

高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，涉及半导体微电子器件制备技术领域。所述方法包括如下步骤：制备生瓷带料；用打孔设备在裁切好的生瓷带料上需要打孔和形成腔体的位置进行打孔并形成腔体；在生瓷片表面和侧壁相应位置通过丝网印刷方法印制需要的金属化图形；在形成的腔体内部填入牺牲材料；对叠片后的生瓷片进行层压处理，通过工艺参数调整控制层间致密度和腔体形状；将制备出的生瓷件进行烧结处理，在生瓷件烧结过程中，牺牲材料烧失，制备出具有封闭腔结构的陶瓷件。通过所述方法制备的陶瓷件的封闭腔体内部具有良好的形貌，并通过在封闭腔底部侧面布线的方式，满足更高频率的信号传输要求。

Description

高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体微电子器件制备技术领域，尤其涉及一种高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法。
背景技术
陶瓷件为氧化铝陶瓷，但不限于氧化铝陶瓷，也可是氮化铝陶瓷、LTCC等陶瓷。传统多层陶瓷加工采用流延工艺制备生瓷带料，带料裁切成标准尺寸的生瓷片，用打孔设备在生瓷片上加工定位孔和腔体，在生瓷片表面用钨浆料或钼浆料，也可采用金、银、铜等导体浆料，采用精密丝网印刷技术印制金属化图形，多层生瓷片进行叠片，层压，再用切割设备将其切割成单个生瓷件，生瓷件经过高温烧结得到陶瓷件。
随着微电子器件传输速率和传输频率的提高，相应配套的陶瓷封装外壳的射频传输性能也需要不断的提高。依托传统的多层陶瓷外壳加工工艺，就需要陶瓷内部射频线条更窄的布线宽度，而内部线条所采用的丝网印刷工艺由于其本身工艺特性——丝网目数、金属浆料及印刷加工工艺性等的限制很难满足更高频率和速率的陶瓷外壳设计要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，通过所述方法制备的陶瓷件的封闭腔体内部具有良好的形貌，并通过在封闭腔底部侧面布线的方式，满足更高频率的信号传输要求。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1）制备生瓷带料，并将生瓷带料裁切成若干个固定尺寸的生瓷片；
2）用打孔设备在裁切好的生瓷带料上需要打孔和形成腔体的位置进行打孔并形成腔体；
3）在生瓷片表面和侧壁相应位置通过丝网印刷方法印制需要的金属化图形；
4）首先在形成的腔体内部填入牺牲材料，然后对上述生瓷件进行叠片处理，将具有牺牲材料的腔体封闭；
5）对叠片后的生瓷片进行层压处理，通过工艺参数调整控制层间致密度和腔体形状；
6）将制备出的生瓷件进行烧结处理，在生瓷件烧结过程中，牺牲材料烧失，制备出具有封闭腔结构的陶瓷件。
进一步的技术方案在于：所述步骤1）中生瓷带料的制作过程中：采用流延工艺制备出生瓷带料，并采用低玻璃化温度粘结剂体系，流延所使用的载带表面状态进行预处理以控制生瓷片表面状态以及粘结剂富集分布状态，使其表面含有大量羟基、羧基、氨基，并使生瓷片粘结剂富集在大气面或被膜面。
进一步的技术方案在于：所述步骤3）中金属化图形使用钨、钼、金、银或铜材料制作。
进一步的技术方案在于：所述步骤3）中，在印制金属化图形时，需要在腔体的侧壁以及底部印制金属化图形。
进一步的技术方案在于：所述步骤4）中牺牲材料的制备方法如下：牺牲材料通过流延方式形成具有一定厚度的牺牲材料膜带，并依据所需加工的腔体形状进行冲裁，使冲裁后的牺牲材料膜带与所述腔体相适配。
进一步的技术方案在于：所述牺牲材料为丙烯酸树脂。
进一步的技术方案在于：所述步骤4）中，叠片分步进行，先在腔体内部填入制备好的牺牲材料，并采用小参数定位叠片。
进一步的技术方案在于：所述方法在步骤5）与步骤6）之间还包括将层压后的瓷片按照设计要求进行裁切的步骤。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法通过在形成的腔体内增加牺牲材料，使得制备的陶瓷件的封闭腔体内部具有良好的形貌；并通过在封闭腔底部以及侧面进行布线的方式，满足更高频率的信号传输要求，实现陶瓷件射频传输性能质的突破；所述方法对多层陶瓷件制作具有很好的适用性，为陶瓷封装获得更高频率和速率的应用需求打下了基础。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图；
图2是通过本发明所述方法制备的陶瓷件的分解结构示意图；
其中：1、首层生瓷片2、腔体3、金属化图形4、底层生瓷片5、过孔。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明公开了一种高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，所述方法包括如下步骤：
1）制备生瓷带料：
制备生瓷带料，并将生瓷带料裁切成若干个固定尺寸的生瓷片；
首先通过粘结剂体系针对本发明调配出合适的生瓷件流延用浆料，主要进行的内容：
1-1）采用低玻璃化温度（但不限于低玻璃化温度）粘结剂体系。
1-2）通过对载带表面进行预处理，改善载带的表面状态，使其表面含有大量羟基、羧基、氨基等。
1-3）生瓷片粘结剂富集分布状态可控（在大气面，但不限在大气面富集，或在被膜面富集）。
通过以上三个方面的作用，保证在后续生瓷片加工中可采用较小的定位水压压力（300PSI-800PSI但不限于此压力），就能保证整个陶瓷件层间的粘结效果。
2）打孔：
用打孔设备在裁切好的生瓷带料上需要打孔和形成腔体的位置进行打孔并形成腔体。
3）丝网印刷：
在生瓷片表面和侧壁相应位置通过丝网印刷方法印制需要的金属化图形，其中金属化图形可以使用钨、钼、金、银、铜或其它导体材料制作。此外，本发明在印制金属化图形时，需要在腔体的侧壁以及底部印制金属化图形。
4）叠片：
首先在形成的腔体内部填入牺牲材料，然后对上述生瓷件进行叠片处理，将具有牺牲材料的腔体封闭，其中，叠片分步进行，先在腔体内部填入制备好的牺牲材料，并采用小参数定位叠片。
牺牲材料可以通过调配材质和组成改善其硬度、弹性模量，保证封闭腔成型性，以及陶瓷件在烧结前期排胶过程中封闭腔内部牺牲材料的完全除去；牺牲材料通过流延方式形成一定厚度牺牲材料膜带，并依据所外壳所需加工的腔体形状，进行冲裁；牺牲材料在烧结过程中采用可烧失，牺牲材料是低玻璃化温度的丙烯酸树脂，但不限于丙烯酸树脂；封闭腔在生瓷加工过程中的保持是依靠牺牲材料的填充实现。
5）层压：
对叠片后的生瓷片进行层压处理，通过工艺参数调整控制层间致密度和腔体形状。
6）热切：
将层压后瓷片按照设计要求进行裁切；
7）烧结：
将制备出的生瓷件进行烧结处理，在生瓷件烧结过程中，牺牲材料烧失，从而制备出具有封闭腔结构的陶瓷件。
图2是通过本发明所述方法制备的陶瓷件的分解结构示意图.
所述方法通过在形成的腔体内增加牺牲材料，使得制备的陶瓷件的封闭腔体内部具有良好的形貌；并通过在封闭腔底部以及侧面进行布线的方式，满足更高频率的信号传输要求，实现陶瓷件射频传输性能质的突破；所述方法对多层陶瓷件制作具有很好的适用性，为陶瓷封装获得更高频率和速率的应用需求打下了基础。

Claims (8)

1.一种高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1）制备生瓷带料，并将生瓷带料裁切成若干个固定尺寸的生瓷片；
2）用打孔设备在裁切好的生瓷带料上需要打孔和形成腔体的位置进行打孔并形成腔体；
3）在生瓷片表面和侧壁相应位置通过丝网印刷方法印制需要的金属化图形；
4）首先在形成的腔体内部填入牺牲材料，然后对上述生瓷件进行叠片处理，将具有牺牲材料的腔体封闭；
5）对叠片后的生瓷片进行层压处理，通过工艺参数调整控制层间致密度和腔体形状；
6）将制备出的生瓷件进行烧结处理，在生瓷件烧结过程中，牺牲材料烧失，制备出具有封闭腔结构的陶瓷件。
2.如权利要求1所述的高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于，所述步骤1）中生瓷带料的制作过程中：
采用流延工艺制备出生瓷带料，并采用低玻璃化温度粘结剂体系，流延所使用的载带表面状态进行预处理以控制生瓷片表面状态以及粘结剂富集分布状态，使其表面含有大量羟基、羧基、氨基，并使生瓷片粘结剂富集在大气面或被膜面。
3.如权利要求1所述的高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于，所述步骤3）中金属化图形使用钨、钼、金、银或铜材料制作。
4.如权利要求1所述的高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于，所述步骤3）中，在印制金属化图形时，需要在腔体的侧壁以及底部印制金属化图形。
5.如权利要求1所述的高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于，所述步骤4）中牺牲材料的制备方法如下：
牺牲材料通过流延方式形成具有一定厚度的牺牲材料膜带，并依据所需加工的腔体形状进行冲裁，使冲裁后的牺牲材料膜带与所述腔体相适配。
6.如权利要求5所述的高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于：所述牺牲材料为丙烯酸树脂。
7.如权利要求1所述的高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于，所述步骤4）中，叠片分步进行，先在腔体内部填入制备好的牺牲材料，并采用小参数定位叠片。
8.如权利要求1所述的高频、高速陶瓷封装外壳用封闭腔结构陶瓷件的制作方法，其特征在于，所述方法在步骤5）与步骤6）之间还包括将层压后的瓷片按照设计要求进行裁切的步骤。
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