CN106783755A - 一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，包括有以下步骤：（1）薄膜金属化：（2）制作陶瓷底座上的独立线路及环形镀铜层；（3）整平；（4）电镀加厚；本发明通过采用薄膜金属化、贴干膜、曝光显影、电镀铜和整平的方式制作陶瓷底座线路层，再通过重复贴干膜、曝光显影、电镀加厚工艺制作独立线路外围的镀铜围坝，获得带镀铜围坝的陶瓷封装基板，该方法制作的线路具有尺寸精度高，线路解析度高、表面平整度高等优点；环形镀铜层通过多次电镀加厚形成镀铜围坝，镀铜围坝与陶瓷底座属于一体式成型连接，不会产生气泡，连接牢固度更好，可靠性更高，气密性更好，并且工艺易控制，产品一致性好。
Description
技术领域
本发明涉及微电子封装领域技术，尤其是指一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法。
背景技术
目前对封装气密性及可靠性要求较高的传感器、晶体振荡器、谐振器、功率型半导体、激光器等光电器件来说，一般采用陶瓷基板封装，其常用结构是在带有线路层的陶瓷底座上设置金属围坝，金属围坝与陶瓷底座围构形成密封腔室，用于放置器件芯片，填充封装胶水、惰性气体或者直接抽真空，从而实现高可靠性的气密封装。
现有陶瓷基板的底座线路一般采用厚膜丝印方式制作，底座上下表面线路层的导通孔也采用丝印灌充金属浆料的方式进行填充，金属围坝则通过钎焊或粘接的方式固定于陶瓷底座上，这种陶瓷基板封装结构存在以下缺陷：其一，厚膜丝印方式制作的线路解析度不高，对位精度低，表面粗糙，不利于器件芯片的固晶焊线，不利于器件微型化的发展趋势；其二，丝印灌浆方式制作的导通孔存在孔隙，降低了器件电连接的可靠性；其三，金属围坝如采用钎焊与陶瓷底座连接，焊接层容易产生气隙，导致气密性下降，且钎焊工艺属于高温制程，焊接过程中的热应力会导致基板曲翘变形，降低了基板可靠性和气密性，影响产品合格率；其四，如采用有机物粘接方式设置金属围坝，围坝与陶瓷基板的结合不牢靠，容易出现气泡，从而影响封装气密性，且有机粘结材料在光照（尤其是紫外光）、热作用下会出现老化，失去粘结性，导致可靠性存在极大失效风险。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，其能有效解决现有基板线路粗糙、解析度不高、导通孔填充不良、钎焊或粘接围坝方式所存可靠性及气密性不良问题。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，包括有以下步骤：
（1）薄膜金属化：对陶瓷板表面进行薄膜金属化；
（2）制作陶瓷底座上的独立线路及环形镀铜层：在金属化的陶瓷板表面依次进行贴干膜、曝光显影和电镀铜，获得带有多个独立线路及环形镀铜层的陶瓷底座，每一独立线路间隔分开，且每一独立线路的外围对应分布着一个环形镀铜层，环形镀铜层与独立线路间隔分开；
（3）整平：对带有干膜、独立线路及环形镀铜层的陶瓷底座表面进行整平；
（4）电镀加厚：对整平后的陶瓷底座重复进行压干膜、曝光显影、电镀铜，使独立线路外围的环形镀铜层通过电镀加厚增加到所需高度，形成镀铜围坝，镀铜围坝与陶瓷底座围构成为封装腔室并形成一体式连接结构。
作为一种优选方案，所述步骤（1）中采用磁控溅射或真空蒸镀的方式对陶瓷板表面进行薄膜金属化。
作为一种优选方案，进一步包括有以下步骤：
（5）退干膜、蚀刻：通过退干膜和蚀刻工艺在陶瓷底座上获得彼此分隔的独立线路和镀铜围坝；
（6）表面处理：对陶瓷底座上的独立线路及镀铜围坝进行化金或化银表面处理。
作为一种优选方案，所述独立线路及环形镀铜层是通过薄膜金属化、压干膜、曝光显影和电镀铜的方式制作在陶瓷板的上下表面，陶瓷板上下表面的独立线路之间设置有导通孔实现垂直电连接，导通孔采用金属填充，陶瓷板、独立线路、环形镀铜层构成陶瓷底座。
作为一种优选方案，所述环形镀铜层对应分布在陶瓷底座上表面独立线路的外围并与独立线路间隔分开。
作为一种优选方案，所述镀铜围坝是对上述陶瓷底座再次进行压干膜、曝光显影、电镀，使上述环形镀铜层单独被电镀加厚而形成的。
作为一种优选方案，所述镀铜围坝的高度为0.1mm-1mm。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：
本发明通过采用薄膜金属化、贴干膜、曝光显影、电镀铜和整平的方式制作陶瓷底座线路层，再通过重复贴干膜、曝光显影、电镀加厚工艺制作独立线路外围的镀铜围坝，获得带镀铜围坝的陶瓷封装基板，该方法制作的线路层具有尺寸精度高，线路解析度高、表面平整度高等优点；线路层间的导通孔采用电镀铜完全填充，可靠性高；环形镀铜层通过多次电镀加厚形成镀铜围坝，镀铜围坝与陶瓷底座属于一体式成型连接，不会产生气泡，连接牢固度更好，可靠性更高，气密性更好，并且工艺易控制，产品一致性好。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之较佳实施例制作流程的第一状态截面图；
图2是本发明之较佳实施例制作流程的第二状态截面图；
图3是本发明之较佳实施例制作流程的第三状态截面图；
图4是本发明之较佳实施例制作流程的第四状态截面图；
图5是本发明之较佳实施例制作流程的第五状态截面图；
图6是本发明之较佳实施例制作流程的第六状态截面图；
图7是本发明之较佳实施例制作流程的第七状态截面图；
图8是本发明之较佳实施例中单个成品的立体图；
图9是本发明之较佳实施例中整板的立体示意图。
附图标识说明：
10、陶瓷底座 11、陶瓷板
12、独立线路 13、环形镀铜层
14、导通孔 101、封装腔室
20、干膜 30、镀铜围坝。
具体实施方式
本发明揭示一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，包括有以下步骤：
（1）薄膜金属化：对陶瓷板11表面进行薄膜金属化。在本实施例中，采用磁控溅射或真空蒸镀的方式对陶瓷板11表面进行薄膜金属化。
（2）制作陶瓷底座10上的独立线路12及环形镀铜层13：在金属化的陶瓷板11表面依次进行贴干膜20、曝光显影和电镀铜，获得带有多个独立线路12及环形镀铜层13的陶瓷底座10，每一独立线路12间隔分开，且每一独立线路12的外围对应分布着一个环形镀铜层13，环形镀铜层13与独立线路12间隔分开。如图1所示，为贴干膜20后的放大截面图，如图2所示，为曝光显影后的放大截面图，如图3所示，为电镀铜后的放大截面图。以及，在本实施例中，所述独立线路12及环形镀铜层13是通过薄膜金属化、压干膜、曝光显影和电镀铜的方式制作在陶瓷板11的上下表面，陶瓷板11上下表面的独立线路12之间设置有导通孔14实现垂直电连接，导通孔14采用金属填充，陶瓷板11、独立线路12、环形镀铜层13构成陶瓷底座10。所述环形镀铜层13对应分布在陶瓷底座10上表面独立线路12的外围并与独立线路12间隔分开。
（3）整平：对带有干膜20、独立线路12及环形镀铜层13的陶瓷底座10表面进行整平，整平可采用砂带方式实现。
（4）电镀加厚：对整平后的陶瓷底座10重复进行压干膜20、曝光显影、电镀铜，使独立线路12外围的环形镀铜层13通过电镀加厚增加到所需高度，形成镀铜围坝30，镀铜围坝30与陶瓷底座10围构成为封装腔室101并形成一体式连接结构。如图4所示，为压干膜20后的放大截面图；如图5所示，为曝光显影后的放大截面图；如图6所示，为经过至少重复一次压干膜20、曝光显影、电镀铜后的放大截面图。在本实施例中，所述镀铜围坝30是对上述陶瓷底座10再次进行压干膜、曝光显影、电镀，使上述环形镀铜层13单独被电镀加厚而形成的，所述镀铜围坝30的高度为0.1mm-1mm。
进一步包括有以下步骤：
（5）退干膜、蚀刻：如图7至图9所示，通过退干膜和蚀刻工艺在陶瓷底座10上获得彼此分隔的独立线路12和镀铜围坝30。
（6）表面处理：对陶瓷底座10上的独立线路12及镀铜围坝30进行化金或化银表面处理。
对本发明方法制得的成品进行可靠性和气密性测试，可靠性和气密性的测试方法为现有技术，在此对可靠性和气密性的测试方法不做详细叙述。经测试，可靠性满足美国军方MIL-STD-883要求，气密性实验测试得到的泄漏率的数值小于5.9X10-9 Pa.m3/s，达到了优良等级。
本发明的设计重点在于：本发明通过采用薄膜金属化、贴干膜、曝光显影、电镀铜和整平的方式制作陶瓷底座线路层，再通过重复贴干膜、曝光显影、电镀加厚工艺制作独立线路外围的镀铜围坝，获得带镀铜围坝的陶瓷封装基板，该方法制作的线路层具有尺寸精度高，线路解析度高、表面平整度高等优点；线路层间的导通孔采用电镀铜完全填充，可靠性高；环形镀铜层通过多次电镀加厚形成镀铜围坝，镀铜围坝与陶瓷底座属于一体式成型连接，不会产生气泡，连接牢固度更好，可靠性更高，气密性更好，并且工艺易控制，产品一致性好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：
（1）薄膜金属化：对陶瓷板表面进行薄膜金属化；
（2）制作陶瓷底座上的独立线路及环形镀铜层：在金属化的陶瓷板表面依次进行贴干膜、曝光显影和电镀铜，获得带有多个独立线路及环形镀铜层的陶瓷底座，每一独立线路间隔分开，且每一独立线路的外围对应分布着一个环形镀铜层，环形镀铜层与独立线路间隔分开；
（3）整平：对带有干膜、独立线路及环形镀铜层的陶瓷底座表面进行整平；
（4）电镀加厚：对整平后的陶瓷底座重复进行压干膜、曝光显影、电镀铜，使独立线路外围的环形镀铜层通过电镀加厚增加到所需高度，形成镀铜围坝，镀铜围坝与陶瓷底座围构成为封装腔室并形成一体式连接结构。
2.根据权利要求1所述的一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中采用磁控溅射或真空蒸镀的方式对陶瓷板表面进行薄膜金属化。
3.根据权利要求1所述的一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，其特征在于：进一步包括有以下步骤：
（5）退干膜、蚀刻：通过退干膜和蚀刻工艺在陶瓷底座上获得彼此分隔的独立线路和镀铜围坝；
（6）表面处理：对陶瓷底座上的独立线路及镀铜围坝进行化金或化银表面处理。
4.根据权利要求1所述的一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，其特征在于：所述独立线路及环形镀铜层是通过薄膜金属化、压干膜、曝光显影和电镀铜的方式制作在陶瓷板的上下表面，陶瓷板上下表面的独立线路之间设置有导通孔实现垂直电连接，导通孔采用金属填充，陶瓷板、独立线路、环形镀铜层构成陶瓷底座。
5.根据权利要求1所述的一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，其特征在于：所述环形镀铜层对应分布在陶瓷底座上表面独立线路的外围并与独立线路间隔分开。
6.根据权利要求1所述的一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，其特征在于：所述镀铜围坝是对上述陶瓷底座再次进行压干膜、曝光显影、电镀，使上述环形镀铜层单独被电镀加厚而形成的。
7.根据权利要求1所述的一种带镀铜围坝的陶瓷封装基板制备方法，其特征在于：所述镀铜围坝的高度为0.1mm-1mm。
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