CN107852827A - 陶瓷电路板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷电路板的制造方法，更详细而言，涉及一种通过印刷形成电路图案的陶瓷电路板的制造方法。本发明的陶瓷电路板的制造方法包括：a)在陶瓷基板上形成钛(Ti)薄膜层的步骤；b)在所述钛(Ti)薄膜层上形成铜(Cu)薄膜层的步骤；c)进行一次以上利用铜(Cu)浆在所述铜(Cu)薄膜层上印刷铜(Cu)图案后进行干燥的步骤，以形成铜(Cu)图案层的步骤；d)烧结所述铜(Cu)图案层的步骤；e)去除未形成所述铜(Cu)图案层的部分的铜(Cu)薄膜层的步骤；以及f)去除未形成所述铜(Cu)图案层的部分的钛(Ti)薄膜层的步骤。根据本发明的陶瓷电路板的制造方法，能够容易制造金属图案与陶瓷基板之间的结合力优秀的陶瓷电路板。

Description

陶瓷电路板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷电路板的制造方法，更详细而言，涉及一种通过印刷形成电路图案的陶瓷电路板的制造方法。
背景技术
由于用于电力供应的电源元件等要求大电流、高电压的元件的发热量非常大，作为搭载其的基板，使用在由AlN、Si3N4等陶瓷材质制成的基板粘贴诸如Al或Cu等金属板的基板。
这种基板用在陶瓷基板上粘贴金属板而制造原板后，通过光刻和刻蚀工程等形成金属图案的方法制造。
作为制造原板的方法，在韩国注册专利第0477866号中公开了利用焊接材料粘贴陶瓷基板和金属板的金属-陶瓷复合基板的制造方法，在韩国公开专利第2014-0127228号中公开了在氮化物层与铜板之间形成厚度为15μm以下的Ag-Cu工程组织层，以提高陶瓷基板与铜板之间的结合力的方法。此外，在韩国注册专利1393760号中公开了一种陶瓷基板和金属薄膜的接合方法，所述陶瓷基板和金属薄膜的接合方法包括：使用包括具有0.1～10.0μm的粒度的填充粉末的导电浆料在陶瓷基板上印刷厚膜的步骤；对印刷在所述陶瓷基板上的所述厚膜进行干燥的步骤；以及在进行干燥的所述厚膜上层叠金属薄膜后进行热处理的步骤。
如此先制作原板后，通过图案化形成金属图案的方法在形成金属图案的过程中，需要利用湿法刻蚀去除相对厚的金属板的一部分。由于应去除的金属板的厚度厚，在刻蚀过程中，也对金属板的截面方向进行腐蚀。此外，由于金属板和陶瓷基板的热膨胀系数的差异，若陶瓷电路板因元件的发热而被加热再被冷却的过程反复进行，则还存在金属板有可能被剥离的问题。
为改善这种问题，在韩国公开专利第2014-0095083号中公开了在氮化铝基板上反复印刷粘度和组成不同的铜浆料后烧结而形成图案的电路板的制造方法。在该专利中，公开了一种为提高氮化铝基板与铜图案之间的粘接力，在铜浆料中追加CuO或Cu2O和粘接玻璃的方法。然而，仅凭使铜浆料中包括氧化铜和粘接玻璃，存在难以获得充分的粘接力的问题。
发明内容
技术课题
本发明旨在改善上述问题点，其目的在于，提供一种金属图案与陶瓷基板之间的结合力优秀的金属浆料印刷方式的陶瓷电路板的制造方法。
技术方案
为达成上述目的，本发明提供一种陶瓷电路板的制造方法，包括：a)在陶瓷基板上形成钛(Ti)薄膜层的步骤；b)在所述钛(Ti)薄膜层上形成铜(Cu)薄膜层的步骤；c)进行一次以上利用铜(Cu)浆在所述铜(Cu)薄膜层上印刷铜(Cu)图案后进行干燥的步骤，以形成铜(Cu)图案层的步骤；d)烧结所述铜(Cu)图案层的步骤；e)去除未形成所述铜(Cu)图案层的部分的铜(Cu)薄膜层的步骤；以及f)去除未形成所述铜(Cu)图案层的部分的钛(Ti)薄膜层的步骤。
优选所述a)步骤是以的厚度形成钛(Ti)薄膜层的步骤，优选所述a)步骤是在将所述陶瓷基板加热至250至350℃的状态下形成钛(Ti)薄膜层的步骤。
此外，优选所述b)步骤是以的厚度形成铜(Cu)薄膜层的步骤。
此外，优选所述c)步骤的所述铜(Cu)浆料包括球形铜(Cu)粉、玻璃熔块(glassfrit)、溶剂以及粘合剂。
另外，优选a)步骤的陶瓷基板为氮化物，尤其，优选为AlN或Si3N4。此外，在所述陶瓷基板为氮化物的情况下，优选在所述a)步骤之前，还包括：在850～950℃的大气中对所述陶瓷基板进行50～70分钟的热处理，以在氮化物的表面形成氧化层的步骤。
所述e)步骤可以是利用选择性地去除铜(Cu)的刻蚀液的湿法刻蚀步骤，所述f)步骤可以是利用选择性地去除钛(Ti)的刻蚀液的湿法刻蚀步骤。
另外，所述c)步骤可以是以10～400μm的厚度形成铜(Cu)图案层的步骤。
发明的效果
根据本发明的陶瓷电路板的制造方法，能够容易制造金属图案与陶瓷基板之间的结合力优秀的陶瓷电路板。
附图说明
图1是本发明的陶瓷电路板的制造方法的一实施例的流程图。
图2是示出在陶瓷基板上形成有钛(Ti)薄膜层的状态的图。
图3是示出在钛(Ti)薄膜层上形成有铜(Cu)薄膜层的状态的图。
图4是示出在铜(Cu)薄膜层上形成有铜(Cu)图案层的状态的图。
图5是示出去除铜(Cu)薄膜层的状态的图。
图6是示出去除钛(Ti)薄膜层的状态的图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的基板制造方法的优选实施例进行详细说明。但是，本发明不限于以下公开的实施例，而是将以互相不同的多样化的形态实现，本实施例仅为使本发明的公开完整，并向一般的技术人员完整地告知发明的范畴而提供。
图1是本发明的陶瓷电路板的制造方法的一实施例的流程图。参考图1，本发明的陶瓷电路板的制造方法的一实施例以在陶瓷基板10上形成钛(Ti)薄膜层20的步骤(S1)开始。
对陶瓷基板10不作特殊限定，但优选为氮化物。例如，可以是AlN或Si3N4。由于诸如AlN和Si3N4等氮化物相较于氧化物热导率高，因而适合用作搭载发热量大的元件的基板的材料。虽然也可以在陶瓷基板10上直接形成钛(Ti)薄膜层20，但也可以在850～950℃的大气中对陶瓷基板10进行50分钟～70分钟的热处理以在氮化物的表面形成氧化层后，再形成钛(Ti)薄膜层20。这是因为，相较于氮化物，氧化物与金属的粘接力优秀。
优选钛(Ti)薄膜层20以的厚度形成。钛(Ti)薄膜层20可以用已经公知的多样化的方法形成。例如，可以用喷溅方法形成。在提高钛(Ti)薄膜层20与陶瓷基板10之间的粘接力的方面而言，优选钛(Ti)薄膜层20的形成步骤在将陶瓷基板10加热至250至350℃的状态下进行。图2是示出在陶瓷基板上形成有钛(Ti)薄膜层的状态的图。
接下来，在钛(Ti)薄膜层20上形成铜(Cu)薄膜层30(S2)。铜(Cu)薄膜层30可以用已经公知的多样化的方法形成。优选铜(Cu)薄膜层30以的厚度形成。图3是示出在钛(Ti)薄膜层上形成有铜(Cu)薄膜层的状态的图。
接下来，利用铜(Cu)浆料在铜(Cu)薄膜层30上印刷铜(Cu)图案后进行干燥，以形成铜(Cu)图案层40(S3)。印刷和干燥步骤可以反复进行至印刷层的厚度成为10～400μm。
铜(Cu)浆料包括球形铜(Cu)粉、玻璃熔块(glass frit)、溶剂以及粘合剂。玻璃熔块是促进铜(Cu)粉的烧结的烧结助剂，与此同时，起补偿铜图案层40与陶瓷基板10之间的热膨胀系数的差异的作用。图4是示出在铜(Cu)薄膜层上形成有铜(Cu)图案层的状态的图。
接下来，烧结铜(Cu)图案层40(S4)。烧结铜(Cu)图案层40的热处理概况包括：为去除粘合剂，向氮气氛围少量地供应水蒸气或氧气的烘烤(bakeout)步骤；液相烧结铜(Cu)粉的步骤；以及进行冷却的步骤。为防止铜(Cu)的氧化，优选液相烧结铜(Cu)粉的步骤在氮气氛围中进行。此时，可以供应少量的氧气，以使玻璃熔块容易浸润(wetting)于铜(Cu)粉。烘烤步骤可以以300至500℃左右进行，且液相烧结的步骤可以以700至900℃左右进行。整体烧结所需要的时间可以大约为50至70分钟左右，且可以在诸如马弗式热处理炉等连续式热处理炉中进行或在诸如箱式烤炉等配置类型的热处理炉中进行。
接下来，去除未形成铜(Cu)图案层的部分的铜(Cu)薄膜层(S5)。该步骤可以利用选择性地溶解铜(Cu)的刻蚀液进行。被烧结的铜(Cu)图案层45也被刻蚀液部分地溶解，但由于铜(Cu)图案层45的厚度远远厚于铜(Cu)薄膜层30的厚度，因而不会成为问题。图5是示出去除铜(Cu)薄膜层的状态的图。
最后，去除未形成铜(Cu)图案层的部分的钛(Ti)薄膜层(S6)。该步骤可以利用选择性地溶解钛(Ti)，而不溶解铜(Cu)图案层45的刻蚀液进行。图6是示出去除钛(Ti)薄膜层的状态的图。
在必要的情况下，可以追加性地进行镀镍(Ni)、镀金(Au)等，电镀后，印刷PSR(photo solder resist，感光型阻焊剂)浆料后进行热处理，以防止通过回流工程在陶瓷电路板上封装元件的过程中元件歪斜。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了图示和说明，但本发明不限于上述规定的优选的实施例，显而易见地，在不脱离权利要求书中请求的本发明的要旨的前提下，本发明所属技术领域中的一般的技术人员均可以实施多样化的变形，这些变形将落入权利要求书的记载范围内。

Claims (11)

1.一种陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，包括：
a)在陶瓷基板上形成钛(Ti)薄膜层的步骤；
b)在所述钛(Ti)薄膜层上形成铜(Cu)薄膜层的步骤；
c)进行一次以上利用铜(Cu)浆在所述铜(Cu)薄膜层上印刷铜(Cu)图案后进行干燥的步骤，以形成铜(Cu)图案层的步骤；
d)烧结所述铜(Cu)图案层的步骤；
e)去除未形成所述铜(Cu)图案层的部分的铜(Cu)薄膜层的步骤；以及
f)去除未形成所述铜(Cu)图案层的部分的钛(Ti)薄膜层的步骤。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述a)步骤是以的厚度形成钛(Ti)薄膜层的步骤。
3.根据权利要求1所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述a)步骤是在将所述陶瓷基板加热至250至350℃的状态下形成钛(Ti)薄膜层的步骤。
4.根据权利要求1所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述b)步骤是以的厚度形成铜(Cu)薄膜层的步骤。
5.根据权利要求1所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述c)步骤的所述铜(Cu)浆料包括球形铜(Cu)粉、玻璃熔块(glassfrit)、溶剂以及粘合剂。
6.根据权利要求1所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述a)步骤的陶瓷基板为氮化物。
7.根据权利要求6所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述氮化物为AlN或Si3N4。
8.根据权利要求6所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
在所述a)步骤之前，还包括：在850～950℃的大气中对所述陶瓷基板进行50～70分钟的热处理，以在氮化物的表面形成氧化层的步骤。
9.根据权利要求1所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述e)步骤是利用选择性地去除铜(Cu)的刻蚀液的湿法刻蚀步骤。
10.根据权利要求1所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述f)步骤是利用选择性地去除钛(Ti)的刻蚀液的湿法刻蚀步骤。
11.根据权利要求1所述的陶瓷电路板的制造方法，其特征在于，
所述c)步骤是以10～400μm的厚度形成铜(Cu)图案层的步骤。
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