CN110945971A - 制造陶瓷基板的方法以及陶瓷基板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造陶瓷基板的方法，包括：将金属层接合到陶瓷基材的两个相对的表面；在所述金属层上形成第一电极层和具有比所述第一电极层更大的体积的第二电极层；计算所述第一电极层的体积和所述第二电极层的体积；调整所述第二电极层的厚度，从而控制由于所述第一电极层的体积和所述第二电极层的体积之间的差异而导致的翘曲。本发明可以通过控制由基材的两个表面上的金属层占据的体积之差导致的翘曲来降低陶瓷基板的缺陷率。

Description

制造陶瓷基板的方法以及陶瓷基板
技术领域
本发明涉及一种陶瓷基板的制造方法。更具体地，本发明涉及一种通过控制陶瓷基板的翘曲制造陶瓷基板的方法和通过该方法制造的陶瓷基板。
背景技术
在本领域中众所周知的是，通过将诸如铜箔的金属箔整体地附着到陶瓷基材来形成陶瓷基板。陶瓷基板通过诸如活性金属钎焊(active metal brazing，AMB)、直接键合铜(direct bond copper，DBC)等制造工艺来制造，并且根据制造工艺可以分为陶瓷AMB基板、陶瓷DBC基板等。
陶瓷DBC基板的制造涉及将可氧化金属直接接合至陶瓷基材，而陶瓷AMB基板的制造涉及将活性金属钎焊至陶瓷基材以形成层并且将金属钎焊至钎焊层。
在这两种工艺中，会形成金属层，然后进行光刻工艺，然后通过蚀刻形成图案层。
然而，在陶瓷基材的相对的表面上形成金属层时，取决于相对的表面上的图案的布置，金属层的面积或厚度可以彼此不同。当面积或厚度的差大于一定比率时，发生称为“翘曲”的现象，在该现象中，基板在高温环境下向相对的表面中的一个翘曲。
结果，当翘曲度大于0.3％时，不可避免地将基板作为次品丢弃。其发生率占总产量的相对较大部分，造成连续生产损失的问题。
根据经验数据，当相对的金属层之间的体积比达到75％至85％的范围时，翘曲度大于0.3％。
如图1中的示例，当形成在基材1的上表面上的金属层2和形成在基材1的下表面上的金属层3之间的体积比超出适当范围时，基板可能在高温环境下翘曲。如图所示，将形成在下表面的金属层3的体积较大的情况称为负翘曲，与相反情况下的正翘曲相比，该负翘曲更容易发生。
上述问题可以通过增加基材的厚度来解决。然而，这种方法在经济上受到限制，并且通常基材与金属层保持约1：1的厚度比。
本发明涉及如图1所示的控制基板的翘曲度的方法。
在背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此，其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
[相关技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国注册专利号10-0731604
(专利文献2)韩国注册专利号10-1053141
发明内容
技术问题
因此，考虑到现有技术中出现的上述问题，做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种通过控制由于在基材的相对的表面上的金属层所占据的体积的差异而可能发生的翘曲来制造陶瓷基板的方法，从而降低了陶瓷基板的缺陷率，并提供了一种陶瓷基板。
技术方案
根据本发明的一个方面的制造陶瓷基板的方法包括：将金属层接合到陶瓷基材的相对的表面中的每一个；在所述金属层上形成第一电极层和具有比所述第一电极层更大的体积的第二电极层；计算所述第一电极层的体积和所述第二电极层的体积；以及控制所述第二电极层的厚度，从而控制由于所述第一电极层的体积和所述第二电极层的体积之间的差异而发生的翘曲。
此外，当所述第一电极层与所述第二电极层的体积比大于或等于75％并小于85％时，可以执行所述控制翘曲。
此外，可以通过控制所述第二电极层的厚度执行所述控制翘曲，从而在执行所述控制翘曲之后所述第一电极层与所述第二电极层的体积比为95％(±10％)。
该方法还可以包括，当所述第一电极层与所述第二电极层的体积比小于75％时，可以确定发生了故障。
此外，可以通过蚀刻控制所述第二电极层的厚度。
本发明还提供根据上述方法制造的陶瓷基板。
有益效果
根据本发明的陶瓷基板的制造方法，通过消除形成在陶瓷基板的相对的表面上的金属层的体积差异来控制翘曲，从而可以在高温环境下制造无翘曲的陶瓷基板。
上述方法可以降低基板的缺陷率，从而改善可加工性和生产率。
附图说明
图1是示出本发明概念的视图。
图2是示出根据本发明的制造陶瓷基板的方法的流程图。
图3是示出通过本发明制造的陶瓷基板的示例的视图。
图4是示出根据本发明的陶瓷基板的翘曲发生的变化的视图。
最佳模式
应该参考示出本发明的示例性实施例的附图和描述附图的内容，以便充分理解本发明、本发明的操作的优点以及通过实施本发明可以实现的目标。
在下面的描述中，应注意，当常规元件的功能和与本发明有关的元件的详细描述可能使本发明的要点不清楚时，这些元件的详细描述将被省略。
图2是示出本发明的陶瓷基板的制造方法的流程图。图3是示出通过本发明制造的陶瓷基板的示例的视图。在下文中，将参照图2和图3描述根据本发明实施例的陶瓷基板的制造方法和陶瓷基板。
根据本发明的制造陶瓷基板的方法的特征在于，在不引起翘曲的情况下制造陶瓷基板从而防止基板向相对的表面中的一个弯曲，该翘曲可能由于接合至陶瓷基材的相对的表面的诸如铜箔的金属层之间的体积差异而发生。
第一，由铜(Cu)箔制成的金属层被接合至陶瓷基材10的相对的表面(上表面和下表面)(S10)。可以通过活性金属钎焊(AMB)方法或直接键合铜(DBC)方法来实现接合金属层从而形成陶瓷基板。
此后，在每个金属层上形成电极层(S20)。
电极层的形成通过包括光刻胶应用、掩模和曝光的光刻工艺以及蚀刻工艺来实现。
这里，在相对的表面的一个表面上形成第一电极层20，并且在另一表面上形成第二电极层30，使得第二电极层30的体积大于第一电极层20的体积。
通过面积与厚度的乘积计算具有这样的体积差的相对的表面上的每个电极层的体积(S30)。
此后，通过控制第二电极层30的厚度来控制翘曲(S40)。
该控制以如下方式执行。计算体积比：第一电极层的体积/第二电极层的体积×100％，并且当计算得出的体积比在大于或等于75％至小于85％的范围内时执行翘曲控制。
根据本发明，当第一电极层与第二电极层的体积比落入上述范围内时，预期发生的翘曲在至少0.3％的翘曲度，从而可以执行翘曲控制。
优选地，根据实验值，当体积比大于85％时，确定为在正常范围内；当体积比小于75％时，确定为有故障由于过度翘曲而发生。
因此，本发明可以进一步包括：当体积比小于75％时确定发生了故障，作为步骤S30中的计算结果。
这里，第一电极层限定陶瓷基板材料的上表面并且第一电极层/第二电极层的体积比小于85％的情况对应于负翘曲，第一电极层界定下表面且第一电极层/第二电极层的体积比小于85％(在这种情况下，第二电极层/第一电极层的体积比大于115％)的情况对应于正翘曲。
此外，S40的翘曲控制的特征在于通过软蚀刻来控制具有相对较大体积的第二电极层30的厚度。
通过这样控制第二电极层的厚度，本发明可以获得第一电极层/第二电极层的最终体积比为95％。
由于实际的翘曲控制蚀刻将产生公差。结果，当第一电极层/第二电极层的体积比在对应于95％±10％的85％至105％的范围内时，满足基板翘曲可接受的正常范围，从而可以制造基板。
图3是示出通过上述工艺制造的陶瓷基板的示例的视图。
陶瓷基材10具有320μm的厚度。在示例中，第一电极层20限定陶瓷基材的上表面，第二电极层30限定下表面。
在示例中，第一电极层20的面积为5,179,2920mm2，第二电极层30的面积为6,055.3600mm2。在没有本发明的翘曲控制的情况下，第一电极层20和第二电极层30的厚度为500μm，并且第一电极层20/第二电极层30×100％的体积比为83％左右。在这种情况下，预计会发生负翘曲。
在这方面，根据本发明，通过蚀刻控制第二电极层30的厚度，使得第一电极层20/第二电极层30×100％的体积比为95％。结果，可以生产厚度为45μm的经过进一步软蚀刻的陶瓷基板。
作为翘曲控制的结果，第一电极层20的体积为2,589.646mm3，第二电极层30的体积为2,755.188mm3，导致第一电极层20/第二电极层30×100％的体积比为94％，从而可以控制陶瓷基板的翘曲。
图4中示出了如上所述生产的根据本发明的陶瓷基板与具有83％的体积比而不进行翘曲控制的陶瓷基板之间翘曲发生的比较结果。表1中概括了比较结果。
表1
Figure BDA0002375937120000051
Figure BDA0002375937120000061
显示了五个样本的结果。如表中所示，发现在体积比为83％且没有翘曲控制的情况下，室温(R.T)下的平均平面度为0.063mm。进一步发现，在没有翘曲控制且体积比为83％的情况下，平均平面度为0.470mm，表明发生了显著变化。
然而，发现基板在经过根据本发明的翘曲控制的情况下，平均平面度为0.110mm，这是非常小的值。
进一步发现，在根据本发明对基板进行翘曲控制的情况下，在350℃通过焊接回流后的偏差为0.04mm，这是非常小的值。
尽管上面已经参考示例性附图描述了本发明，但是本发明不仅限于这里阐述的示例性实施例，并且本领域技术人员将理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，这样的改变和修改应该属于本发明的权利要求，并且本发明的范围应该基于所附权利要求来确定。
<附图中参考数字的描述>
10：陶瓷基材
20：第一电极层
30：第二电极层
S10：将金属层接合到陶瓷基材
S20：在金属层上形成电极层
S30：计算电极层的体积
S40：控制翘曲

Claims (6)

1.一种制造陶瓷基板的方法，所述方法包括：
将金属层接合到陶瓷基材的相对的表面中的每一个；
在所述金属层上形成第一电极层和具有比所述第一电极层更大的体积的第二电极层；
计算所述第一电极层的体积和所述第二电极层的体积；以及
控制所述第二电极层的厚度，从而控制由于所述第一电极层的体积和所述第二电极层的体积之间的差异而发生的翘曲。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述第一电极层与所述第二电极层的体积比大于或等于75％并小于85％时，执行所述控制翘曲。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过控制所述第二电极层的厚度执行所述控制翘曲，使得在执行所述控制翘曲之后所述第一电极层与所述第二电极层的体积比为95％(±10％)。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
当所述第一电极层与所述第二电极层的体积比小于75％时，确定发生了故障。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过蚀刻控制所述第二电极层的厚度。
6.一种陶瓷基板，所述陶瓷基板根据权利要求1-5中任一项所述的方法制造。
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