CN112672505A - Ltcc基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，包括：撕掉生瓷片背膜并对去膜生瓷片进行老化处理；对去膜生瓷片进行冲孔；对去膜生瓷片实施填孔工艺并对填孔后的生瓷片进行干燥；对填孔后的生瓷片进行整平处理，得到整平处理后的生瓷片；对整平处理后的生瓷片进行刮孔；对每一层整平处理后的生瓷片进行电路制作并完成整平处理后的生瓷片到单个电路的生瓷坯的转换；将单个电路的生瓷坯进行热压处理，并通过共烧工艺完成LTCC基板的共烧处理。
Description
技术领域
本发明涉及LTCC基板领域，尤其涉及一种LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法。
背景技术
LTCC(低温共烧陶瓷)技术是一种高密度、多层布线的电路基板及封装技术，该技术利用机械或者激光打孔、钢网印刷填孔、丝网印刷导体、叠片、层压及烧结工艺，实现电路基板的制作。这就意味着LTCC电路基板不可避免的存在较多的层间互联通孔，且为了提高集成度，层间互联通孔的层数亦会增加。
由于LTCC技术可以将无源元件形成于电路基板内部，并结合有源器件的表面贴装工艺，实现高密度、高集成度组件的制作，被广泛应用于有源相控阵雷达T/R组件领域，是推进机载、星载及舰载相控阵雷达小型化、轻量化、高性能及高可靠性进程的重要手段。
为了使T/R组件获得更好的微波特性，需要对基板表面平坦性提出较高要求。在LTCC基板烧结过程中，特别的，当基板存在多层通孔堆叠时，烧结后通孔处浆料凸起非常明显，这些凸起会影响芯片等有源器件的组装，因此通常情况下要求多层通孔堆叠的表面平坦度必须优于10μm。
除了烧结工序，另一个造成通孔凸起的因素是，如图1所示，图1(a)为带膜填孔后效果图；图1(b)为带膜填孔后再去膜的效果图。生瓷片1背面厚度约50μm的背膜2内会填充有浆料，当背膜2被撕掉时，这部分浆料会残留在生瓷片1背面，导致通孔多层生瓷叠压使生瓷变薄而金属孔柱压缩率相对较小，因此多层堆叠继续恶化孔高。
此外，通孔填充后，由于溶剂挥发会导致孔中心处浆料凹陷、孔边缘处稍微凸起，为了避免互联通孔的孔洞，填孔时需要控制凹陷低于30微米，这就导致边缘的凸起更严重一点儿，进而继续恶化烧结后的孔高。
目前，现有技术中控制通孔凸起的方法主要是在产品设计时，对于需要超过四层的堆叠处进行错位排布，这种方法会降低基板的利用率，并对于组件的微波性能产生影响，特别是Ka以上频段。
发明内容
针对上述现有技术的不足，为了更好的控制基板烧结后通孔凸起的技术问题，提高多层堆叠通孔的平坦度，本发明提供了一种LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，包括：撕掉生瓷片背膜并对去膜生瓷片进行老化处理；对去膜生瓷片进行冲孔；对去膜生瓷片实施填孔工艺并对填孔后的生瓷片进行干燥；对填孔后的生瓷片进行整平处理，得到整平处理后的生瓷片；对整平处理后的生瓷片进行刮孔；对每一层整平处理后的生瓷片进行电路制作并完成整平处理后的生瓷片到单个电路的生瓷坯的转换；将单个电路的生瓷坯进行热压处理，并通过共烧工艺完成LTCC基板的共烧处理。
根据本发明的实施例，其中，撕掉生瓷片背膜包括：沿着生瓷片对角线方向撕掉生瓷片背膜。
根据本发明的实施例，其中，老化处理包括：将去膜生瓷片放置于处于恒温恒湿环境下的老化箱中72小时。
根据本发明的实施例，其中，对去膜生瓷片进行冲孔包括：机械冲孔或激光冲孔。
根据本发明的实施例，其中，填孔工艺采用钢网印刷填孔；对填孔后的生瓷片进行干燥包括：将填孔后的生瓷片静置于恒温恒湿的环境中，以确保浆料中的有机溶剂完全挥发。
根据本发明的实施例，其中，整平处理的整平压力为16～21bar，整平时间为10～30s。
根据本发明的实施例，其中，对整平处理后的生瓷片进行刮孔包括：利用刮孔用具沿预设同一方向刮除整平处理后的生瓷片的通孔处凸起浆料；刮孔用具刮孔时与整平处理后的生瓷片表面呈预设的角度；刮完整个整平处理后的生瓷片后清洁整平处理后的生瓷片的表面。
根据本发明的实施例，其中，对每一层整平处理后的生瓷片进行电路制作并完成整平处理后的生瓷片到单个电路的生瓷坯的转换包括：通过丝网印刷对每一层整平处理后的生瓷片进行电路制作；通过LTCC叠片、层压工艺规程完成整平处理后的生瓷片到生瓷坯的过程；通过LTCC热切技术完成生瓷坯到单个电路的生瓷坯的转换。
根据本发明的实施例，其中，热压处理包括：将生瓷片放置于热板上，并在生瓷片上压上平整的板。
根据本发明的实施例，其中，热板的预设温度为60～80℃。
从上述技术方案可以看出，本发明的一种LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法具有以下有益效果：
本发明通过撕掉生瓷片及背膜的方法避免背膜残留浆料带来的通孔凸起，再利用叠片机的整平和刮孔技术，压实生瓷片内的浆料并去掉生瓷片正面多余的浆料，有效的避免了正面残留浆料带来的通孔凸起，保证了超过十层生瓷片堆叠的烧结凸起低于10μm。本发明的方法简单易行、成本低廉，适合于各种厚度和外形的LTCC基板制作。
附图说明
图1示意性示出了现有技术中生瓷片带膜填孔后再去膜的效果图；
图2示意性示出了根据本发明实施例的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法的流程示意图；
图3(a)示意性示出了根据本发明实施例的生瓷片实施整平处理工艺前通孔的效果图；
图3(b)示意性示出了根据本发明实施例的生瓷片实施整平处理工艺后通孔的效果图；
图4(a)-(c)示意性示出了根据本发明实施例的生瓷片实施刮孔工艺的示意图。
具体实施方式
在一实施方式中，可以将打孔后的生瓷片在填孔之前先去掉背面膜，利用厚的塑料薄片来支撑生瓷片完成填孔工序，并利用滚轮碾压生瓷片，保证填孔浆料被压平，通过该方式实现控制通孔凸起。该方法在实施中，本领域技术人员发现，打孔后的生瓷片，再去除背膜时候不可避免的会产生形变，且形变趋势不可控，这将大大降低叠片精度，严重时产品会出现批次性的质量问题；通过滚轮碾压可以压平浆料，但通孔边缘导体浆料仍然比中心多，在多层，特别是十层以上通孔堆叠时孔高出现严重超限，导致产品质量不合格。
基于此，本发明提供了一种LTCC基板烧结平坦化的控制方法，该方法能够更好的控制基板烧结后通孔凸起的技术问题，提高多层堆叠通孔的烧结平坦度。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
图2示意性示出了根据本发明实施例的LTCC基板多层堆叠通孔的烧结平坦化的控制方法的流程示意图。
如图2所示，该方法包括操作S201～S207。
在操作S201，撕掉生瓷片背膜并对去膜生瓷片进行老化处理。
根据本发明的实施例，生瓷片背膜可以为Mylar膜，贴于生瓷片的背面，厚度约为50μm。
根据本发明的实施例，撕掉生瓷片背膜包括先将生瓷片正面朝下放置在撕膜台上，开启真空，将生瓷片紧紧吸住。
根据本发明的实施例，将紧紧吸住的生瓷片从右上角的位置将背膜轻轻揭开，并沿着生瓷片对角线方向缓缓地将背膜撕掉。
根据本发明的实施例，对去膜生瓷片进行老化处理包括将去膜的生瓷片转移到洁净的垫纸上，并放置于温度为23℃，湿度为5％的恒温恒湿环境下的老化箱中72小时。
根据本发明的实施例，老化处理用于有效去除生瓷片去膜时产生的形变。
在操作S202，对去膜生瓷片进行冲孔。
根据本发明的实施例，对去膜生瓷片进行冲孔包括机械打孔或激光打孔。根据生瓷片机械打孔或激光打孔工艺，完成生瓷片的冲孔。
在操作S203，对去膜生瓷片实施填孔工艺并对填孔后的生瓷片进行干燥。
根据本发明的实施例，填孔工艺包括钢网印刷填孔，网版间距为0.3-1mm，印刷次数为1次，吸气风机周率为60Hz。
根据本发明的实施例，对填孔后的生瓷片进行干燥包括：将填孔后的生瓷片静置于温度为23℃，湿度为5％的恒温恒湿的环境中干燥24小时，以确保浆料中的有机溶剂完全挥发。
根据本发明的实施例，通过撕掉生瓷片及背膜的方法避免背膜残留浆料带来的通孔凸起，避免了通孔多层生瓷叠压使生瓷变薄而金属孔柱压缩率相对较小的问题。
在操作S204，对填孔后的生瓷片进行整平处理，得到整平处理后的生瓷片。
根据本发明的实施例，利用叠片机对填孔后的生瓷片上的通孔进行整平处理。整平处理温度为25℃，整平压力为16-21bar，时间为10-30s。
根据本发明的实施例，对填孔后的生瓷片进行整平处理的过程可以将通孔内的浆料压实，并将通孔表面的浆料压平。
例如，图3(a)示意性示出了根据本发明实施例的填孔后的生瓷片实施整平处理工艺前通孔的效果图；以及，图3(b)示意性示出了根据本发明实施例的填孔后的生瓷片实施整平处理工艺后通孔的效果图。
如图3(a)和图3(b)所示，填孔后的生瓷片31利用叠片机实施整平处理工艺的前后，通孔内的填充浆料32被压实，通孔表面的浆料33由不平整状态被压平为平整状态。
在操作S205，对整平处理后的生瓷片进行刮孔。
根据本发明的实施例，对整平处理后的生瓷片进行刮孔包括：将整平处理后的生瓷片放到洁净的垫纸上，使用刮孔用具沿生瓷片的同一方向缓慢刮除通孔表面凸起的浆料，其中，刮刀压力为0.25-0.4MPa，背压为0.1MPa，刮刀速度为5-30mm/s。
例如，图4(a)-(c)示意性示出了根据本发明实施例的生瓷片实施刮孔工艺的示意图。
如图4(a)-(c)所示，图(a)为整平处理后的生瓷片通孔的效果图，从图(b)-图(c)可以看出，利用刮孔用具41对整平处理后的生瓷片表面浆料33进行刮孔，刮孔用具41与整平处理后的生瓷片31的表面呈一定的角度，沿着同一方向将整平处理后的生瓷片31的正面的浆料33去除。
根据本发明的实施例，将整个整平处理后的生瓷片实施完刮孔工艺后，利用清洁工具将整平处理后的生瓷片的表面清洁干净。
根据本发明的实施例，清洁工具包括小毛刷或者洗耳球。
根据本发明的实施例，利用叠片机的整平和刮孔技术，压实生瓷片内的浆料并去掉生瓷片正面多余的浆料，有效的避免了正面残留浆料带来的通孔凸起，保证了超过十层生瓷片堆叠的烧结凸起低于10μm。
在操作S206，对每一层整平处理后的生瓷片进行电路制作并完成整平处理后的生瓷片到单个电路的生瓷坯的转换。
根据本发明的实施例，通过丝网印刷对每一层整平处理后的生瓷片进行电路制作，完成每一层整平处理后的生瓷片的电路制作。
根据本发明的实施例，通过LTCC叠片、层压工艺规程完成整平处理后的生瓷片到生瓷坯的过程，层压温度为75-80℃，压力为14-21MPa，保压时间为20min。
根据本发明的实施例，通过LTCC热切技术完成生瓷坯到单个电路的生瓷坯的转换。
在操作S207，将单个电路的生瓷坯进行热压处理，并通过共烧工艺完成LTCC基板的共烧处理。
根据本发明的实施例，热压处理包括将每个单个电路的生瓷坯放置于60-80℃的热板上，并在每个单个电路的生瓷坯上压上平整的不锈钢板，静置30-60min，用于释放层压过程中积累的应力。
根据本发明的实施例，通过提供一种LTCC基板多层堆叠通孔的烧结平坦化的控制方法，更好的控制基板烧结后通孔凸起，提高多层堆叠通孔的平坦度，先去膜打孔再填孔的方法避免了背膜残留浆料带来的通孔凸起，再利用叠片机的整平和刮孔技术，压实生瓷片内的浆料并去掉生瓷片正面多余的浆料，有效的避免了正面残留浆料带来的通孔凸起，解决了生瓷片多层堆叠，特别是超过十层生瓷片堆叠的烧结通孔凸起出现的孔高超限问题。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，包括：
撕掉生瓷片背膜并对去膜生瓷片进行老化处理；
对所述去膜生瓷片进行冲孔；
对所述去膜生瓷片实施填孔工艺并对填孔后的生瓷片进行干燥；
对所述填孔后的生瓷片进行整平处理，得到整平处理后的生瓷片；
对所述整平处理后的生瓷片进行刮孔；
对每一层所述整平处理后的生瓷片进行电路制作并完成所述整平处理后的生瓷片到单个电路的生瓷坯的转换；
将所述单个电路的生瓷坯进行热压处理，并通过共烧工艺完成所述LTCC基板的共烧处理。
2.根据权利要求1所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，
所述撕掉生瓷片背膜包括：沿着所述生瓷片对角线方向撕掉所述生瓷片背膜。
3.根据权利要求1所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，
所述老化处理包括：将所述去膜生瓷片放置于处于恒温恒湿环境下的老化箱中72小时。
4.根据权利要求1所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，
所述对所述去膜生瓷片进行冲孔包括：机械冲孔或激光冲孔。
5.根据权利要求1所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，
所述填孔工艺采用钢网印刷填孔；
所述对填孔后的生瓷片进行干燥包括：将所述填孔后的生瓷片静置于恒温恒湿的环境中，以确保浆料中的有机溶剂完全挥发。
6.根据权利要求1所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，
所述整平处理的整平压力为16～21bar，整平时间为10～30s。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，所述对所述整平处理后的生瓷片进行刮孔包括：
利用刮孔用具沿预设同一方向刮除所述整平处理后的生瓷片的通孔处凸起浆料；
所述刮孔用具刮孔时与所述整平处理后的生瓷片表面呈预设的角度；
刮完整个所述整平处理后的生瓷片后清洁所述整平处理后的生瓷片的表面。
8.根据权利要求1所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，所述对每一层所述整平处理后的生瓷片进行电路制作并完成所述整平处理后的生瓷片到单个电路的生瓷坯的转换包括：
通过丝网印刷对所述每一层所述整平处理后的生瓷片进行电路制作；
通过LTCC叠片、层压工艺规程完成所述整平处理后的生瓷片到所述生瓷坯的过程；
通过LTCC热切技术完成所述生瓷坯到所述单个电路的生瓷坯的转换。
9.根据权利要求1所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，
所述热压处理包括：将所述单个电路的生瓷坯放置于热板上，并在所述单个电路的生瓷坯上压上平整的板。
10.根据权利要求9所述的LTCC基板多层通孔堆叠的烧结平坦化的控制方法，其中，
所述热板的预设温度为60～80℃。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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