CN113038710B - 一种陶瓷基板的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷基板的制作方法，在陶瓷基材的两表面上并对应线路图形的位置处均钻出若干个盲孔；对陶瓷基材的表面进行粗化处理；而后陶瓷基材依次经过沉铜和填孔电镀，以在陶瓷基材的表面上沉积一层铜层，并将所述盲孔填平，得到覆铜板；然后通过负片工艺或正片工艺在覆铜板上制作出外层线路，得到陶瓷基板。本发明方法先在陶瓷基材表面制作出盲孔，并通过填孔电镀填平，使镀铜层与陶瓷基材间形成嵌合结构，增加了铜层与陶瓷的结合力，并减少了盲孔间陶瓷层的厚度，从而增加了陶瓷基板的导热效率。

Description

一种陶瓷基板的制作方法
技术领域
本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种陶瓷基板的制作方法。
背景技术
现有技术中陶瓷基板的制作方法一般包括以下两种方式：
1、DBC法，DBC直接接合铜基板，将高绝缘性的Al2O3或AlN陶瓷基板的单面或双面覆上铜金属后，经由高温1065-1085℃的环境加热，使铜金属因高温氧化、扩散与Al2O3材质产生共晶熔体，使铜与陶瓷基板黏合，形成陶瓷复合金属基板，最后依据线路设计，以蚀刻方式备制线路；
2、DPC法，DPC亦称为直接镀铜基板：首先将陶瓷基板做前处理清洁，利用薄膜专业制造技术－真空镀膜方式于陶瓷基板上溅镀结合于铜金属复合层，接着进行曝光、显影、蚀刻、去膜制程完成线路制作，最后再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
上述两种制作方法中，DBC法只能生产比较厚的铜层，不适用于薄铜层板的生产；DPC法加工成本高，效率低；另外两种方法中制作的覆铜层还存在结合力低的问题，且均是采用陶瓷基材进行导热，存在导热效率低的问题。
发明内容
本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种陶瓷基板的制作方法，先在陶瓷基材表面制作出盲孔，并通过填孔电镀填平，使镀铜层与陶瓷基材间形成嵌合结构，增加了铜层与陶瓷的结合力，并减少了盲孔间陶瓷层的厚度，从而增加了陶瓷基板的导热效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种陶瓷基板的制作方法，包括以下步骤：
S1、在陶瓷基材的两表面上并对应线路图形的位置处均钻出若干个盲孔；
S2、对陶瓷基材的表面进行粗化处理；
S3、而后陶瓷基材依次经过沉铜和填孔电镀，以在陶瓷基材的表面上沉积一层铜层，并将所述盲孔填平，得到覆铜板；
S4、然后通过负片工艺或正片工艺在覆铜板上制作出外层线路，得到陶瓷基板。
进一步的，步骤S2中，采用激光钻孔的方式在陶瓷基材的两表面上钻出盲孔。
进一步的，步骤S1中，激光钻孔时的脉冲宽度为14.0μS，基准能量为14.0mJ。
进一步的，步骤S1中，所述盲孔的深度为40-85μm，直径为50-150μm，且盲孔的深度小于盲孔的孔径。
进一步的，步骤S1中，相邻盲孔间的间距为盲孔孔径的1-3倍。
进一步的，步骤S1中，陶瓷基材两表面上的盲孔间的垂直距离为100-300μm。
进一步的，所述陶瓷基材为氮化铝陶瓷基材，步骤S2中，粗化处理为采用浓度为10％的氢氧化钠溶液在80℃下结合超声波粗化30-60min。
进一步的，所述陶瓷基材为氧化铝陶瓷基材，步骤S2中，粗化处理为将熔融状的氢氧化钠涂覆于陶瓷基材表面上并保持20-30min，氢氧化钠的熔融温度为500-550℃。。
进一步的，步骤S3中，填孔电镀时采用两段式的电镀方式，第一段为在9.5ASF的电流密度下电镀90min，第二段为在14ASF的电流密度下电镀35min。
进一步的，步骤S1中，在线路图形中对应焊接或者导热的位置处钻所述盲孔。
进一步的，步骤S3和S4之间还包括以下步骤：
S31、对覆铜板进行磨板处理，使板面平整。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明先在陶瓷基材两表面对应线路图形的位置处制作出盲孔，并通过填孔电镀填平盲孔形成铆钉状的结构，使线路处的镀铜层与陶瓷基材间形成嵌合结构，增加了铜层与陶瓷的结合力，并减少了两表面盲孔间陶瓷层的厚度，提高了传热速率，从而增加了陶瓷基板的导热效率，且本发明方法在确保镀铜层与陶瓷间的结合力以及增加了导热效率的同时，还具有加工过程简单、加工成本低和生产效率高的特点，并同时适用于厚铜层和薄铜层的制作；另外将盲孔间的间距控制在孔径的1-3倍，目的是提高填孔电镀时的便利性，在保证填孔电镀的方式下孔的密集度越大越好；还将陶瓷基材两表面上的盲孔间的垂直距离控制在100-300μm，这样可在确保较大的耐压值和陶瓷基材的强度下，最大化的提高导热效率，且避免陶瓷基材因强度低而导致破碎的问题；在填孔电镀时采用两段式先小后大的电流密度进行电镀，并严格控制两段电镀时的电镀参数，使两段电镀形成前后呼应配合，在采用小电流密度进行电镀时可先将孔底部填满，当孔底部填满后马上启用大电流，可杜绝孔内空洞的发生，同时也缩短了加工时间，还可在填平盲孔的同时可避免表面铜层厚度过厚。
附图说明
图1为实施例中在盲孔中电镀填平后的截面示意图。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
实施例1
本实施例所示的一种陶瓷基板的制作方法，依次包括以下处理工序：
(1)开料：准备123*123mm，厚度为0.38mm的陶瓷基材，该陶瓷基材为氮化铝陶瓷基材(无覆铜)。
(2)钻盲孔：采用激光钻孔的方式在陶瓷基材的两表面上并对应线路图形的位置处均钻出若干个盲孔，在设计中，上下表面中的盲孔间的垂直距离越小越好，距离越小导热越快，但是陶瓷片的强度会降低容易破碎，耐压值会降低，因此本实施例中使上下表面中的盲孔间的垂直距离控制在210μm(在其它具体实施例中还可将上下表面中的盲孔间的垂直距离控制在100-300μm)，可以保证3000伏以上的电压，这样基本可以保证所有的电子产品用途，在最大化的提高导热效率下，保证了陶瓷基材的强度，且避免陶瓷基材因强度低而导致破碎的问题；激光钻孔设备为二氧化碳激光钻孔机，波长10.6μm；激光钻孔时的脉冲宽度为14.0μs，基准能量为14.0mJ，脉冲数量5-10shot。
上述钻盲孔工序中，使盲孔的深度为40-85μm，直径为50-150μm，相邻盲孔间的间距为盲孔孔径的1-3倍，且盲孔的深度小于盲孔的孔径，降低了厚径比，从而方便后期的填孔电镀；本实施例中盲孔的深度为85μm，直径为100μm，相邻盲孔间的间距为300μm。
上述钻盲孔工序中，在线路图形中对应焊接或者导热的位置处钻盲孔，即在对应所有焊盘和/或金手指等位置处均进行钻盲孔，避免在线宽线隙较小时因盲孔的尺寸过大而横跨两相邻的线路导致短路的问题；即在一具体实施例中，还可根据线宽线隙的大小合理选择盲孔的直径，确保盲孔不会横跨两相邻的线路。
(3)粗化：把钻了盲孔后的陶瓷基材浸入质量百分比浓度为10％的氢氧化钠溶液中，并在80℃下结合超声波化学粗化30-60min，可有效粗化盲孔孔壁和陶瓷基材表面，提高后期镀铜层与陶瓷基材表面间的结合力。
(4)沉铜：利用化学镀铜的方法在陶瓷基材板面和盲孔孔壁上沉上一层薄铜。
(5)填孔电镀：对陶瓷基材进行填孔电镀处理，加厚板面铜层的厚度，并将盲孔填平，形成覆铜板，两面盲孔处填平后的截面图如图1所示；填孔电镀时采用两段式的电镀方式，第一段为在9.5ASF的电流密度下电镀90min，第二段为在14ASF的电流密度下电镀35min；采用两段式先小后大的电流密度进行电镀，并严格控制两段电镀时的电镀参数，使两段电镀形成前后呼应配合，在采用小电流密度进行电镀时可先将孔底部填满，当孔底部填满后马上启用大电流，可杜绝孔内空洞的发生，并经实际验证可将盲孔处的孔铜凹陷量控制在5-8μm，提高了板面的平整度，同时也缩短了加工时间，还可在填平盲孔的同时可避免表面铜层厚度过厚，便于后期线路的精细化制作和品质。
(6)制作线路：采用负片工艺或正片工艺在覆铜板上制作出线路，即在覆铜板上先贴膜，而后依次通过曝光、显影和蚀刻制作出线路；因盲孔填铜是位于线路上的，其可以有效提高线路铜层与陶瓷基材间的结合力，避免线路铜层出现脱落的问题，另外也不会因为盲孔中的铜层制作在相邻线路间导致线路之间出现短路的问题。
(7)后工序：而后依次在板上制作阻焊层、表面处理、成型处理和FQC检测，制得陶瓷基板。
实施例2
本实施例所示的一种陶瓷基板的制作方法，其与实施例1所述的方法基本相同，不同之处在于步骤(1)和(3)：
步骤(1)中，将氮化铝陶瓷基材改为氧化铝陶瓷基材；
步骤(3)中，粗化为把熔融状的氢氧化钠涂覆于陶瓷基材表面上并保持20-30min，从而利用熔融物质侵蚀粗化陶瓷基材的表面，提高后期镀铜层与陶瓷基材表面间的结合力，粗化完后去除熔融状的氢氧化钠；氢氧化钠的熔融温度为500-550℃。
实施例3
本实施例所示的一种陶瓷基板的制作方法，其与实施例1和2所述的方法基本相同，不同之处在于步骤(5)和(6)之间还包括以下步骤：
(51)磨板：对覆铜板进行磨板处理，从而进一步提高板面的平整性，提高后期线路制作的品质。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种陶瓷基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在陶瓷基材的两表面上并对应线路图形中的焊接或者导热的位置处均钻出盲孔，相邻盲孔间的间距为盲孔孔径的1-3倍；陶瓷基材两表面上的盲孔上下一一对应设置，并使陶瓷基材两表面上的盲孔间的垂直距离为100-300μm，以提高导热效率；
S2、对陶瓷基材的表面进行粗化处理；
S3、而后陶瓷基材依次经过沉铜和填孔电镀，以在陶瓷基材的表面上沉积一层铜层，并将所述盲孔填平，得到覆铜板；填孔电镀时采用两段式的电镀方式，第一段为在9.5ASF的电流密度下电镀90min，第二段为在14ASF的电流密度下电镀35min；
S4、然后通过负片工艺或正片工艺在覆铜板上制作出外层线路，得到陶瓷基板；
当所述陶瓷基材为氮化铝陶瓷基材时，步骤S2中，粗化处理为采用浓度为10%的氢氧化钠溶液在80℃下结合超声波粗化30-60min；
当所述陶瓷基材为氧化铝陶瓷基材时，步骤S2中，粗化处理为将熔融状的氢氧化钠涂覆于陶瓷基材表面上并保持20-30min,氢氧化钠的熔融温度为500-550℃。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基板的制作方法，其特征在于，步骤S2中，采用激光钻孔的方式在陶瓷基材的两表面上钻出盲孔，激光钻孔时的脉冲宽度为14.0μS，基准能量为14.0mJ。
3.根据权利要求1所述的陶瓷基板的制作方法，其特征在于，步骤S1中，所述盲孔的深度为40-85μm，直径为50-150μm，且盲孔的深度小于盲孔的孔径。
4.根据权利要求1所述的陶瓷基板的制作方法，其特征在于，步骤S3和S4之间还包括以下步骤：
S31、对覆铜板进行磨板处理，使板面平整。
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