CN115179388B - 一种3d打印用陶瓷封装基板的底基应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，包括以下步骤：S1、制作底基；S2、将底基放置在3D打印工作台上；S3、在底基上打印陶瓷封装基板；S4、将陶瓷封装基板的底基除去；步骤S4具体包括：S41、将带有底基的陶瓷封装基板的底面放置在液体中浸泡；S42、将浸泡后的陶瓷封装基板的底面放在预设温度中干燥。通过去除底基的步骤，将陶瓷封装基板与底基彻底脱离，该去除方法不需要通过高温使底基气化的形式将底基从陶瓷封装基板的底面上剥离，也就不会存在气化后的分解、气化对陶瓷封装基板坯体产生的不利影响，并且便于陶瓷封装基板进行等静压等方式对坯体进一步致密化，进而提高陶瓷封装基板的品质。

Description

一种3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法

技术领域

本申请涉及半导体封装基板领域，具体涉及一种3D打印用陶瓷 封装基板的底基应用方法。

背景技术

随着集成电路向大功率、小型化、集成化、多功能等方向发展， 对封装基板的性能提出了更高要求，其中多层陶瓷封装基板具备将电 阻、电容、电感、滤波器等无源器件埋置于内部的能力，大大提高了 系统集成度，并且高导热率、高绝缘、高强度、高耐热、与芯片材料 热膨胀匹配等特性，使其在航空航天、汽车、通信、医疗、能源等领 域的应用愈发广泛，因此多层陶瓷封装基板制造技术需要适应低成本、 短周期的需求，其中3D喷墨打印的制造方案能够极大地简化制造工 艺流程，并且在薄形化、小型化和高密集成化方面具备更大的优势， 大大提高了多层陶瓷封装基板产品的一致性和经济性。

目前来说，对于多层陶瓷封装基板3D喷墨打印，为了顺利将打 印完成的样品从工作台上取下，一般采用树脂薄膜作为支撑底基形成 与工作台间的隔离层，多层陶瓷封装基板打印完成后连同树脂支撑底 基一同从工作台取下，并在烧结过程中通过高温实现对支撑底基的去 除，这种支撑方法的缺点在于烧结前期树脂底基始终存在于多层陶瓷 封装基板底面，打印完成并干燥后无法采用等静压的方式对坯体进一 步致密化，并且在烧结过程中树脂底基的分解、气化会对多层陶瓷封 装基板坯体产生不利影响。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中的缺陷，提供了一种3D打印用 陶瓷封装基板的底基应用方法，解决了去除树脂底基时所带来的对陶 瓷封装基板的不利影响。

为实现上述目的，本发明提供如下具体技术方案：

本发明提供了一种3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，包 括以下步骤：

S1、制作底基；

S2、将底基放置在3D打印工作台上；

S3、在底基上打印陶瓷封装基板；

S4、将陶瓷封装基板的底基除去；

步骤S4具体包括：

S41、将带有底基的陶瓷封装基板的底面放置在液体中浸泡；

S42、将浸泡后的陶瓷封装基板的底面放在预设温度中干燥。

在一些实施例中，步骤S1还包括：

S11、确认3D打印范围；

S12、根据3D打印范围确认底基覆盖范围；

S13、根据底基覆盖范围制作底基。

在另一些实施例中，步骤S13之后还包括：

S141、根据陶瓷封装基板安装面的共面性设计要求确认底基上表 面的平整度；

S142、根据步骤S141确认的底基上表面的平整度对底基上表面 进行平整度处理。

在一些实施例中，底基采用感光胶制备，步骤S13包括：

S131a、在玻璃基片上涂布感光胶；

S132a、在30～40℃条件下对感光胶进行干燥；

S133a、用紫外线对感光胶进行曝光，直至感光胶固化，得到底 基。

在一些实施例中，步骤S4包括：

S40a、将底基从玻璃基片上剥离；

S41a、将带有底基的陶瓷封装基板的底面放入显影液中浸泡，以 将陶瓷封装基板的底基除去。

在一些实施例中，步骤S42a中陶瓷封装基板的底面在显影液中 浸泡的时间为3-5分钟。

在另一些实施例中，底基根据石蜡制备，步骤S13包括：

S131b、设计对应模具；

S132b、将石蜡块熔化并注入模具内；

S133b、在石蜡块固化后，将石蜡块从模具中取出，得到底基。

在另一些实施例中，注入模具中的石蜡块的厚度为6～8mm。

在另一些实施例中，步骤S4包括：

S40b、在陶瓷封装基板的底面预定距离处进行切片；

S41b、将陶瓷封装基板的底面带有石蜡的部分放入丙酮溶液中浸 泡，以将陶瓷封装基板的底基除去。

在一些实施例中，预设温度为50～80℃。

本发明能够取得以下技术效果：

本发明通过去除底基的步骤，将陶瓷封装基板与底基彻底脱离， 具体包括将陶瓷封装基板具有底基的底面放置在液体中浸泡，待底基 在液体中彻底溶解后将陶瓷封装基板取出，再将其放置在预设温度下 干燥。该去除方法不需要通过高温使底基气化的形式将底基从陶瓷封 装基板的底面上剥离，也就不会存在气化后的分解、气化对陶瓷封装 基板坯体产生的不利影响，并且便于陶瓷封装基板进行等静压等方式 对坯体进一步致密化，进而提高陶瓷封装基板的品质。

附图说明

图1为具体实施方式所述3D打印用陶瓷封装基板的底基使用方 法示意图；

图2为具体实施方式所述底基使用示意图；

图3为具体实施方式所述步骤S1示意图；

图4为具体实施方式所述实施例1的示意图；

图5为具体实施方式所述实施例2的示意图。

附图标记：

1、陶瓷封装基板；

2、底基；

3、工作台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处 所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

请参阅图1，本发明提供一种3D打印用陶瓷封装基板1的底基2 应用方法，包括以下步骤：

S1、制作底基2；

S2、将底基2放置在3D打印工作台3上；

S3、在底基2上打印陶瓷封装基板1；

S4、将陶瓷封装基板1的底基2除去；

步骤S4具体包括：

S41、将带有底基2的陶瓷封装基板1的底面放置在液体中浸泡；

S42、将浸泡后的陶瓷封装基板1的底面放在预设温度中干燥。

陶瓷封装基板1在3D打印时，需要底基2作为支撑作用，便于 将打印完成的陶瓷封装基板1从工作台3上取下，请参考附图2,工作 台3上放置有底基2，底基2上放置有陶瓷封装基板1，其中底基2 可以从工作台3上取下，陶瓷封装基板1与底基2相对固定。

在陶瓷封装基板1从工作台3上移开后，还需要进行烧结等步骤， 以便提高陶瓷封装基板1的性能，而陶瓷封装基板1的底面附有底基 2，底基2的去除方式将影响到陶瓷封装基板1后续的处理步骤。例 如，采用树脂底基2时，将陶瓷封装基板1在烧结过程中通过高温实 现对树脂底基2的去除，在烧结过程中树脂底基2的分解、气化会对 多层陶瓷封装基板1坯体产生不利影响；同时，也无法采用等静压的 方式对坯体进一步致密化。

本实施例中的底基2采用不同于树脂的材料制作，在底基2去除 过程中，将带有底基2的陶瓷封装基板1的底面放置在液体中浸泡， 这里的液体为混有针对底基2材料相对应的去除物质的混合液体，浸 泡的时间针对底基2材料的不同也有所变化。通过浸泡，将贴附在陶 瓷封装基板1底面的底基2溶解并去除。为了保证底面能够完全与液 体接触，陶瓷封装基板1的底面可以没入液体中一定距离。

在底基2完全溶解后，将陶瓷封装基板1从液体中取出，放置在 预设温度下进行陶瓷封装基板1的底面的干燥。在干燥后，即可将陶 瓷封装基板1进行等静压、烧结等其余处理工序。

在上述处理方式中，底基2通过浸泡溶解在液体中，而液体不会 对陶瓷封装基板1的特性产生影响。并且在干燥后，陶瓷封装基板1 的底面已经没有底基2的成分残留，可以增设等静压处理工序对陶瓷 封装基板1进一步致密化，同理，在后续的烧结过程中，也就避免了 树脂底基2分解气化后对陶瓷封装基板1所产生的不利影响。

在一些实施例中，步骤S1还包括：

S11、确认3D打印范围；

S12、根据3D打印范围确认底基2覆盖范围；

S13、根据底基2覆盖范围制作底基2。

制作底基2首先要先确认底基2的覆盖范围，避免造成底基2材 料的浪费。可以根据3D打印预设模型所占用的底面积，在电脑上输 出所需的底基2覆盖范围数据，在依据底基2覆盖范围制作底基2。 通过预先确认输出底基2的尺寸数据，能够节省底基2材料的制作成 本，还能够节省底基2制作过程中所需的时间，从而提高了底基2制 作的效率。

在另一些实施例中，步骤S13之后还包括：

S141、根据陶瓷封装基板1安装面的共面性设计要求确认底基2 上表面的平整度；

S142、根据步骤S141确认的底基2上表面的平整度对底基2上 表面进行平整度处理。

封装基板是半导体芯片封装的载体，可为芯片提供电连接、保护、 支撑、散热、组装等功效，以实现多引脚化，缩小封装产品体积、改 善电性能及散热性、超高密度或多芯片模块化的目的。其中，陶瓷封 装基板1又具有将电阻、电容、电感、滤波器等无源器件埋置于内部 的能力，大大提高了系统集成度，并且高导热率、高绝缘、高强度、 高耐热、与芯片材料热膨胀匹配等特性，因此，由于陶瓷封装基板1 的使用要求，需要对陶瓷封装基板1的安装面的共面性有设计要求。

而在3D打印中，陶瓷封装基板1的安装面附着在底基2上表面， 因此，需要对底基2上表面的平整度进行处理。在底基2制作完成后， 需要根据陶瓷封装基板1的共面性确认底基2上表面的平整度，再对 底基2上表面进行平整度加工，使其达到设计要求。

通过对底基2的上表面进行加工处理，能够提高3D打印出的陶 瓷封装基板1的品质。陶瓷封装基板1一般为多层，多层陶瓷封装基 板1才可以满足容纳多种元器件的需求，这就对陶瓷封装基板1的安 装面的共面性有一定的要求，需兼顾陶瓷封装基板1小且精的特性。 增加一道底基2上表面加工处理的工序，即可减小陶瓷封装基板1自 身的尺寸偏差问题，保证了陶瓷封装基板1安装面的共面性，进而提 高了陶瓷封装基板1的品质。

在一些实施例中，底基2采用感光胶制备，步骤S13包括：

S131a、在玻璃基片上涂布感光胶；

S132a、在30～40℃条件下对感光胶进行干燥；

S133a、用紫外线对感光胶进行曝光，直至感光胶固化，得到底 基2。

在本实施例中，采用感光胶制备底基2，感光胶具有稳定的化学 特性，耐高温，在陶瓷封装基板1的3D打印应用中，采用感光胶作 为底基2，不会在打印过程中对陶瓷封装基板1的性质产生影响。并 且，感光胶生产工艺成熟，价格低廉，符合底基2作为耗材，成本要求低且易获得的需求。

感光胶需要在玻璃基片上进行涂布，待感光胶干燥后，即可在玻 璃基片上形成薄膜，再采用紫外线对感光胶进行曝光，使感光胶进一 步固化，得到底基2，还需要对底基2进行平整度处理，使其符合要 求后即可将其放置在工作台3上。采用感光胶制成的底基2，需要与 玻璃基片一起使用，再在感光胶制成的底基2上进行陶瓷封装基板1 的打印。

采用感光胶制作底基2，符合底基2成本低易获得的需求，并且 后续可以通过显影液去除，相比于树脂而言，其去除的方式不影响后 续陶瓷封装基板1的处理，更具有优势。

在一些实施例中，步骤S4包括：

S40a、将底基2从玻璃基片上剥离；

S41a、将带有底基2的陶瓷封装基板1的底面放入显影液中浸泡， 以将陶瓷封装基板1的底基2除去。

采用感光胶制作底基2，使用时需要与玻璃基片一起放入工作台3 上，当打印完成后，将带有陶瓷封装基板1的底基2以及玻璃基片取 下，此时需要先将玻璃基片从底基2下表面去除。可以采用刀片在底 基2的一角切入，将底基2的一角刮起，然后顺着刮起的一侧将承印 有多层陶瓷封装基板1的感光胶底基2从玻璃基片上剥离。

剥离后，在陶瓷封装基板1的底面上还附着有感光胶制成的底基 2。利用感光胶溶解于显影液的特性，将陶瓷封装基板1的底面放入 显影液中浸泡，可以根据感光胶底基2的质量设定浸泡的时间。为了 保证底面能够完全与液体接触，陶瓷封装基板1的底面可以没入显影 液中一定距离。

在底基2完全溶解后，将陶瓷封装基板1从显影液中取出，放置 在预设温度下进行陶瓷封装基板1的底面的干燥。在干燥后，即可将 陶瓷封装基板1进行等静压、烧结等其余处理工序。

在进入烧结工序前，感光胶底基2就溶解在显影液中了，因此， 不会对后续陶瓷封装基板1的处理有影响，也就避免了去除树脂底基 2所带来的系列问题，还可以增加等静压工序提高陶瓷封装基板1的 致密性。

在一些实施例中，步骤S42a中陶瓷封装基板1的底面在显影液中 浸泡的时间为3-5分钟。为了避免感光胶制成的底基2溶解不充分， 可以适当延长陶瓷封装基板1的底面在显影液中浸泡的时间。在3-5 分钟内，感光胶制成的底基2得以全部溶解，避免不必要的浸泡时间， 节省陶瓷封装基板1的底基2去除时间。

在另一些实施例中，底基2根据石蜡制备，步骤S13包括：

S131b、设计对应模具；

S132b、将石蜡块熔化并注入模具内；

S133b、在石蜡块固化后，将石蜡块从模具中取出，得到底基2。

在另一些实施例中，可以采用石蜡作为底基2的制作材料。石蜡 的化学活性较低，呈中性，化学性质稳定，在通常的条件下不与酸除 硝酸外和碱性溶液发生作用。石蜡在47℃～64℃熔化，能够溶于汽油、 二硫化碳、二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石脑油等一类非极 性溶剂，不溶于水和甲醇等极性溶剂。

由于石蜡的化学以及物理特性，可以将石蜡熔化后放入模具内， 等其固化后再将石蜡从模具中取出，得到底基2的坯体。还需要对制 成的底基2的上表面进行平整度处理，使其符合使用要求后，再将其 放置在工作台3上供3D打印机承印。

采用石蜡制作底基2，符合底基2成本低易获得的需求，并且后 续可以通过非极性溶液去除，相比于树脂而言，其去除的方式不影响 后续陶瓷封装基板1的处理，更具有优势。

在另一些实施例中，注入模具中的石蜡块的厚度为6～8mm。石蜡 制作底基2的过程中，厚度对底基2的综合性质有影响，比如承重量、 韧性等等，同时也影响底基2的制作时间，固化更厚的石蜡显然需要 更多的时间。在厚度为6～8mm时，可以满足底基2的使用需求，同 时又不会耗费太多的固化时间，降低底基2制作的时间成本。

在另一些实施例中，步骤S4包括：

S40b、在陶瓷封装基板1的底面预定距离处进行切片；

S41b、将陶瓷封装基板1的底面带有石蜡的部分放入丙酮溶液中 浸泡，以将陶瓷封装基板1的底基2除去。

由于石蜡制成的底基2无法像感光胶制成的底基2一样薄薄的一 层即可满足使用需求，而是制成6-8mm厚的底基2才可，因此，若直 接将6-8mm厚的底基2放在丙酮溶液中浸泡，其浸泡时间过长，并且 还会存在底基2中部溶解不充分的风险，需先对石蜡制成的底基2进 行切片。利用刀片在距离陶瓷封装基板1的底面预定距离处进行切片， 换言之，也可以理解为在石蜡制成的底基2的顶部进行切片，切下的 石蜡还可以在下一次底基2制作中回收利用，节省成本。在一些优选 的实施例中，预定距离为1-2mm，则切片后的石蜡底基2只有1-2mm 厚度，再将其放置在丙酮溶液中浸泡，提高了石蜡的溶解效率，缩短 了溶解所需的时间。

在底基2完全溶解后，将陶瓷封装基板1从丙酮溶液中取出，放 置在预设温度下进行陶瓷封装基板1的底面的干燥。在干燥后，即可 将陶瓷封装基板1进行等静压、烧结等其余处理工序。

在进入烧结工序前，石蜡底基2就溶解在丙酮溶液中了，因此， 不会对后续陶瓷封装基板1的处理有影响，也就避免了去除树脂底基 2所带来的系列问题，还可以增加等静压工序提高陶瓷封装基板1的 致密性。

在一些实施例中，预设温度为50～80℃。将在液体中去除底基2 后的陶瓷封装基板1放在一定的温度下进行干燥，由于高温会对陶瓷 封装基板1的特性产生影响，因此，优选在50～80℃的时候，对陶瓷 封装基板1的底面进行干燥。便于干燥后的陶瓷封装基板1可以继续 进行等静压、烧结等工序，不改变陶瓷封装基板1的初始特性。

本申请还提供了两种实施例对本申请的技术方案进行具体说明。

实施例1：

采用感光胶材料进行底基2的制作。请参考图4,本实施例涉及的 一种3D打印用陶瓷封装基板1的底基2应用方法，由5个关键步骤 组成：

步骤S’1、根据打印范围在玻璃基片上涂布感光胶，利用感光胶 涂布机在玻璃基片上均匀涂布感光胶并在30～40℃条件下进行干燥；

步骤S’2、对感光胶进行曝光形成底基2，将干燥完成的感光胶在 紫外线下进行曝光以固化形成陶瓷封装基板13D喷墨打印底基2，底 基2的平面度应满足陶瓷封装基板1安装面共面性设计要求；

步骤S’3、在感光胶底基2上打印陶瓷封装基板1，将带有固化感 光胶底基2的玻璃基片移送至3D喷墨打印机工作台3上并固定，根 据陶瓷封装基板1设计文件将各层图形承印在感光胶底基2上；

步骤S’4、将承印有陶瓷封装基板1的感光胶底基2从玻璃基片 上剥离，利用刀片先将感光胶一角刮起，然后顺着此痕迹将承印有陶 瓷封装基板1的感光胶底基2从玻璃基片上剥离；

步骤S’5采用显影液去除感光胶底基2，将陶瓷封装基板1底部 稍没入显影液中浸泡3～5分钟，对感光胶底基2进行显影去除，最后 在50～80℃条件下对其进行干燥。

实施例2：

采用石蜡进行底基2的制作。请参考图5，本实施例涉及的一种 3D打印用陶瓷封装基板1的底基2应用方法，包括4个步骤：

步骤S”1、根据打印范围制作石蜡块作为支撑底基2，将熔化石 蜡注入设计模具内成型支撑底基2，石蜡块支撑底基2厚度为6～8mm， 并按照陶瓷封装基板1安装面共面性设计要求对石蜡块表面进行平整 度处理；

步骤S”2、在石蜡块支撑底基2上进行陶瓷封装基板13D喷墨打 印，将表面处理后的石蜡块支撑底基2移送至3D喷墨打印机工作台 3上并固定，根据陶瓷封装基板1设计文件将各层图形承印在石蜡块 支撑底基2上；

步骤S”3、沿石蜡顶部进行切片，采用刀片沿石蜡块顶部距离印 制陶瓷封装基板1底面1～2mm处进行切片；

步骤S”4、采用丙酮溶解去除陶瓷封装基板1底部残留石蜡，将 陶瓷封装基板1底部稍没入丙酮溶液中浸泡至残留石蜡完全溶解去除， 最后在50～80℃条件下对其进行干燥。

通过去除底基2的步骤，将陶瓷封装基板1与底基2彻底脱离， 具体包括将陶瓷封装基板1具有底基2的底面放置在液体中浸泡，待 底基2在液体中彻底溶解后将陶瓷封装基板1取出，再将其放置在预 设温度下干燥。该去除方法不需要通过高温使底基2气化的形式将底 基2从陶瓷封装基板1的底面上剥离，也就不会存在气化后的分解、 气化对陶瓷封装基板1坯体产生的不利影响，并且便于陶瓷封装基板 1进行等静压等方式对坯体进一步致密化，进而提高陶瓷封装基板1 的品质。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以 相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而 并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同 替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制作底基；

S2、将底基放置在3D打印工作台上；

S3、在底基上打印陶瓷封装基板；

S4、将陶瓷封装基板的底基除去；

步骤S4具体包括：

S41、将带有所述底基的陶瓷封装基板的底面放置在液体中浸泡；

S42、将浸泡后的陶瓷封装基板的底面放在预设温度中干燥。

2.根据权利要求1所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，步骤S1还包括：

S11、确认3D打印范围；

S12、根据所述3D打印范围确认所述底基覆盖范围；

S13、根据所述底基覆盖范围制作所述底基。

3.根据权利要求2所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，步骤S13之后还包括：

S141、根据所述陶瓷封装基板安装面的共面性设计要求确认所述底基上表面的平整度；

S142、根据步骤S141确认的所述底基上表面的平整度对所述底基上表面进行平整度处理。

4.根据权利要求2所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，所述底基采用感光胶制备，步骤S13包括：

S131a、在玻璃基片上涂布感光胶；

S132a、在30～40℃条件下对所述感光胶进行干燥；

S133a、用紫外线对所述感光胶进行曝光，直至感光胶固化，得到所述底基。

5.根据权利要求4所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，步骤S4还包括：

S40a、将底基从玻璃基片上剥离；

S41a、将带有底基的陶瓷封装基板的底面放入显影液中浸泡。

6.根据权利要求5所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，步骤S42a中陶瓷封装基板的底面在显影液中浸泡的时间为3-5分钟。

7.根据权利要求2所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，所述底基根据石蜡制备，步骤S13包括：

S131b、设计对应模具；

S132b、将石蜡块熔化并注入所述模具内；

S133b、在石蜡块固化后，将所述石蜡块从模具中取出，得到所述底基。

8.根据权利要求7所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，注入模具中的石蜡块的厚度为6～8mm。

9.根据权利要求7所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，步骤S4包括：

S40b、在所述陶瓷封装基板的底面预定距离处进行切片；

S41b、将所述陶瓷封装基板底面带有石蜡的部分放入丙酮溶液中浸泡，以将陶瓷封装基板的底基除去。

10.根据权利要求1所述的3D打印用陶瓷封装基板的底基应用方法，其特征在于，所述预设温度为50～80℃。