CN115348740A - 陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板及陶瓷外壳 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板及陶瓷外壳，该方法包括：获取熟瓷片；在熟瓷片上生长种子层；在种子层上生长导电导热层，以得到具有互连薄膜电路的陶瓷基板；导电导热层与种子层的金属成分相同。本发明通过在熟瓷片上生长导电导热层，不需要将金属与陶瓷一起进行烧结，可以选取钨、钼、锰之外不耐高温但是导电导热性较好的金属作为导电导热层，从而提高陶瓷基板的导电导热性能。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路封装技术领域，尤其涉及一种陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板及陶瓷外壳。
背景技术
目前，高温多层共烧陶瓷(High-Temperature Co-fired Ceramic，HTCC)通常将金属按照电路设计要求印制于陶瓷生胚上，然后叠层烧结成形。HTCC必须在高温1300～1600℃环境下进行烧结，因其共烧温度较高，使得金属导体材料的选择受限，其主要的材料为熔点较高但导电性却较差的钨、钼、锰等金属。
由于上述熔点较高的金属的导电性和导热性较差，使用上述工艺得到的封装器件在使用时的导通损耗也较大、热效应较严重，不利于器件正常运行。
发明内容
本发明提供了一种陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板及陶瓷外壳，以解决高温多层共烧陶瓷基板的导电导热性差的问题。
第一方面，本发明提供了一种陶瓷基板的制造方法，包括：
获取熟瓷片；
在熟瓷片上生长种子层；
在种子层上生长导电导热层，以得到具有互连薄膜电路的陶瓷基板；导电导热层与种子层的金属成分相同。
在一种可能的实现方式中，熟瓷片具有电路图形；
在熟瓷片上生长种子层之前，方法还包括：
在电路图形上溅射活化层；
相应的，在熟瓷片上生长种子层，包括：
在活化层上溅射种子层。
在一种可能的实现方式中，在种子层上生长导电导热层之前，方法还包括：
在种子层上制备电路图形；
相应的，在种子层上生长导电导热层，包括：
在种子层上的电路图形区域电镀导电导热层。
在一种可能的实现方式中，在种子层上制备电路图形，包括：
在种子层上进行光阻膜披覆；
通过曝光显影在光阻膜上露出电路图形；
相应的，在种子层上的电路图形区域电镀导电导热层之后，方法还包括：
去除电路图形区域外的光阻膜。
在一种可能的实现方式中，熟瓷片还具有通孔，通孔与电路图形连接；
在熟瓷片上生长种子层之前，方法还包括：
在熟瓷片的通孔上溅射活化层；
相应的，在熟瓷片上生长种子层，包括：
在活化层上溅射种子层。
在一种可能的实现方式中，电路图形覆盖熟瓷片的边缘；
在种子层上生长导电导热层之后，方法还包括：
将熟瓷片的边缘与金属墙体焊接，以使电路图形上的导电导热层通过金属墙体散热。
在一种可能的实现方式中，在种子层上生长导电导热层之后，方法还包括：
对导电导热层做阻焊处理。
在一种可能的实现方式中，在对导电导热层做阻焊处理之后，方法还包括：
在导电导热层表面电镀保护层。
在一种可能的实现方式中，活化层包括钛层、镍层或铬层，种子层包括铜层，导电导热层包括铜层，保护层包括镍层和/或金层。
第二方面，本发明提供了一种陶瓷基板，陶瓷基板基于如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式方法的步骤得到。
第三方面，本发明提供了一种陶瓷外壳，包括如上第二方面所示的陶瓷基板。
本发明提供一种陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板及陶瓷外壳，该方法包括：获取熟瓷片；在熟瓷片上生长种子层；在种子层上生长导电导热层，以得到具有互连薄膜电路的陶瓷基板；导电导热层与种子层的金属成分相同。本发明通过在熟瓷片上生长导电导热层，不需要将金属与陶瓷一起进行烧结，可以选取钨、钼、锰之外不耐高温但是导电导热性较好的金属作为导电导热层，从而提高陶瓷基板的导电导热性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的陶瓷基板的制造方法的实现流程图；
图2是本发明一实施例提供的陶瓷基板的制造方法的工艺流程图；
图3是本发明一实施例提供的陶瓷基板的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的陶瓷基板的制造方法的实现流程图，详述如下：
步骤101，获取熟瓷片。
在本实施例中，本发明使用熟瓷片作为原材料制造陶瓷基板，不需要再将陶瓷与金属一起进行烧结。
步骤102，在熟瓷片上生长种子层。
在本实施例中，种子层用于提高导电导热层与熟瓷片之间的附着力。生长种子层的工艺可以包括物理气相沉积、化学气相沉积、真空磁控溅射等。
步骤103，在种子层上生长导电导热层，以得到具有互连薄膜电路的陶瓷基板；导电导热层与种子层的金属成分相同。
在本实施例中，导电导热层与种子层的金属成分相同，可以直接在种子层的基础上电镀导电导热层。陶瓷基板上的导电导热层用于形成陶瓷基板上的互连薄膜电路，具体形成方式可以是在生长导电导热层之前，先在熟瓷片上制备好电路图形，然后在电路图形上生长导电导热层；也可以是先在熟瓷片上生长完整的导电导热层，然后根据实际需求进行再加工，在导电导热层上制备特定的电路图形。本实施例中的导电导热层不通过烧结生成，厚度可以达到200微米，具体厚度可以根据实际需求进行调控。
在一种可能的实现方式中，熟瓷片具有电路图形；
在熟瓷片上生长种子层之前，方法还包括：
在电路图形上溅射活化层；
相应的，在熟瓷片上生长种子层，包括：
在活化层上溅射种子层。
本实施例示出了在预制有电路图形的熟瓷片上生长种子层的具体步骤，此种方式可以节省生产过程中的金属成本。在本实施例中，活化层可以选用钛、镍、铬等金属，这些金属形成的金属薄膜在陶瓷表面具有很好的附着性，可以使薄膜电路在熟瓷片表面的结合力更强。也可以使用气相沉积工艺生长活化层和种子层。
在一种可能的实现方式中，在种子层上生长导电导热层之前，方法还包括：
在种子层上制备电路图形；
相应的，在种子层上生长导电导热层，包括：
在种子层上的电路图形区域电镀导电导热层。
本实施例示出了在熟瓷片上先生长种子层，再制备电路图形的具体步骤，此种方式的生产步骤简单，更加便于批量生产，生产完成后再根据特殊需求分别对陶瓷基板进行加工。
在一种可能的实现方式中，在种子层上制备电路图形，包括：
在种子层上进行光阻膜披覆；
通过曝光显影在光阻膜上露出电路图形；
相应的，在种子层上的电路图形区域电镀导电导热层之后，方法还包括：
去除电路图形区域外的光阻膜。
在本实施例中，通过光阻披覆和曝光显影，可以将需要制备的电路图形转移到瓷片上，然后在电路图形区域电镀导电导热层，就可以得到由导电导热层构成的金属互连薄膜电路。
在一种可能的实现方式中，熟瓷片还具有通孔，通孔与电路图形连接；
在熟瓷片上生长种子层之前，方法还包括：
在熟瓷片的通孔上溅射活化层；
相应的，在熟瓷片上生长种子层，包括：
在活化层上溅射种子层。
在本实施例中，陶瓷基板通常具有通孔，通孔内填充有金属，可以导电。熟瓷片上的通孔可以是在陶瓷生胚上制造出来，经过烧结得到具有通孔的熟瓷片，也可以是直接在没有通孔的熟瓷片上激光打孔，得到具有通孔的熟瓷片。
在一种可能的实现方式中，电路图形覆盖熟瓷片的边缘；
在种子层上生长导电导热层之后，该方法还包括：
将熟瓷片的边缘与金属墙体焊接，以使电路图形上的导电导热层通过金属墙体散热。
在本实施例中，导电导热层的厚度可以达到200微米，此时陶瓷基板的散热能力大幅度提高，元器件运行时产生的热量可以沿导电导热层传播。将熟瓷片边缘的导电导热层与金属墙体焊接后，热量就可以通过金属墙体散发出去，实现散热。
在一种可能的实现方式中，在种子层上生长导电导热层之后，方法还包括：
对导电导热层做阻焊处理。
在本实施例中，在导电导热层的特定位置设置阻焊层，可以在焊接时，避免焊料飞溅到该部位，从而起到保护作用。
在一种可能的实现方式中，在对导电导热层做阻焊处理之后，方法还包括：
在导电导热层表面电镀保护层。
在本实施例中，导电导热层容易被氧化或划伤，需要电镀保护层，通常为先电镀镍层，再电镀金层。
本发明实施例提供一种陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板及陶瓷外壳，该方法包括：获取熟瓷片；在熟瓷片上生长种子层；在种子层上生长导电导热层，以得到具有互连薄膜电路的陶瓷基板；导电导热层与种子层的金属成分相同。本发明通过在熟瓷片上生长导电导热层，不需要将金属与陶瓷一起进行烧结，可以选取钨、钼、锰之外不耐高温但是导电导热性较好的金属作为导电导热层，从而提高陶瓷基板的导电导热性能。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
参见图2，在一个具体的实施例中，陶瓷基板及陶瓷外壳的制造过程包括：
S1、激光打孔：在熟瓷片上按设计要求进行激光打孔；
S2、真空镀膜Ti：在熟瓷片溅射钛作为活化层；
S3、真空镀膜Cu：在活化层上溅射铜作为种子层；
S4、光阻披覆：在种子层上进行光阻膜披覆；
S5、曝光显影：通过曝光显影，对光阻膜进行图形加工制作表层图形；
S6、电镀填孔+表面镀铜：在种子层上镀铜，作为导电导热层；导电导热层覆盖电路图形和通孔；
S7、褪膜蚀刻：将不需要制作表层图形位置的光刻胶清洗掉；
S8、研磨抛光：对铜层进行表面磨抛同时减薄处理，改善表面外观状态、平整度同时使铜层厚度达到需要的厚度；
S9、镀膜腐蚀：对不需要制作表层图形位置的活化层和种子层进行腐蚀处理；
S10、电性能测试：测试陶瓷基板上铜互连薄膜电路的电性能；
S11、阻焊处理：对导电导热层进行阻焊处理；
S12、化镀镍金：在导电导热层镀镍、镀金，作为保护层；
S13、外观检验：检验陶瓷基板的外观是否合格；
S14、激光预切：采用激光将陶瓷基板进行预切割，切割深度约占基板总后的的三分之二左右；
S15、成品裂片：沿着激光切割的痕迹将阵列加工的陶瓷基板手工掰成单个陶瓷基板；
S16、将陶瓷基板与金属墙体等部分焊接，形成陶瓷外壳。
以下为本发明的产品实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
参见图3，在一个具体的实施例中，其示出了本发明实施例提供的陶瓷基板的结构。陶瓷基板的周围，由内至外，分别覆盖有活化层、种子层、导电导热层、阻焊层、镍层、金层。
在一个具体的实施例中，可以采用白色氧化铝陶瓷或者氮化铝陶瓷为原材料制造陶瓷基板，采用平行缝焊封口，背面为BGA植球焊盘，盖板为台阶盖板，组成陶瓷外壳。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种陶瓷基板的制造方法，其特征在于，包括：
获取熟瓷片；
在所述熟瓷片上生长种子层；
在所述种子层上生长导电导热层，以得到具有互连薄膜电路的陶瓷基板；所述导电导热层与所述种子层的金属成分相同。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述熟瓷片具有电路图形；
在所述熟瓷片上生长种子层之前，所述方法还包括：
在所述电路图形上溅射活化层；
相应的，所述在所述熟瓷片上生长种子层，包括：
在所述活化层上溅射种子层。
3.根据权利要求1所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，在所述种子层上生长导电导热层之前，所述方法还包括：
在所述种子层上制备电路图形；
相应的，所述在所述种子层上生长导电导热层，包括：
在所述种子层上的所述电路图形区域电镀导电导热层。
4.根据权利要求3所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述在所述种子层上制备电路图形，包括：
在所述种子层上进行光阻膜披覆；
通过曝光显影在所述光阻膜上露出电路图形；
相应的，在所述种子层上的所述电路图形区域电镀导电导热层之后，所述方法还包括：
去除所述电路图形区域外的光阻膜。
5.根据权利要求2至4任一项所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述熟瓷片还具有通孔，所述通孔与所述电路图形连接；
在所述熟瓷片上生长种子层之前，所述方法还包括：
在所述熟瓷片的通孔上溅射活化层；
相应的，所述在所述熟瓷片上生长种子层，包括：
在所述活化层上溅射种子层。
6.根据权利要求2至4任一项所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述电路图形覆盖所述熟瓷片的边缘；
在所述种子层上生长导电导热层之后，所述方法还包括：
将所述熟瓷片的边缘与金属墙体焊接，以使所述电路图形上的导电导热层通过所述金属墙体散热。
7.根据权利要求1所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，在所述种子层上生长导电导热层之后，所述方法还包括：
对所述导电导热层做阻焊处理。
8.根据权利要求7所述的陶瓷基板的制造方法，其特征在于，在所述对所述导电导热层做阻焊处理之后，所述方法还包括：
在所述导电导热层表面电镀保护层。
9.一种陶瓷基板，其特征在于，所述陶瓷基板基于如上的权利要求1至8中任一项所述方法的步骤得到。
10.一种陶瓷外壳，其特征在于，包括如权利要求9所述的陶瓷基板。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117510185A (zh) * | 2023-11-16 | 2024-02-06 | 山东兴本生物科技有限公司 | 一种低温烧结的ltcc材料 |
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2022
- 2022-08-08 CN CN202210943298.4A patent/CN115348740A/zh active Pending
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