CN116031172B - 大尺寸陶瓷基板制作方法及大尺寸陶瓷基板 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种大尺寸陶瓷基板制作方法及大尺寸陶瓷基板，涉及半导体测试技术领域。所述大尺寸陶瓷基板制作方法包括：将多个第一尺寸的陶瓷模块对应放入基板的多个凹槽中；进行表面压合后在表面印刷玻璃膏，并将所述玻璃膏压入所述陶瓷模块与所述凹槽之间的缝隙中，且紧密压合所述陶瓷模块；通过低温烧结使得所述玻璃膏填满所述缝隙；通过双面研磨加工所述基板，使得所述陶瓷模块的导通孔全部露出在表面；通过飞针测试确保整板导通合格；进行镀膜和光刻胶涂覆，曝光正面图形并显影；通过背面涂覆光刻胶，曝光背面图形并显影；进行基板后处理制得第二尺寸的陶瓷基板，提高了大尺寸陶瓷基板产品良率，降低了不良率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体测试技术领域，具体涉及一种大尺寸陶瓷基板制作方法及大尺寸陶瓷基板。
背景技术
随着芯片管脚密度越来越大，对测试接口Pitch的要求也越来越高，同时为了更高的效率，一般会采用拼版的方式进行测试，目前尺寸测试有两种方案：大尺寸整版安装方案和小模块单颗安装方案，然而随着尺寸的增大，上述方案或存在收缩率或位置偏差问题，或位置精度一致性难控制，都会导致基板良率较低或无良率，影响生产效率。
发明内容
有鉴于此，本说明书实施例提供一种大尺寸陶瓷基板制作方法及大尺寸陶瓷基板，很好解决了大尺寸陶瓷基板对位置度要求较高的问题，提高了大尺寸陶瓷基板产品良率，降低了不良率，提升了大尺寸陶瓷基板的生产效率。
本说明书实施例提供以下技术方案：
一方面，提供了一种大尺寸陶瓷基板制作方法，包括：
将多个第一尺寸的陶瓷模块对应放入基板的多个凹槽中；
进行表面压合后在表面印刷玻璃膏，并将所述玻璃膏压入所述陶瓷模块与所述凹槽之间的缝隙中，且紧密压合所述陶瓷模块；
通过低温烧结使得所述玻璃膏填满所述缝隙；
通过双面研磨加工所述基板，使得所述陶瓷模块的导通孔全部露出在表面；
通过飞针测试确保整板导通合格；
进行镀膜和光刻胶涂覆，曝光正面图形并显影；
通过背面涂覆光刻胶，曝光背面图形并显影；
进行基板后处理制得第二尺寸的陶瓷基板，其中所述第一尺寸根据第二尺寸确定。
在一些实施例中，所述方法还包括：
根据所述第二尺寸的基板图形分别设置所述多个第一尺寸的陶瓷模块，所述陶瓷模块通过低温/高温共烧工艺制作而成。
在一些实施例中，通过双面研磨将所述第二尺寸的基板加工至预定厚度与预定平行度，且按与所述第一尺寸匹配的尺寸分别设置所述多个凹槽。
在一些实施例中，所述预定厚度范围为2mm-4mm，所述预定平行度为小于5微米。
在一些实施例中，所述第一尺寸为18mm×18mm×1.8mm，所述第二尺寸为Φ300mm，所述凹槽的尺寸为18mm×18mm×1.8mm，所述凹槽的尺寸公差d的取值范围为0≤d≤0.02mm。
在一些实施例中，所述玻璃膏为对所述陶瓷模块与所述基板具有粘结作用的氧化物玻璃膏，所述玻璃膏的熔点小于700℃。
在一些实施例中，通过温水等静压方式将所述玻璃膏压入所述陶瓷模块与所述凹槽之间的缝隙中。
在一些实施例中，所述低温烧结的温度小于700℃。
在一些实施例中，通过双面研磨加工所述基板至厚度1.8mm、平行度小于10微米，确保所述陶瓷模块的导通孔全部露出在表面。
在一些实施例中，在进行飞针测试之前，所述方法还包括：进行表面清洗。
在一些实施例中，利用磁控溅射方式进行镀膜。
在一些实施例中，所述光刻胶采用旋涂方式进行涂覆。
在一些实施例中，所述正面图形或所述背面图形的陶瓷孔径80微米，薄膜图形焊盘150微米，允许陶瓷安装的最大误差为35微米。
在一些实施例中，所述基板后处理至少包括电镀增厚、电镀镍金、去胶、蚀刻以及飞针测试。
另一方面，还提供了一种大尺寸陶瓷基板，所述大尺寸陶瓷基板由上述任一实施例所述的大尺寸陶瓷基板制作方法制作得到。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
1、传统大尺寸整版方案由于需要大尺寸多层一次性烧结，基板的良率、位置度稳定性、翘曲程度均不可控，而本申请通过划分多个陶瓷模块的模块化拼接，更容易控制产品良率，模块化因单片尺寸小更容易控制收缩率，且加工挖槽精度及综合精度误差均可以控制在较小范围内，从而能够满足薄膜重布线要求，且通过光刻制作图形可以实现较小的整体图形误差，从而解决了随着尺寸增大和Pitch减小，大尺寸陶瓷基板对位置度要求较高的问题；
2、传统小模块单颗安装方案，需要将多个小模块陶瓷分别一颗一颗安装到底座上，可以选择通过直接焊接或者通过销钉+螺丝固定，但这个过程存在每片安装均不可控问题，而且陶瓷打销钉孔也存在很高的报废风险，本申请方案在模块化尺寸可控基础上，通过陶瓷基板限位制作成一整块大陶瓷基板，解决了位置度不可控和需要在陶瓷上做机械加工等风险问题，从而很大程度提高了大尺寸陶瓷基板产品良率，降低不良率，进而提升了大尺寸陶瓷基板的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请实施例提供的大尺寸陶瓷基板制作方法流程示意图；
图2为尺寸300mm×330mm的第二尺寸陶瓷基板设计图例；
图3为尺寸18mm×18mm×1.8mm的第一尺寸陶瓷模块图例；
图4是进行挖槽的基板图例；
图5是将多个陶瓷模块置入基板的图例。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。
有鉴于背景技术所述技术现状，发明人通过深入研究及改进探索，发现：目前传统陶瓷基板多采用低温/高温共烧陶瓷工艺，陶瓷烧结过程中存在一定比例的收缩(约为12-20％)，且存在收缩率波动(约为±0.3％),若要制作大尺寸陶瓷基板(如330mm直径)，需要使用更大尺寸(如400mm×400mm)生瓷带，随着尺寸的增大，收缩率波动带来的位置度问题也会被放大，导致陶瓷焊盘位置度出现偏差，且尺寸较大每层的孔数和印刷图形的面积都会较大，从而导致基板良率较低或无良率，因此如何通过工艺改进克服这一问题以提升产品良率，是目前亟需解决的技术问题。
基于此，本说明书实施例提出了一种大尺寸陶瓷基板制作工艺，能够很好解决这一问题，提高大尺寸陶瓷基板产品良率，从而提升生产效率。
以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。
图1是本申请实施例提供的大尺寸陶瓷基板制作方法流程示意图。如图1所示，本申请实施例提供的大尺寸陶瓷基板制作方法，可以包括以下详述的几个工艺步骤。
S1、将多个第一尺寸的陶瓷模块对应放入基板的多个凹槽中。
在一些实施例中，在S1步骤之前，可以根据第二尺寸(即预期大尺寸)的基板图形分别设置多个第一尺寸的陶瓷模块，其中陶瓷模块可以通过低温/高温共烧工艺制作而成。
也就是说，第一尺寸的陶瓷模块是根据第二尺寸的陶瓷基板来设计的，即为了得到大尺寸陶瓷基板，可以根据预期尺寸(即第二尺寸)的基板图形(如Φ300mm)分开设计成多个小尺寸(即第一尺寸)陶瓷模块，因陶瓷模块尺寸较小(如18×18mm×1.8mm)，收缩率及线路良率问题均可以较好的控制。
在一些实施例中，可以通过双面研磨将第二尺寸的基板加工至预定厚度与预定平行度，且按与第一尺寸匹配的尺寸分别设置多个凹槽。
在一些实施例中，预定厚度范围为2mm-4mm，预定平行度为小于5微米。
在一些实施例中，第一尺寸可以选取18mm×18mm×1.8mm，第二尺寸为Φ300mm，凹槽的尺寸也设置为18mm×18mm×1.8mm，且凹槽的尺寸公差d的取值范围为0≤d≤0.02mm。
S2、进行表面压合后在表面印刷玻璃膏，并将玻璃膏压入陶瓷模块与凹槽之间的缝隙中，且紧密压合陶瓷模块。
在一些实施例中，可以通过温水等静压方式，将玻璃膏压入陶瓷模块与凹槽之间的缝隙中。
在一些实施例中，所用玻璃膏可以是对陶瓷模块与基板具有粘结作用的氧化物玻璃膏，玻璃膏的熔点小于700℃。
S3、通过低温烧结使得玻璃膏填满缝隙。
在一些实施例中，可以通过低温烧结工艺将陶瓷模块与基板粘合为一体，玻璃膏在烧结过程中会产生液相，并将陶瓷模块与瓷板之间缝隙填满，以确保结合强度。在一些实施例中，低温烧结的温度可以小于700℃。
S4、通过双面研磨加工基板，使得陶瓷模块的导通孔全部露出在表面。
在一些实施例中，可以通过双面研磨加工基板至厚度1.8mm、平行度小于10微米，确保陶瓷模块的导通孔全部露出在表面。
S5、通过飞针测试确保整板导通合格。
在一些实施例中，可以通过飞针测试整板导通情况，以确保100％的合格率。在一些实施例中，在进行S5步骤飞针测试之前，还可以进行表面清洗。
S6、进行镀膜和光刻胶涂覆，曝光正面图形并显影。
在一些实施例中，可以利用磁控溅射方式进行镀膜。在一些实施例中，光刻胶可以采用旋涂方式进行涂覆。在一些实施例中，正面图形可以是12英寸的正面图形。在一些实施例中，正面图形的陶瓷孔径80微米，薄膜图形焊盘150微米，允许陶瓷安装的最大误差为35微米。
S7、通过背面涂覆光刻胶，曝光背面图形并显影。在一些实施例中，光刻胶同样可以采用旋涂方式进行涂覆。在一些实施例中，背面图形可以是12英寸的背面图形。在一些实施例中，背面图形的陶瓷孔径80微米，薄膜图形焊盘150微米，允许陶瓷安装的最大误差为35微米。
S8、进行基板后处理制得第二尺寸的陶瓷基板，其中第一尺寸根据此第二尺寸确定。
在一些实施例中，基板后处理可以至少包括电镀增厚、电镀镍金、去胶、蚀刻以及飞针测试。在另一些实施例中，基板后处理还可以包括上述处理工艺之外的其他任何可能操作，本申请实施例不作特别限制。
此外，本申请实施例还提供了一种大尺寸陶瓷基板，其由上述任一实施例所述的大尺寸陶瓷基板制作方法制作得到。
下面结合一具体实施例，进一步说明本申请提供的大尺寸陶瓷基板制作方法及大尺寸陶瓷基板。
图2为尺寸Φ300mm的第二尺寸陶瓷基板设计图例。图3为尺寸18mm×18mm×1.8mm的第一尺寸陶瓷模块图例。图4是进行挖槽的基板图例。图5是将多个陶瓷模块置入基板的图例。
1、材料准备
1.1、将大尺寸基板图形(即第二尺寸为直径330mm)如图2(以最小模块分开设计成N个陶瓷模块(尺寸约18×18mm×1.8mm)，每个陶瓷模块通过低温/高温共烧工艺制作而成，因尺寸较小收缩率及线路良率问题均可以较好的控制，准备如图3所示的N个此种陶瓷模块a，N为不小于2的整数。
1.2、以与陶瓷模块a同种陶瓷材料(包括但不限于：氧化铝、氧化锆、氮化硅、氮化铝等)或平整度较好的非陶瓷材料(如硅片)为基础制作12英寸纯陶瓷无线路基板b(即基板)，厚度为2-4mm，通过双面研磨的方式将基板b加工成厚度2mm、平行度10微米以内，再使用CNC将基板b按照设计位置加工N个18mm×18mm×1.8mm(公差可以为-0+0.01mm)凹槽，获得如图4所示的基板。
1.3、低熔点(＜700℃)且可以对陶瓷模块、基板两者材料有粘结作用的氧化物玻璃膏c。
2、具体制作工艺
将N个模块a按照预设的方向、位置一一对应放入基板中→经过表面压合确保两者之间无多余缝隙→表面整面印刷玻璃膏c→通过温水等静压将玻璃膏压入陶瓷模块与凹槽之间的缝隙，且将陶瓷模块压合紧密→低温烧结(＜700℃)粘合为一体，通过玻璃烧结过程中产生的液相，将陶瓷模块与基板之间缝隙填满，确保结合强度→通过双面研磨方式将基板加工成厚度1.8mm，且平行度10微米以内，确保陶瓷模块a导通孔全部露出在表面→表面清洗→飞针测试整板导通情况，确保合格率100％→磁控溅射镀膜→旋涂光刻胶→曝光12英寸正面图形(陶瓷孔径80微米，薄膜图形焊盘150微米，可允许陶瓷安装误差最大35微米)→显影→背面旋涂光刻胶→曝光12英寸背面图形(陶瓷孔径80微米，薄膜图形焊盘150微米，可允许陶瓷安装误差最大35微米)→显影→电镀增厚→电镀镍金→去胶→蚀刻→飞针测试，即得到如图2所示的12英寸一体化陶瓷基板，且其位置度较好，电路良率较高。
综上所述，本申请实施例提供的大尺寸陶瓷基板制作方法及大尺寸陶瓷基板，与传统技术相比，至少具有以下有益效果：
1、传统大尺寸整版方案由于需要12英寸多层一次性烧结，基板的良率、位置度稳定性、翘曲程度均不可控，而本申请通过划分多个陶瓷模块的模块化拼接，更容易控制产品良率，模块化因单片尺寸小更容易控制收缩率(如收缩率波动±0.3％对小尺寸位置影响在15微米以内)，且加工挖槽可以控制20微米以内精度，综合精度误差≤35微米，可以满足薄膜重布线要求，通过光刻制作图形可以实现整体图形误差≤5微米，从而解决了随着尺寸增大和Pitch减小，大尺寸陶瓷基板对位置度要求较高的问题；
2、传统小模块单颗安装方案，需要将N个小模块陶瓷分别一颗一颗安装到WSS底座上，可以选择通过直接焊接或者通过销钉+螺丝固定，但这个过程存在每片安装均不可控问题，而且陶瓷打销钉孔也存在很高的报废风险，本申请方案在模块化尺寸可控基础上，通过陶瓷基板限位制作成一整块大陶瓷基板，解决了位置度不可控和需要在陶瓷上做机械加工等风险问题，从而很大程度提高了大尺寸陶瓷基板产品良率，降低不良率，进而提升了大尺寸陶瓷基板的生产效率。
本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的产品实施例而言，由于其与方法是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的处理设备或移动设备上安装所描述的系统。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
Claims (15)
1.一种大尺寸陶瓷基板制作方法，其特征在于，包括：
将多个第一尺寸的陶瓷模块对应放入基板的多个凹槽中；
进行表面压合后在表面印刷玻璃膏，并将所述玻璃膏压入所述陶瓷模块与所述凹槽之间的缝隙中，且紧密压合所述陶瓷模块；
通过低温烧结使得所述玻璃膏填满所述缝隙；
通过双面研磨加工所述基板，使得所述陶瓷模块的导通孔全部露出在表面；
通过飞针测试确保整板导通合格；
进行镀膜和光刻胶涂覆，曝光正面图形并显影；
通过背面涂覆光刻胶，曝光背面图形并显影；
进行基板后处理制得第二尺寸的陶瓷基板，其中所述第一尺寸根据第二尺寸确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述第二尺寸的基板图形分别设置所述多个第一尺寸的陶瓷模块，所述陶瓷模块通过低温/高温共烧工艺制作而成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过双面研磨将所述第二尺寸的基板加工至预定厚度与预定平行度，且按与所述第一尺寸匹配的尺寸分别设置所述多个凹槽。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定厚度范围为2mm-4mm，所述预定平行度为小于5微米。
5.根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一尺寸为18mm×18mm×1.8mm，所述第二尺寸为Φ300mm，所述凹槽的尺寸为18mm×18mm×1.8mm，所述凹槽的尺寸公差d的取值范围为0≤d≤0.02mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃膏为对所述陶瓷模块与所述基板具有粘结作用的氧化物玻璃膏，所述玻璃膏的熔点小于700℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过温水等静压方式将所述玻璃膏压入所述陶瓷模块与所述凹槽之间的缝隙中。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低温烧结的温度小于700℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过双面研磨加工所述基板至厚度1.8mm、平行度小于10微米，确保所述陶瓷模块的导通孔全部露出在表面。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行飞针测试之前，所述方法还包括：进行表面清洗。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用磁控溅射方式进行镀膜。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻胶采用旋涂方式进行涂覆。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正面图形或所述背面图形的陶瓷孔径80微米，薄膜图形焊盘150微米，允许陶瓷安装的最大误差为35微米。
14.根据权利要求1至4、6至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述基板后处理至少包括电镀增厚、电镀镍金、去胶、蚀刻以及飞针测试。
15.一种大尺寸陶瓷基板，其特征在于，所述大尺寸陶瓷基板由权利要求1至14任一项所述的大尺寸陶瓷基板制作方法制作得到。
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