CN118435712A - 制造电路板的方法 - Google Patents
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Abstract
本实施方式涉及用于制造电路板的方法，并且更具体地，涉及通过在形成于两个或更多个陶瓷基板之间的间隙中插入环氧树脂或硅树脂或插入金属块来解决由于蚀刻可能出现的问题的技术。根据本发明的实施方式，可以制造在陶瓷基板和金属片之间具有优异接合力的印刷电路板，可以降低制造成本，并且可以解决在金属片的蚀刻工序中可能出现的问题。
Description
技术领域
本实施方式涉及制造电路板的方法。
背景技术
通常，电路板是指上面布置有用于连接电气或电子组件的布线的基板。
电路板可以通过将金属片(诸如铜片)接合到陶瓷基板(诸如氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)或氮化硅(Si3N4))的相对的表面来制造。
使用陶瓷基板的电路板的接合方法大致可以分为三种类型：使用由活性金属制成的接合剂进行接合的有源金属钎焊法(AMB)；使用陶瓷基板的氧化膜进行接合的直接接合法；以及利用金属的沉积和扩散反应的扩散接合法。
扩散接合方法可以通过固态反应形成几百纳米的薄沉积层，因此具有能够制造具有优异热冲击特性的印刷电路板的优点，这是因为它与有源金属方法相比使用极少量的金属并且具有优异的接合强度。
发明内容
技术问题
在此背景技术中，本实施方式的一个目的在于提供一种制造电路板的方法，其可以降低生产成本，同时解决在金属片的蚀刻过程中可能出现的问题。
技术方案
为了实现上述目的，一个实施方式提供了一种用于制造电路板的方法，该方法包括以下步骤：放置两个或更多个陶瓷基板使得它们并排位于平面内；将两个或更多个陶瓷基板布置在上金属片和下金属片彼此面对的表面内；将环氧树脂或硅树脂注入两个或更多个陶瓷基板之间的间隙中；将上金属片与两个或更多个陶瓷基板、以及下金属片与两个或更多个陶瓷基板接合；以及蚀刻上金属片和下金属片。
为了实现上述目的，另一实施方式提供了以下步骤：放置两个或更多个陶瓷基板，使得它们并排位于平面内；将两个或更多个陶瓷基板布置在上金属片和下金属片彼此面对的表面内；将金属块插入到形成于两个或更多个陶瓷基板之间的间隙中；将上金属片与两个或更多个陶瓷基板，以及下金属片与两个或更多个陶瓷基板接合；本发明提供了一种用于制造电路板的方法，其包括：蚀刻上金属片和下金属片的步骤。
技术效果
如上所述，根据本实施方式，可以制造在陶瓷基板和金属片之间具有优异接合强度的印刷电路板，能够降低其制造成本，并且具有解决在金属片的蚀刻工序期间可能出现的问题的效果。
附图说明
图1是用于说明根据本实施方式的金属片和陶瓷基板的布置关系的图。
图2是用于说明根据本实施方式的电路板制造方法中的硅或环氧树脂注入的图。
图3是用于说明根据本实施方式的电路板制造方法中的金属块插入的图。
图4是根据依据本实施方式的电路板制造方法的陶瓷基板、沉积层和金属片的截面图。
图5是用于说明根据依据本实施方式的电路板制造方法形成的接合层的图。
图6是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄的根据本实施方式形成的陶瓷基板和沉积层的截面图像。
图7是使用扫描电子显微镜(SEM)拍摄的根据本实施方式形成的陶瓷基板、接合层和金属片的截面图像。
具体实施方式
图1是用于说明根据本实施方式的金属片和陶瓷基板的布置关系的图。
根据本实施方式的电路板制造方法可以使用陶瓷基板100和金属片200，并且可以附加使用防粘片300来防止金属片200的粘合。
根据本实施方式的电路板制造方法可以执行布置两个或更多个陶瓷基板使得它们在平面内对齐的步骤。
陶瓷基板100可以在电路板中提供散热性能，并且陶瓷基板100可以包括用于提供散热性能的组件。例如，陶瓷基板100可以包括Si3N4、AlN或Al2O3中的至少一种。
Si3N4的挠曲强度(flexural strength)通常非常好，范围从600MPa至1400MPa，并且Si3N4具有约3.2×10-6/K的低热膨胀系数，因此Si3N4可以在高温下使用。此外，Si3N4可以具有约3.2g/cm3的密度、约30W/(m K)至178W/(m K)的导热系数、以及约800K至1000K的高的耐热冲击性。
可以通过浆料制备工序(包括陶瓷粉末)、流延工序、冲压工序、烧蚀工序、烧结工序等来制造陶瓷基板100。
浆料制备工序可以是通过将有机溶剂、烧结剂、增塑剂和分散剂混合到粉末中来制备浆料的工序。陶瓷粉末可以包括Si3N4粉末、AlN粉末或Al2O3粉末中的至少一种。陶瓷粉末可以使用球磨机等制备，并且粉末的平均颗粒尺寸可以形成为0.8μm或更小。平均颗粒尺寸可以表示n个颗粒尺寸的分布中的中值颗粒尺寸的大小。
当Si3N4粉末用于陶瓷基板100时，Si3N4粉末可以包括β-Si3N4和α-Si3N4中的至少一种。当β-Si3N4和α-Si3N4混合并用作Si3N4粉末时，成分之间的含量比没有特别限制。
有机溶剂的类型没有特别限制，但可以使用选自由以下构成的组中的至少一种：甲苯、苯、二甲苯、甲基乙基酮(MEK)、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、乙醇、丁醇或甲醇。
烧结助剂的类型也没有特别限制，但可以使用稀土元素氧化物、碱土金属氧化物及其组合。
增塑剂的类型也没有特别限制，但可以使用选自由以下构成的组中的至少一种：邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、二-n-丁基丁酯、邻苯二甲酸丁酯丁二醇酯、聚乙二醇或邻苯二甲酸二辛酯。
分散剂没有特别限制，但可以使用选自由以下构成的组中的至少一种：聚酯基分散剂、聚丙烯酸酯基分散剂、聚氨酯基分散剂或聚醚基分散剂。
流延工序可以是通过将浆料以一定厚度涂覆到聚合物膜，然后使其穿过干燥室来制造陶瓷带的工序。
冲压工序可以是通过压制和切割陶瓷带来制造陶瓷生片的工序。
烧蚀工序可以是通过热处理陶瓷生片而执行的工序。具体而言，脱脂工序可以通过在空气或氮气气氛中进行热处理来执行。具体的热处理条件没有特别限制，但可以在范围从400℃至800℃的温度下执行6至18小时热处理。
烧结工序可以是对已经执行脱脂工序的陶瓷生片进行烧结的工序。烧结可以通过气压烧结(GPS)来执行。具体的气压烧结条件没有特别限制，但在烧结工序中可以使用温度在1600℃至2000℃的范围内、氮气气氛并且8至12个大气压(atm)的气压烧结炉。
在烧结之后，可以通过包括研磨的后处理，来制造包含Si3N4、AlN或Al2O3中的一种或更多种的陶瓷基板100。
陶瓷基板100的形状可以是如图1所示的矩形板形状，或者也可以是多边形、圆形或椭圆形形状。
陶瓷基板100的尺寸没有特别限制，但宽度可以是150mm至220mm，高度可以是100mm至160mm。此外，陶瓷基板100的尺寸可以水平和垂直地改变，并且具体来说，可以具有138mm的宽度和190mm的高度。
陶瓷基板100的厚度没有特别限制，但可以形成为从0.05mm至2.0mm。
当使用两个或更多个陶瓷基板100时，两个或更多个陶瓷基板100中的每一个的尺寸和形状可以相同或不同。
当使用两个或更多个陶瓷基板100时，两个或更多个陶瓷基板100可以在平面内并排布置，这可以意味着两个或更多个陶瓷基板100彼此不交叠或不层叠。
两个或更多个陶瓷基板100的所有下表面可以接合到下金属片，并且两个或更多个陶瓷基板100的所有上表面可以接合到上金属片。
根据本实施方式的电路板制造方法可以包括将两个或更多个陶瓷基板100布置在上金属片和下金属片彼此面对的表面上。
在此，上金属片和下金属片是根据金属片200的放置位置而命名的，因此上金属片和下金属片可以依据观察者的观看方向或金属片200的放置位置而颠倒。
金属片200的面积可以等于或大于两个或更多个陶瓷基板100的面积。具体而言，金属片200的面积可以是陶瓷基板100面积的6.0倍或更小、5.0倍或更小、4.0倍或更小、3.0倍或2.5倍或更小、1.5倍或更大、1.6倍或更大、以及1.7倍。它可以是1.8倍或更大、1.9倍或更大或者2.0倍或更大，并且可以是2.4倍或更小、2.3倍或更小、2.2倍或更小或者2.1倍或更小。
如果金属片200的面积过大，则可能不容易冲洗掉蚀刻剂，导致诸如在基板上积聚(蚀刻剂残留)或不均匀蚀刻之类的问题。
根据本实施方式的一个示例，当金属片200的一侧为方形形状时，宽度可以为250mm至300mm，长度可以为160mm至210mm。金属片200的水平和垂直长度可以颠倒。
金属片200的厚度没有特别限制，但可以形成为在0.05mm至3.0mm的范围内。
金属片200中包含的金属没有特别限制，但可以包括Cu、Al、Ni或Fe中的至少一种。
根据本实施方式的电路板制造方法可以包括：接合上金属片和两个或更多个陶瓷基板以及接合下金属片和两个或更多个陶瓷基板。
可以通过在陶瓷基板100上形成沉积层并且进行热压，或通过使用接合材料，来接合金属片200和两个或更多个陶瓷基板100。这将在稍后描述的图4和图5的描述中详细说明。
根据本实施方式的电路板制造方法可以包括蚀刻上金属片和下金属片。
金属片200的蚀刻可以使用蚀刻剂来执行，并且蚀刻剂没有特别的限制，但是用于蚀刻金属片200的蚀刻剂可以是已知的蚀刻剂。
在本实施方式中，可以使用面积比陶瓷基板100面积大至少1.5倍的金属片200。在电路板制造中，执行蚀刻，当两个或更多个陶瓷基板通过如本实施方式的布置经历单个蚀刻工序时，有效面积增加并且可以产生更多的已蚀刻片(piece)，同时，减少了废弃部分。此外，由于针对蚀刻工序，每次将两个待蚀刻基板输入到蚀刻线中而不是将一个基板输入到蚀刻线中的结果，因此缩短了工序时间，并且降低了相关成本(例如，人工成本等)。
根据本实施方式的一个示例，关于金属片200和陶瓷基板100的布置，两个或更多个陶瓷基板100可以以与金属片200的边缘相距预定距离的方式布置在金属片200的一侧上。当与金属片200的边缘间隔开时，在工序期间可以确保被锯齿(zig)夹紧的地方，并且由于两个或更多个陶瓷基板100之间的距离变得更近，因此减少死区并且可以防止原材料浪费。
根据本实施方式的具有“金属片/两个或更多个陶瓷基板/金属片”结构的层叠结构可以称为一套主卡(MC)。
根据本实施方式的一个示例，可以制造其中层叠有主卡的主卡层叠体，此时，可以在每套主卡之间使用防粘片300，以防止金属片200之间粘附。
防粘片300的成分没有特别限制，但可以包括石墨，并且防粘片300可以称为碳板。
图2是说明根据本实施方式的电路板制造方法中的硅树脂或环氧树脂注入的示意图。
当根据依据本实施方式的电路板制造方法将两个或更多个陶瓷基板100并排放置在平面内时，在两个或更多个陶瓷基板100之间不可避免地形成间隙。
因此，当执行蚀刻金属片200的步骤时，蚀刻剂流入形成于两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙中，结果，可能出现诸如金属片200和陶瓷基板100之间的接合力减弱或金属片200的背面(接合至陶瓷基板的表面)腐蚀之类的问题。
因此，在根据本实施方式的电路板制造方法中，可以执行将环氧树脂或硅注入到形成于两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙中的步骤。
具体而言，两个或更多个陶瓷基板100放置在面对金属片200的表面上，并且在放置的陶瓷基板100之间使用环氧树脂枪或硅枪。因此，可以将一种或多种环氧树脂或硅注入到两个或更多个陶瓷基板100之间形成的间隙中。
此外，可以将环氧树脂和硅中的一种或更多种注入由上金属片、下金属片和两个或更多个陶瓷基板100形成的间隙的两端中。形成于两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙的两端是指位于可以看到由两个或更多个陶瓷基板100形成的间隙的、金属片/陶瓷基板/金属片的层叠结构的截面中的间隙的端部。
因此，可以用环氧树脂和硅中的一种或更多种来填充形成于两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙，以填充间隙，并且在使用蚀刻剂的蚀刻工序中，可以防止蚀刻剂流入两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙。
图3是用于说明根据本实施方式的电路板制造方法中的金属块插入的图。
如在图2的描述中所提到的，当根据依据本实施方式的电路板制造方法将两个或更多个陶瓷基板100并排放置在平面中时，在两个或更多个陶瓷基板100之间不可避免地形成间隙。
因此，当执行蚀刻金属片200的步骤时，蚀刻剂可以流入形成于两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙中，从而可能出现诸如金属片200和陶瓷基板100之间的接合强度减弱或金属片200的背面(接合至陶瓷基板的表面)腐蚀之类的问题。
因此，在根据本实施方式的电路板制造方法中，可以执行将金属块500插入到形成于两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙中的步骤。
两个或更多个陶瓷基板100放置在金属片200的表面上，并且通过将金属块500放置在布置的陶瓷基板100之间，填充形成于两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙。
具体而言，金属块500可以插入到两个或更多个陶瓷基板100之间，在插入金属块500之后，向上金属片和下金属片的外部施加热压，以将金属片200和陶瓷基板100接合，并且金属块500可以变形以适应间隙的形状并填充间隙，使得没有空的空间。
金属块500可以由与蚀刻工序中使用的蚀刻剂不反应的金属形成，并且虽然没有具体限制，但金属块500可以包括Fe、Ti、Ni、Mo或W中的至少一种。
金属块500可以与陶瓷基板100厚度相同，或者可以形成得比陶瓷基板100厚度更厚。
金属块500可以一次一个地插入在由上金属片、下金属片和两个或更多个陶瓷基板100形成的间隙的两端处。
形成于两个或更多个陶瓷基板100之间的间隙的两端是指位于可以看到由两个或更多个陶瓷基板100形成的间隙的、金属片/陶瓷基板/金属片的层叠结构的截面中的间隙的端部。
图4是根据本实施方式的电路板制造方法的陶瓷基板、沉积层和金属片的截面图。
根据本实施方式的一个示例，沉积层400可以分别形成在陶瓷基板100的上表面和下表面上，并且可以称为上沉积层和下沉积层。形成在陶瓷基板100上的沉积层400可以具有与陶瓷基板100的面积相等的面积，或者可以具有比陶瓷基板100的面积小的面积。具体而言，沉积层400的面积可以是陶瓷基板100的面积的50％或100％。
形成沉积层400的材料没有特别限制，但可以包括Ag和Ti中的一种或更多种。当在沉积层400中使用Ag和Ti中的一种或更多种时，每单位面积的Ag沉积量可以在3.50g/m2至6.10g/m2的范围，而每单位面积的Ti沉积量可以在0.61g/m2至1.30g/m2的范围。这里，每单位面积的沉积量可以表示沉积成分相对于沉积层面积的含量。可以通过调整沉积层中使用的成分和沉积量，来控制沉积层的接合强度。
根据本实施方式的一个示例，沉积层400中包含的Ti的每单位面积的沉积量可以在0.61g/m2至1.30g/m2的范围。为了在金属片200和陶瓷基板100之间提供更强的粘附力，每单位面积的Ti沉积量可以在1.02g/m2至1.30g/m2的范围内，具体而言，可以在1.04g/m2至1.20g/m2的范围内。
沉积层400中包含的Ag的每单位面积的沉积量可以在3.50g/m2至6.10g/m2的范围。为了在金属片200和陶瓷基板100之间提供更强的接合力，每单位面积的Ag沉积量可以在4.00g/m2至4.60g/m2的范围内。
此外，形成在陶瓷基板100的上表面和下表面上的沉积层400的形状可以形成为与陶瓷基板100的上表面和下表面相同的形状，或者可以形成为不同的形状。
形成沉积层400的工序没有特别限制，但可以使用诸如用于物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)的溅射之类的工艺。
通过沉积层形成工序，可以在陶瓷基板100的上表面和下表面上分别形成上沉积层和下沉积层。
上沉积层可以放置成面对上金属片，而下沉积层可以放置成面对下金属片。此外，沉积层400可以是用于通过热压来接合金属片200和陶瓷基板100的介质。
当使用两个或更多个陶瓷基板100时，可以在两个或更多个陶瓷基板100中的每一个上形成沉积层400，并且可以通过热压来接合两个或更多个陶瓷基板100和金属片200。
根据依据本实施方式的示例，上沉积层和下沉积层中的一个或更多个可以包括具有彼此不同成分的第一沉积层410和第二沉积层420。
具体而言，第一沉积层410可以包括Ti，而第二沉积层420可以包括Ag。第一沉积层410可以是指比第二沉积层420更靠近陶瓷基板100的层。例如，如图4所示，第一沉积层410可以形成在陶瓷基板100上，而第二沉积层420可以形成在第一沉积层410上。
关于第一沉积层410和第二沉积层420，根据本实施方式的电路板制造方法可以包括在陶瓷基板100的上表面和下表面上分别形成含有Ti的第一沉积层410；以及在第一沉积层410上形成含有Ag的第二沉积层420。
因此，如图1所示，可以制造其中依次定位第二沉积层420、第一沉积层410、陶瓷基板100、第一沉积层410和第二沉积层420的层叠结构。
第一沉积层410和第二沉积层420可以具有与陶瓷基板100的上表面和下表面相同的面积，可以具有更小的面积，可以具有相同的形状或可以形成为不同的形状。
第一沉积层410中包含的Ti的每单位面积的沉积量可以在0.61g/m2至1.30g/m2的范围，每单位面积的Ti沉积量可以在1.02g/m2至1.30g/m2的范围，并且关于在金属片200和陶瓷基板100之间提供更强的接合力方面，每单位面积的Ti沉积量可以在1.04g/m2至1.20g/m2的范围内。
第二沉积层420中包含的Ag的每单位面积的沉积量可以在3.50g/m2至6.10g/m2的范围，并且关于在金属片和陶瓷基板之间提供更强的粘附力方面，每单位面积的Ag沉积量可在4.00g/m2至4.60g/m2的范围内。
通过对上面形成有沉积层400的上金属片和下金属片进行热压，可以将陶瓷基板100和上金属片和下金属片接合。
可以通过以450℃至1300℃的温度和1MPa至25MPa的压力在陶瓷基板100的方向上热压上金属片和下金属片来执行热压。此外，热压没有特别限制，但可以例如以约10-1托至10-5托来执行。
根据本实施方式，在通过热压进行接合期间的温度下限可以为500℃或更高、600℃或更高、700℃或更高或800℃或更高。并且，上限可以为1050℃或更低、1000℃或更低、950℃或更低或者900℃或更低。
根据本实施方式，在通过热压进行结合时的压力下限可以为5Mpa或以上、或者10Mpa或以上。并且，上限可以为20Mpa或以下、或者15Mpa或以下。
在根据本实施方式的电路板制造方法中，可以使用两个或更多个陶瓷基板100，并且沉积层400可以形成在陶瓷基板100的两个相对侧上。然后，金属片200可以放置在沉积层400上，并且可以通过从金属片200的外部施加热压来将陶瓷基板100和金属片200接合。
图5是用说明根据依据本实施方式的电路板制造方法形成的接合层的图。
通过热压，上金属片200和下金属片200以及陶瓷基板100可以经由沉积层400接合，如图5所示，接合层430可以形成在陶瓷基板100上，并且金属片200可以放置在接合层430上。这里，接合层430可以是指通过使沉积层400或其它接合材料经过接合步骤而创建的层。
当使用图4和图5说明本实施方式时，
由于热压，可能发生陶瓷基板100、沉积层400和金属片200中的每一个中包含的材料之间的扩散。
例如，当第一沉积层410中包含Ti并且陶瓷基板100中包含Si3N4时，Ti和Si3N4之间可以发生如以下反应式1所示的反应。
[反应式1]
4Ti+Si3N4→3Si+4TiN
也就是说，通过热压，沉积层400中包含的材料和陶瓷基板100中包含的材料可以反应，以形成接合层430，接合层430可以包括TiN。
根据本实施方式的接合层430是含有TiN的层，并且可以充当陶瓷基板100和金属片200之间的强接合介质层。也就是说，通过经由扩散接合方法形成接合层430，可以实现陶瓷基板100和金属片200的接合。
当发生包含不同材料的层之间的接合时，应力传递到包含强度相对弱的材料的层，并且可以容易出现层之间的脱附。因此，增加包含相对弱材料的层的强度可以更有效地提高包含不同材料的层之间接合的接合强度。
例如，在热压期间，第二沉积层420中包含的Ag可以朝向含有Cu的金属片200扩散，并对界面处金属片200的弱强度进行补偿。通过与以上相同的原理，第二沉积层220中包含的Ag可以提高陶瓷基板100和金属片200之间的粘附性。此外，第二沉积层420中包含的Ag可以通过形成由Cu-Ti-Ag三元体系组成的液相来提高润湿性，从而有助于促进形成具有第一沉积层410中包含的Ti和金属片200中包含的Cu的反应层。
如果第二沉积层420中包含的Ag的每单位面积的沉积量小于根据本实施方式的数值范围，则由于不能充分增加金属片200的强度，因此陶瓷基板100和金属片200之间的粘附性差。此外，当第二沉积层420中包含的Ag的每单位面积的沉积量超过根据本实施方式的数值范围时，由于沉积了比所需更多的Ag而形成了不扩散的Ag残留物，因此存在陶瓷基板100和金属片200之间的接合力降低的问题。
根据本实施方式的电路板制造方法可以制造出各层之间具有良好接合强度的板。因此，根据本实施方式的电路板，即使在暴露于反复热冲击环境时，也可以大大抑制分层的发生。
在接合步骤之后，可以通过对接合的陶瓷基板100和/或金属片200进行的抗蚀印刷工序、蚀刻工序、镀覆工序等来制造电路板。
图6是用扫描电子显微镜(SEM)拍摄的根据本实施方式形成的陶瓷基板和沉积层的截面的图像。
也就是说，图6是在沉积步骤之后且在接合步骤之前的截面图像。由此，可以确认在陶瓷基板100上形成了含有Ti的第一沉积层410和含有Ag的第二沉积层420。
图7是用扫描电子显微镜(SEM)拍摄的根据本实施方式形成的陶瓷基板、接合层和金属片的截面的图像。
也就是说，图7是在结合步骤之后的截面图像。由此，可以确认在通过扩散接合法的接合步骤后形成了接合层430，并且陶瓷基板100和金属片200被接合。
将通过以下具体示例来更详细地描述本发明的操作和效果。然而，这仅作为本发明的示例而呈现，并且本发明的范围以任何方式都不受此限制。
制造示例(陶瓷基板的制造)
通过球磨机制造平均粒径为0.8μm或更小的Si3N4粉末。将有机溶剂(例如，甲苯、甲醇、乙醇)、烧结助剂(例如，Y2O3、MgO)、增塑剂(例如，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、聚乙二醇(PEG))和分散剂(例如，BYK-111)加入到Si3N4粉末中以制备浆料，然后通过干燥室以生产Si3N4带。通过压制和切割Si3N4带来制造Si3N4生片，并通过以600℃热处理12小时来执行脱脂工序。之后，通过使用气压烧结法在氮气气氛下以1850℃和1MPa进行烧结，来制造预定尺寸(宽度190mm×高度138mm×厚度0.32mm)的陶瓷基板(氮化硅Si3N4基板)。
实验1：确认生产成本降低
在制造示例中，在陶瓷基板的相对的上表面和下表面上依次沉积Ti(第一沉积层)和Ag(第二沉积层)。此时，沉积了约1.0g/m2的Ti，并且沉积了约6.08g/m2的Ag。如上所述地制备两个陶瓷基板，并且沉积在第一沉积层和第二沉积层彼此面对的上表面和下表面二者上。
另外，还制备了测量为270mm×190mm×0.3mm的两个铜片(Cu片)。
放置以上铜片之一，然后通过将两个陶瓷基板彼此相邻地放置，以使两个陶瓷基板之间的间隙最小化，来将两个陶瓷基板放置在铜片的一侧(此时，两个或更多个陶瓷基板并排放置在铜片上，每个陶瓷基板的沉积层(Ag沉积层)定位为与铜片接触)，并且将其余的铜片以相同的方式放置在陶瓷基板的顶上，来制造铜片/两个陶瓷基板(并排位于平面内)/铜片形式的未接合层叠结构。此时，两个陶瓷基板和铜片之间的交叠面积可以设置为约90％。
之后，在约10-4托的气氛和980℃的温度下，以15MPa进行加压的同时，用热压装备对层叠结构进行处理。结果，获得了铜片和氮化硅基板彼此接合的铜片/两个陶瓷基板(并排位于平面内)/铜片的样品。
使用所述样品，蚀刻铜以制造铜电路。具体而言，在将干膜附在层叠结构的两个外侧之后，将紫外线照射到膜上，留下其中铜不应被蚀刻的部分(电路部分)，并将除了电路部分之外的其余部分中的膜剥离。将其放入蚀刻线中，并且蚀刻铜。
结果，与蚀刻具有彼此接合的一个陶瓷基板的两个对照样品(铜片/陶瓷基板/铜片)相比，蚀刻如本发明中制造的样品(铜片/两个陶瓷基板(并排定位)/铜片)可以将制作相同数量的电路所需的时间减少近一半，并且在相同的蚀刻工序时间期间，可以生产更多的电路板块(例如，产量增加约30％或更多)。以此方式，根据本发明，成本降低效果显著。
实验2：结合强度评估
根据ASTM D6682，对以下实施方式1至6和对照例1至6的样本进行了接合力(N/mm)测量。具体而言，对其中铜片和氮化硅基板彼此接合的铜片/氮化硅基板/铜片结构的样品进行了蚀刻，并制备了其中宽度为5mm且长度为100mm的铜条接合至陶瓷基板的样品。在测试之前，手动分离了Cu条端部约10mm，使得万能试验机(设备公司和型号名称：Ametek，LS5)的夹具可以夹持Cu条。将样本固定至万能试验机，用夹具夹持Cu条，以50mm/min的速度分离，并测量应力以计算结合强度。
下表1至表3示出了结果。
实施方式1(Ti沉积量1.076g/m2，Ag沉积量4.005g/m2)
在制造示例中的陶瓷基板上，通过溅射法以70秒沉积0.0282克的Ti，以形成第一沉积层。然后，在第一层上以30秒沉积0.105克Ag，以形成第二沉积层。此时，第一沉积层和第二沉积层的形成面积调整为与陶瓷基板的形成面积相同(宽度190mm×高度138mm)。这里，每单位面积的Ti沉积量为1.076g/m2，并且每单位面积的Ag沉积量为4.005g/m2。
然后，制备两个如以上制造的陶瓷基板和两个铜片(宽度270mm×高度185mm×厚度0.3mm)。将两个陶瓷基板彼此相邻放置，以使彼此之间的间隙最小化，并且将两个陶瓷基板放置在一个制备的铜片的一侧(此时，两个陶瓷基板并排位于铜片上，并且每个陶瓷基板的沉积层[含银的第二沉积层]定位为与铜片接触)，然后将其余的铜片以相同的方式放置在陶瓷基板的顶部，以制造铜片/两个陶瓷基板(并排位于平面内)/铜片形式的未接合的层叠结构。此时，两个陶瓷基板和铜片之间的交叠区域设置为约95％。
之后，在约10-4托的气氛下，以980℃的温度和15MPa的压力对层叠结构进行热压。
通过以上一系列工序，制造了包含Cu金属片、TiN接合层和Si3N4的样本。
实施方式2(Ti沉积量1.194g/m2，Ag沉积量4.005g/m2)
除了沉积0.0313克的Ti以形成第一层之外，以与实施方式1相同的方式制造包含Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为1.194g/m2，并且每单位面积的Ag沉积量为4.005g/m2。
实施方式3(Ti沉积量1.030g/m2，Ag沉积量5.339g/m2)
除了沉积0.0270克的Ti以形成第一层，并且沉积0.1400克的Ag以形成第二层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本，并且制造含有Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为1.030g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为5.339g/m2。
实施方式4(Ti沉积量1.220g/m2，Ag沉积量5.339g/m2)
除了沉积0.0320克的Ti以形成第一层，并且沉积0.1400克的Ag以形成第二层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为1.220g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为5.339g/m2。
实施方式5(Ti沉积量1.003g/m2，Ag沉积量4.005g/m2)
除了沉积0.0263克的Ti以形成第一层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为1.003g/m2，并且每单位面积的Ag沉积量为4.005g/m2。
实施方式6(Ti沉积量0.961g/m2，Ag沉积量4.005g/m2)
除了沉积0.0252克的Ti以形成第一层之外，以与实施方式1相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为0.961g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为4.005g/m2。
对照例1(Ti沉积量0.374g/m2，Ag沉积量2.868g/m2)
除了沉积0.0098克的Ti以形成第一层，并且沉积0.0752克的Ag以形成第二层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为0.374g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为2.868g/m2。
对照例2(Ti沉积量0.599g/m2，Ag沉积量2.868g/m2)
除了沉积0.0157克的Ti以形成第一层，并且沉积0.0752克的Ag以形成第二层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为0.599g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为2.868g/m2。
对照例3(Ti沉积量0.843g/m2，Ag沉积量2.868g/m2)
除了沉积0.0221克的Ti以形成第一层，并且沉积0.0752克的Ag以形成第二层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为0.843g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为2.868g/m2。
对照例4(Ti沉积量1.034g/m2，Ag沉积量2.868g/m2)
除了沉积0.0342克的Ti以形成第一层，并且沉积0.0752克的Ag以形成第二层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为1.304g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为2.868g/m2。
对照例5(Ti沉积量1.041g/m2，Ag沉积量6.808g/m2)
除了沉积0.0273克的Ti以形成第一层，并且沉积0.1785克的Ag以形成第二层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为1.041g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为6.808g/m2。
对照例6(Ti沉积量0.599g/m2，Ag沉积量4.005g/m2)
除了沉积0.0157克的Ti以形成第一层之外，以与实施方式1中相同的方式制造含有Cu金属片、TiN接合层和Si3N4陶瓷基板的样本。此时，每单位面积的Ti沉积量为0.599g/m2，而每单位面积的Ag沉积量为4.005g/m2。
【表1】
【表2】
【表3】
首先，比较实施方式1和2与对照例1至4的样本，其中每单位面积的Ag沉积量为3.50g/m2或更高的实施方式1和2的样本展现出分别为21.4N/mm和22.1N/mm的优异接合强度，另一方面，其中每单位面积的Ag沉积量小于3.50g/m2的对照例1至4的样本全部展现出7.5N/mm或更低的低接合强度。具体而言，尽管对照例4的样本中的每单位面积的Ti沉积量高于实施方式1和2的样本中的每单位面积的Ti沉积量，但是对照例4的样本由于Ag含量低而展现示出低接合强度。这被认为是金属片强度依据Ag的沉积量而变化(提高)的结果。接下来，比较实施方式1和3与对照例5的样本，每单位面积的Ti沉积量没有显著差异。然而，其中每单位面积的Ag沉积量为6.10g/m2或更低的实施方式1和3的样本展现出分别为21.4N/mm和16.3N/mm的优异接合强度，另一方面，对照例5的样本的接合强度降低到15.6N/mm。这被认为是由于Ag沉积过量而在界面处形成Ag残留物的结果。接下来，比较实施方式1、2、5、6和对照例6的样本，每单位面积的Ag沉积量几乎相同。每单位面积的Ti沉积量为0.61g/m2或以上的实施方式1、2、5和6的样本展现出至少9.4N/mm的接合强度，而每单位面积的Ti沉积量小于0.61g/m2的对照例6的样本展现出小于8.6N/mm的低粘合力。这被认为是接合层强度依据Ti的沉积量而变化(提高)的结果。具体而言，其中每单位面积的Ti沉积量为1.02g/m2或以上的实施方式1和2的样本分别展现出21.4N/mm和22.1N/mm的优异接合强度。
接下来，观察实施方式1、2和4的样本，其中每单位面积的Ti沉积量为1.30g/m2或更低的实施方式1、2和4的样本全部展现出20N/mm或更高的优异接合强度。但是，如果每单位面积的Ti沉积量为1.02g/m2或更高，即使Ti沉积量增加，接合强度的提高也不充分，并且可以达到饱和值。因此，为了防止浪费原材料，同时实现最佳的界面接合强度，期望的是每单位面积的Ti沉积量为1.30g/m2或更低。
Claims (15)
1.一种用于制造电路板的方法，该方法包括以下步骤：
将两个或更多个陶瓷基板并排放置在平面内的步骤；
将所述两个或更多个陶瓷基板布置在上金属片和下金属片彼此面对的表面内的步骤；
将环氧树脂或硅树脂注入到所述两个或更多个陶瓷基板之间的间隙中的步骤；
将所述上金属片与所述两个或更多个陶瓷基板、以及所述下金属片与所述两个或更多个陶瓷基板接合的步骤；以及
蚀刻所述上金属片和所述下金属片的步骤。
2.根据权利要求1所述的用于制造电路板的方法，其中，所述两个或更多个陶瓷基板中的每一个各自具有上沉积层和下沉积层。
3.根据权利要求2所述的用于制造电路板的方法，其中，所述上沉积层和所述下沉积层包括Ag和Ti。
4.根据权利要求2所述的用于制造电路板的方法，其中，通过使所述沉积层的材料与所述陶瓷基板的材料通过热压而反应，来形成接合层，并且
所述接合层至少包括TiN。
5.根据权利要求3所述的用于制造电路板的方法，其中，Ag的每单位面积的沉积量在3.50g/m2至6.10g/m2的范围内，并且
Ti的每单位面积的沉积量在0.61g/m2至1.30g/m2的范围内。
6.根据权利要求1所述的用于制造电路板的方法，其中，所述上金属片和所述下金属片的面积形成为等于或大于所述两个或更多个陶瓷基板的面积。
7.根据权利要求1所述的用于制造电路板的方法，其中，通过对所述上金属片和所述下金属片进行热压，来执行所述接合。
8.根据权利要求1所述的用于制造电路板的方法，其中，所述陶瓷基板包括Si3N4、AlN或Al2O3中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的用于制造电路板的方法，其中，所述上金属片和所述下金属片包括Cu、Al、Ni或Fe中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的用于制造电路板的方法，其中，将所述环氧树脂或硅树脂注入到由所述上金属片、所述下金属片和所述两个或更多个陶瓷基板形成的间隙的两端中。
11.一种用于制造电路板的方法，该方法包括以下步骤：
将两个或更多个陶瓷基板并排放置在平面内的步骤；
将所述两个或更多个陶瓷基板布置在上金属片和下金属片彼此面对的表面内的步骤；
将金属块插入到所述两个或更多个陶瓷基板之间的间隙中的步骤；
将所述上金属片与所述两个或更多个陶瓷基板，以及所述下金属片与所述两个或更多个陶瓷基板接合的步骤；以及
蚀刻所述上金属片和所述下金属片的步骤。
12.根据权利要求11所述的用于制造电路板的方法，其中，所述金属块是与用于蚀刻的蚀刻剂不反应的金属。
13.根据权利要求11所述的用于制造电路板的方法，其中，所述金属块包括Fe、Ti、Ni、Mo或W中的至少一种。
14.根据权利要求11所述的用于制造电路板的方法，其中，所述金属块的厚度形成为等于或大于所述两个或更多个陶瓷基板的厚度。
15.根据权利要求11所述的用于制造电路板的方法，其中，所述金属块一个地被插入到由所述上金属片、所述下金属片和所述两个或更多个陶瓷基板形成的间隙的每个端部中。
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