CN1582095A - 一种无需掩膜的陶瓷基板互连导线制造技术 - Google Patents

一种无需掩膜的陶瓷基板互连导线制造技术 Download PDF

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辜志俊
郭琦龙
赵雄超
邓群山
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Second Department Of Fujian Institute Of Material Structure Chinese Academy Of Sciences
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Second Department Of Fujian Institute Of Material Structure Chinese Academy Of Sciences
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Abstract

本发明公开一种在陶瓷基板上制造互连导线的技术。该技术是将陶瓷基板通过激光图形刻蚀→活化处理→清洗处理→化学镀处理后，即可在陶瓷基板上直接获得高分辨率的互连导线图形，而无需掩膜图形处理。本技术工艺简便、条件温和，适合在陶瓷基板上进行高密度的互连导线制造。该技术还可应用于其它在陶瓷基板上的图形制作领域，如陶瓷工艺品等。

Description

一种无需掩膜的陶瓷基板互连导线制造技术
技术领域
本发明属于陶瓷基板互连导线的制造技术领域。
背景技术
目前陶瓷基板互连导线的制造技术有薄膜光刻技术、厚膜丝网印刷技术和厚膜光刻技术等。
薄膜光刻技术是利用真空蒸发、溅射等在陶瓷基板表面上形成金属薄膜，经掩膜光刻形成互连导线图形。该技术优点是线分辨率高，线宽和线间距可达10微米，适于高密度互连导线制造；其不足之处是制造成本高，导体电阻大，另外需要掩膜图形处理，增加了工艺复杂性和材料浪费。
厚膜丝网印刷技术是先根据电路设计图形制备好丝网掩膜，然后将含有金、银、钯、铜等导体的浆料通过丝网掩膜印刷在陶瓷基板表面上，经烧结形成互连导线图形。该技术的优点是制造成本低；不足之处是线分辨率低，线宽和线间距均在100微米以上，难以制造高密度的互连导线，另外该技术也需要掩膜图形处理，增加了工艺复杂性。
厚膜光刻技术是先将感光导体浆料涂布在陶瓷基板表面，然后经掩膜光刻、烧结处理后，形成互连导线图形。该技术结合了上述厚膜印刷技术的低制造成本优点和薄膜光刻技术的高分辨率优点，将互连导线线宽/线间距提高到50/75微米，可用于高密度的互连导线制造。但由于该技术仍需要掩膜图形处理，所以还存在工序复杂和材料浪费问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需掩膜的陶瓷基板互连导线制造技术，其不仅具有高精度的线分辨率，而且无需掩膜图形处理，可直接在陶瓷基板上形成互连导线图形，适于高密度的互连导线制造。
为达到上述目的，本发明的陶瓷基板互连导线制造技术为：首先根据电路设计图形，将Al2O3、AlN、GaN或GaAs等陶瓷基板表面用激光束进行图形刻蚀扫描处理，然后经活化处理、清洗处理和化学镀铜、金、银或镍等金属，形成互连导线图形。
下面，以在氧化铝陶瓷基板进行激光图形刻蚀→化学镀铜为例，按本发明的主要工艺流程图，作进一步描述。
首先将氧化铝陶瓷基板进行激光图形刻蚀处理，其目的是对陶瓷基板表面进行粗化，激光器可选择YAG激光器、准分子激光器等，不同的激光器可得到不同的线分辨率，如YAG激光器可得到小于50微米的线分辨率，准分子激光器可得到小于10微米的线分辨率。扫描方式可以采用固定基板光束扫描方式或固定光束移动基板方式。表面粗糙度Ra的范围是：0.5～0.7微米，Ra小于0.5微米，活化离子在基板表面吸附数量和强度不足，Ra大于0.7微米，活化离子难以在基板表面形成均匀、连续的吸附。
然后将激光图形刻蚀后的陶瓷基板用离子钯或胶体钯对陶瓷基板表面进行活化处理，并用水清洗活化处理过的陶瓷基板表面，目的是只让陶瓷基板表面经刻蚀处理过的部位吸附均匀的、数量足够的活化离子。
最后将上述处理好的氧化铝陶瓷基板化学镀铜，化学镀铜溶液的配方和操作条件按附表执行，即可在陶瓷基板上形成互连导线图形。
附表  化学镀铜溶液配方和操作条件
    硫酸铜     5～15g/L
    EDTANa2·2H2O     15～30g/L
    酒石酸钾钠     8～20g/L
    甲醛(37％)     8～15mL/L
    γ、γ，—联吡啶     10～30mg/L
    亚铁氧化钾     10～30mg/L
    PH     12～12.5
    温度(℃)     45～50
采用本发明的技术在陶瓷基板上制造互连导线，由于结合了激光高分辨率微细加工特点和化学镀工艺简便、条件温和特点，所以不仅制造出的互连导线线分辨率高，而且工艺简便，无需掩膜图形处理，适合于高密度的陶瓷基板互连导线制造，是一种极有应用价值的陶瓷基板互连导线制造技术。该技术还可应用于其它在陶瓷基板上的图形制作领域，如陶瓷工艺品等。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图，其中1为陶瓷基板，2为激光图形刻蚀，3为活化处理，4为清洗处理，5为化学镀。
图2是实施例中的激光束扫描图形，其中6为激光束扫描轨迹。
具体实施方式
按图2中的扫描图形对96％氧化铝陶瓷基板用YAG激光器进行图形刻蚀处理，采用激光束扫描方式，光束功率3W，脉冲频率2000HZ，光斑直径30微米，扫描速度50mm/秒，然后超声波清洗10分钟，再将其浸入PdCl20.3g/L+HCl 2ml/L水溶液中2分钟，水洗后按附表的溶液配方和操作条件进行化学镀铜，结果得到线宽/线间距为35/35微米的互连导线图形。

Claims (1)

1.一种无需掩膜的陶瓷基板互连导线制造技术，其特征在于，该技术包括以下步骤：
(1)首先根据设计好的电路图形，用激光束对陶瓷基板表面进行图形刻蚀处理；
(2)将上述刻蚀处理过的陶瓷基板进行活化处理；
(3)将(2)经过活化处理的陶瓷基板进行清洗处理；
(4)将(3)经过清洗处理的陶瓷基板进行化学镀，即可获得高密度的互连导线。
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