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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Substraten.
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Im Verlaufe der schnellen Entwicklung der Technik und aufgrund der Tatsache, dass die Menschen eine hohe Lebensqualität anstreben, sind die Anforderungen an die Anwendungscharakteristiken von Erzeugnissen kritisch. Als Ergebnis hiervon wird die Verwendung von neu entwickelten Materialen für die Herstellung gewisser Erzeugnisse unbedingt notwendig. Um bessere Übertragungswirksamkeit und geringere Produktgröße zu erzielen, haben Hersteller von IC-Packungen sehr viel Geld investiert, um ihre Herstellungsverfahren für die Herstellung von elektronischen Komponenten (z. B. für Mobiltelefone oder Mininotebookcomputer) zu verbessern. Heutzutage sind keramische Substrate in großem Umfang benutzt worden, um konventionelle Substrate zu ersetzen, da sie die Vorteile ausgezeichneter elektrischer Isolationseigenschaften, hoher chemischer Stabilität, besserer elektromagnetischer Eigenschaften, großer Härte, großer Wärmeleitfähigkeit, sehr großer Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung haben und sehr widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen sind.
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Während der Herstellung eines keramischen Substrats gemäß dem Stand der Technik ist es notwendig, Metall und leitende Schichten an eine keramische Platte durch thermisches Bonden zu bonden, einen Trockenfilm auf die leitende Schicht zu bonden, einen Belichtungs- und Entwicklungsvorgang auf den Trockenfilm auszuüben, um ein vorbestimmtes Schaltungsmuster auf dem Trockenfilm zu bilden, und eine Ätztechnik anzuwenden, um den Trockenfilm zu entfernen, sodass die gewünschte Metallschicht und die leitende Schicht in Form des vorbestimmten Schaltungsmusters auf der Substratplatte übrig bleiben. Während des Ätzens muss eine Ätzlösung (die eine chemische Lösung wie z. B. Eisenchloridlösung oder Kupferchloridlösung enthält) verwendet werden. Diese Ätzlösung ist für den menschlichen Körper schädlich. Ungeeignetes Entsorgen der Abfallätzflüssigkeit wird die Umgebung verunreinigen.
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Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats zu schaffen, das den damit befassten Menschen oder der Umgebung keinen Schaden zufügt.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände geschaffen. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats zu schaffen, das chemisches Ätzen vermeidet, wodurch Schäden der Bearbeiter oder der Umgebung vermieden werden.
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Durch die Erfindung soll ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats geschaffen werden, das Schneid/Schleiftechniken anstelle von Ätzvorgängen verwendet, um damit befassten Menschen oder der Umgebung Schäden zu ersparen, und das praktisch zur Herstellung eines keramischen Substrates ist, das eine Nichtgradientenschaltung oder keine schiefe Schaltung und die selbe Größe an den Ober- und Unterseiten der Schaltung für Hochpräzisionsanwendungen hat.
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Um diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, weist das Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats die folgenden Schritt auf: Einen Trockenfilm auf eine Seite einer keramischen Platte zu bonden, ein Belichtungs- und Entwicklungsverfahren auf den Trockenfilm auszuüben, um ein vorbestimmtes Schaltungsmuster auf dem Trockenfilm zu erzeugen, eine erste Metallschicht mit geringer Dicke auf die keramische Platte und den Trockenfilm zu beschichten, eine Kupferschicht auf der ersten Metallschicht durch eine Beschichtungstechnik zu bilden, den Trockenfilm, die erste Metallschicht und die Kupferschicht zu schneiden/schleifen, um den Trockenfilm von der keramischen Platte zu entfernen, die erwünschte Höhe der Kupferschicht auf der keramischen Platte zu erhalten, und eine zweite Metallschicht auf der Oberfläche der Kupferschicht durch eine Beschichtungstechnik zu bilden. Da die vorliegende Erfindung keinen chemischen Ätzvorgang erfordert, bewirkt die Ausübung des Verfahrens zum Bilden eines keramischen Substrats, keine Beschädigung der damit befassten Menschen, noch erzeugt es Abfallätzlösung, die die Umwelt verunreinigt.
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Weiter wird die keramische Platte aus einem weichen Rohling durch ein Sinterverfahren erhalten und dann bearbeitet, um wenigstens ein Loch darin auszubilden, bevor der Trockenfilm gebondet wird. Weiter kann der weiche Rohling aus Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid hergestellt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Ablaufdiagramm der Erfindung für das Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats;
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2 die Schritte der erfindungsgemäßen Herstellung des keramischen Substrats;
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3 eine seitliche Querschnittsansicht, die zeigt, dass eine Kupferschicht auf der ersten Metallschicht auf dem Trockenfilm bei der keramischen Platte erfindungsgemäß gebildet ist; und
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4 eine seitliche Querschnittsansicht des fertig gestellten keramischen Substrats, das erfindungsgemäß hergestellt worden ist.
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Bezug nehmend auf die 1–4 wird dort ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats gezeigt, das die Schritte aufweist:
(100) Mache Löcher 11 an einer keramischen Platte 1 und bonde dann einen Trockenfilm 2 auf eine Seite der keramischen Platte 1;
(101) wende einen Belichtungs- und Entwicklungsvorgang auf den Trockenfilm 2 an, um ein vorbestimmtes Schaltungsmuster auf dem Trockenfilm 2 zu bilden;
(102) beschichte eine erste Metallschicht 3 geringer Dicke auf die keramische Platte 1 und den Trockenfilm 2;
(103) bilde eine Kupferschicht 4 auf der ersten Metallschicht 3 durch eine Beschichtungstechnik, z. B. durch Elektroplattieren;
(104) schneide oder schleife den Trockenfilm 2, die erste Metallschicht 3 und die Kupferschicht 4, um den Trockenfilm 2 von der keramischen Platte 1 zu entfernen;
(105) erhalte die gewünschte Höhe der Kupferschicht 2 auf der keramischen Platte 1;
(106) bilde eine zweite Metallschicht 5 auf der Oberfläche der Kupferschicht 4 durch eine Beschichtungstechnik, z. B. Elektroplattieren, wodurch die Herstellung des keramischen Substrats beendet wird.
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Die keramische Platte 1 wird aus einem weichen Rohling erhalten, z. B. Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid, und zwar durch einen Sintervorgang, und dann bearbeitet, um wenigstens ein Loch 11 auszubilden. Danach wird ein Trockenfilm 2 auf eine Seite der keramischen Platte 1 gebondet, und dann wird Fotolithografie verwendet, um auf den Trockenfilm 2 einen Belichtungs- und Entwicklungsvorgang anzuwenden, sodass eine vorbestimmte Schaltungsanordnung auf dem Trockenfilm 2 gebildet werden kann. Danach wird eine Beschichtungstechnik verwendet, um eine erste Metallschicht 3 auf die Oberfläche der keramischen Platte 1 und des Trockenfilms 2 zu beschichten. Die erste Metallschicht 3 kann aus Ni/Cr/Si, Ni/Cr/Si-Legierung, Ni/Cr/Si+Cu-Legierung, Fe/Co-Legierung oder Fe/Co/Ni-Legierung gebildet werden. Weiter hat die erste Metallschicht 3 eine Dicke von 0,15 μm–0,5 μm. Danach wird eine Kupferschicht 4 auf die erste Metallschicht 3 durch eine Beschichtungstechnik geläppt oder aufgebracht, die Elektroplattieren, Dampfablagerung oder Zerstäubungsablagerung sein kann. Die Dicke der Kupferschicht 4 kann 50 μm–75 μm betragen. Nach Bildung der Kupferschicht 4 wird eine zweite Metallschicht 5 auf der Oberfläche der Kupferschicht 4 durch eine Beschichtungstechnik aufgebracht, z. B. Elektroplattieren, Dampfablagerung oder Zerstäubungsablagerung. Die zweite Metallschicht 5 kann aus Nickel (Ni), Gold (Au) oder Silber (Ag) hergestellt werden, wodurch Oxidations- oder Korrosionsschaden auf andere Beschichtungsmaterialien vermieden wird und die Integrität jeder Beschichtungsschicht auf der keramischen Platte 1 sichergestellt wird. Ein so hergestelltes keramisches Substrat ist praktisch für die Verwendung bei der Herstellung einer Hochleistungs-LED, einer Brennstoffbatterie, einer Solarzellenplatte oder einer Solarbatterie.
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Das Beschichten der genannten ersten Metallschicht 3 kann durch Ablagern von Titan auf der Oberfläche der keramischen Platte 1 und dem Trockenfilm 2 durch Zerstäubungsablagerung durchgeführt werden, oder durch Anwendung eines oberflächigen aktiven Mittels im Nanobereich, um die Oberfläche der keramischen Platte 1 und des Trockenfilms 2 zu modifizieren, woraufhin dann eine Schicht von Nickel, Chrom, Gold oder Silber auf die modifizierte Oberfläche der keramischen Platte 1 und dem Trockenfilm 2 aufgebracht wird. Da das Beschichten der genannten ersten Metallschicht 3 an sich bekannt und für sich genommen nicht im zentralen Bereich der technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung ist, ist in dieser Hinsicht keine weitere Beschreibung erforderlich.
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Das Verfahren zur Herstellung eines keramischen Substrats der vorliegenden Erfindung erfordert keinen chemischen Ätzvorgang. Daher bewirkt die Durchführung des Verfahrens zur Herstellung des keramischen Substrats keine Schäden für die damit befassten Menschen, noch wird irgendwelche Abfallätzlösung geschaffen, die die Umwelt verunreinigen könnte, d. h., dass das Verfahren zur Herstellung des keramischen Substrats der vorliegenden Erfindung ein umweltfreundlicher Vorgang ist, der die Herstellung von keramischen Substraten beschleunigt und Unfälle während der Herstellung der keramischen Substrate verhindert.
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Die oben beschriebene Ausführungsform ist lediglich ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, ist aber nicht als Einschränkung gedacht. Das Verfahren zur Herstellung des keramischen Substrats besteht darin, Löcher 11 auf einer keramischen Platte 1 herzustellen und dann einen Trockenfilm 2 auf eine Seite oder jede der beiden gegenüberlegenden Seiten der keramischen Platte 1 zu bonden, worauf anschließend Fotolithografie verwendet wird und dann eine erste Metallschicht 3 auf die Oberfläche der keramischen Platte 1 und des Trockenfilms 2 beschichtet wird, worauf dann anschließend eine Kupferschicht 4 auf die erste Metallschicht 3 aufgebracht oder geläppt wird, und wobei dann der Trockenfilm 2, die erste Metallschicht 3 und die Kupferschicht 4 geschnitten oder geschliffen werden, um so den Trockenfilm 2 von der keramischen Platte 1 zu entfernen und die gewünschte Höhe der Kupferschicht 4 auf der keramischen Platte 1 einzuhalten, und dann wird eine zweite Metallschicht 5 auf die Oberfläche der Kupferschicht 4 aufgebracht. Da die vorliegende Erfindung keine chemischen Ätzvorgänge erfordert, bewirkt die Ausführung des Verfahrens zur Herstellung des keramischen Substrats keine Schäden für die Arbeiter und Bedienungspersonen und erzeugt keine Abfallätzlösung, die die Umwelt verunreinigen würde.
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Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Erfindung die folgenden Vorteile und Merkmale hat:
- 1. Das Verfahren zur Herstellung des keramischen Substrats erfordert keinen chemischen Ätzvorgang, vermeidet Schäden der Bedienungspersonen oder Arbeiter oder der Umwelt. Weiter ist das Verfahren zur Herstellung des keramischen Substrats praktisch, ein keramisches Substrat herzustellen, das eine Nichtgradientenschaltung oder keine schräge Schaltung und gleiche Größe auf der Oberseite und Unterseite der Schaltung für Hochpräzisionsanwendungen hat.
- 2. Nach Bildung der Kupferschicht 4 auf der ersten Metallschicht 3 wird ein Schneid- oder Schleifvorgang verwendet, um den Trockenfilm 2 von der keramischen Platte 1 zu entfernen und die gewünschte Höhe der Kupferschicht 4 auf der keramischen Platte 1 zu erhalten, woraufhin dann eine zweite Metallschicht 5 auf der Oberfläche der ersten Kupferschicht 4 gebildet werden kann, ohne dass Oxidations- oder Korrosionsschäden an anderen Materialien auftreten.
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Wie dies oben angegeben wurde, besteht das Verfahren zur Herstellung des keramischen Substrats darin, einen Trockenfilm auf einer Seite oder auf den beiden gegenüber liegenden Seiten einer keramischen Platte zu bonden und dann eine erste Metallschicht und eine Kupferschicht in geeigneter Weise durch Elektroplattieren, Dampfablagerung oder Zerstäubungsablagerung zu bilden, und dann den Trockenfilm, die erste Metallschicht und die Kupferschicht zu schleifen, um so den Trockenfilm zu entfernen und die gewünschte Höhe der Kupferschicht zu erhalten, und dann eine zweite Metallschicht auf die Kupferschicht aufzubringen. Da irgendwelche chemischen Ätzverfahren nicht benutzt werden, erleichtert die Erfindung die Herstellung von keramischen Substraten und vermeidet Schäden bei den Arbeitern oder in der Umwelt.
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Obwohl eine Ausführungsform der Erfindung detailliert für Illustrationszwecke beschreiben worden ist, können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Bereich der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche eingeschränkt sein.
