TW201128740A - Substrate for mounting element and process for its production - Google Patents
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Description
201128740 六、發明說明: c發明戶斤屬之技術領域3 技術領域 本發明係有關於一種用於安裝元件之基體及其製造方 法,特別是有關於一種抗硫化性極佳之用於安裝元件之基 體,其中形成在該基體表面上之一厚導體層之表面平面度 良好,及一種用於製造該基體之方法。 【先前技術3 背景技術 近年來,隨著發光二極體(以下稱為LED)元件之高亮度 及白化的趨勢,使用LED元件之發光裝置已被用來作為行 動電話或液晶電視或液晶顯示器之背光,一般照明等等。 因此,LED元件之周邊組件亦必須具有更高性能。例如, 使用由一樹脂材料製成者作為用於安裝LED元件之一基 體。但是,伴隨著LED元件之更高亮度,此一樹脂基體可 能被熱或光破壞。因此,已有對使用由如一無機絕緣材料 製成之一基體進行研究。 此種無機絕緣材料,舉例而言可以是一如氧化銘或氮 化鋁之陶瓷,或是玻璃與如氧化鋁之陶瓷粉末之複合材料 的低溫共燒陶瓷(L T C C)。L T C C是經常在低於一般陶瓷用之 燒成溫度之約800至1,000°C之溫度被燒成者且藉由積層一 預定數目之由玻璃及陶瓷粉末(例如氧化鋁粉末或氧化锆 粉末)製成的生胚片,藉由熱壓將其等整合在一起,接著進 行燒成來製備。與一樹脂基體比較,由此種無機絕緣材料 201128740 製成之無機絕緣基體具有對抗熱或光之較高耐用性且因此 作為用於安裝—LED元件之基體是可預期的。 在一無機絕緣基體之表面上,形成有一厚導體層,其 係藉印刷主要由例如銀(Ag)或銅(Cu)構成之一導體金屬構 成之一糊’接著進行燒成來製備。而且,在此等厚導體層 之間’特別是將連接至該元件之多數端子部份(電極)係進行 錄(Nl)錢敷及金(Au)鍍敷之積層鍍敷(Ni/Au鍍敷),以保持 線結合性質,黏合強度及耐氣候性。藉該Ni/Au鍍敷,賦予 抗硫化性’以防止因該厚導體層與在空氣等中之硫(S)成分 反應而產生變色。 然而,近年來,用以安裝LED元件等之一基體需要具 有抗硫化性,且由於該等線結合部份需要習知鍍敷厚度(3 至5μηι之鑛Νι厚度/0.1至〇.3μιη之鐘Au厚度),已存在一問題 係.在依據JIS-C-60068-2-43之硫化測試中,在該鍍鎳Ni/Au 部份觀察到顏色變黑,目此無法通频硫化測試。 藉本發明人所進行之研究,已發現到該鍍鎳Ni/Au部份 之變色可歸因於由於-顧丨層暴露於該表面而形成硫化 鎳。即,-Ag或其等類似物之厚導體具有晶界孔隙空間或 表面不平,且即使形成—賴層,在其表面上仍有不平, 且即使施加Au織作為最上層,如果其無法完全覆蓋該鑛 Ni層’作為職Au層之—底層的該伽層亦將會暴露在該 表面上。而且,此種暴露之鍍Ni層與硫⑻成分將會反應而 形成黑色之硫化鎳。 迄今,作為用以防止連接端子部份之此種硫化(變色) 4 201128740 之技術,已知的是藉由在該鍍沌層上施加如矽氧樹脂之一 保護塗層的方法;藉由糊印刷而不是錄來形成—厚如層 之方法;或增加該锻Au層之厚度的方法。此外,特別是在 LTCC基體之情況下,已經知道—方法,其中令欲使用作為 一導體以構成該厚導體層之Ag粉末的粒度為小以改善燒 結性質,藉此減少晶界。 ϋ而形成一厚Au層或增加該鐘au層之厚度的方法存 在問通疋製造成本大幅增加。此外,在該LTCC基體之情 況下,存在一問題是如果該燒結性質藉由減少該粉末之 粒度而改善,則因燒成而收縮之時間將不會與該基體符 合,因此該基體可能會產生捲曲。 此外,作為用以處理形成在LTCC基體上之導體層之表 面,以改善鍍敷性質的技術,已提出一種方法,其中在一 鍍敷步驟之前,LTCC基體之表面進行濕式喷砂處理,且暴 露在該導體層之表面上的玻璃被移除(例如,專利文獻1)。 但是,藉由此方法,不可能藉由移除該厚導體(Ag)層 之晶界孔隙空間或表面不平而增加該抗硫化性。即,雖然 專利文獻1未詳細揭露用於該濕式喷砂處理之條件,但是用 以移除玻璃之喷砂處理係用以藉噴砂在短時間内破壞及移 除玻璃作為一硬物質者。在用於達成此目的之喷砂處理條 件下,難以填充在該導體(Ag)粒子之間的空間。而且,難 以移除该厚導體(Ag)層之表面不平,藉此使該層表面平面 化(平滑化)至可以利用具有一通常厚度之鍍AU層完全覆蓋 其之程度。 201128740 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1:日本專利第4,089,902 【發明内容】 發明揭示 發明欲達成之目的 本發明已可作成解決上述問題,且本發明之一目的是 提供一種具有抗硫化性之用於安裝元件之基體,該抗硫化 性係藉由增加形成在一無機絕緣基體上之一厚導體層表面 的平面度而改善。 用以達成該目的之手段 本發明之用於安裝元件之基體包含由一無機絕緣材料 製成之一無機絕緣基體,形成在該無機絕緣基體上且由主 要由銀(Ag)或銅(Cu)構成之一金屬製成的一厚導體層,及形 成在該厚導體層上之一鍍導電金屬層,其中該厚導體層藉 由濕式喷砂處理使其表面被平面化且具有一至多〇.〇2μιη之 表面粗糙度Ra。 在本發明之用於安裝元件之基體中,該無機絕緣基體 可以是一低溫共燒陶瓷基體。另外,該無機絕緣基體可以 是一陶瓷基體。而且,該陶瓷基體可包含作為主成分之氧 化紹或氮化铭。此外,該導電鍵金屬層最好是一锻鎳(Ni)/ 金(Au)層。 本發明之用以製造一用於安裝元件之基體之方法包含 在由一無機絕緣材料製成之一無機絕緣基體之一表面上, 201128740 形成具有由主要由銀(Ag)或銅(Cu)構成之一金屬製成之一 厚導體層的一設有厚導體層基體之一步驟;對該厚導體層 施加濕式喷砂處理以使該厚導體層之表面平面化至一至多 0.02μιη之表面粗糙度Ra之一步驟;及在具有藉由該濕式喷 砂處理被平面化之表面之厚導體層上形成一鍍鎳(Ni)/金 (Au)層之一步驟。 在本發明之用以製造一用於安裝元件之基體之方法 中,上述形成一設有厚導體層基體之步驟包含:將主要由 銀(Ag)或銅(Cu)構成之一金屬糊印刷在由包含一玻璃粉末 及一陶瓷粉末之一玻璃陶瓷組成製成之一基體之一表面 上,以形成一導體圖案之一步驟;及燒成具有該已形成導 體圖案之該基體以燒結該玻璃陶瓷組成及燒成該金屬糊, 以藉此形成由主要由銀(Ag)或銅(Cu)構成之一金屬製成之 該厚導體層之一步驟。此外,上述形成一設有厚導體層基 體之步驟包含:燒成包含一陶瓷粉末及一燒結助劑之一陶 瓷組成以獲得一陶瓷基體之一步驟;將主要由銀(Ag)或銅 (C u)構成之一金屬糊印刷在該陶瓷基體之一表面上以形成 一導體圖案之一步驟;及再燒成具有該已形成導體圖案之 該陶瓷基體,以由該金屬糊形成由主要由銀(Ag)或銅(Cu) 構成之一金屬製成之該厚導體層之一步驟。 而且,較佳的是欲用於該濕式喷砂處理之一磨料是具 有一25至150μηι之粒度之一陶瓷粉末,且一介質是水。此 外,依據該磨料及該水之總量,該磨料之混合比率最好是 20至60體積%。另外,在上述濕式喷砂處理中,較佳的是 201128740 包含該磨料及該水之一喷砂液體是從由碳化硼製成之喷嘴 之直徑8mm的喷注孔喷出,且該壓力是1.2至1.8kg/cm2。 此外,在本發明中,該表面粗糙度Ra係由JIS B0601(1994),3“定義算術平均粗糙度之定義及表示 (Definition and Representation of Defined Arithmetic Mean Roughness)”表示者。在本發明中,該表面粗糙度Ra係藉由 SURFCOM l4〇OD(機器名,由Tokyo Seimitsu公司製造)測 量。 發明之效果 依據本發明,形成在該無機絕緣基體之表面上之由如 銀(Ag)或銅(Cu)之一金屬製成的該厚導體層藉由該濕式喷 砂處理被平面化(平滑化),且在該等厚導體(Ag)粒子之間的 空間被填充且該表面粗糙度Ra被調整成為至多0·02μηι,因 此該鍍敷性質是良好的,且即使藉由具有一通常厚度之链 Au層’該厚導體表面亦可以完全被覆蓋。因此,可以獲得 抗硫化性極佳之一用於安裝元件之基體。 圖式簡單說明 第1圖是顯示本發明之用於安裝元件之基體之一實例 的橫截面圖。 第2圖是顯示本發明之用於安裝元件之基體之另—實 例的橫截面圖。 第3圖是顯示本發明之用於安裝元件之基體之第三實 例的橫截面圖。 第4圖是顯示本發明之用於安裝元件之基體之第四實 8 201128740 例的橫截面圖。 I:實施方式】 實施發明之最佳形態 兄明本發明之實施例。第1與2圖分別是 本發明之詩安裝元件之基伽之触面圖,用於安裝元 件之基體10具有由—無機絕緣材料製成之—無機絕緣基體 卜且一主要表面(在圖式中之上表面)是-安裝表面la,如 D兀件之凡件(半導體元件)將被安裝在該安褒表面h 上。該無機絕緣基體1可以是由包含-玻璃粉末及-喊粉 末之玻离喊組成之_燒結產物製成的—低溫共燒陶究 基體(LTCC基體),或由主要由氧化紹或氮化銘構成之一燒 結產物製成的―㈣基體。此外,該無機絕緣基體!之形 狀、厚度、尺寸等沒有特別之限制。另外,該無機絕緣基 體1可以是具有如第1圖所示之扁平形式者,或具有-形狀 使得Hlb/D 4基體之周緣設置以在一凹孔内形成一安 裝表面la者’如第2圖所示。 用以構成該無機絕緣基體i之無機絕緣材料之原料組 成、^等燒成條件等將在以下提出之製造方法中說明。 在該無機絕緣基體丨之安裝表面“上,形成一厚導體層 2 ’該厚導體層2是將電氣連接至-元件(如-LED元件)之一 連接端子(電極)。該厚導體層2是由主要由銀(Ag)或銅(Cu) 構成之一導體金屬製成,且如以下所述地,藉由如網版印 刷而印刷—導體金屬糊,接著進行燒成來形成。該厚導體 層2形成在與該安裝表面la相同之平面上,在此,當該無機 201128740 矣巴緣基體1疋一LTCC基體時,如第3與4圖所示’ 一凹部ic 可形成在該安裝表面la上,且該厚導體層2可形成在該凹部 中之底面上。 該厚導體層2使其表面藉由濕式噴砂處理被平面化或 平滑化(以下稱為平面化)且具有-至多㈣2μπι之表面粗縫 度Ra。此外,在該具有被平面化之表面之厚導體層2上形 成一鍍Ni/Au層3以具有包含一鍍鎳(Ni)層及一鍍金(Au)層 形成於其上之一積層結構,且該厚導體層2八 被覆蓋成沒有一空間。如果該厚導體層2之表面粗糙二 超過0.02μηι’藉由該鍍Ni/Au層3完全覆蓋該厚導體層2之表 面會變得困難,且該抗硫化性會變成不足。該厚導體層3之 表面粗糙度Ra以至多Ο.ΟΙμηι更佳。 又,在一非安裝表面Id上,一厚導體層2可形成為一外 連接端子(電極),且該非安裝表面Id是在與該無機絕緣基體 1之安裝表面la相對之側上的一主要表面。在此結構中,形 成在該非安裝表面Id上之厚導體層2的表面亦較佳地以與 形成在該安裝表面la上之厚導體層2相同之方式藉濕式喷 砂處理被平面化。即’形成在該非安裝表面ld上之厚導體 層2亦較佳地藉濕式喷砂處理被平面化,以具有一至多 0.02μηι之表面粗糙度Ra,且具有一結構:—鏟见/如層3形 成於其上,以完全覆蓋該厚導體層2之表面成沒有空間。在 此,在第1至4圖中,符號4表示一通路導體,其電氣連接在 該安裝表面1 a上之一元件連接端子及在該非安裝表面1 d上 之一外連接端子。 10 201128740 在本發明之用於安裝元件之基體ίο中,形成在該無機 絕緣基體1之表面上之由如銀(Ag)或銅(Cu)之一金屬製成的 該厚導體層2藉由該濕式噴砂處理被平面化至一至多 0·02μπι之表面粗糙度Ra’且該鍍Ni/Au層3形成於其上,以 完全覆蓋該厚導體層2之表面成沒有空間,因此在硫化測試 中將不會發生變色,且抗硫化性極佳。 在本發明之該等用於安裝元件之基體丨之間,具有__ LTCC基體之用於安裝元件之基體1可如下所製造。 <具有LTCC基體之用於安裝元件之基體的製造> [玻璃陶瓷生胚片之形成] 首先,形成一玻璃陶瓷生胚片。此生胚片係藉由添加 一黏結劑’且依情況需要’添加塑化劑,一溶劑等至包人 一玻璃粉末及一陶瓷粉末(以下稱為一用於LTCC之陶瓷粉 末)之一玻璃陶瓷組成,以製備一漿液,並藉由如刮刀法將 3亥漿液形成為一片,接著進行乾燥來形成。 該玻璃粉末不必受限,但具有至少55〇〇c且至多7〇〇〇c 之玻璃轉移溫度(Tg)者是較佳的。如果該玻璃轉移溫度(Tg) 低於550〇C,則後述之黏結劑燒除可能會是困難的,且如果 八超過7〇〇。匚,則收縮起始溫度會變高,且尺寸精度可能會 降低。 作為該玻璃粉末,例如,使用包含57至65莫耳%之 叫、处18莫耳%之秘、9至23莫耳%之^〇、⑴莫 =°。之Al2〇3’及總共〇 5至6莫耳。/。之選自⑽及叫〇之至少 一者° _粉末之50%粒度(D5。)以至2叫為佳 ,如果 201128740 玻璃粉末之小於0.5μηι,則該破璃粉末可能會黏結在一 起,且不僅處理會Μ難’使其均勻地分散亦會變困難。 另-方面’如果仏。超過2陣,則可能會發生玻璃燒結溫度 增加或燒結失敗。在此,在本說明書中,該粒度是藉由雷 射繞射散射法之粒度分析器獲得的i。作為一雷射_散 射法之粒度分㈣,使用-雷射繞射粒度分㈣(商標名: SALD2100’ 由 shimadzu公司製造)。 —作為用於LTCC之喊粉末,可使用一般已被用來製造 :LTCC基體者。舉例而言,可以適當地使用如—氧化銘粉 ’―氧化騎H氧化轉末與—氧化結粉末之一 成合H聽末之D一至少W至多⑽為佳。 '亥玻璃粉末與陶免粉末係諸如摻合及混合 質為30質量%增量%,且鮮聽末賴% 〇質量%,以獲得-玻璃陶竟組成 3組,且如繼,㈣=7 洛劑等,以獲得—·。 歸酸劑,可以適當地使用如聚㈣谓或一丙 鄰笨二曰广為該塑化劑,可以使用如鄰苯二甲醆丁二醋, -m辛二s旨或鄰苯二甲酸了以旨。 劑’可以使用如甲苯,_甲笑… 卜作仏 機溶劑n f本或頂之1麵或醇類有 亦可使用一分散劑或一調平劑。 之玻璃喊生胚片藉由使用—衝壓切割模或 定位=2割成一預定尺寸,且在同時,藉由在多數預 置衝壓形成用於層間連接之通孔。 12 201128740 [金屬糊之印刷] 、Λ玻离陶1生胚片之表面上,藉如網版印刷之一方 法印刷一導體金屬糊’以形成一未經燒成之導體圖案。此 外’導體金屬姆充在上關於層間連接之通孔中,以 成未、成之層間連接部份。舉例而言,該導體金屬 糊可為一㈣加如乙基纖維素之—載體,j_依情況需要, 添加’合鈉等至主要由例如銀(Ag)或銅(Cu)構成之—金屬 粕末X形成—糊而製備者。作為該金屬粉末,較佳地使 用銀(Ag)粉末、一銀與把之混合粉末,或一銀與銷之混 合粉末。在此,在該導體金屬與該基體之間的黏合強度可 以藉由包含在該玻璃陶瓷生胚片中之玻璃組分來確保且 較佳的是使用沒有加入玻料之一金屬糊,以不增加該導體 金屬之電阻(阻抗值)。 [玻璃陶瓷生胚片之積層及燒成] 具有已形成之未經燒成導體圖案之多數生胚片被上下 疊置同時調整其位置且藉加熱及加壓整合在一起,接著在 一 500°C至600°C之溫度進行加熱,以藉由分解及移除如包 含在該玻璃陶瓷生胚片中之一樹脂的一黏結劑實施黏結劑 燒除。然後,在一800。(:至1〇〇〇。(:之溫度再實施加熱’以燒 成構成該玻璃陶瓷生胚片之玻璃陶瓷組成。藉由此燒成, 形成在該玻璃陶瓷基體之内侧及在表面(前與後表面)上之 金屬糊被同時燒成,以形成由主要由銀(Ag)或銅(Cu)構成之 一金屬製成的一厚導體層。 [濕式噴砂處理] 13 201128740 形成在4LTCC基體之表面上的厚導體層進行濕式喷 石)處理。即’藉由混合—磨料(喷砂材料)與—液體介質(如 水)來製備之-喷砂液體在高壓下被噴(吹)至該厚導體層。 藉由此濕式喷砂處理,在料導體粒子之_空間被填 充,使得該厚導體層之表面被平面化。藉由調整該磨料之 粒度,該噴砂㈣之喷砂力(壓力),處理時間等在該處理 後該厚導體層之表面粗糙度(Ra)可以被調整成至多 0·02μηι。 作為該磨料,舉例而言,可使用如氧化鋁或氧化锆之 一陶瓷粉末。為了增加喷砂效率,較佳的是使用一氧化鋁 粉末之一粉狀粉末。該磨料之粒度最好在一25至15〇):^之 範圍内,如果該磨料之粒度小於25pm,則該磨料可能會進 入諸如用以切割該LTCC基體之一溝槽中且構成可能會破 壞元件之女裝的一外來物質。另一方面,如果該磨料之 粒度超過150μηι,則在為一元件之一安裝部份之一凹孔之 壁表面附近有效地喷砂該厚導體層變得困難。該磨料之 50%粒度(Dfo)以在一 80μιη至ΙΟΟμιη之範圍内較佳,更佳的 D50是 90μπι。 該磨料(喷砂材料)與該液體介質(如水)之混合比率係 使得依據磨蝕液體之總量,該磨料將是20至60體積%。如 果該磨料之混合比率小於20體積%,則該濕式喷砂效率可 能會非常低且使該厚導體層之表面充分地平面化變得困 難。另一方面’如果該磨料之混合比率超過6〇體積%,則 該噴砂液體之黏度將會變得太高,因此該喷砂效率更會降 201128740 低。最佳之混合比率係使得該磨料是40體積%且該水是60 體積%。 此外,用以喷注以此比率混合之噴砂液體之流速(喷砂 力)以1.2至1.8kg/cm2為佳。如果該喷砂液體之喷砂力小於 1.2kg/cm2,則可觀察到移除暴露在該厚導體層之表面上之 玻璃的效果,但是實施充分平面化使得該厚導體層之表面 粗糙度Ra變成至多〇·〇2μηι變得困難。因此,賦予良好抗硫 化性變得困難。如果該噴砂液體之喷砂力超過l.8kg/cm2, 則為一喷砂材料之一氧化鋁粉末可能會沈積在該厚導體層 之表面上,因此用以使該表面平面化之效果將會變小。 在該濕式噴砂步驟中,可以採用由設置在該運送表面 上方大約5cm之一喷注孔’朝被一帶式輸送機連續地運送之 LTCC基體之厚導體層喷注該喷砂液體的一方法。該輸送機 之運送速度以被調整成1至1.5公尺/分鐘為佳。如果該運送 速度小於1公尺/分鐘’則為該噴砂材料之一氧化鋁粉末可 月b會沈積在S亥厚導體層上’因此用以使該表面平面化之效 果將會變小。如果該運送速度超過1.5公尺/分鐘,則喷砂效 果將會變小’且實施用以防止抗硫化性之充分平面化變得 困難。 [鍍敷步驟] 在藉由該濕式喷砂處理被平面化至一至多0·02μηι之表 面粗糙度Ra的厚導體層上’實施Ni鍍敷且接著實施Au鍍 敷,以形成一鍍Ni/Au層。該鍍Ni層藉由諸如使用—錄石黃酸 浴之電鑛而形成一5至ΙΟμηι之厚度。該鍍Au層可藉由諸如 15 201128740 使用一金氰化鉀浴之電錢而形成一 0.2至0·5,之厚度。 在先前之步驟中’作為下層之該厚導體層係進行濕式 喷砂處理,以填充在t亥導體(例如Ag)粒子之間的空間,藉 此使4等不平平滑化且該表面被平面化至一至多Q 帅之 表面粗縫度Ra ’且因此,該厚導體層可以藉由具有上述厚 度之该鑛Ni/Au層完全被覆蓋。目此,缝關未暴露,且 抗硫化性極佳,並且在依據JIS C 6〇〇68 2 43之硫化測試 中,可以在該鍍Au膜之表面上獲得沒有由於硫化鎳之沈積 產生之一黑色缺陷的一錄Au膜。 以下,將制肋製造用於安裝具有—喊基體之元 件之基體1的方法。 <用於安裝具有陶瓷基體之元件之基體的製造> [陶瓷生胚片之形成] 首先,形成一陶瓷生胚片。此生胚片可以藉由添加— 黏結劑及,依情況需要,添加一塑化劑,一溶劑等至包含 一陶瓷粉末及一燒結助劑之一陶瓷組成,以製備—漿液, 並藉由諸如刮刀法而將該漿液形成為一片,接著進行乾燥 來形成。 作為該陶竞粉末’可使用一氧化銘粉末或一氮化姑粉 末。陶瓷粉末之50%粒度(Dm)以〇.5μιη至2μιη為佳,如果陶 瓷粉末之D5G小於0·5μηι,則該玻璃粉末可能會黏結在— 起,且不僅處理會變困難,使它均勻地分散亦會變困難。 另一方面,如果D50超過2μ»η ’則燒結不足可能會發生。 作為該燒結助劑,可使用一般已被用來製造一陶瓷基 16 201128740 體者。例如,可以適當地使用Si〇2與一鹼土金屬氧化物, 或一稀土元素氧化物(特別是主要由Y203構成之一 Y203型 肋劑)之一混合物。燒結助劑之D5〇以至少0.5μηι且至多4μηι 為佳。 此陶竞粉末與燒結助劑係諸如被摻合及混合,使得該 陶瓷粉末將成為8 0質量%至9 9質量%,且該燒結助劑將成為 1質量。/。至20質量。/。,以獲得一陶瓷組成,且為了得到此陶 兗組成,添加一黏結劑及,且依情況需要,添加一塑化劑, 一溶劑等,以獲得一漿液。 作為該黏結劑,可以適當地使用如聚乙烯丁醛或一丙 烯酸樹脂。作為該塑化劑,可以使用如鄰苯二甲酸丁二酯, 鄰苯二甲酸辛二酯或鄰苯二甲酸丁苄酯。此外,作為該溶 劑,可以使用如曱苯,二曱苯或丁醇之一芳香族或醇類有 機溶劑。又,亦可使用一分散劑或一調平劑。 如此形成之陶曼生胚片藉由使用一衝壓切割模或一衝 壓機被切割成一預定尺寸,且在同時,藉由在多數預定位 置衝壓可形成用於層間連接之通孔。 [陶瓷生胚片之燒成] 在一 500°C至600°C之溫度加熱未經燒成之陶瓷生胚 片,以藉由分解及移除如包含在該生胚片中之一樹脂的一 黏結劑實施黏結劑燒除。在積層未經燒成之陶瓷生胚片之 情形下,多數陶瓷生胚片被上下疊置同時調整其位置且藉 加熱及加壓整合在一起,且接著實施上述黏結劑燒除。然 後,在一 1,100至2,200°C之溫度下再實施加熱,以燒成構成 17 201128740 該陶瓷生胚片之陶瓷組成’進而獲得一陶瓷基體。 [金屬糊之印刷] 在該陶瓷基體之表面上,藉如網版印刷之一方法印刷 一導體金屬糊,以形成一未經燒成之導體圖案。此外,— 導體金屬糊填充在上述用於層間連接之通孔中,以形成多 數未經燒成之層間連接部份。作為該導體金屬糊,使用藉 添加如乙基纖維素之一載體,且依情況需要,添加—溶劑 等至主要由例如銀(Ag)或銅(Cu)構成之一金屬粉末,以形成 一糊而製備者。作為該金屬粉末’舉例而言,可較佳地使 用一銀(Ag)粉末,一銀與鈀之混合粉末,或一銀與鉑之混 合粉末。此外’為了充分確保在該導體金屬與該陶竞基體 之間的黏合強度,可使用具有加入少量玻料之一金屬糊。 [金屬糊之燒成(再燒成)] 在一 500至1,000°C之溫度加熱具有被印刷在其上之金 屬糊的陶瓷基體,以燒成形成在該陶瓷基體之内側(在通孔 中)及在表面(則與後表面)上之金屬糊,以藉此形成由主要 由銀(Ag)或銅(Cu)構成之一金屬製成的一厚導體層。 [濕式喷砂處理] 形成在該陶瓷基體之表面上的厚導體層進行濕式喷砂 處理。即,藉由混合一磨料(喷砂材料)與一液體介質(如水) 來製備之一喷砂液體在高壓下被喷(吹)至該厚導體層。藉由 此濕式喷砂處理,在該等導體粒子之間的空間被填充以使 該厚導體層之表面平面化(平滑化)。藉由調整該磨料之粒 度、該喷砂液體之喷砂力(壓力)、處理時間等,在該處理後 201128740 該厚導體層之表面粗糙度(Ra)可以被調整成至多〇 〇2^m。 在該濕式喷砂處理中之磨料之種類及粒度,該磨 料與該液體介質(如水)之混合比率,用以喷注該噴砂液體之 流速(喷砂力),該基體之運送速度等的細節與在具有該 LTCC基體之用於安裝元件之基體的製造中所述者相同,且 在此省略其等的說明。 [鍍敷步驟] 在藉由該濕式喷砂處理被平面化至一至多〇 〇2^m之表 面粗糙度Ra的厚導體層上,實施Ni鍍敷且接著實施八口鍍 敷,以形成一鍍Ni/Au層。該鍍Ni層藉由諸如使用—鎳磺酸 浴之電鍍而形成一 5至ΙΟμιη之厚度。該鍍Au層可藉由諸如 使用一金吼化钟洛之電鑛而形成一 〇.2至〇.50111之厚产。 在先前之步驟中,作為下層之該厚導體層係進行濕式 喷砂處理,以填充在該導體(例如Ag)粒子之間的空間,騎 此使該等不平平滑化且該表面被平面化至一至多〇 〇2口爪之 表面粗糙度Ra,且因此,該厚導體層可以藉由具有上述厚 度之該鑛Ni/Au層完全被覆蓋。因此,該鍵Ni層未暴露,且 抗硫化性極佳’並且在依據JIS c_60068_2-43之硫化測^ 中,可以在該鍍Au膜之表面上獲得沒有由於硫化鎳之沈積 產生之一黑色缺陷的一鍍Au膜。 實例 以下,本發明將參照實例說明。但是,應了解的是本 發明無論如何均不受限於此等實例。 實例1 19 201128740 製備設有一LTCC基體之具有如第1圖所示之一構造的 一用於安裝元件之基體10。 首先’製備用以製備該用於安裝元件之基體1〇之供主 體用之一玻璃陶瓷生胚片。在製備時,摻合及混合原料使 得Si02變成60.4莫耳%,b203 15.6莫耳%,Al2〇3 6莫耳%, CaO 15莫耳%,κ2〇 1莫耳%及Na20 2莫耳%,且此原料混 合物被放在一鉑坩堝中且在丨/⑻%經過6〇分鐘後被熔化。 接著,模鑄及冷卻此熔融狀態玻璃。藉由氧化鋁製成之一 球磨機研磨此玻璃40個小時,以獲得一供基體主體用之玻 璃粉末。在此,在研磨時使用乙醇作為溶劑。 摻合及混合40質量%之此供主體用之玻璃粉末及60質 量%之一氧化鋁粉末(商標名:AL-45H,由ShowaDenkoK.K. 製造)’以製備一玻璃陶瓷組成。將15g之一有機溶劑(質量 比率4 : 2 : 2 : 1之曱苯、二甲苯、2_丙醇與2丁醇之一混合 物)’ 2.5g之一塑化劑(鄰苯二甲酸二_2_乙基己酯),5g之聚 乙稀丁醛(商標名:PVK#3000K,由 DENKI KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA製造)作為一黏結劑及一分 散劑(商標名:BYK180,由BYKJapanKK製造)摻合及混合 至50g之玻璃陶瓷組成,以製備一漿液。 此聚液藉一刮刀法施加在一PET膜上且被乾操,以製備 在燒成後具有一〇.15mm厚度之一供主體用生胚陶瓷片。 另一方面’以一90 : 10之質量比率摻合一導電粉末(商 標名:S400-2 ’由Daiken Chemical公司製造)及作為一載體 之乙基纖維素且分散在作為一溶劑之α-松脂醇中,使得固 20 201128740
體含量將是87質量%。接著,在-:£研料進行揉人H 時,且進-步藉-個三觀磨機進行三次分散,以製備°_金 屬糊。 孟 具有-0.3_直徑之多數通孔藉由_衝壓機形成在該 供主體用之生胚喊生肢片中在對應於通路導體之多數位 置且藉-網版印刷法以上迷金屬糊填充,以形成多數未經 燒成通路導體糊層’且在同時,形成一未經燒成厚導㉒層 以獲得具有—厚導體層之—供主體用之玻 如上所述般獲得之具有—厚導體層之該供主體用之玻 璃陶曼生胚片在550。(:被保持5小時,以實施黏結劑燒除且 進-步在87G°C被保持3G分鐘,以實施燒成,進而製備供測 試之-用於安裝元件之基體1G。在所獲得之驗安裝元件 之基體10中,對應於符號2之厚導體層在以下條件下進行濕 式喷砂。 ' 該磨料(喷砂材料)與該液體介質(如水)之混合比率係 使知依據全部磨蝕液體,該磨料是4〇體積%。此外,藉由 5周整用以噴注以此種比率混合之喷砂液體之流速(嘴砂力) 成為1.5kg/cm2 ’該噴砂液體由設置在該運送表面上方5邮 之一喷注孔’朝被一帶式輸送機連續地運送之厚導體層噴 注。該厚導體層之表面粗糙度Ra因此被作成為〇·〇1μιη,在 此’该帶式輸送機之運送速度被調整成12公尺/分鐘。 在所獲得之厚導體層之表面上,藉由使用一鎳磺酸浴 之電鍍形成具有—厚度7μηι之一鍍Ni膜,且藉由使用—金 氰化卸洛之電鑛形成具有一厚度0·3μηι之一鍍Au膜。如此 21 201128740 獲得之用於安裝元件之基體丨0被依據JIS C 6〇〇68_2_43之 一硫化測試暴露100小時,藉此由於硫化鎳之沈積產生之— 黑色缺陷不形成在該鍵Au膜之表面上。 實例2 製備設有陶瓷基體之具有如第丨圖所示之一構造的— 用於安裝元件之基體10。
首先,製備用以製備該用於安裝元件之基體10之供主 體用之一陶瓷生胚片。在製備時,摻合及混合96質量0/〇之 一氧化铭粉末(商標名:AL_45H,由Showa Denko K.K.製造) 及4質量%之一燒結助劑(含有65·8質量%之Si〇2及34 2質量 %2MgO的一滑石粉),以製備一陶瓷組成。將丨5g之一有機 溶劑(質量比率4 :2:2:1之甲苯、二甲苯、2_丙醇與2 丁醇 之一混合物)、2.5g之一塑化劑(鄰苯二曱酸二_2_乙基己 酯)、5g之聚乙烯丁醛(商標名:PVK#3〇〇〇K,由DENKI KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA製造)作為一黏結 劑及一分散劑(商標名:BYK180,由BYK Japan KK製造) 摻合及混合至50g之此陶瓷組成,以製備一漿液。 此漿液藉一刮刀法施加在一PET膜上,接著進行乾燥β 製備在燒成後具有一 lmm厚度之一供主體用陶瓷生胚片。 然後,具有一〇.3mm直徑之多數通孔藉由一衝壓機形成在 對應於通路導體之多數位置。 接著’此供主體用之陶瓷生胚片在550〇C被保持5小 時’以實施黏結劑燒除且進一步在1,500。(:被保持60分鐘, 以實施燒成,進而製備由氧化鋁製成之基體(氧化鋁基體)。 22 201128740 另一方面’以一90: 10之質量比率摻合一導電粉末(商 標名:S400-2,由DaikenChemica丨公司製造)及作為—載體 之乙基纖維素,且分散在作為一溶劑之α-松脂醇中使得固 體3里將尺87質量%。接著,在一瓷研砵中進行揉合丨小 夺且進步藉一個三輥磨機進行三次分散,以製備—金 屬糊。 在°亥氧化鋁基體之表面上及該等通孔中,藉由一網版 印刷法填充該金屬糊,以形成多數未經燒成通孔導體糊 層’且在同時,形成—未經燒成厚導縣,以獲得具有一 厚導體層之一陶瓷基體。 、接^具有一厚導體層之此陶瓷基體在870°C被保持3〇 刀’童藉此製備供測試之_用於安裝元件之基體。 在此用於安裝元件之基體10中,對應於符號2之厚導體 層在以下條件下進行濕式噴砂處理。 m π贾兮材料)與該液體介質(如水)之混合比率被 調1成使件依據全部磨#液體,該磨料是娜積%。此外, 藉由H、有—8mm之孔直m由碳化石朋之—嘴嘴對以此 =二之喷砂液體施加_1.5kg/em2之壓力’該噴石少液體 又。玄運适表面上方5cm之—喷注孔,朝被—帶式輸送 ==之厚導體層噴注。該厚導體層之表面粗· 被調整紅2::^ 在該厚導體層之表面 成7μηι之 上,藉由在一鎳續酸浴中電鍵形 軌膜’且在其表面上,藉由在—金氰化鉀浴 23 201128740 中電鑛形成具有一厚度〇.3μηι之一鍍Au膜。如此獲得之用 於安裝元件之基體10在依據JIS C-60068-2-43之一硫化測 試中暴露1〇〇小時,藉此由於硫化鎳之沈積產生之—黑色缺 陷將不形成在該鍍Au膜之表面上。 在前述中,已說明了本發明之實施例,但是可了解的 是本發明無論如何不限於此,且在申請專利範圍所揭露之 一範圍内可實施各種變化。 2〇1〇年1月29日申請之日本專利申請案第2〇1〇_018925 號及201〇年9月10日申請之日本專利申請案第2〇1〇2〇31〇4 號之包括說明書、申請專利範圍、圖式及概要的全部揭露 内容全部在此併入作為參考。 【圖式簡單說明】 第1圖是顯示本發明之用於安裝元件之基體之一實例 的橫截面圖。 第2圖是顯示本發明之用於安裝元件之基體之另一實 例的橫截面圖。 第3圖是顯示本發明之用於安裝元件之基體之第三實 例的橫截面圖。 第4圖是顯示本發明之用於安裝元件之基體之第四實 例的橫截面圖。 lc...凹部 Id··.非安褒表面 2…厚導體層 【主要元件符號說明】 i...無機絕緣基體 la...安裝表面 lb_..側壁 24 201128740 3.. .厚導體層;鑛Ni/Au層 10...基體 4.. .通路導體 25
Claims (1)
- 201128740 七、申請專利範圍: 1. 一種用於安裝元件之基體,其包含: 一無機絕緣基體,其由一無機絕緣材料所製成; 一厚導體層,其形成在該無機絕緣基體上且由主要 為銀(Ag)或銅(Cu)所構成之一金屬所製成;及 一導電性金屬鍍敷層,其形成在該厚導體層上,其 中該厚導體層藉由濕式喷砂處理使其表面被平面化且 具有一至多為0.02μηι之表面粗糖度Ra。 2. 如申請專利範圍第1項之用於安裝元件之基體,其中該 無機絕緣基體是一低溫共燒陶瓷基體。 3. 如申請專利範圍第1項之用於安裝元件之基體,其中該 無機絕緣基體是一陶瓷基體。 4. 如申請專利範圍第3項之用於安裝元件之基體,其中該 陶瓷基體包含作為主成分之氧化鋁或氮化鋁。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之用於安裝元件之 基體,其中該導電性金屬鍍敷層是一鎳(Ni)/金(Au)鍍敷 層。 6. —種用以製造一用於安裝元件之基體之方法,其包含: 在由一無機絕緣材料所製成之一無機絕緣基體之 一表面上形成一設有厚導體層之基體之一步驟,該厚導 體層係由主要為銀(Ag)或銅(Cu)所構成之一金屬所製 成者; 對該厚導體層施加濕式喷砂處理以使該厚導體層 之表面平面化至一至多為0·02μιη之表面粗糙度Ra之一 26 201128740 步驟;及 在具有藉由該濕式噴砂處理被平面化之表面之該 厚導體層上形成一鎳(Ni)/金(Au)鍍敷層之一步驟。 7.如申請專利範圍第6項之用以製造一用於安裝元件之基 體之方法,其中該形成一設有厚導體層之基體之步驟包 含: 將主要為銀(Ag)或銅(Cu)所構成之一金屬糊印刷 在由包含一玻璃粉末及一陶瓷粉末之一玻璃陶瓷組成 物所製成之一基體之一表面上,以形成一導體圖案之一 步驟;及 燒成具有該已形成導體圖案之該基體以燒結該玻 璃陶瓷組成物並燒成該金屬糊,以便藉此形成由主要為 銀(Ag)或銅(cu)所構成之一金屬所製成之該厚導體層 之一步驟。 &如申請專利範圍第6項之用以製造一用於安裝元件之基 體之方法,其中該形成一設有厚導體層之基體之步驟包 含: 燒成包含一陶瓷粉末及—燒結助劑之一陶瓷組成 物以獲得一陶瓷基體之一步驟; 將主要為銀(Ag)或銅(Cu)所構成之一金屬糊印刷 在。亥陶瓷基體之一表面上以形成一導體圖案之一步 驟;及 再燒成具有該已形成導體圖案之該陶瓷基體以自 該金屬糊形成該厚導體層之一步驟,該厚導體層係由主 27 201128740 要為銀(Ag)或銅(Cu)所構成之一金屬所製成者。 9. 如申請專利範圍第6至8項中任一項之用以製造一用於 安裝元件之基體之方法,其中欲用於該濕式喷砂處理之 一磨料是具有一從25至150μηι之粒度之一陶瓷粉末,且 一介質是水。 10. 如申請專利範圍第9項之用以製造一用於安裝元件之基 體之方法,其中依據該磨料及水之總量,該磨料之混合 比率是從20至60體積%。 11. 如申請專利範圍第9或10項之用以製造一用於安裝元件 之基體之方法,其中在該濕式喷砂處理中,包含該磨料 及水之一喷砂液體之喷砂力是從1.2至1.8kg/cm2。 28
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