TWI328993B - - Google Patents

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1328993 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種製造複合基板（hybrid substme)之方法，尤指—種由該方法所製得之複合 基板’整體的可變性較大，易與多種材料搭配，尺寸 更為精確，且散熱效率更佳者。 【先前技術】 按，複合基板中，厚膜混層電子電路係被圖樣 (pattern )化而印製於單層或積層陶兗基板的表面或 内部，故複合基板所使用的材料有：陶究基板材料、 導電材料' 電_料、介電材料、及組裝與封裝用材 料等。單層的厚膜混層電路採㈣燒式而將電子電路 圖樣燒製於陶瓷基板上。積層的陶瓷基板則以共燒式 (cofire)而將電子電路圖樣與基板材料同時燒成。 為了增加基板上晶片的單位密度、減低連接晶片 導體的長度、及減低網路間的電容效應，提高電路的 性能及其信賴度，並可達到電子產品輕量化及小型化 的要求，因此積層基板模組（Multi_layer M〇dulus )已被廣泛的使用。陶瓷積層基板模組係以成熟的積 層厚膜技術製造模組所需的多層生胚基板，再將多層 生胚基板共燒而成。而依所使用燒成溫度的不同，陶 瓷積層基板模組的製程可分為高溫（> 1〇〇〇£>c )共燒 陶瓷技術（HTCC)及低溫（< 100(rc )共燒陶瓷（ 5 LT C C )技術。 習見具有混層電路之積層陶究基 第1圖所示，具有下列步驟： “乃如 步驟二”將陶£原料混合並研磨成微細粉末的研磨 1〇2;(2)去除所得陶兗微細粉末中氣泡的除氣步驟 (3 )將陶瓷微細粉末成型的步驟103 ; (4) 將陶瓷微細粉末成型體沖模成 生胚薄片的沖模步驟104; 充暴板 (5) 於不同之陶完基板生㈣片上，利用印刷 或蝕刻技術，形成電路佈局圖樣（Lay〇ut patter 的步驟105 ; ^ (6)將具有電路佈局圖樣的多數陶瓷基板生胚 薄片上、下堆疊在一起，並予以壓合的步驟; (7)將積層陶曼基板生胚薄片切割出大小相同 之單位基板的步驟107 ; (8 )將已形成切割線之積層陶瓷基板生胚薄片 進行燒結的步驟108 ; (9)檢驗燒結之積層陶究基板生胚薄片是否為 良品的檢驗步驟109 ; (1〇 )量測已燒結之良品積層陶瓷基板之尺寸， 並予以修正的步驟110 ; 1328993 (11) 再檢驗尺寸合格之積層陶瓷基板之特性的 步驟111 ; (12) 最後’即得積層共燒陶瓷基板〗12。 傳統積層基板模組以高溫共燒陶瓷技術製造者 ，其基板材料主要為至少96%之氧化鋁。由於其必須 在至少1400 C的高溫條件下燒成，其所使用的導體材 . 料（主要為鎢或鉑等導電材料）極易被氧化，而使基 % 板必須在氫氧的還原氣氛下生成並燒成。相較於高溫 共，陶瓷（HTCC)及厚膜製程，低溫共燒陶瓷更適 於尚密度及高速度生產之積層基板模組的製造。低溫 燒成的積層基板模組係以玻璃與氧化鋁或堇青石的 氧化物混合物為基板材料，在相對低溫（〈i〇〇〇<c ) 及一般氣氛下即可燒成。傳統的電阻及導電材料可被 . 使用於低溫燒成之積層基板模組中，導線、電阻及電 .容等電子被動元件可埋入積層陶瓷基板中，或直接燒 • 製在基板表面，以增加線路與元件密度及節省空間供 主動元件使用，以達到縮小基板尺寸的目的。八 ,、然而，上述習用具有混成電路之積層陶瓷基板之 製造方法’因為其基板係以生胚連同電子電路佈局圖 樣一起燒成，相當耗費製作時間及手續，導致作業流 程繁雜，成本大幅增加，且以生胚燒成之方式，容易 導致積層陶究基板的尺寸大小不一，成品尺寸之精確 度較差，良率也不穩定。而若要達到較佳的散熱性， 7 1328993 則只有採用散熱性較佳的材料一途。 【發明内容】 發明人有鑑於上述先前技術之缺點，乃依其從事 各種陶瓷基板之製造經驗和技術累積，針對上^缺失 悉心研究各種解決的方法，在經過不斷的研究、實驗 與改良後，終於開發設計出本發明之一種全新製造複

合基板之方法的發明，以期能摒除先前技術所產2之 缺失。 故本發明即旨在提供一種製造複合基板之方 法，以確保製造出之複合基板，具有尺寸精確較度佳 及散熱效率高等特性。 ^根據上述之目的，本發明之製造複合基板之方法 係將經印刷、蝕刻所得的電子電路佈局圖樣薄片與多 數個陶瓷基板單元熟胚薄片i、下堆疊，並於兩薄片 胚之間以環氧樹脂（EP〇Xy 1^以11)或1?(：3貼合膠作為 黏結劑，於200〇C溫度下予以壓合所得者。〆 為使貴審查委員能對本發明之目的、形狀、構 造裝置特徵及其功效，做更進—步之認識與瞭解，兹 以實施例配合圖式，詳細說明如下： 【實施方式】 請參閱第2圖所*，本發明《製造複合基板之方 法’係將多數熟胚的陶竞基板單元，以環氧樹脂 8 1328993 (Epoxy Resin)或印刷電路板（PCB) PCB貼合膠作為 黏結劑，於200°C溫度下予以壓合所得者。 第一階段：熟胚之製備 步驟1 ( 201 ):首先，將陶瓷原料以球磨機或他種 研磨設備，將陶瓷原料研磨而得微細之粉末，較佳的陶 瓷原料為最少含量達到96%的氧化鋁（A1203)，其特性 如表1所示： 氧化鋁成份Al2〇3 Content ( % ) ^96% 顏色 白 抗折強度(Mpa) $300 密度（g/cm3) ^3.72 表面粗糙度（μm) ^4 熱傳導率（25°C) 22.3w/m°K 熱膨脹率（20〜800°C) ^8.0*1〇-61/〇C 誘電率 =10 絕緣财力（KV/mm) ^10 電阻率（25t ) > 1014Ω.αη 散逸因子（1MHz) $4* ΙΟ·3 表1 步驟2 ( 202 ):利用烘乾等技術，去除上述步驟1 所得之陶瓷微細粉末中的氣泡； 步驟3 ( 203 ):將上述步驟2所得之已去除氣泡的 陶瓷微細粉末與有機黏合劑混合攪拌，並予流佈在一 9 1328993 基層薄膜上，而成型為生瓷薄片； 步驟4(2〇4):利用模具，將上述步驟辑得之生 篆薄片沖壓成為尺寸—定的片體，而得基板生胚； 步驟5 (2〇5):以適當之溫度對上述步驟4所得之 基板生胚，於燒結爐中進行燒結，而得孰化板； 步驟6(206)1上述步驟5所得之熟化板表面喷 砂’使其表面的粗糙度均句，且形成許多孔隙，以利 下列第二階段積層陶瓷基板的形成。 步驟7( 207 ):對上述步驟6所得之表面粗糙度均 句之熟化板予以修正’同時進行檢驗，使其尺寸精確 ’品質合於要求者，即為本發明第二階段的製法，來 形成積層陶免基板所要的熟胚（陶究基板單元）. 以下再參照第2圖至第5圖，敘述第二階段之製造 複合基板的方法。 第二階段：複合基板的形成 步驟8 ( 208):利用光罩蝕刻、印刷等方法，形 成具有導線、電阻、或電容等電子元件或電子電路的 佈局（Layout)圖樣（pattern);此電子元件或電子 電路的佈局（layout)圖樣（pattern)薄層12亦可在其 他地方製造； 八 步驟9 ( 209):將形成有電子元件或電子電路的 佈局圖樣薄層12多數陶瓷基板單元熟胚丨丨上、下堆疊 ’並於該等陶瓷基板單元熟胚丨〗與電子元件或電子電 1328993 路的佈局圖樣薄層12之間，以環氧樹脂（Ep〇xy Resin) 及PCB貼合膠作為黏結劑； 步驟10 ( 210):於2〇〇。(：溫度下將其間混合有環 氧樹脂（Epoxy Resin)及PCB貼合膠之陶瓷基板單元 熟胚π與電子元件或電子電路的佈局圖樣薄層12上 下相對壓合’使成緊密結合的一體； 步驟11(211):於經過上述步驟之壓合後陶瓷基 板單元熟胚的表面’進行分離線預切割製程，使形成 複數條可以分離的分離線； 步驟12 ( 212 ):再經檢驗陶瓷基板單元熟胚n 與電子元件或電子電路的佈局圖樣薄層12的結合特 性，即形成一合乎需求的積層陶瓷基板13。 如同上述，本發明之製造複合基板的方式，其所 製造出之複合基板，由於壓合後即不需要再經過燒結 ’壓合後的整體尺寸即相當穩定，而尺寸精確度的提 高，可搭配使用的場所亦相對增加，應變性大，散熱 效率高。 在上述實施例中，所蝕刻或印刷之導線、電阻或 電容等電子元件的佈局圖樣薄層12可為混層電路 (hybrid circuit)。而黏結劑材料可為聚酯類、丙烯 酸酯或修正環氧樹酯、酚醛類、聚亞醯胺及氟碳 (Flurocarbon )樹酯等與陶瓷絕緣基板有相容特性 者。而上述之黏結劑材料之特性如表2所示。 11 1328993

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C<J 12 眘且Γί上所述，本發明之製造複合基板之方法，確 且市W所未有之創新方法，其既未見於任何刊物， 面上亦未見有任何類似的產品及製造#法，是以 牲/姓具有新穎性應無疑慮。另外，本發明所具有之獨 卜习徵以及功能遠非習用者所可以比擬，所以其確實 b L 用更具有其進步性’而符合專利法有關發明專利 之申請要件之規定，乃依法提起專利申請。 « 以上所述，僅為本發明最佳具體實施例，惟本發 明之構造特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在 本發明領域内，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋 在以下本案之專利範圍。

13 1328993 【圖式簡單說明】 第1圖為習見製造複合基板之方法的流程圖。 第2圖為本發明之〆實施例之流程圖。 第3圖為本發明之製造方法所得之積層陶究基 板構成示意圖。 陶瓷基 第4圖為本發明之製造方法所得之積層 板的構成分解示意圖。 曰

第5圖為本發明 意圖 之積層陶瓷基板的截面構造示

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【主要元件符號說明】 ιοί :研磨陶瓷原料 103 :成型 105 :形成電路佈局圖 107 :切割 109 :檢驗 111 :檢驗特性 201 :研磨陶瓷原料 203 :生胚成型 205 :燒結熟化板 2 0 7 :修正檢驗 208:形成電路佈局圖薄層 210 :壓合成型 212:積層陶曼基板 102 去除氣泡 104 沖模 106 堆疊壓合 108 燒結 110 量測修正 112 積層共燒陶瓷板 202 去除氣泡 204 沖壓 206 喷砂 209 :堆疊膠黏 211 :分離線預切割

11 :陶瓷基板單元熟胚 12·電子元件或電子電路的佈局（lay〇ut)圖樣 (pattern)薄層 13 :積層陶瓷基板 15

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1 種製造複合基板之方法，該方法包括下列步 驟： (a )燒製多數以氧化鋁材料構成之陶瓷基板單元 熟胚，並以雷射加工技術，使熟胚形成可獲 得多數大小相同之單位基板的狀態； (b)將形成有電子元件或電路佈局圖樣之金屬薄 層與陶瓷基板單元熟胚上、下堆疊在一起， 並於所述電子元件或電路佈局圖樣之金屬 薄層與兩陶瓷基板單元熟胚之間，塗佈環氧 樹脂（Ep〇Xy Resin)作為黏結劑； (c )再將此經環氧樹脂（Ep〇xy Resin)黏結成一 體之多數陶瓷基板熟胚，於2〇(rc溫度下壓 合，形成基板之間為相互緊密堅固結合成為 一體者。 2、 如申請專利範圍第】項之製造複合基板之方 法其中電子元件或電路佈局圖樣之金屬薄層與 兩陶瓷基板單元熟胚之間，亦可塗佈印刷電路板 (PCB)貼合膠作為黏結劑。 3、 如申請專利範圍第1項之製造複合基板之方法， 其中電子元件或電路佈局圖樣之金屬薄層與兩 陶瓷基板單元熟胚之間，亦可同時塗佈環氧樹脂 (Epoxy Resin)和印刷電路板（pCB)貼合膠作 黏結劑。 … 16 1328993 4、 如申請專利範圍第i項之製造複合基板之方法， 其中所述陶瓷基板單元之材料可為氧化鋁 (Al2〇3)或氮化鋁（A1N)者。 5、 如申請專利範圍第1項之製造複合基板之方法， 其中所述黏結劑可為聚酯類、丙烯酸酯或修正環 氧樹醋、酚醛類、聚亞醯胺及氟碳（Flur〇carb〇n) 樹酿等與陶瓷絕緣基板有相容特性者。 17