TWI444117B - Manufacturing a ceramic package substrate for use in a light emitting wafer - Google Patents

Description

製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板

本發明係有關一種陶瓷封裝基板，特別是指一種可製得具有良好散熱效率，且製程較為簡便，並可應用於發光晶片之陶瓷封裝基板的製造方法。

一直以來，都有將發光二極體安裝於印刷電路板(PCB)之照明等之開發。尤其，近年以來，有輸出大，亮度高之照明等之需要；隨著高功率發光二極體需求逐漸增加，造成散熱基板所要承載之熱量大幅提升，使得散熱基板從舊有印刷電路板提升為金屬核心印刷電路板(MCPCB)，然而，在更高功率發光二極體的大量使用下，因為金屬核心印刷電路板基板的介電層與基板熱膨脹係數不匹配而導致板爆及斷路，而且其存在不抗高AC電壓的問題，近期乃逐漸改採用陶瓷做為散熱材料。

當利用一般線路化製程施作於陶瓷基板時，於陶瓷基板的表面佈滿了許多大小口徑不同的貫穿孔，尤其是應用發光二極體之陶瓷基板，其具有高深寬比之貫穿孔(貫穿孔之深度或長度與寬度或直徑的比例)，這些貫穿孔在進行濺鍍時，常常無法使得陶瓷基板的表面能夠完全的導通，而且在電鍍的過程中則常會因為所形成的氣孔或是氣泡，而終致影響線路的形成。

如台灣專利公告號第540279號，專利名稱「在陶瓷基板製作小孔徑鍍銅貫穿孔的方法」，其主要係於一基板上先進行 鑿孔、穿孔電連接等先前處理步驟後，於基板表面以濺鍍方式依序形成鈦層及銅層，爾後再行實施一電鍍化學銅的過程，並於貼上乾膜後而進行曝光、顯影等步驟，隨後於線路圖案上鍍銅以形成銅線路，完成後即剝離乾膜，再依序於銅線路上鍍鎳及鍍金，即完成金屬化製程。

該種習有製程雖可使線路細直、且兼具理想導熱效果等優點，而小口徑貫穿孔之無法導通的問題，亦可藉由電鍍化學銅的步驟而予以完全的使之導通；惟，其製程較為繁雜，需要「濺鍍」、「無電鍍化學銅」以及「電鍍鍍銅」等三道鍍膜步驟才能完成。

有鑑於此，本發明即在提供一種可製得具有良好散熱效率，且製程較完簡便，並可應用於發光晶片之陶瓷封裝基板的製造方法，為其主要目的者。

為達上揭目的，本發明中製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，係於該陶瓷封裝基板形成深寬比為4/1~10/1之穿孔，再以陰極電弧蒸鍍方式於該陶瓷封裝基板表面以及穿孔之壁面形成具導電作用之第一導電層；再經光阻、曝光、顯影等製程形成圖案化乾膜光阻；然後經電鍍鍍膜步驟於未有光阻覆蓋之第一導電層上形成第二導電層及填孔；接著，去除乾膜光阻，最後在蝕刻而形成線路層，以完成陶瓷封裝基板之線路化，而可直接供發光晶片封裝使用。

依據上述主要結構特徵，於該電鍍鍍膜步驟後進一步包含有鍍反射膜步驟，於該線路層表面鍍有反射膜。

依據上述主要結構特徵，於該蝕刻步驟進一步包含有設置絕緣層步驟，於該陶瓷封裝基板表面形成有絕緣層。

依據上述主要結構特徵，所述之第一導電層與該陶瓷封裝基板之間可進一步設有一層中介層，而該中介層可以為鈦、鉻、鎳、銅，或上述組合之合金。

依據上述主要結構特徵，所述之第一導電層可以為銅、鈦/銅合金、鉻/銅合金、鎳/銅合金，或上述組合之合金。

依據上述主要結構特徵，可依照第二導電層厚度之要求，選擇相對應乾膜光阻之厚度。

依據上述主要結構特徵，所述之剝膜步驟係使用強鹼型溶液藥劑藉水平式去膜線或浸泡式去膜槽進行去膜。

依據上述主要結構特徵，所述之蝕刻步驟以濕蝕刻藉由強酸型或強鹼型藥劑移除該第一導電層及中介層。

依據上述主要結構特徵，於該蝕刻步驟進一步包含有表面改質步驟，其在線路層上鍍上鋁、銀、金、鎳金或鎳鈀金之金屬層，以提高表面焊錫強度及打線強度，進而增加產品的穩定性與提高表面的反射率。

依據上述主要結構特徵，所述之穿孔之深寬比以4/1~8/1為佳。

具體而言，本發明之製造方法可以產生下列功效：

1.解決一般用濺鍍方式鍍膜時，若需鍍成預定厚度時，其製程時間較長之問題，藉由本發明之陰極電弧蒸鍍方式可降低製程時間。

2.本發明可應用於小孔徑，提升雷射穿孔效率。

3.於電鍍鍍膜步驟時，不需要厚的鍍膜厚度，降低電鍍鍍膜的時間。

4.不需使用無電鍍化學鍍膜的製程。

本發明之特點，可參閱本案圖式及實施例之詳細說明而獲得清楚地瞭解。

如第一圖本發明製造方法之第一實施例流程示意圖所示，本發明至少包含下列步驟：提供陶瓷封裝基板步驟101。

鑽孔步驟102，可利用雷射鑽孔使該陶瓷封裝基板20形成深寬比為4/1~10/1之穿孔21，請同時參閱第二圖(A)所示，而該穿孔21之深寬比以4/1~8/1為佳。

陰極電弧蒸鍍步驟103，於該陶瓷封裝基板20表面以及穿孔21之壁面形成第一導電層31，該第一導電層31可以為銅、鈦/銅合金、鉻/銅合金、鎳/銅合金，或上述組合之合金，請同時參閱第二圖(B)所示，並且加上一層中介層32於第一導電層31與陶瓷封裝基板20之間，該中介層可以為鈦、鉻、鎳、銅，或上述組合之合金，尤其是當該第一導電層31材質為銅時，可以增加該第一導電層31與陶瓷封裝基板20間之附著性。

黃光微影成像步驟104，使用乾膜光阻41覆蓋於第一導電層31上，請同時參閱第二圖(C)所示，可依照不同需求的第二導電層厚度，選擇適合乾膜光阻的厚度，配合適當的加熱滾輪溫度、壓力、貼合速度及乾膜張力，將乾膜光阻41貼 合於第一導電層31上做為電鍍模具，在適度的溫度及濕度下，配合適當的曝光能量，在第一導電層31上經由底片42將欲形成第二導電層部份遮蔽，曝光，硬化未遮蔽之乾膜光阻，放置數分鐘後，再經由顯影去除經遮蔽的乾膜光阻，保留線路以外的圖案化乾膜光阻410，請同時參閱第二圖(D)所示，以將該乾膜光阻圖案化。

電鍍鍍膜步驟105，利用化學電鍍方式於未有乾膜光阻410覆蓋之第一導電層31上形成第二導電層33，請同時參閱第二圖(E)所示，並且將該穿孔21填滿導通，達到提供導電線路，又可幫助導熱。

剝膜步驟106，其作用主要用來將曝光顯影後所留下的不要之乾膜光阻去除，係使用化學藥劑(例如強鹼型溶液藥劑)，藉水平式去膜線或浸泡式去膜槽進行去膜，而將覆蓋於該第一導電層31上之乾膜光阻去除，請同時參閱第二圖(F)所示。

蝕刻步驟107，請同時參閱第二圖(G)所示，將未有第二導電層覆蓋之第一導電層及中介層蝕刻移除，而形成線路層34；實施時，該蝕刻步驟以濕蝕刻藉由強酸型或強鹼型藥劑進行。

本發明中陶瓷封裝基板之製造方法，經由以上之製程步驟，不僅能使陶瓷封裝基板金屬化而形成線路，且可省去習有多次鍍膜步驟，僅藉由「陰極電弧蒸鍍」以及「電鍍鍍膜」即可完成線路，且應用於發光二極體使用，具有高深寬比之穿孔，仍可具有較佳之通孔率，確保穿孔之導通，進而提供產品的穩定度。

再者，如第三圖第二實施例所示，於該電鍍鍍膜步驟106後進一步包含有鍍反射膜步驟108，於該線路層表面鍍有反射膜，以增加光學反射效果，該鍍反射膜步驟108可如圖所示之實施例中，係於蝕刻步驟107之後進行；亦可如第四圖之第一實施例所示，於電鍍鍍膜步驟106與剝膜步驟106之間進行。

另外，上述實施例中，亦可於該蝕刻步驟107進一步包含有設置絕緣層步驟109，如第五圖之第三實施例所示，於該陶瓷封裝基板表面形成有絕緣層，可防止焊錫及導體間的短路或外來的機械傷害、濕氣等的危害，以保持良好的線路導通、絕緣性；並於設置絕緣層步驟109之後進一步包含有表面改質步驟110，其在線路層上鍍上鋁、銀、金、鎳金或鎳鈀金之金屬層，以提高表面焊錫強度及打線強度，進而增加產品的穩定性。

綜上所述，本發明提供一較佳可行之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，爰依法提呈發明專利之申請；本發明之技術內容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之揭示而作各種不背離本案發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

101‧‧‧提供陶瓷封裝基板步驟

102‧‧‧鑽孔步驟

103‧‧‧陰極電弧蒸鍍步驟

104‧‧‧黃光微影成像步驟

105‧‧‧電鍍鍍膜步驟

106‧‧‧剝膜步驟

107‧‧‧蝕刻步驟

108‧‧‧鍍反射膜步驟

109‧‧‧設置絕緣層步驟

110‧‧‧表面改質步驟

20‧‧‧陶瓷封裝基板

21‧‧‧穿孔

31‧‧‧第一導電層

32‧‧‧中介層

33‧‧‧第二導電層

34‧‧‧線路層

41‧‧‧乾膜光阻

410‧‧‧圖案化乾膜光阻

42‧‧‧底片

第一圖係為本發明中製造方法之第一實施例流程示意圖。

第二圖(A)~(G)係為本發明中製造方法之結構示意圖。

第三圖係為本發明中製造方法之第二實施例流程示意圖。

第四圖係為本發明中製造方法之第三實施例流程示意圖。

第五圖係為本發明中製造方法之第四實施例流程示意圖。

101‧‧‧提供陶瓷封裝基板步驟

102‧‧‧鑽孔步驟

103‧‧‧陰極電弧蒸鍍步驟

104‧‧‧黃光微影成像步驟

105‧‧‧電鍍鍍膜步驟

106‧‧‧剝膜步驟

107‧‧‧蝕刻步驟

Claims (10)

1. 一種製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其至少包含下列步驟：提供一陶瓷封裝基板；鑽孔步驟，使該陶瓷封裝基板形成深寬比為4/1~10/1之穿孔；陰極電弧蒸鍍步驟，於該陶瓷封裝基板表面以及穿孔之壁面形成第一導電層；黃光微影成像步驟，使用乾膜光阻覆蓋於第一導電層上，並將該乾膜光阻圖案化；電鍍鍍膜步驟，於未有光阻覆蓋之第一導電層上形成第二導電層，並且將該穿孔填滿導通；剝膜步驟，使用化學藥劑將覆蓋於該第一導電層上之乾膜光阻去除；蝕刻步驟，將未有第二導電層覆蓋之第一導電層蝕刻移除，而形成線路層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，於該電鍍鍍膜步驟後進一步包含有鍍反射膜步驟，於該線路層表面鍍有反射膜。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，於該蝕刻步驟進一步包含有設置絕緣層步驟，於該陶瓷封裝基板表面形成有絕緣層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，於設置絕緣層步驟之後進一步包含有表面改質步驟，其在線路層上鍍上鋁、銀、金、鎳金或鎳鈀 金之金屬層，以提高表面焊錫強度及打線強度，進而增加產品的穩定性
5. 如申請專利範圍第3項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，該第一導電層可以為銅、鈦/銅合金、鉻/銅合金、鎳/銅合金，或上述組合之合金。
6. 如申請專利範圍第3項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，該第一導電層與該陶瓷封裝基板之間可進一步設有一層中介層，而該中介層可以為鈦、鉻、鎳、銅，或上述組合之合金。
7. 如申請專利範圍第3項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，可依照第二導電層厚度之要求，選擇相對應乾膜光阻之厚度。
8. 如申請專利範圍第3項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，該剝膜步驟係使用強鹼型溶液或強鹼型藥劑藉水平式去膜線或浸泡式去膜槽進行去膜。
9. 如申請專利範圍第3項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，該蝕刻步驟以濕蝕刻藉由強酸型藥劑移除該第一導電層。
10. 如申請專利範圍第3項所述之製造應用於發光晶片之陶瓷封裝基板，其中，該穿孔之深寬比以4/1~8/1為佳。