本发明专利技术公开了一种减小LTCC基板与金属底板焊接空洞的方法，其是在基板表面的金属化层上预设纵横交错的阻焊网格线，然后再采用焊膏将LTCC基板与金属底板进行焊接。本发明专利技术通过在LTCC基板焊接面的金属化层上印制网格线，可增加LTCC基板与金属底板焊接时助焊剂和气体的排出，减少空洞的形成降低空洞率；通过在LTCC基板焊接面的金属化层上印制网格线，焊接时可排出更多助焊剂和气体，防止助焊剂和气体的积聚，增大焊接区域减小最大空洞面积；本发明专利技术不需要改变多层基板高密度接地通孔的设计，没有矩形块金属化层的加厚多次印刷对位，直接在基板大面积金属化层上印制网格线，印制简单网格线清晰可靠，可保证助焊剂的排出通道。
【技术实现步骤摘要】
-种减小LTCC基板与金属底板焊接空洞的方法及LTCC基 板结构
本专利技术涉及一种减小LTCC基板与金属底板焊接空洞的方法以及由该方法得到 的一种新型LTCC基板。
技术介绍
随着微电子技术的发展，多层电路布线低温共烧陶瓷（LTCC)在实现模块或系统 的小型化及高密度集成方面得到了越来越广泛的应用，特别是在微波/射频方面，LTCC作 为收发组件用基板具有独特的优势。在使用中，LTCC陶瓷基板常常要与散热片或金属管 壳(均称为金属底板）进行焊接。目前LTCC陶瓷基板与金属底板的焊接一般是先在基板 表面烧结一层可焊接的厚膜金属化层(焊接层)，然后通过印制或涂敷锡焊膏(如低温焊膏 Sn62Pb36Ag2、中温焊膏Sn96. 5Ag3. 5和高温焊膏SnlOPb88Ag2等)将LTCC基板与金属底板 焊接起来(若使用焊片，则需在基板和金属底板焊接面上涂上助焊剂)。由于焊膏中含有助 焊剂、粘合剂和表面活性剂等有机物，LTCC陶瓷基板与金属底板焊接后往往存在许多空洞， 单个最大空洞经常大于焊接面积的10%，总体空洞率大于30%，导致产品性能下降甚至不合 格。 基板与金属底板焊接出现空洞的原因是由于焊膏熔化后，焊膏中的有机物与焊料 分开聚集，焊接过程中一些有机物的挥发还会产生气体。由于焊膏封闭在陶瓷基板与金属 底板之间，熔化后焊膏中的有机物和气体不能从焊接部位很快直接排出去，而只能依靠较 高的蒸汽压或焊料收缩力使助焊剂等有机物从基板与金属底板之间的侧面缝隙逸出。当有 机物的蒸汽压减小或焊料收缩力达到某一动态平衡时，助焊剂等有机物不再逸出。冷却后， 未逸出的有机物被焊料封闭在基板与金属底板之间形成空洞。该空洞的位置及大小是随机 的，没有一定的规律。基板与金属底板焊接面积越大，空洞越多，单个最大空洞的面积越大。 焊接形成的空洞，将使基板上的功率元器件热阻明显增加，容易导致功率元器件的失效或 烧毁。基板下的较大空洞意味着信号不能直通金属底板公共接地面，而要绕过空洞才能到 达。对于毫米波等高频电路来说，空洞的尺寸可能达到高频信号波长的量级，甚至比信号波 长还大，这将影响电路的接收或发射等性能。 对于内部没有通孔接地的氧化铝基板，为了降低基板与金属底板焊接的空洞率， 有的将基板焊接面的厚膜金属化层做成矩形块状，露出网格状的氧化铝陶瓷基底。这样基 板与金属底板焊接时陶瓷基底将成为一些助焊剂和气体的逸出通道。但对于具有多层电路 布线的微波/射频LTCC基板而言，一般都有大量的密集的通孔直通基板底面接地。接地层 常作为焊接层。若采用矩形块金属化阵列，露出网格状的LTCC陶瓷基底，则意味着露出陶 瓷位置没有金属化而容易残留助焊剂，在网格位置的通孔不能接地，这将使通孔接地位置 受限或整体设计受限。另外，在制作陶瓷焊接的厚膜金属化层时，金属化层通常需要加厚制 作（重复对位印制和烧结)。如果块状金属化区域之间的间距过大，虽然焊接时利于助焊剂 和气体的逸出，但太宽的间距减少了焊接面积和接地面积，影响了焊接强度和接地性能。如 果块状金属化区域之间的间距过小，则加厚制作(两次或多次重复印刷）金属化区域时存在 对位问题，很难控制间距精度，焊接时很容易出现相邻块状金属化区域之间焊料的桥连，阻 断了有机物和气体的逸出通道，有机物和气体的排出（即空洞的减小）受到影响。
技术实现思路
本专利技术不需要将具有多层电路布线的LTCC基板的厚膜金属化层(焊接层）制作 成矩形块状，而是直接做成大面积金属化层，在大面积厚膜金属化层上通过印制阻焊材料 形成网格线而成为助焊剂和气体的逸出通道。由于阻焊材料可以阻焊，故只要印制的阻焊 材料网格线清晰，就可以保持焊接时逸出通道的畅通，排出更多的助焊剂和气体。因此，利 用阻焊材料形成的网格线可使基板与金属底板焊接后的空洞率下降，最大空洞面积大大减 小，基板与金属底板焊接区域增多，功率元器件下面不会出现大的空洞。 为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案： 本专利技术的一种减小LTCC基板与金属底板焊接空洞的方法，其是在基板本体表面的金 属化层上预设纵横交错的阻焊网格线，然后再采用焊膏将设有阻焊网格线的基板本体与金 属底板进行焊接。 所述阻焊网格线为将阻焊浆料通过制作好网格线的丝网网板印刷到基板本体表 面的金属化层上，并通过加热、烧结在金属化层上而形成。 所述阻焊浆料为丝网印刷用的玻璃浆料或者为60wt % -80wt %阻焊材料与 20wt% -40wt%有机粘合剂混匀组合物；所述有机粘合剂为稀释剂或者为稀释剂与改善剂 的混合物，所述稀释剂为松节油、松油醇、丙醇或丁基卡必醇醋酸酯，所述改善剂为聚乙烯 醇、乙基纤维素、乙酸丁酸纤维素或硝酸纤维素。所述改善剂作为阻焊浆料增稠剂、粘结剂 和流变剂，可改善网格线印刷特性；所述稀释剂可以稀释分散固体粉料，使阻焊材料形成具 有一定印刷特性和烘干特性的粘性浆料；所述阻焊材料可以为玻璃粉料或者为玻璃粉料与 无机添加剂的混合粉料，所述玻璃粉料可以为磷酸盐玻璃粉料、硼磷酸盐玻璃粉料等，具体 可以为磷酸锌玻璃粉料（Ζη〇-Ρ 205)、硼磷酸锌玻璃粉料（Ζη0-Β203-Ρ 205)等，所述阻焊材料 的软化点400-500°C ;所述无机添加剂可以是熔点比玻璃软化点高的无机化合物如A1203、 510 2、1111〇2等，其作用是调节阻焊材料的烧结温度和流动性，使烧结的网格线光滑、清晰。 所述的玻璃粉料可采用常规的熔炉制备工艺得到，如硼磷酸锌（Ζη0-Β20 3-Ρ205)玻 璃粉料采用下述方法制备：（a)称量玻璃原料ZnO、B 203、P205混合均匀；（b)将混匀的玻璃 原料放入玻璃熔化炉中熔化，熔化温度为ll〇〇°C?1300°C，保温时间为50min ;(c)将熔 融的玻璃倒入去离子水中水淬，然后取出水淬玻璃利用球磨机球磨粉碎，球磨时间为24h ; (d)将球磨后的玻璃粉过筛，去除未被粉碎的玻璃或较大颗粒的玻璃粉，过筛后的玻璃放入 烘箱内或红外灯下烘干，烘干后即得到所需的玻璃粉料。 所述有机粘合剂的组成优选为：92wt% -100wt%稀释剂、〇-8wt%改善剂。 阻焊浆料选用阻焊材料与有机粘合剂的混合物时，所述阻焊材料的玻璃软化点比 阻焊浆料烧结温度低50-150°C为佳。 所述纵横交错的阻焊网格线为规整排列，其线条宽度为0. 1-0. 4_，线条间距为 l_5mm，优选线条宽度为0. 2-0. 3mm，线条间距为2_4mm。 本专利技术还提出了由上述方法得到的LTCC基板结构，其包括表面设有金属化层的 LTCC基板本体，在所述金属化层上设有纵横交错的阻焊网格线，所述阻焊网格线为经烧结 的阻焊浆料。 所述阻焊网格线为规整排列，其线条宽度为0. l-o. 4mm，线条间距为l-5mm，优选 线条宽度为〇. 2-0. 3mm，线条间距为2_4mm。 本专利技术所述阻焊浆料为丝网印刷用的玻璃浆料，如可以为FHG系列（FHG501， FHG502，FHG503)玻璃浆料或者为DB系列（DB-1A，DB-2A，DB-3A)玻璃浆料等，其可购自广 东风华高新科技股份有限公司等专业的电子浆料生产商。 LTCC基板与金属本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种减小LTCC基板与金属底板焊接空洞的方法，其是在基板本体表面的金属化层上预设纵横交错的阻焊网格线，然后再采用焊膏将设有阻焊网格线的基板本体与金属底板进行焊接。
【技术特征摘要】
1. 一种减小LTCC基板与金属底板焊接空洞的方法，其是在基板本体表面的金属化层 上预设纵横交错的阻焊网格线，然后再采用焊膏将设有阻焊网格线的基板本体与金属底板 进行焊接。2. 如权利要求1所述减小LTCC基板与金属底板焊接空洞的方法，其特征在于，所述阻 焊网格线为将阻焊浆料通过制作好网格线的丝网网板印刷到基板本体表面的金属化层上， 并通过加热、烧结在金属化层上而形成。3. 如权利要求2所述减小LTCC基板与金属底板焊接空洞的方法，其特征在于，所述阻 焊浆料为丝网印刷用的玻璃浆料或者为60wt% -80wt%阻焊材料与20wt% -40wt%有机粘 合剂混匀组合物；所述阻焊材料为玻璃粉料或者为玻璃粉料与无机添加剂的混合粉料，阻 焊材料的软化点400-500°C ;所述有机粘合剂为稀释剂或者为稀释剂与改善剂的混合物，所 述稀释剂为松节油、松油醇、丙醇或丁基卡必醇醋酸酯，所述改善剂为聚乙烯醇、乙基纤维 素、乙酸丁酸纤维素或硝酸纤维素。4. 如权利要求3所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建辉，吴建利，戴端，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十三研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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