基于钛基板电镀图形转移方法制成的LTCC器件技术

本发明专利技术提供一种基于钛基板电镀图形转移方法制成的LTCC器件，根据设计的电路图形，在钛基板表面制作抗电镀掩膜；将钛基板进行电镀制作铜线路图形；去除抗电镀掩膜后直接进行陶瓷浆料的流延；烘烤、干燥、剥离制得LTCC生瓷片；将制得的不同层的LTCC生瓷片经叠片、等静压、烧结过程制得LTCC器件。本发明专利技术提出了通过电镀的方法加成制作LTCC的内电极电子互连铜线路，能够改善现有LTCC制造技术对电子浆料的依赖，解决大部分因电子浆料自身缺陷造成的技术问题，有效提高封装基板电子互连电路的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于钛基板电镀图形转移方法制成的LTCC器件
本专利技术涉及低温共烧陶瓷
，具体涉及一种基于钛基板电镀图形转移方法制成的LTCC器件。
技术介绍
随着第五代通信技术对数据和电流密度传输更高的要求，电子互连电路日益向小型化、高频化、高集成化和高密度化的方向发展，这就要求电子元件在尺寸、设计、可靠性和集成方法上有新的突破。低温共烧陶瓷(LTCC)技术是一种多层陶瓷技术，它可以将无源元件内埋置到多层陶瓷的内部，实现将无源器件集成封装在基板中组装电路，进而达到实现无源器件的小型化、集成化、立体化，并通过多种无源器件的组合，在高频领域形成功能化的无源封装模块，在很大程度上能够满足当代电于产品的性能要求。LTCC封装基板具有优良的高频特性和高可靠性，可以在很大程度上替代电阻、电容等分立元件，达到小体积，高性能，低成本的设计要求，并缩短整个模块的设计周期和成本。拥有着良好的高速传输性能、微波性能和极高的集成度，另外具有介电损耗低、烧结温度低、工艺成本低等优点，有着非常广阔的应用前景。具体的，LTCC技术是将低温烧结陶瓷粉调浆流延制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷片上利用激光打孔、通孔填充、内电极印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个被动组件(如低容值电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在900℃十烧结。LTCC可以制成二维空间互不干扰的高密度电路，利用其高集成度制成三维电路封装基板，在其表面可以贴装IC和有源元件，可进一步将电路小型化与高密度化，特别适合用于高频通讯用组件。由于LTCC技术是一种多层陶瓷技术，它在每一层都会布有电子电路并使其相互连通。这些电子电路也被称为内电极电路，包括层内的互连电路图形和层间的金属填孔等，它们的制作方法通常分为三类：减成法、加成法和半加成法。减成法通常需要先在基板表面附着上一层具有一定厚度的铜层，然后通过光化学方法或者丝网印刷的方法把电路图形转移到铜面，并将不需要的铜刻蚀掉，留下的就是所需的电子互连图形。半加成法则是在打孔后采用化学镀或者磁控溅射等方法使孔壁和板面沉积一层薄金属(约5m以上)，然后负相图形转移，进行图形电镀铜加厚，去掉抗蚀膜后进行快速蚀刻，非图形部分5um的铜层迅速被蚀刻掉，留下图形部分。加成法则是通过金属浆料或者化学镀的方法在基板上直接生长出所需要的电路图形。LTCC内电极线路图形的制作通常采用的是印刷电子浆料的方法，在成型的生瓷片上根据电路设计进行打孔和电子浆料的填孔，然后再通过丝网印刷用电子浆料印刷出所需要的电子互连图形。制作内电极线路图形的电子浆料实际上是由均匀的超细金属颗粒或金属化合物与助溶剂、粘结剂、溶剂等组成的膏状物，并添加了玻璃粉和添加剂使其达到所需功能。并且，金属粉末作为导电材料，除了影响烧结膜的导电性能之外，也还影响到烧结膜的物理和机械性能。电子浆料用金属粉末材料可以是金、银、铜等贵金属中的一种或几种，金属粉末的形貌、粒径、振实密度和比表面积等性能参数都会影响导电浆料的流变性以及烧结形貌，并决定了烧结后电极电性能的优劣。导电浆料的无机粘结相大多选用玻璃粉，在烧结过程中能够起到固定金属微粒的作用。表1常用金属材料的物理性能制作LTCC内电极的电子浆料大多是导电银浆，以超细银粉为导电相进行配制，通过干燥和烧结后这些银微粒就能构成电子电路实现电气连通。目前的工艺选用银粉作为导电相，这是因为银的熔点高于陶瓷的烧结温度(见表1)，不会熔化而形变，影响线路可靠性；并且银的热导率高、电阻率低，在高频电路中非常有利于减少信号的损耗和失真。在这三个非常关键的物理性能上，大多数金属都无法和银相比较。相比之下，与银具有相似的熔点、热导率和电阻率的金属铜，不仅价格便宜了很多，线膨胀系数甚至比银更小，但由于小粒径的铜颗粒很容易被空气中的氧气和水氧化，因此不太适合直接用于电子浆料的制作。另外，目前LTCC多层陶瓷封装基板使用导电银浆制作电子互连线路时避免不了以下一些问题：导电浆料制备对金属粉要求很高，其形貌、粒径、振实密度和比表面积等方面都有很多的限制，工艺门槛较高；工业上制作导电浆料的超细金属粉末一般选择采用化学还原法，需要大量用到例如甲醛等强还原剂，这些还原剂污染大、废液处理较困难；用导电银浆制作内电极电路需要用到大量的贵金属银，成本相对于其他封装基板的铜互连电子电路来说要高出许多；导电浆料的无机粘结相的制备和使用低熔玻璃过程中会产生粉尘、有毒的烟气以及玻璃组成中含有对人体健康和环境非常有害的元素；导电浆料的有机支撑相包含多种有机溶剂和助剂，在印刷干燥和烧结过程十会挥发、渗透进入陶瓷和线路内部，导致制成的电路通常致密度不高甚至出现孔隙和坍缩，电子互连线路的可靠性存在一定问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于钛基板电镀图形转移方法制成的LTCC器件。本专利技术提出了通过电镀的方法加成制作LTCC的内电极电子互连铜线路，能够改善现有LTCC制造技术对电子浆料的依赖，解决大部分因电子浆料自身缺陷造成的技术问题，有效提高封装基板电子互连电路的可靠性和稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种基于钛基板电镀图形转移方法制成的LTCC生瓷片，所述方法包括：根据设计的电路图形，在钛基板表面制作抗电镀掩膜；将钛基板进行电镀制作铜线路图形；去除抗电镀掩膜后直接进行陶瓷浆料的流延；烘烤、干燥、剥离制得LTCC生瓷片。进一步地，所述制作抗电镀掩膜的过程如下：以表面平整光滑的钛基板作为支撑基板，根据设计图纸设计好的电路图形在钛基板表面采用丝网印刷或激光雕刻法制作抗电镀掩膜。进一步地，所述钛基板的表面晶粒度应在ASTM7级或更小，表面粗糙度Ra＜0.6μm；在制作线路图形时需要保持钛基板表面清洁光滑；所述抗电镀掩膜的材料为光致抗蚀剂、二氧化钛与光致抗蚀剂的混合物、或者阻焊油墨；所述制作抗电镀掩膜的过程如下：在钛基板表面采用丝网印刷或激光雕刻法制作抗电镀掩膜后，通过光固化或热固化的方法进行固定。进一步地，所述电镀的过程如下：以制备的附着有抗电镀掩膜的钛基板为阴极，铜离子溶液为电镀液，进行电镀获得符合设计要求厚度的铜线路图形。进一步地，所述电镀液为酸性硫酸铜电镀铜镀液体系，其中含有硫酸铜、硫酸、氯离子和极少量电镀铜添加剂；所述电镀过程中，通过控制电流密度和电镀时间来精准调整铜线路图形中铜的厚度。进一步地，所述LTCC生瓷片的制备过程如下：将制得的抗电镀掩膜去除获得沟槽，将低温共烧陶瓷浆料通过流延机注入沟槽中流延成膜片，烘烤干燥制得。进一步地，所述LTCC生瓷片中膜片的厚度根据浆料粘度和流延速度控制，并保持与铜线路厚度一致；所述抗电镀掩膜需要剥离，剥离采用冲压、激光切割或刻蚀的方法。进一步地，所述LTCC生瓷片采用磨抛、修边、或切割的方法进行修饰后，用刮刀沿钛基板边缘轻轻滑动快速将包含铜线路的生瓷片剥离，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于钛基板电镀图形转移方法制成的LTCC生瓷片，其特征在于，所述方法是指：根据设计的电路图形，在钛基板表面制作抗电镀掩膜；将钛基板进行电镀制作铜线路图形；去除抗电镀掩膜后直接进行陶瓷浆料的流延；烘烤、干燥、剥离制得LTCC生瓷片。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于钛基板电镀图形转移方法制成的LTCC生瓷片，其特征在于，所述方法是指：根据设计的电路图形，在钛基板表面制作抗电镀掩膜；将钛基板进行电镀制作铜线路图形；去除抗电镀掩膜后直接进行陶瓷浆料的流延；烘烤、干燥、剥离制得LTCC生瓷片。


2.根据权利要求1所述的LTCC生瓷片，其特征在于，所述制作抗电镀掩膜的过程如下：
以表面平整光滑的钛基板作为支撑基板，根据设计图纸设计好的电路图形在钛基板表面采用丝网印刷或激光雕刻法制作抗电镀掩膜。


3.根据权利要求2所述的LTCC生瓷片，其特征在于，所述钛基板的表而晶粒度应在ASTM7级或更小，表面粗糙度Ra＜0.6μm；
在制作线路图形时需要保持钛基板表面清洁光滑；
所述抗电镀掩膜的材料为光致抗蚀剂、二氧化钛与光致抗蚀剂的混合物、或者阻焊油墨；
所述制作抗电镀掩膜的过程如下：在钛基板表面采用丝网印刷或激光雕刻法制作抗电镀掩膜后，通过光固化或热固化的方法进行固定。


4.根据权利要求1所述的LTCC生瓷片，其特征在于，所述电镀的过程如下：
以制备的附着有抗电镀掩膜的钛基板为阴极，铜离子溶液为电镀液，进行电镀获得符合设计要求厚度的铜线路图形。


5.根据权利要求4所述的LTCC生瓷片，其特征在于，
所述电镀液为酸性硫酸铜电镀铜镀液体系，其中含有硫酸铜、硫酸、氯离子和极少量电镀铜添加剂；
所述电镀过程中，通过控制电流密度和电镀时间来精准调整铜线路图形中铜的厚度。


6.根据权利要求1所述的LTCC生瓷片，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翀，苏亚东，何为，陈苑明，周国云，洪延，王守绪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51