一种陶瓷封装基座及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷封装基座及其制备方法，属于半导体制造技术领域。本发明专利技术的陶瓷封装基座的制备方法，包括以下步骤：对陶瓷基座生坯压痕冲压后进行液相烧结，再依次进行电镀、分片，即得；陶瓷基座生坯包括两层以上设有导通孔的陶瓷基板生片，陶瓷基板生片表面印刷有导电印刷层，导通孔内设置有导通料；导电印刷层和导通料均主要由钨粉和粘结剂组成，钨粉的含量均≥65wt％且粒径为0.1～3μm。本发明专利技术的方法通过调整导电印刷层和导通孔内导通料中钨粉的粒径和含量，提高其与陶瓷基板生片在烧结过程中产生的收缩匹配程度，从而能够减少液相烧结后的陶瓷封装基座的开裂和翘曲现象。液相烧结后的陶瓷封装基座的开裂和翘曲现象。液相烧结后的陶瓷封装基座的开裂和翘曲现象。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷封装基座及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种陶瓷封装基座及其制备方法，属于半导体制造


技术介绍

[0002]陶瓷封装是一种IC气密封装方式，具有高可靠性。半导体封装的作用是保护芯片以免受外界环境和温度的影响，简化芯片装配，保证工作精度和延长工作寿命。陶瓷封装时，将芯片安装到陶瓷封装基座上并对芯片进行平行缝焊，可以形成完全密封的环境，耐湿性好，机械强度高，热膨胀系数小，热导率高，适合小型化制造，满足了越来越高的半导体封装需求，因此得以广泛使用。其中，氧化铝陶瓷是目前应用最成熟的陶瓷封装材料。
[0003]通常，陶瓷封装基座包含有多层相互层叠的陶瓷基板，在陶瓷基板表面形成有用于电连接的导电层，不同陶瓷基板的导电层或者同一陶瓷基板不同表面的导电层一般通过填充于陶瓷基板通孔的通孔导体实现电连接。目前陶瓷封装基座的制备主要是以生瓷材料(包括陶瓷粉)和流延技术为基础加工出陶瓷基板生片，然后根据线路层设计对陶瓷基板生片进行打孔，采用丝网印刷金属浆料进行布线和填孔，对于非叠合在底层的陶瓷基板生片，还需在填孔后进行冲腔处理，最后将各个陶瓷基板生片按照顺序依次叠层、压合，压痕冲压后置于烧结炉进行烧结，再在印刷导电层的表面上进行电镀，分片后即可得到陶瓷封装基座。
[0004]然而，由于丝网印刷金属浆料与陶瓷生片为两种不同的材料体系，热膨胀系数差异较大，在陶瓷封装基座生产的烧结工序，往往会因为两种材料的收缩以及热膨胀系数不匹配，而在烧结后产生翘曲现象，影响产品的品质。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种陶瓷封装基座的制备方法，能够减小陶瓷封装基座的翘曲。
[0006]本专利技术还提供了一种采用上述陶瓷封装基座的制备方法制得的陶瓷封装基座。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术的陶瓷封装基座的制备方法所采用的技术方案是：
[0008]一种陶瓷封装基座的制备方法，包括以下步骤：对陶瓷基座生坯压痕冲压后进行液相烧结，再依次进行电镀、分片，即得；所述陶瓷基座生坯包括两层以上设有导通孔的陶瓷基板生片，所述陶瓷基板生片表面印刷有导电印刷层，导通孔内设置有导通料；所述陶瓷基板生片主要由氧化铝粉、助熔剂和增塑剂组成，所述氧化铝粉的粒径为1～8μm，所述氧化铝粉和助熔剂的质量之比70～96:4～30，所述增塑剂为氧化铝粉的和助熔剂总质量的2～5％；所述导电印刷层和导通料均主要由钨粉和粘结剂组成，所述钨粉在导电印刷层以及导通料中的质量百分含量均不低于65％；所述钨粉的粒径为0.1～3μm。
[0009]本专利技术的陶瓷封装基座的制备方法，通过调整导电印刷层和导通孔内导通料中钨粉的粒径和含量，提高其与陶瓷基板生片在烧结过程中产生的收缩匹配程度，从而能够减少液相烧结后的陶瓷封装基座的开裂和翘曲现象。
[0010]进一步地，所述陶瓷基板生片由氧化铝陶瓷浆料制成：所述氧化铝陶瓷浆料主要由氧化铝粉、助熔剂、粘结剂、增塑剂和有机溶剂组成，为了减小氧化铝陶瓷浆料与导电浆料的密度差，进一步提高烧结过程中收缩尺寸的匹配性，所述粘结剂为氧化铝粉和助熔剂总质量的0～10％，所述有机溶剂为氧化铝粉和助熔剂总质量的50～60％；所述助熔剂为SiO2‑
MgO
‑
CaO。所述助熔剂中，SiO2、MgO和CaO的质量之比为10～40:10～40:20～80。
[0011]进一步地，所述氧化铝陶瓷浆料中，增塑剂为邻苯二甲酸酯增塑剂。进一步地，所述氧化铝陶瓷浆料中，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异壬酯中的一种或任意组合，粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇、石蜡、硬脂酸中的一种或任意组合，所述有机溶剂为苯类溶剂和/或醇类溶剂。所述苯类溶剂优选为甲苯，所述醇类溶剂优选为的异丙醇。
[0012]进一步地，各陶瓷基板生片导通孔内设置的导通料独立通过对导通孔填充导电浆料或通过采用导电浆料对导通孔孔壁进行挂浆处理形成；所述导电印刷层在印刷时采用导电浆料以及在导通孔内形成导通料时采用的导电浆料均由以下质量百分比的组分组成：钨粉65～90％、无机固体添加剂0～15％和有机载体10～20％；所述有机载体主要由粘结剂和有机溶剂组成，粘结剂和有机溶剂的质量之比为5～69:5～90。例如，所述有机载体中，粘结剂和有机溶剂的质量之比为5～35:5～90或5～69:28～90。
[0013]进一步地，所述陶瓷基板生坯采用包括以下步骤的方法制得：将氧化铝陶瓷浆料进行流延成型制成陶瓷基板生片坯料；取陶瓷基板生片坯料进行冲孔，在陶瓷基板生片坯料上形成导通孔；采用导电浆料对陶瓷基板生片坯料的导通孔进行填孔或对导通孔的孔壁进行挂浆处理，然后采用导电浆料印刷导电印刷层，再将多个陶瓷基板生片坯料进行叠层后压合，即得；叠层前，对非叠放在底层的印刷导电印刷层后的陶瓷基板生片坯料进行冲腔处理。
[0014]进一步地，所述无机固体添加剂为氧化铝、二氧化硅、高岭土、滑石粉、二氧化钛、碳酸钙中的一种或任意组合。无机固体添加剂可以使导电浆料与陶瓷基板生片烧结后更好地结合。进一步地，所述无机固体颗粒的粒径为1～8μm，例如为1～5μm。更进一步地，无机固体颗粒的大小与所述陶瓷基板生片中氧化铝粉的大小相同。
[0015]进一步地，所述有机载体中，有机溶剂为甲醇、乙醇、甲苯、二甲苯、松油醇、丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯中的一种或任意组合；粘结剂为甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯羧丁醇、聚乙烯酸酯、环氧树脂中的一种或任意组合。
[0016]进一步地，所述有机载体还包括有机添加剂；所述有机载体中，所述有机添加剂与粘结剂的质量之比为5～60:5～69，优选为5～60:5～35或5～46:5～69。所述有机添加剂为增塑剂、触变剂、流平剂中的一种或任意组合。进一步地，所述有机添加剂中，增塑剂为邻苯二甲酸酯增塑剂。进一步地，所述有机添加剂中，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异壬酯中的一种或任意组合。有机添加剂中增塑剂与氧化铝陶瓷浆料中增塑剂可以相同，也可以不相同。
[0017]通过具有纵方向及横方向刀刃结构模具可以对陶瓷基座生坯进行压痕冲压，根据成品尺寸不同，压痕条数也不同。进一步地，所述压痕冲压形成两个相交的压痕面，两个压痕面之间的距离随压痕深度的增加逐渐减小，且两压痕面相交线与压入表面平行。
[0018]为了增大受力面积，使陶瓷基座生坯压实平整度得到改进，并增加陶瓷基生坯的强度，改善陶瓷基座生坯收缩情况(减少收缩后的不一致)，降低烧结后的翘曲率，进一步地，所述压痕面包括两个以上由压入表面到两压痕面相交线依次连接的连接平面组成，任意两个相邻连接平面的相交线与压痕面相交线平行。更进一步地，所述压痕面由两个连接平面组成，两个压痕面靠近压入表面的连接平面的夹角为50～60
°
，两个压痕面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：对陶瓷基座生坯压痕冲压后进行液相烧结，再依次进行电镀、分片，即得；所述陶瓷基座生坯包括两层以上设有导通孔的陶瓷基板生片，所述陶瓷基板生片表面印刷有导电印刷层，导通孔内设置有导通料；所述陶瓷基板生片主要由氧化铝粉、助熔剂和增塑剂组成，所述氧化铝粉的粒径为1～8μm，所述氧化铝粉和助熔剂的质量之比70～96:4～30，所述增塑剂为氧化铝粉的和助熔剂总质量的2～5％；所述导电印刷层和导通料均主要由钨粉和粘结剂组成；所述钨粉在导电印刷层以及导通料中的质量百分含量均不低于65％；所述钨粉的粒径为0.1～3μm。2.根据权利要求1所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于：所述陶瓷基板生片由氧化铝陶瓷浆料制成：所述氧化铝陶瓷浆料主要由氧化铝粉、助熔剂、粘结剂、增塑剂和有机溶剂组成，所述粘结剂为氧化铝粉和助熔剂总质量的0～10％，所述有机溶剂为氧化铝粉和助熔剂总质量的50～60％；所述助熔剂为SiO2‑
MgO
‑
CaO，SiO2、MgO和CaO的质量之比为10～40:10～40:20～80。3.根据权利要求2所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于：所述氧化铝陶瓷浆料中，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的一种或任意组合，粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、石蜡、硬脂酸中的一种或任意组合，所述有机溶剂为苯类溶剂和/或醇类溶剂。4.根据权利要求1或2或3所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于：各陶瓷基板生片导通孔内设置的导通料独立通过对导通孔填充导电浆料或通过采用导电浆料对导通孔孔壁进行挂浆处理形成；所述导电印刷层在印刷时采用导电浆料以及在导通孔内形成导通料时采用的导电浆料均由以下质量百分比的组分组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永良，张培然，张东阳，孙小堆，
申请(专利权)人：瓷金科技河南有限公司，
类型：发明
国别省市：