制造多层陶瓷基片的方法技术

一种制造多层陶瓷基片的方法，该方法无需用于形成空腔的模和对准生材片。这方法包括以下步骤：提供多块其中具有预制通孔和布线图案的生材片；在要成为空腔底部的区域上形成一层防止相邻生材片烧结的层：层压并烧结生材片，形成多层烧结体；沿空腔内壁形成切痕直至空腔底部，除去内部的烧结部分，留下形成的空腔。该方法无需昂贵的模，由此提供了一种简单、稳定且便宜的制造多层陶瓷基片的方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造具有空腔的多层陶瓷基片(如内部埋有孔的集成电路芯片)的方法。专利技术的背景多层陶瓷基片(下文称作MLCs)被广泛用于许多电子器件，这些电子器件要求越来越小的尺寸和越来越高的性能。MLCs是通过将多层具有预制通孔和布线图案的生材片(green sheet)层压形成一层压体，然后烧结该层压体而制得。通过将集成电路芯片(如倒装晶片)埋入基片中形成的空腔内能使MLCs变得更薄。根据安装要求，基片中可以具有盲孔和通孔。用常规方法在MLCs中形成空腔时，先用压模在欲形成空腔的那部分生坯片上冲孔，以形成所需孔。因此，空腔的规格每次变化，都必需重新制造压模，这就提高了模的成本。此外，在要形成穿过多于一块生材片的空腔时，每块生材片中的孔必需在层压之前对准。为此需要制备一个不同的用于对准的模，以精确对准各孔的位置。这就提高了制造成本，并增加了制造步骤。此外，即便使用这种模具，也不能高精度地确定孔的位置，这使得常规方法难以应用于当前的高密度布线工艺。换句话说，常规技术正被当前非常精细布线图案的发展趋势所淘汰。另一方面，由于常规MLCs的尺寸会由于烧结过程中发生的收缩而改变，为了确保尺寸精度，正越来越普遍地使用不收缩的陶瓷基片。为了在不收缩的陶瓷基片中形成空腔，必需用在基片烧结温度不会烧结的材料将生材片层压体夹在中间。空腔的底部也需要覆盖有在基片烧结温度不会烧结的材料。然而，没有一种简单的方法能够将不烧结的材料精确地施放在空腔底部，这使得难以在不收缩的陶瓷基片中形成空腔。本专利技术的目的是提供一种制造MLCs的方法，该方法无需昂贵的模和孔对准工艺。专利技术的揭示在本专利技术中，对MLC中将会成为空腔底部的那部分生材片进行防烧结工艺，以防相邻生材片烧结。然后，切削空腔内壁直至空腔底部，除去空腔的内部烧结部分。这有助于形成空腔。因此，即使空腔穿过数层生材片，本专利技术也能够迅速地产生空腔，且无需使用昂贵的模。更具体而言，制造本专利技术MLCs的方法包括以下步骤。ⅰ)将多块具有预制通孔和布线图案的生材片层压形成层压体；ⅱ)对该层压体进行烧结，产生多层烧结体，其中层压体包含其中有空腔的生材片，在要成为空腔底部的区域的相邻两片生材片之间施用防烧结材料；ⅲ)切削空腔内壁直至空腔底部，然后除去烧结部分，留下空腔。附图的简要说明附图说明图1是按照本专利技术一个实施方案在生材片中形成通孔的步骤的透视图。图2A是按照本专利技术的实施方案向层压和烧结生材片得到的多层烧结体施用激光束的剖面图。图2B是按照本专利技术的实施方案在多层烧结体中产生空腔的剖面图。图3A-3B是按照本专利技术的实施方案形成另一种空腔的剖面图。较佳实施方案的说明接着按制造步骤依次说明本专利技术的一个实施方案。在第一步中，制造绝缘的生材片(下文称作生材片)。本专利技术所用的生材片可以用常规方法制得。例如，可使用能够在1，000℃或更低的温度烧结的低温烧结陶瓷材料。例如，可使用这样一种浆料，它由含45-60％(重量)平均粒度为0.5-1.5微米的玻璃粉末(如CaO-Al2O3-SiO2-B2O3组合物)和55-40％(重量)平均粒度为1.0-2.0微米的氧化铝粉末的混合粉末，以及载体(含有粘合剂、增塑剂和溶剂)捏和制得。多种溶剂可溶性树脂(如纤维素树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂)中的任一种或水溶性聚乙烯醇树脂可用作粘合剂。邻苯二甲酸酯(如邻苯二甲酸二丁酯)、磷酸酯或其它通用增塑剂可用作增塑剂。能快速蒸发的溶剂(如甲苯和甲基乙基酮)和缓慢蒸发的溶剂(如溶纤剂及其衍生物、卡必醇及其衍生物或苯甲醇)可用作溶剂。根据生材片的制造条件选择溶剂。如上制得的浆液通常用刮涂法形成片材，然后干燥该片材得到厚0.1-0.3mm的生材片。在第二步中，在生材片上形成通孔和布线图案。本专利技术的一个重要特征是在该步骤中对生材片的一些部分进行防烧结处理。形成通孔和布线图案，用连续印刷法在该生材片上施涂防烧结材料。其它方法包括在将生材片切割成约100-250mm×约100-250mm的片之后印刷布线图案。在连续印刷的情况下，在形成图案之后切割生材片。还可以通过转印、喷墨印刷和喷涂来形成图案。在第三步中，如常规MLC制造方法那样，在生材片上形成内部电路、层合、加压、于高温(如880-950℃)烧结一小段时间(如5-15分钟)，得到多层烧结体。然后，在该多层烧结体中形成空腔，通常用激光束来完成具有空腔的MLCs的制造。上述第二步和第三步的详细情况如下说明。第二步如常规制造方法那样在生材片中形成通孔。例如，使用冲模或冲孔机冲出通孔，然后将这些冲出的通孔填满用于填隙通孔(interstitial via holes)的导电糊膏。接着，按照常规方法将布线用导电糊膏丝网印刷在基片的内层生材片或表面层生材片上，形成布线图案。在本专利技术中，进一步在将成为空腔底部的区域上印刷防烧结糊，以防烧结。于此，如果每层中的空腔具有相同的形状，防烧结糊只需印刷在底部的空腔层上。如果空腔具有阶梯状结构使得一层比一层逐渐变小，或者一组层比一组层逐渐变小，如图3所示，防烧结糊还是印刷在为上层具有较大孔尺寸的一个或多个空腔提供底部的生材片层的表面上。这是因为空腔是通过除去一部分上层而逐步形成的。主要由Ag、Cu和Au组成的糊膏可用作内层和表面层上布线图案用导电糊膏，以及填隙通孔用导电糊膏。因为该导电糊膏在低于1000℃的温度下烧结，它可以与上述陶瓷生材片一同烧结。上述防烧结处理是对生材片上要成为空腔底部的位置进行的。只要能够防止相邻生材片的烧结，可以使用任何可行的方法进行防烧结处理，而不限于印刷防烧结糊。然而，一般来说，最方便且较好的是使用防烧结糊印刷法，它是将含有分散的陶瓷材料(其烧结温度高于生材片的烧结温度，如900℃)的糊状物施用到生材片上。用于所述防烧结陶瓷糊的陶瓷的一个例子是Al2O3(氧化铝)。除氧化铝之外，还可使用具有高熔点的陶瓷，包括金属碳化物，如SiC、B4C和TiC，金属氮化物，如Si3N4、BN和TiN。此外，如果生材片在中性气氛或还原气氛下烧结，可使用碳材料，如碳或石墨。防烧结糊可以用与制备用于生材片的浆料相同的方法进行制备。由于防烧结糊组分的烧结温度高于生材片的烧结温度，因此涂有该防烧结糊的相邻生材片区域不会烧结。因此，可以在第三步中除去烧结体的内部而形成空腔，因为相邻的生材片未被烧结。第三步在第三步中，将多块生材片层压，并烧结形成多层基片。首先，将多块生材片层合，热压层合体使之形成一整块生材片。用来制造层压体的热压条件无需精确地限定，但较好是温度约为60-120℃，压力约为50-300千克/厘米2。然后，于高温烧结该层压体，得到多层烧结体。本专利技术的一个特征是在该多层烧结体中形成空腔。关于形成空腔的方法，只要能够切削空腔内壁直至空腔底部并将空腔内的烧结体取出即可，对于所用方法并无特别限制。有用的切割方法包括穿孔(perforation)、用模开槽、激光切削，以及使用日本专利公报No.H7-7269中揭示的压板(press plate)。最好的方法是激光切削法。欲形成的空腔可以具有单层结构或多层结构。如图3所示，在多阶梯结构中，如果在下面数层空腔直径变小，先除去上层空腔内的那部分层而在上层中形成空腔，然后除去下层空腔部分的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造多层陶瓷基片的方法，它包括： 提供多块生材片，在一块或多块所述生材片上形成通孔和布线图案中的至少一种； 在一块或多块所述生材片要形成空腔的区域上形成一层防烧结层； 对上面有通孔和／或布线图案和防烧结层的所述生材片进行层压和烧结，形成多层烧结陶瓷基片； 在至少一层烧结基片上相应于所述防烧结层区域的预定区域周围形成切痕，除去所述切痕包围的所述基片部分，由此在所述基片中留下空腔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：重见淳，濑川茂俊，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]