一种多层陶瓷电路基板的制作方法及其应用技术

本发明专利技术涉及电子封装技术领域，具体涉及H05K3/46，更具体地，本发明专利技术涉及一种多层陶瓷电路基板的制作方法及其应用。多层陶瓷电路基板的制作方法，包括下面步骤：(1)陶瓷片的清洗；(2)真空镀膜；(3)光刻图形；(4)刻蚀图形；(5)图形平坦化；(6)陶瓷片键合；(7)高温老化。本发明专利技术是采用半导体薄膜工艺，在每一层陶瓷板上制作出精密陶瓷电路，再采用晶圆级键合的方式，将每一层的陶瓷电路连接起来，制作出高精密线条的多层陶瓷电路基板，该多层陶瓷电路基板具有体积小、质量轻、工作频段宽、易集成等特点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种多层陶瓷电路基板的制作方法及其应用


[0001]本专利技术涉及电子封装
，具体涉及H05K3/46，更具体地，本专利技术涉及一种多层陶瓷电路基板的制作方法及其应用。

技术介绍

[0002]传统的多层陶瓷电路基板，一般是将每一层陶瓷采用丝网印刷的方式制作电路，再采用高温烧结的方式将每一层陶瓷电路基本连接起来，这样可以制作出多层陶瓷电路基板，缺点是由于丝网印刷的工艺限制，无法制作出精密的线条电路，所以在应用上有很大的局限性。
[0003]中国专利CN201680008076提供了一种多层陶瓷基板以及制备方法，通过在多个陶瓷生片形成通孔之后，通过在各个陶瓷片上印刷锡膏形成导通配线图案以及导体图案等，该制备方法不仅过程复杂，对操作的精确要求度高，且制作出的线条电路的精密度有限。中国专利CN202111535261提供了一种多层陶瓷电路板的制备方法，其图形通过电镀的形式得到，然而电镀受环境的影响较大，稳定性差，产品批次之间质量不稳定。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的一些问题，本专利技术第一个方面提供了一种多层陶瓷电路基板的制作方法，包括下面步骤：
[0005](1)陶瓷片的清洗；
[0006](2)真空镀膜；
[0007](3)光刻图形；
[0008](4)刻蚀图形；
[0009](5)图形平坦化；
[0010](6)陶瓷片键合；
[0011](7)高温老化。
[0012]在一种实施方式中，陶瓷片的清洗采用清洗液湿法清洗陶瓷表面，直至在显微镜下检查基片表面无颗粒、无药液残渣、无水印。
[0013]优选的，陶瓷片的清洗步骤包括依次使用碱性溶液、纯水、酸性溶液、纯水进行清洗。
[0014]进一步优选的，所述碱性溶液的浓度为1
‑
5wt％，更优选为3wt％。
[0015]本专利技术所述碱性溶液的具体种类不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择，优选为氢氧化钾。
[0016]优选的，使用碱性溶液清洗的时间为1
‑
10分钟，优选5分钟。
[0017]优选的，在进行酸性溶液和纯水清洗时，依次使用浓度为10
‑
30wt％的二元酸溶液进行清洗，纯水清洗，10
‑
30wt％的一元酸溶液进行清洗，纯水清洗。
[0018]优选的，二元酸的浓度为20wt％，一元酸的浓度为20wt％。
[0019]优选的，所述二元酸为硫酸，所述一元酸为盐酸。
[0020]优选的，使用硫酸清洗的时间为1
‑
5分钟，优选2分钟。
[0021]优选的，使用盐酸清洗的时间为1
‑
5分钟，优选2分钟。
[0022]现有技术中对陶瓷片的清洗，直接在强酸或者有机溶剂中进行清洗，然而其会造成后期在真空镀膜的时候，且镀Cr/Cu/Au膜层的时候，不仅造成膜层附着力的降低，同时膜层的平整度低，本专利技术人在实验研究中发现，当一次使用碱性溶液、纯水、硫酸、纯水、盐酸、纯水清洗，且清洗溶液的浓度控制在本专利技术范围之内，后期真空镀得的Cr/Cu/Au膜层不仅平整度高，而且膜层与陶瓷片的附着力高，专利技术人认为可能的原因是对陶瓷片依次经过本专利技术的特定处理，可以使得使得陶瓷片表面的杂质，包括油污和金属杂质等可以被彻底清除掉，继而使得陶瓷表面形成均匀的凹凸表面，不仅增大了与后期真空镀膜层之间的接触面积，同时，增加了Cr层向陶瓷分子内扩散，增加附着力，而氢氧化钠溶液、硫酸溶液以及盐酸溶液的浓度过低则直接影响清洗效果，导致膜层的附着力变差，其浓度过高，导致陶瓷片无法经受后期的真空镀膜，反而降低膜层的附着力。
[0023]在一种实施方式中，真空镀膜的金属膜层为Cr/Cu/Au的复合金属层。
[0024]优选的，Cr层的厚度为95
‑
105nm，更优选的，Cr层的厚度为100nm。
[0025]优选的，Cu层的厚度为950
‑
1050nm，更优选的，Cu层的厚度为1000nm。
[0026]优选的，Au层的厚度为1950
‑
2050nm，更优选的，Au层的厚度为1000nm。
[0027]本专利技术人在实验研究中发现，控制Cr/Cu/Au的复合金属层中Cr层的厚度为95
‑
105nm，Cu层的厚度为950
‑
1050nm以及Au层的厚度为1950
‑
2050nm，使得得到的多层陶瓷片具有较好的电气性能。
[0028]在一种实施方式中，真空镀膜采用磁控溅射的方式。
[0029]优选的，磁控溅射具体包括：在高温(高于300℃)，高真空环境(＜10
‑5Pa)下，在靶材和基片间施加一个电场，腔体内通入惰性气体，轰击靶材，将靶材上的金属粒子沉积到基片上。
[0030]本专利技术中光刻图形为使用光刻的方式制作出需要的电路图形。
[0031]在一种实施方式中，光刻图形具体包括：采用匀胶、前烘、曝光、后烘、显影、坚膜的方式，用光刻胶做出电路图形。
[0032]在一种实施方式中，刻蚀图形使用干法刻蚀的方式。
[0033]本专利技术在刻蚀图形步骤中，将不需要的金属层刻蚀干净，保留需要的金属图形电路。
[0034]本专利技术中保留需要的金属图形电路的具体方式和操作不作特别限定，本领域技术人员可作常规选择，优选为利用光刻胶掩膜，保护图形区域，用干法刻蚀设备将图形外的膜层刻蚀掉。
[0035]在一种实施方式中，图形平坦化步骤中，控制金属图形电路的平整度在
±
50nm以内。
[0036]本专利技术中控制金属图形电路的平整度在
±
50nm以内指的是金属图形电路的最高处和最低处的距离在50nm以内。
[0037]优选的，图形平坦化的方式为纳米压印的方式，用纳米压印设备，在电路膜层上做出纳米压印图形，将电路表面变的更加平整。
[0038]现有技术中使用丝网印刷的方式得到布线层，然而这种方法得到的图形精度往往大于100μm，而本专利技术通过特定的光刻图形之后，再次刻蚀图形，图形平坦化，使得图形的精度大大提高，且得到的多层陶瓷电路基板具有体积小、质量轻、工作频段宽、易集成等特点，工作频段可以从几个吉赫兹到上百吉赫兹，而光刻图形的具体操作不在本专利技术范围之内，则会显著降低图形的精度，且附着力降低。专利技术人认为可能的原因是经过本专利技术处理之后，光刻胶与基片之间的作用力增强，且烘干后光刻胶的含量可以保持在一个合适的水平，避免后期光刻胶分子的脱离。
[0039]在一种实施方式中，陶瓷片之间键合的方式为晶圆键合的方式。
[0040]在本专利技术陶瓷片键合步骤中，采用晶圆键合的方式，用晶圆键合机在高温、高真空环境下将陶瓷基片依次键合起来，将制作好电路的陶瓷片依次键合连接起来(一般采用金
‑
金键合)，根据需求制作出多层陶瓷电路基板。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层陶瓷电路基板的制作方法，其特征在于，包括下面步骤：(1)陶瓷片的清洗；(2)真空镀膜；(3)光刻图形；(4)刻蚀图形；(5)图形平坦化；(6)陶瓷片键合；(7)高温老化；其中，陶瓷片的清洗包括依次使用碱性溶液、纯水、酸性溶液、纯水进行清洗。2.根据权利要求1所述多层陶瓷电路基板的制作方法，其特征在于，所述碱性溶液的浓度为1
‑
5wt％。3.根据权利要求2所述多层陶瓷电路基板的制作方法，其特征在于，在进行酸性溶液和纯水清洗时，依次使用浓度为10
‑
30wt％的二元酸溶液进行清洗，纯水清洗，10
‑
30wt％的一元酸溶液进行清洗，纯水清洗。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述多层陶瓷电路基板的制作方法，其特征在于，真空镀膜的金属膜层为Cr/Cu/Au的复合金属层。5.根据权利要求4所述多层陶瓷电路基板的制作...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洋，钱海，戎存仁，王南迪，
申请(专利权)人：苏州华博电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：