一种用来控制在负荷下烧结的多层陶瓷基片的烧结后尺寸的方法，包括以下步骤： 提供至少一个第一连续非致密化结构（４０）； 提供至少一个个性化陶瓷印刷电路基板（１０），其具有局部周缘切口区域（３０）和外部周缘切口区域（２０）； 将所述至少一个第一连续非致密化结构（４０）放置在所述至少一个个性化陶瓷印刷电路基板（１０）的所述局部周缘切口区域（３０）上； 将具有所述至少一个第一连续非致密化结构（４０）的所述至少一个个性化陶瓷印刷电路基板（１０）放置在个性化印刷电路基板的堆叠中； 层压个性化陶瓷印刷电路基板的所述堆叠以形成未加工陶瓷层压板（１００），其中所述至少一个第一连续非致密化结构（４０）将在层压期间至少部分地控制所述未加工陶瓷层压板（１００）的尺寸； 在负荷下烧结所述未加工陶瓷层压板（１００）以形成多层陶瓷基片，其中所述至少一个第一连续非致密化结构（４０）将在烧结期间至少部分地控制所述多层陶瓷基片的尺寸。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术针对高温处理期间，更特别地，在金属化多层陶瓷(MLC)基片的热压制中对扭曲的控制。
技术介绍
在MLC基片的制造中，从铸造粘土形成陶瓷印刷电路基板。各个陶瓷印刷电路基板经由通孔和导电金属而个性化。然后陶瓷印刷电路基板以预定的设计次序堆叠在一起，以形成未加工(green)陶瓷层压板。在堆叠了印刷电路基板之后，对印刷电路基板施加热和压力，以提供具有连续的导电金属布线的未加工陶瓷层压板，在随后的处理期间，它的层将保持接触。向堆叠的印刷电路基板施加热和压力的该工艺称为层压。然后在称为烧结的工艺中对未加工陶瓷层压板进行烧制，其中在热和压力下使未加工层压板致密化。在单轴施加的压力下烧结陶瓷的工艺也称作热压制。当在所有方向上施加压力时，那么该烧结工艺通常称作热等静压制。相比之下，自由烧结通常是指在没有外部负荷或压力下烧结的工艺。在主要用来使MLC基片中的陶瓷和导电金属材料致密化的热压制工艺期间，通常出现MLC基片的大的体积收缩。更具体地，在热压制的情况下，当在一个方向上施加压力时，贯穿该致密化主体，该体积收缩经历相当大的非均匀粘性形变。由于致密化和粘性形变过程通常都依赖于样本粘性，这两个过程同时发生，但以不同的对温度敏感的形变率发生。另外，当热压制MLC产品时，致密化过程也将依赖于金属相的分布，而对外部条件有些不敏感，主要是因为用于致密化的主驱动力是陶瓷相表面张力。相比之下，粘性形变过程将具有对施加到样本的所有外力的强依赖性。通常陶瓷和导电金属材料在物理和运输特性上具有很大差异。在陶瓷相和金属相之间的致密化曲线以及致密化的开始也很不同。当金属致密化率对施加的压力敏感时，利用在烧结工艺期间外部压力的施加，可以减少致密化率的一些差异。但致密化期间单轴外部压力的使用，也产生样本的粘性形变。结合粘性形变率，复合物的复杂致密化过程导致导电金属特征的图形的扭曲和基片主体尺寸的扭曲。扭曲定义为实际烧结后尺寸从理想设计尺寸的偏离。主体尺寸的扭曲包括称为弯曲度(camber)的表面平坦度的偏离。在通过热压制工艺的烧结中的扭曲控制需要导电金属和陶瓷材料具有类似的收缩率，以与陶瓷金属复合物物理特性一致的率(rate)施加外部压力，以及仔细选择对产品施加压力的方法。但是，即使在仔细选择材料的情况下，批次间材料的差异也可以导致例如由于污染或颗粒大小分布引起的不可预测的收缩。此外，对致密化样本施加外部压力也会引入有关处理的差异，诸如负荷差异，这会导致给定样本批次的产品与产品的差异，并且产生产品扭曲。在MLC基片中，该扭曲会将其本身表现为基片翘曲、基片弯曲度和基片尺寸的差异。高度扭曲导致具有低产量和增加的生产成本的产品。热压制通常用来使陶瓷金属复合物在比使用自由烧结方法完成该同一工艺所需的温度低的温度下致密化。当在陶瓷相和金属相之间的收缩率的差异相当大并且通过诸如颗粒大小分布和材料化学的常规方式不能适当地减小时，在致密化期间外部压力的使用也帮助控制致密化期间的基片弯曲度。在一些应用中，外部压力的使用是产生给定陶瓷金属复合物的唯一可行的制造工艺。但是在烧结期间外部压力的使用将许多复杂性引入到烧结工艺中，这直接影响到制造成本。例如，烧结期间外部压力的使用需要使用特别设计的硬件来将压力传递给致密化下的产品。烧结硬件不应局限于产品加热、冷却或任何化学反应，其涉及大量运输，并且不应在压力下严重形变。而且，用来施加烧结压力的硬件耗尽有价值的炉量。因而，更高的外部烧结压力和温度直接转化为更昂贵的硬件以执行成本已经很高的烧结工艺。然后并不意外的是，对于给定的制造生产率，热压制工艺比自由烧结更加昂贵。为了降低成本，每个被热压制的样本可以包括许多最终产品，这通常在随后的烧结后划片操作中进行分离。不幸的是，当该层压板包括多个产品时，对于控制在热压制期间的层压板扭曲做出的努力相当大地增加了难度。这主要因为在通常的合并(multi-up)层压板中，各个产品样本或“合并”之间的间隔没有冶金。烧结的层压板的粘弹特性依赖于冶金分布，并且因此合并层压板烧结固有地在物理和运输特性中埋入差异。MLC基片的制造涉及直接影响烧结步骤期间的产品尺寸和扭曲的多个工艺。以增加的成本花费很大的努力来控制烧结后MLC基片尺寸。微电子技术的进步不断增加了芯片输入/输出“I/O”的数目，同时减小了相应的芯片大小。这产生对具有减小的顶表面金属(TSM)互连尺寸的MLC基片的需求。相应地，需要增加MLC基片底表面I/O焊盘密度。这种设计需求增加了产品构造特别是产品尺寸控制上的挑战性。因此，需要在MLC基片制造中的有成本效益的扭曲控制。对于在MLC基片制造期间控制基片尺寸，当前采用了多种方法，它们可适用于在自由烧结条件下被致密化的陶瓷金属系统。但是，当在外部压力下进行致密化时可以使用的方法有限。有时，额外的在压力下的烧结工艺是可应用的并且将减小一些材料系统中的陶瓷扭曲。但是该工艺是昂贵的并且导致额外的产量损失。通常该工艺是不可行的。另外，可以采取对贯穿基片使用的导电金属的类型进行特制来控制产品扭曲，但这对于控制全局扭曲没有用。而且，该解决方案并不全面，它不总是解决各个产品扭曲的问题。可行的最大程度是，贯穿各个产品的导电金属的选择性分布可以限制各个产品扭曲，但不能控制全局扭曲问题。有时使用印刷电路基板堆叠层压压力调整来控制全局扭曲。但是当与热压制一起使用时该技术不太有效。最后，在一些情况下，通过调整在关键区域中的导电金属分布，可以使用产品重新设计作为工具来减小扭曲。但是，这不是所希望的，因为这成本非常高并且影响新产品上市时间。现有的用来控制产品尺寸的过程和模型不是完全可预测的，并因此不是可靠的，并且是相当受限的。对于改进电子封装的尺寸控制，有由其他人提出的方法。Nataraian等人的美国专利No.6,627,020，在此将其公开内容通过参考引入，公开了使用离散的非致密化结构来控制自由烧结的多层陶瓷基片的尺寸。Robbins等人的美国专利No.5,801,073，在此将其公开内容通过参考引入，公开了一种用于生产在封装内由不同材料制成的电子封装器件的方法。Robbins公开了一种通过使用高纯度反应键合氮化硅作为介电陶瓷材料来实现封装的最小总体收缩的方法。Mori等人的美国专利No.5,370,760，在此将其公开内容通过参考引入，公开了一种降低在烧结之前的层压工艺期间陶瓷层压板中的金属化特征的扭曲的方法。Mori公开了模具的使用，模具是一种工具，具有外部和内部，与层压板的中心部分相比，该模具可以更大程度地压缩层压板的外部周缘部分。该公开没有解决在烧结工艺期间引起的扭曲的控制。尽管有这些现有技术，但仍然需要使外部烧结压力最小化并且控制已设计的、但不能满足它们的烧结后尺寸要求、并且其总体扭曲对于现有的尺寸控制方法不可改正的MLC基片的尺寸。在参考以下结合附图进行的描述之后，本专利技术的这些以及其他目的将变得更加显而易见。
技术实现思路
通过，根据第一实施方式，提供下列方法实现了本专利技术的目的。该方法是一种用来控制在负荷下烧结的多层陶瓷基片的烧结后尺寸的方法，包括以下步骤 提供至少一个第一连续非致密化结构；提供至少一个个性化陶瓷印刷电路基板，其具有局部周缘切口区域和外部周缘切口区域；将该第一连续非致密本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：戈文达拉简·纳塔拉简，拉斯奇德·J·贝扎马，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：
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