[發明專利]鎳金可電鍍厚膜銀糊劑和低溫共燒陶瓷器件的電鍍方法以及由此制備的LTCC器件

無效

• 申請號: 200980135945.1
• 申請日: 2009-10-02
• 公開（公告）號: CN102149847A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: K·M·奈爾;M·A·斯庫爾奇;J·D·武爾托斯
• 申請（專利權）人: E.I.內穆爾杜邦公司
• 主分類號: C23C18/16
• 分類號: C23C18/16;C23C18/42;C23C18/54;H01L23/15;H01B1/16
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 朱黎明

相關申請的交叉引用

本專利申請根據35?U.S.C.119(e)要求提交于2008年10月2日的美國臨時申請號61/102083的優先權。

發明領域

本發明涉及使用銀導體電鍍表面、適于多層LTCC電路制造應用的銀糊劑和鎳金電鍍條件。該銀組合物用于構建高密度LTCC器件時會表現出與鎳金電鍍條件和高耐腐蝕性可金線鍵合電子電路的工藝相容性和材料相容性。LTCC互連電路在用于替換金質LTCC系統方面具有高性價比，高度可靠，并且其特征在于在高達90GHz或更高頻率的寬范圍內的介電損耗很低；此外在化學穩定性、密封性、機械強度、可金線鍵合表面的工藝寬容度方面也很優秀。

發明背景

互連電路板是由大量極小電路元件通過電路和機械互連組成的電子電路或子系統的物理實現。很多情況下，期望將這些不同類型的電子元件以一定排列方式組合起來，以便可將它們在一個單獨的緊湊封裝中物理隔離而又彼此相鄰地裝配，并且彼此電連接和/或電連接到從封裝延伸出來的公共接頭。

復雜電子電路通常需要電路由若干層通過絕緣介電層隔離的導體構建而成。導電層通過穿透介電層的導電通路(稱為通孔)在各級之間互連。此類多層結構使電路變得更加緊湊。

通常，通過將無機固體、有機固體和揮發性溶劑的漿液澆鑄在可移除式聚合物薄膜上來制成LTCC帶材。該漿液由玻璃粉末與陶瓷氧化物填充材料以及有機基質樹脂-溶劑體系(介質)組成，其中該樹脂-溶劑體系被配制和加工為包含分散懸浮固體的液體。用該漿液涂覆可移除式聚合物薄膜的表面以形成厚度與寬度均勻的涂層，從而制備帶材。

為互連帶材上印刷的具有電子功能并且以貴金屬為基料的厚膜糊劑，用填孔導體連接導線，然后以適當溫度進行層壓和燒制，從而制成電子器件。與金質電路相比，具有銀質導體的電路性價比高，但是它們的可靠性差一些，尤其在暴露于大氣濕度的情況下。

在暴露于大氣條件下期間，銀導體表面將會變暗(暴露于大氣條件時，銀通常會發生氧化現象)并且會喪失電路功能。為了最大程度地避免這種氧化現象，通常在銀導體表面涂覆鎳金。然而，與其他基底(例如氧化鋁、印刷線路板和銅等)不同的是，基底在鍍金之前鍍鎳通常會使銀導體從LTCC上“抬升”。無論程度如何之小，這種銀導體焊點抬升都將會降低成品LTCC電路的最終功能屬性，例如引線鍵合強度、長期可靠性等。為了最大程度地降低鍵合抬升程度，應以能夠提供良好引線鍵合條件和可靠性這一標準來選擇被電鍍器件的電鍍條件、物理特性。需要調整的主要電鍍條件為：適于LTCC與銀導體組合物的電鍍浴的pH值和溫度；鎳與金的電鍍厚度；以及鎳對金的厚度比率；如果需要，在鍍銀后進行鈀基電鍍等。已經公開了幾種有關無電電鍍的文獻，但沒有一種文獻針對具體的LTCC化學性質，所述化學性質是確定鎳對金的適當電鍍條件和厚度的最重要的參數之一。(“Electroless?Plating-Fundamentals?&?Applications”1990，G.O.Mallory?&?J.B.Hajdu編輯，Williams?Andrew?Publishing/Noyes。)D.Gudeczaukas，Uyemura?International?corporation(Southington?CT)公開了幾種有關無電電鍍金技術的文獻，尤其是“LTCC?in?Ceramic?Industry”(2007年12月)第13頁中的文獻。以下幾種專利描述了鎳金電鍍條件和應用：例如有關銅基底的美國專利6156218和美國專利6362089；有關鋁的美國專利6548327等。文獻中描述的常用技術以及業內廣泛接受的方法是在酸性溶液pH值下于77-90℃無電電鍍鎳-金或鎳-鈀-金。由于無論銀導體組合物如何變化，被電鍍部件的導體基底鍵合都會失效，所以在業內廣泛接受的電鍍條件下，基于美國2007/011187中描述的Dupont生瓷帶系統的LTCC電路不會電鍍可引線鍵合的金。此外，當前市場尚未提供使用鎳金電鍍、可引線鍵合并具有長期粘附性/可靠性的其他任何LTCC電路。

本發明克服了用于基于LTCC的鎳金電鍍電子器件的現有技術厚膜可電鍍銀導體組合物以及應用的相關問題。具體地講，本發明提供獲取可引線鍵合的LTCC結構所需的厚膜組合物與電鍍條件，所述LTCC結構提供優異的長期可靠性。

發明概述

本文所述內容為將金屬電鍍到LTCC器件上的電鍍方法，該方法包括以下連續步驟：