[發明專利]一種LTCC基板表面平整度控制工藝方法

有效

• 申請號: 201210210163.3
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102724822A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 方哲;張芹;周衛
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第二研究院二十三所
• 主分類號: H05K3/46
• 分類號: H05K3/46
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱;姜中英

技術領域

本發明涉及一種表面平整度控制工藝方法，特別是一種LTCC基板表面平整度控制工藝方法。

背景技術

LTCC（低溫共燒陶瓷）工藝用于小型化MCM微波/毫米波模塊/組件的三維空間垂直布線的高密度多層電路基板制造。LTCC基板燒結成型后，其表面平整度會影響電路的微波特性，如接地性能、微波損耗、表層導體附著力以及后續組裝效果，特別是裸芯片的組裝和基板的釬焊，對平整度要求非常高，這是由于基板的不平整導致焊接空洞率大最終影響模塊的接地特性。LTCC基板的平整度影響因素涉及各層導體分布、生瓷漿料匹配以及填孔、印刷、疊壓以及燒結等各個工序的控制。

傳統的基板平整度控制工藝方法是通過優化布線布局設計，生瓷和漿料按材料供應商提供的方案進行最優匹配，同時在優化和穩定層壓參數、燒結曲線以及保證生產環境的情況下，將LTCC基板平整度控制在30μm，可以滿足基板手工釬焊和對精度要求不是很高的芯片貼裝的組裝要求，通過施加壓力和反復手工摩擦，使焊接界面基本無縫隙，達到空洞率低于10%。以下兩種情況對平整度要求非常苛刻：①埋置芯片的復雜腔體基板中，由于腔體結構與芯片尺寸吻合，不易實施手工摩擦；②LTCC基板的批量微組裝中，采用半自動芯片組裝設備和基板批量共晶回流焊設備，僅施加了靜壓力而無摩擦。針對上述情況，為使空洞率低于10%，需要將基板焊接區域的局部平整度控制在≤15μm，傳統的方法較難達到這一要求，存在的主要問題是：為防止生瓷片變形，生瓷片背面50μm厚的Mylar背模需要一直留到疊片時揭除，由此帶來填孔后生瓷片背面金屬孔柱高出近50μm，多層生瓷疊壓使生瓷變薄而金屬孔柱壓縮率相對較小，因此多層疊加繼續惡化孔高，層壓后其向不接觸層壓板的一面凸起，燒結后孔柱突起20μm左右，由此導致焊接區域凹凸不平。

發明內容

本發明的目的在于提供一種LTCC基板表面平整度控制工藝方法，解決常規工藝方法中基板表面金屬孔柱凸起而導致焊接區域凹凸不平的問題。

一種LTCC基板表面平整度控制工藝方法，其具體步驟為：

第一步??生瓷片沖孔

將LTCC基板制備需要的生瓷片準備好，采用沖孔機沖制電路通孔。

第二步??揭開Mylar膜

將需要印孔的生瓷片翻轉到放有干凈Mylar膜的托盤上，將直尺沿著與Mylar膜對角線平行的方向按在Mylar膜的一角上，將該角揭起，隨著直尺平行地向對角移動，Mylar膜隨著直尺揭起，生瓷無變形。生瓷片傳遞過程中，采用一片100μm厚的塑料薄片來支撐和承載，防止變形。

第三步??通孔填充漿料

采用絲網印刷機在生瓷片上填充LTCC工藝孔金屬漿料，工藝參數為：漿料粘度：35萬里泊～45萬里泊；印刷壓力：0.28?Mpa～0.32Mpa；印刷速度：4?mm/s～6mm/s。然后將生瓷片在70℃～90℃的溫度下，烘干15分鐘～20分鐘。

第四步??滾輪滾壓孔

將烘干孔的生瓷片置于工作臺上覆有干凈Mylar膜的托盤上，在生瓷片上再覆蓋一層干凈Mylar膜，用滾輪從靠近操作者的一邊向對邊均勻滾壓整張生瓷片兩次；將托盤順時針旋轉90度時，均勻滾壓整張生瓷片兩次；順時針旋轉180度時，均勻滾壓整張生瓷片兩次；順時針旋轉270度時，均勻滾壓整張生瓷片兩次，使填充金屬漿料的孔凸起部分均勻壓平。

第五步??印刷導體

采用絲網印刷機在生瓷片上印刷LTCC工藝金屬導體漿料，形成電路圖形，工藝參數為：漿料粘度：20萬里泊～30萬里泊，脫網距離：1.1?mm～1.4mm，印刷壓力：0.3?Mpa～0.34Mpa，印刷速度：15mm/s～25mm/s。然后將生瓷片在70℃～90℃的溫度下，烘干15分鐘～20分鐘。

第六步??生瓷片雙板層壓

將各層生瓷片對位疊片，采用兩塊尺寸相同的層壓板將生瓷疊片夾在中間，保證生瓷疊層各邊超出層壓板部分寬度為2mm～10mm；將邊沿多出來的生瓷用刀片整齊削掉；用密封袋將生瓷疊層和層壓板密封在一起，放入層壓機中進行等靜壓，層壓參數為：溫度70℃、壓力2000?psi～3000psi、打壓時間10?min～20min。層壓結束后，取出壓實的大塊LTCC生瓷坯。

第七步??生瓷坯切割和壓片燒結

采用生瓷切割機將大塊的LTCC生瓷坯切割成小塊電路后，平放到燒結爐的支架上，并壓上一塊氧化鋁陶瓷片，最終燒結成致密而平整的LTCC電路基板。

至此，實現了LTCC基板表面平整度控制工藝。