[發明專利]陶瓷基板表面導電線路的制作與修復方法

有效

• 申請號: 201410054076.2
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103781285A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 呂銘;劉建國;曾曉雁
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H05K3/20
• 分類號: H05K3/20;H05K3/38
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于導電線路的制作與修復技術領域，以及激光表面處理領域，涉及一種在二維或三維陶瓷材料表面制作與修復導電線路的通用方法。具體地說，是把激光表面處理技術與化學鍍技術結合起來用于二維或三維陶瓷材料表面導電線路的制作與修復。

背景技術

近年來，隨著電子電器產品持續向數字化、輕量化、小批量、柔性化、多功能化、低能耗等方向發展，其可靠性的問題越來越突出。陶瓷材料以其優良的導熱性、氣密性和高頻性能，已廣泛應用于功率電子、混合微電子和多芯片模塊等領域。因此，開發一種在陶瓷材料表面(包括平面的和三維的)快速制作和修復導電線路的技術十分重要。

傳統的陶瓷電路板表面制作導電線路技術主要包括直接鍍銅(DPC)技術、直接敷銅(DBC)技術和絲網印刷技術三種。

專利文獻CN101460014公開了一種在陶瓷基板表面直接銅(DPC)金屬化的制作工藝：即先在陶瓷基板上進行鑿孔、穿孔電連接等步驟，再在基板表面以濺鍍方式依序形成金屬鈦層及銅層，接著進行涂覆感光劑、曝光、顯影、腐蝕、清洗等步驟，形成銅線路，再依序于銅線路上鍍鎳及鍍金，完成金屬化制作工藝。類似的技術還有專利文獻CN103140026A公開的方法，即在陶瓷基板上通過真空濺鍍技術依次設置鈦層、鎳層以及銅層，該鈦層附著于陶瓷基板上、鎳層附著于鈦層上、銅層附著于鎳層上，然后再電鍍銅層加厚，完成整板預置導電層，最后再光刻、腐蝕得到電路圖形。雖然采用光刻技術可以輕松獲得分辨率大于5μm的線路圖形，且圖形表面光滑程度高、結構致密，但也存在需要沉積中間層、生產環境需要高真空度、工藝復雜、需要掩模、生產設備成本高等明顯缺點。

專利文獻US2009／0152237A1公開了一種直接敷銅(DBC)基板的制作方法，該方法包括在銅箔一面形成保護層，在另一面通過濕法氧化工藝形成氧化銅薄層，把該銅箔與陶瓷基板貼合后在高溫下直接鍵合，形成DBC覆銅板。專利文獻CN102931321A公開了一種薄銅DBC基板的制作方法：第一步，用清洗液對陶瓷基板及銅片進行清洗；第二步，對銅片進行氧化；第三步，將第一銅片、第二銅片依次燒結到陶瓷基板上，制造了0.06毫米薄銅DBC基板。上述技術中，銅層與陶瓷基板之間結合狀態良好。然而，現在的直接敷銅(DBC)工藝難以制作銅層厚度在0.06毫米以下的基板。此外，銅箔與陶瓷之間貼合時殘留的空隙將會影響最終導電線路的性能，在保護性氣氛下高溫燒結可以減少空隙。并且，后續的光刻、腐蝕工藝還會浪費大量的金屬銅，所有這些都限制了其應用范圍。

專利文獻CN102432346A公開了一種用于大功率LED封裝的陶瓷基板的制備方法，即：將陶瓷基板表面經過預處理，在其上涂覆預制好的氧化亞銅漿料，并形成線路圖形；然后，通過烘干、燒結、還原及鍍膜工藝，制備出表面金屬銅層光滑致密的陶瓷基板。該發明通過在陶瓷基板表面采用厚膜技術，結合敷銅原理實現金屬化。類似的技術還有專利文獻CN200610041035.5，其步驟為1)膏劑準備：調配金屬化膏劑，置于球磨機上球磨，使其均勻化；2)夾具準備：先對夾具除污、除油清洗，然后烘干備用；3)線路板印刷準備：將陶瓷基體放置到經烘干后的夾具上，再由夾具攜陶瓷基體放置到印刷機的臺面上；4)線路板印刷：將印刷用網版安裝到印刷機上，定位，網版上的圖形與陶瓷基體對應，且對網版與陶瓷基體之間的距離進行調整和對印刷機的刮刀角度調整；將金屬化膏劑涂覆到網版上，驅動印刷機印刷，使陶瓷基體的一端端面賦予金屬化膏劑；5)導電層燒滲：由夾具攜陶瓷基體入烘干爐烘干，燒滲，得到金屬化陶瓷器件。這類方法的優點是工藝簡單、無需大型設備，但是有三個缺點：一是金屬漿料需要高溫燒結才能和陶瓷基板形成良好的結合，屬于高耗能產業；二是需采用絲網印刷金屬漿料形成線路圖形，圖形精度低，電學性能較差；三是屬于厚膜導電線路制造工藝，必須使用掩模板，柔性化程度較低，難以在三維陶瓷基板表面制作導電線路，并且難以完成導電線路的修復。

為解決上述問題，促成新一代陶瓷電路板制作技術的誕生，國內外研究人員不斷努力嘗試將高柔性化的激光加工技術應用于陶瓷電路板的制造。