[發明專利]一種提高高介電常數陶瓷基板金屬膜層附著力的方法

有效

• 申請號: 201910896613.0
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110729173B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 曲媛;張楠;楊士成;武江鵬;宋麗萍;左春娟;雷莎
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發明涉及一種提高高介電常數陶瓷基板金屬膜層附著力的方法，屬于微波集成電路精細加工技術領域。采用特定性能的紫外激光對上述基板表層進行陣列刻線式刻蝕粗化處理，采用特定的溫度曲線，在高溫條件下對上述經過粗化后的基板進行高溫煅燒，使得基板表面獲得的粗糙度Ra值穩定在0.25～0.3mm范圍內，并具有良好的粗化均勻性，提高了高介電常數基板作為基材在制作微波集成薄膜電路的過程中金屬膜層與基材的附著力。

技術領域

本發明涉及一種提高高介電常數陶瓷基板金屬膜層附著力的方法，屬于微波集成電路精細加工技術領域，所述的高介電常數陶瓷基板是指TD-36基板或SF210K基板。

背景技術

微波集成電路薄膜陶瓷基片(簡稱MIC片)的電路圖形具有多層金屬結構，一般基材為硬質陶瓷。因金屬膜層需要耐受微波組裝過程，先后涉及到的焊接、金絲鍵合、金帶鍵合以及導電膠粘接等多種外界作用，故而對金屬膜層附著力的要求很高。其中最主要的兩項指標包括：1.要求250μm金帶壓焊的破壞性拉力值在50g以上；2.要求0.5mm直徑的鍍銀絲焊環破壞性拉力值在3Kg以上。

高介電常數基板屬于陶瓷體系基板，主要以鋯酸鎂鹽、鈦酸鹽、稀土成分和硅酸鹽等多種混合物混合燒結而成。此基板的應用對于星載功率部件小型化、輕量化有重要意義。但由于高介電常數基板具有極高的表面光潔度，這使得在對基板表面不作任何處理的情況下，僅使用常規的薄膜制作工藝加工的電路圖形，基板表面的金屬膜層附著力較差，僅能耐受金絲鍵合以及導電膠粘接，在業內普遍限制了其上組裝工藝的應用。另外該類基板還具有較高的硬度以及良好的化學抗腐蝕性能，傳統的物理研磨、等離子微蝕以及化學腐蝕等粗化技術均不適用于該類材料。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足之處，提供了一種提高高介電常數陶瓷基板金屬膜層附著力的方法，解決了高介電常數基板在薄膜領域的金屬附著力差的問題，為該類基板材料的廣泛應用提供可能。

本發明的技術方案是：

一種提高高介電常數陶瓷基板金屬膜層附著力的方法，步驟如下：

(1)在待加工的高介電常數陶瓷基板(以下簡稱基板)的上表面和下表面分別進行粗化處理；

(2)對粗化處理后的基板進行清洗；

(3)對清洗后的基板進行高溫煅燒；

(4)使用磁控濺射工藝在高溫煅燒后的基板上表面和下表面分別制作薄膜金屬層，隨后進行圖形制作，得到所需微波電路圖形。

所述的步驟(1)中，待加工的高介電常數陶瓷基板是指介電常數為36.5±2的TD-36基板或介電常數為21.5±0.5的SF210K基板；

所述的步驟(1)中，粗化處理是指采用紫外激光進行陣列刻線式刻蝕粗化處理，紫外激光的波長為365nm，紫外激光的頻率為60KHz，紫外激光的平均輸出功率為2.3W；紫外激光的粗化模式為陣列刻線式刻蝕粗化過程，紫外激光的光斑直徑為18μm，陣列刻線間距為13μm，離焦量為100μm，刻線重復2遍，重復模式為橫縱疊加；

所述的步驟(2)中，對粗化處理后的基板進行清洗是指首先使用研磨劑對基板表面進行拋擦，然后使用去離子水反復沖洗，最后將基板依次放入到丙酮、乙醇中進行超聲清洗，超聲清洗結束后使用去離子水反復沖洗，將沖洗后的基板放入到鉻酸中浸泡，浸泡時間為12-16h，浸泡結束后使用去離子水反復沖洗；再將基板放入到去離子水中煮沸5-10min，再放入到乙醇中進行超聲脫水3-5min，超聲脫水結束后在紅外燈下烘烤30-60s；

所述的研磨劑為含有碳酸鈣、磷酸氫鈣、焦磷酸鈣以及二氧化硅等成分的膏狀物，主要起到物理摩擦去除顆粒污漬的作用；

所述的步驟(3)中，高溫煅燒工藝為：

第一階段，從室溫升溫至200℃，升溫時間為8min；