[發(fā)明專利]一種多層異質(zhì)熟瓷結(jié)構(gòu)薄膜元器件及電路板制備方法

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• 申請(qǐng)日: 2020-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN112004325A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐錦標(biāo);王聰玲;韓玉成;袁世峰;譚天波;賈朋樂;朱雪婷;喻振寧;賀勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國振華集團(tuán)云科電子有限公司
• 主分類號(hào): H05K3/00
• 分類號(hào): H05K3/00;H05K3/46
• 代理公司: 貴陽中工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 52106
• 代理人: 楊成剛

本發(fā)明提供了一種多層異質(zhì)熟瓷結(jié)構(gòu)薄膜元器件及電路板制備方法，包括制備不同種類的陶瓷基片、陶瓷表面研磨與拋光處理、激光打孔、通孔填充、薄膜電路制備、絲印粘接相、多個(gè)單層陶瓷片的銷釘定位與堆疊、固化或燒結(jié)、機(jī)械切割等步驟。從而得到了一種具有多層異質(zhì)熟瓷結(jié)構(gòu)的薄膜電子元器件或電路板，該種結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行多層熟瓷電路板的對(duì)位堆疊，適用的單層熟瓷厚度范圍0.2mm～0.5mm、疊層數(shù)量范圍為2層～10層，可以解決多層共燒陶瓷技術(shù)(LTCC和HTCC)難以實(shí)現(xiàn)多層異質(zhì)共燒、共燒后電路精度不高等問題，可用于多層異質(zhì)陶瓷型電子元器件和組件模塊，具有性能優(yōu)異、體積大幅度減小等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域廣、市場前景非常好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多層陶瓷基片領(lǐng)域，進(jìn)一步來說，涉及電子元器件、組件模塊或電路板多層異質(zhì)熟瓷基片領(lǐng)域，具體來說，涉及一種多層異質(zhì)熟瓷結(jié)構(gòu)薄膜元器件及電路板制備方法。

背景技術(shù)

隨著電子整機(jī)裝備小型化、高頻化等要求的不斷提高，對(duì)微波元器件的集成度、微波組件的電性能、體積、重量、可靠性和幅相一致性等提出了更高的要求，尤其對(duì)機(jī)載、星載、艦載微波組件，因其工作頻率越來越高，對(duì)性能、體積、質(zhì)量的要求就更為苛刻。其中，多層共燒陶瓷(包括低溫和高溫共燒陶瓷)以其優(yōu)異的電學(xué)、機(jī)械、熱力特性成為多芯片組件(MCM，Multi-Chip Module)的首選方式，能夠以3D(三維)多層電路結(jié)構(gòu)的形式實(shí)現(xiàn)各種電子元器件、功能模塊乃至系統(tǒng)的高度集成，具有優(yōu)異的高頻特性，這類產(chǎn)品不僅廣泛應(yīng)用于汽車電子、導(dǎo)航、通訊、家電等民用領(lǐng)域，在航空、航天、兵器、船舶、電子和核等軍事領(lǐng)域也成為不可缺少的關(guān)鍵元器件，為整機(jī)的小型化、高可靠性和功能的高度集成化做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

MCM-C(多層共燒陶瓷型多芯片組件)，包括LTCC(Low Temperature Co-firedCeramic)及HTCC(High Temperature Co-fired Ceramic)產(chǎn)品允許芯片之間的距離縮小，即互連線變短，可有效縮小封裝尺寸，并縮短了信號(hào)傳送的延遲時(shí)間。同時(shí)，在最大限度的保持單個(gè)元器件本來的電性能的基礎(chǔ)上，解決了一系列問題，例如雜散電感，串?dāng)_噪聲，電磁場輻射及雜散電容耦合等問題。同時(shí)，它可以在多層互連布線基板中埋置無源器件并經(jīng)通孔互連，這樣一來，一方面，表面無源器件的減少為有源器件的安裝提供了更大的空間，減小了表面積；另一方面，通孔之間的互連減小了互連寄生參量，有助于增加系統(tǒng)的帶寬、改善系統(tǒng)的性能。

盡管如此，目前實(shí)際應(yīng)用的LTCC及HTCC技術(shù)有以下本征缺陷，LTCC介質(zhì)陶瓷由于采用了高比例的微晶玻璃來降低陶瓷粉體的燒結(jié)溫度，因此介電常數(shù)較低、散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度較差(抗撓強(qiáng)度和熱導(dǎo)率遠(yuǎn)低于氧化鋁陶瓷)，難以滿足多層數(shù)、高集成度電子元器件及功能模塊的大功率密度要求；另外，隨著MCM-C朝小型化、多功能化、高頻化、高Q(品質(zhì)因子)化、設(shè)計(jì)多樣化、產(chǎn)品定制化等方向不斷發(fā)展，要求多層陶瓷基板材料高頻性能好、功能多，并且在電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等性能方面參數(shù)指標(biāo)要求高，因此，單一的低介電常數(shù)介質(zhì)陶瓷已經(jīng)越來越不能適應(yīng)MCM-C產(chǎn)品的未來發(fā)展需求。相比之下，高溫共燒陶瓷由于不受燒結(jié)溫度限制，陶瓷基板可采用純的微波陶瓷相而不添加玻璃相，介電常數(shù)比LTCC用玻璃陶瓷大，且損耗角正切小、散熱性能好、機(jī)械強(qiáng)度高，因此相比之下HTCC微波產(chǎn)品的電性能更優(yōu)、體積更小，但目前HTCC所采用的陶瓷基板材料仍然為單一型，主要有氧化鋁、氮化鋁等，也基本不能滿足高性能MCM-C產(chǎn)品對(duì)每一層陶瓷基板材料的定制化需求，同時(shí)由于HTCC燒結(jié)溫度過高，只能與W、MoMn等高熔點(diǎn)金屬漿料共燒，它們的電阻率比目前的Au、Ag要高許多，導(dǎo)致高頻信號(hào)傳輸損耗大。

另外，無論是LTCC還是HTCC技術(shù)，由于每一層的電路圖形都是在生瓷上制備的，生瓷在收縮過程中受電路圖形、腔體、材料一致性等諸多方面的影響，導(dǎo)致燒結(jié)過后的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)產(chǎn)品存在差異，在對(duì)線寬精細(xì)度、產(chǎn)品尺寸要求非常高的場合難以應(yīng)用，比如線寬＜100μm，產(chǎn)品尺寸公差＜50μm等，LTCC和HTCC都難以實(shí)現(xiàn)，因此迫切需要一種多層異質(zhì)陶瓷薄膜元器件及電路板技術(shù)，解決高精度、多層陶瓷集成、產(chǎn)品小型化等問題。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。