一种ltcc基板上多台阶空腔的制作方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及LTCC基板空腔的制作方法，尤其涉及一种LTCC基板上多台阶空腔的 制作方法。
【背景技术】
[0003] LTCC (低温共烧陶瓷）基板具有三维布线密度高、可内埋集成元件、高频传输性能 好、环境适应能力强、长期可靠性高等显著特点，已成为现代微电子组件的典型先进基板。 带空腔的多层互连LTCC基板是3D-MCM (三维多芯片组件)、SIP (系统级封装)、MEMS (微机 电系统）器件、T/R (发射/接收）组件等高性能高密度集成产品的重要构件，它不但使产品 的组装封装密度更高，也使产品功能更多、传输速度更快、功耗更低、性能及可靠性更好，应 用领域广泛。LTCC基板的层数越多、空腔台阶越多，则用于三维高密度集成的自由度越大， 应用前景更好。
[0004] LTCC台阶空腔的一大应用是用来做芯片粘片键合，广泛应用于高频电路设计中。 为了减小或降低芯片键合时，金丝过长带来的附加寄生效应对LTCC电路性能的影响，需要 在LTCC基板中设计台阶腔，设计台阶腔的目的是实现芯片与金丝键合面等高，从而减小金 丝的长度，降低金丝的弧度。为了避免微波传输线在同一层走线，目的是避免串扰，需要将 传输线在不同层走线，为了实现芯片与传输线等高，因此，在LTCC基板上出现深度不一致 的台阶腔。基于上述情况，在高频电路设计中LTCC基板上将会出现大量的空腔，并且是形 状各异的腔体，这些腔体的出现，大大增加了 LTCC基板制作的难度。
[0005] 现有的LTCC基板台阶空腔加工方法主要有两种。第一种是使用金属模具制作道 康宁硅胶体，然后在LTCC生瓷坯层压时，将硅胶体填充在空腔内一起层压限制空腔变形， 层压后取出硅胶体。该方法有以下缺点：1)每种电路需要加工一套金属模具与叠片盖板， 金属模具用来制作硅胶体，叠片盖板用来约束硅胶体膨胀。该方法工艺复杂，速度慢，影响 生产效率；2)直角空腔金属模具铣刀无法加工，需要使用线切割工艺，成本高。
[0006] 另一种LTCC台阶空腔加工方法是使用牺牲层材料(主要成分为碳粉)，将牺牲层生 瓷层压后裁剪成与空腔相对应的空腔塞子，在叠片时将空腔塞子塞在空腔内一起层压，限 制空腔变形，空腔塞子在LTCC基板共烧时挥发。该方法有以下缺点：1)不同空腔塞子的尺 寸与厚度需要分别计算，当空腔塞子尺寸过大时，为使牺牲层材料在LTCC基板共烧时完全 挥发还需要调节烧结曲线；2)当牺牲层塞子厚度大于0. 5m时，牺牲层生瓷很难完全挥发， 共烧完成后会在LTCC基板空腔内的导体表面残余一些未烧尽的牺牲层材料残渣。该残渣 在共烧过程中被LTCC生瓷片内玻璃包裹，烧结完成后很难去除，会对空腔内的粘片、键合 等工序造成影响。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种LTCC基板上多台 阶空腔的制作方法。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供一种LTCC基板上多台阶空腔的制作方法，其特 征是，包括以下步骤： 1) 对空腔结构进行分解，根据各阶台阶的不同厚度，分别采用不同层数、开有相应开孔 的生瓷片进行叠加；构成基板底座的多层生瓷片也进行叠加； 2) 对叠加构成各个台阶和基板底座的生瓷片分别进行第一次层压形成各独立的生瓷 坯； 3) 将各个构成台阶的生瓷坯依次叠加在基板底座的生瓷坯上，并在最上层的生瓷坯上 放置可覆盖开孔的软硅胶，再进行第二次层压形成LTCC基板； 4) 第二次层压完成后，取出软硅胶。
[0009] 第二次层压时施加的压力大于第一次层压时施加的压力。
[0010] 步骤1)中，生瓷片上的开孔尺寸的计算中包括对不同层数生瓷片一次层压时生瓷 坯膨胀率的不同的考虑。
[0011] 步骤2)中，第一台阶进行第一次层压的步骤为： 在叠片台上套一张具有N个对准孔的聚酯膜； 依次将构成第一台阶的生瓷片按顺序套在叠片台上； 再套入一张具有N个对准孔的聚酯膜； 最后套入一块带有N个对准孔的盖板； 采用橡胶皮包裹叠片台放入层压机内进行第一次层压； 其他阶台阶、基板底座进行第一次层压的步骤同理。
[0012] 各对准孔对应对准。
[0013] 步骤3)中，第二次层压的步骤为： 在叠片台上套一张具有N个对准孔的聚酯膜； 按顺序依次将各个完成一次层压的生瓷坯套在叠片台上； 再套入一张具有N个对准孔和顶层空腔图形的聚酯膜； 套入一块具有N个对准孔和顶层空腔图形的盖板； 最后在盖板上放一块与生瓷片等大的软硅胶； 使用橡胶皮包裹叠片台与软硅胶放入层压机内进行第二次层压。
[0014] 对准孔数量N为4个。
[0015] 各张聚酯膜的光面均朝向生瓷片或生瓷坯。
[0016] 本发明所达到的有益效果： 1) 工艺操作方法简单，不需要根据不同空腔尺寸计算空腔模具尺寸或牺牲层材料尺 寸； 2) 软硅胶可重复使用，不需要制作金属模具或使用牺牲层材料，节约成本； 3) 特别适合形状不规则，结构复杂的多阶台阶（多3阶台阶）空腔制作，而这类空腔使 用常规空腔制作方法很难加工。
【附图说明】
[0017] 图1是采用本发明的两次层压制作的LTCC基板通孔剖面图； 图2是某电路LTCC基板台阶空腔； 图3是采用本方法加工的LTCC基板台阶空腔示意图； 图4是图2的A-A剖面图； 图5是图2的B-B剖面图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0019] 本发明专利申请的简明技术方案为： 1) 工艺设计时，对空腔结构进行分解，由于不同层数生瓷片层压时膨胀率不同，所以不 同厚度的空腔台阶采用不同的放大比例； 2)