陶瓷薄膜电路基板贯通孔金属化填充方法及电镀夹持装置和夹持电镀方法与流程

本发明应用于三维封装领域，涉及薄膜电路立体互连，气密封装，和电磁屏蔽等工艺的贯通孔金属化填充方法，特别是涉及一种适用于陶瓷薄膜电路基板的贯通孔金属化填充方法及电镀夹持装置和夹持电镀方法。

背景技术：

传统陶瓷薄膜电路互连孔主要采用空心金属化孔方式，其利用激光在基片上制备通孔，再通过溅射、蒸发等方式实现孔壁的金属化，达到通孔两侧电性能互连的作用。该方法可靠性低，插损高，无法实现气密和bga植球焊接工艺，随着封装技术进步受到了越来越多的限制。

现有贯通孔填充技术方面，南京航空航天大学所申报专利《一种氧化铝陶瓷基板贯穿孔内填充金属铜的方法》中描述了浆料填充形成实心金属化贯通孔的方法，但因材料体系问题，浆料填充孔和薄膜工艺气相沉积膜层兼容性差，高频应用受到极大限制；富顺光公司所申报专利《一种大功率led陶瓷散热基板制作方法》中描述了整体烧结形成实心贯通孔基板的方法，该方法主要用于散热背板的制备，尺寸维度远大于陶瓷薄膜电路，系不同领域技术。

另一方面，现有实心孔电镀填充技术主要应用于tsv（硅基穿孔互连）技术，其通过电镀填充微盲孔再单面减薄去除多余基材的工艺实现，适用于硅基芯片微孔制作。但该工艺填充孔径小，必须基于盲孔电镀，成本较高，无法直接应用于陶瓷基板的大孔径贯通孔填充。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性高、插损低、成本更低，适用于陶瓷薄膜电路基板的贯通孔金属化填充方法及电镀夹持装置和夹持电镀方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种陶瓷薄膜电路基板贯通孔金属化填充方法，具体方法为：选取厚度大于所需厚度的陶瓷薄膜电路基板，并对所述陶瓷薄膜电路基板采用电镀方式进行贯通孔金属化填充；填充完成，采用双面研磨的方式，去除电镀填充过程中基板表面沉积的多余填充金属，并继续研磨电路基板使电路基板厚度薄至所需厚度。

所述方法还包括：在研磨得到所需厚度的电路基板后，在实心金属通孔表面实现一层防氧化保护层。

所述防氧化保护层为镍材料。

所述防氧化保护层采用镀镍的方式实现。

一种应用于上述贯通孔金属化填充方法的通孔电镀夹持装置，包括两层绝缘板，所述两层绝缘板包括电镀窗口；其特征在于：在两层绝缘板相对内侧，围绕电镀窗口周边设置有一圈密封条，以保证两层绝缘板对电路基板夹持好后，所述密封条紧密贴合电路基板，防止电镀溶液搂入绝缘板和电路基板的夹缝中。

采用上述夹持装置的陶瓷薄膜电路基板夹持电镀方法，具体方法为：

一、将待电镀的电路基板夹持到相应的两侧绝缘板中并夹紧；

二、检查电路基板和导电带，保证通孔电镀能够正常进行；检测密封条贴合情况，防止长时间电镀过程中电镀溶液漏入绝缘板与电路基板的夹层缝隙当中；

三、将导电带与电镀窗口阴极连接进行贯通孔金属化电镀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用了双面研磨减厚面铜和基材的方法，回避了精度、水平度等因素影响，解决了陶瓷穿孔电镀无法单面均匀研磨问题，节约加工成本约40%；成品基片表面无多余金属残留；

2、实心孔亦受放氧化层层保护，可直接兼容薄膜陶瓷电路制作，支撑三维封装组件层间连接和隔离，减少功能核心平面面积70%以上。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的贯通孔金属化填充后的结构示意图。

图2为图1所示实施例的双面研磨后的结构示意图。

图3为图2所示实施例的进行防氧化保护后的实心空示意图。

图4为本发明其中一实施例的通孔电镀夹持装置结构示意图。

图5为图4所示实施例中沿导电带和电镀窗口剖开后的部分剖面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

具体实施例1

一种陶瓷薄膜电路基板贯通孔金属化填充方法，具体方法为：如图1所示，选取厚度大于（厚度可以根据需求和实际情况自行设定）所需厚度（在图中为cc´）的陶瓷薄膜电路基板3-3，并对所述陶瓷薄膜电路基板采用电镀方式进行贯通孔3-1金属化填充；如图2所示，填充完成，采用双面研磨的方式，去除电镀填充过程中基板表面沉积的多余填充金属3-2（在本具体实施例中为金属铜），并继续研磨电路基板使电路基板厚度薄至所需厚度cc´部分。

该方法无需考虑面铜去除的精度问题，并且利用了铜和陶瓷基片研磨速度差异，回避了陶瓷穿孔电镀中面铜过厚导致的双面水平度差异问题。

本发明涉及的贯通孔金属化填充方法实现了基于陶瓷基材的电镀实心孔，孔气密性和射频性能大大提升，为薄膜三维堆叠模块电信号层间高速互连提供了基础。工艺中采用了双面研磨减厚面铜和基材的方法，回避了精度、水平度等因素影响，解决了陶瓷穿孔电镀无法单面均匀研磨问题，节约加工成本约40%；成品基片表面无多余金属残留。

具体实施例2

在具体实施例1的基础上，如图3所示，所述方法还包括：在研磨得到所需厚度的电路基板后，在实心金属通孔表面实现一层防氧化保护层5-2，解决后期工艺兼容性问题。

实心孔亦受放氧化层层保护，可直接兼容薄膜陶瓷电路制作，支撑三维封装组件层间连接和隔离，减少功能核心平面面积70%以上。

具体实施例3

在具体实施例2的基础上，所述防氧化保护层为镍材料。

具体实施例4

在具体实施例2或3的基础上，所述防氧化保护层采用镀镍的方式实现。

具体实施例5

在具体实施例1到4之一的基础上，一种应用于上述贯通孔金属化填充方法的通孔电镀夹持装置，如图4和图5所示，包括两层绝缘板（1-1,1-2），所述两层绝缘板包括电镀窗口（1-3）；在两层绝缘板相对内侧，围绕电镀窗口周边设置有一圈密封条（2-3），以保证两层绝缘板对电路基板夹持好后，所述密封条紧密贴合电路基板，防止电镀溶液搂入绝缘板和电路基板的夹缝中。

如图5所示，其中，aa´部分为窗口部分的剖面，只有电路基板；bb´部分为夹持有电路基板的两层绝缘板，窗口周边的密封条以及设置有接触电路基板的导电带1-5的剖面部分。

通孔电镀时间通常较长，现有技术中的通孔电镀夹持装置，夹具导电连接处将沉积较厚铜层，可能使基片和夹具连接成一体，导致基片无法取下。本发明所使用的夹持装置，能够防止此类粘连情况的发生，为通孔电镀夹持提供硬件条件，适用于陶瓷基板长时间电镀。

具体实施例6

在具体实施例5的基础上，采用上述夹持装置的陶瓷薄膜电路基板夹持电镀方法，具体方法为：

一、将待电镀的电路基板夹持到相应的两侧绝缘板中并夹紧；

二、检查电路基板和导电带1-5（在本具体实施例中为导电箔片），保证通孔电镀能够正常进行；检测密封条贴合情况，防止长时间电镀过程中电镀溶液漏入绝缘板与电路基板的夹层缝隙当中；

三、将导电带与电镀窗口阴极连接进行贯通孔金属化电镀。

在本具体实施例中，首先，将待电镀基板夹持到两层绝缘板1-1和1-2基片电镀窗口1-3中，并旋紧基片锁紧螺丝1-4。检查电路基板3-3和导电箔片导通情况，保证通孔电镀可正确进行。检查密封条2-3贴合情况，防止长时间电镀过程中溶液漏入绝缘板1-1和1-2夹层中，导致电路基板和导电箔片发生粘连。装夹完成后，将导电带与镀槽阴极连接进行通孔电镀。

电镀完成后，电路基板暴露区域a-a´通孔3-1全部完成填充并存在一定厚度面铜，电路基板密闭区域b-b´因与溶液完全隔离，可以方便的从夹具上取下。此后，直接将电路基片进行双面研磨，依次去除面铜，减厚电路基板3-3，直至所需厚度c-c´。

研磨完成后，电路基板基片表面除实心通孔位置外无面铜残留，穿孔完成实心金属化填充。此时，直接将电路基板进行化学镀镍，使实心孔表面沉积镍层，形成保护层，即可获得最终带保护层的金属化实心孔。