专利名称：陶瓷电路板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电路板的制造方法，特别关于一种陶瓷电路板的制造方法。
背景技术：
近年来随着可携式信息电子产品与行动通讯产品朝着轻薄短小、多功 能、高可靠度与低价化的发展，高元件密度成为电子产品的发展趋势。因此， 电路中所使用的有源元件及无源元件也多朝向集成化、芯片化及模块化的方 向发展，以达到有效缩小电路体积，进而降低成本并提高产品的竟争力。
基于上述的趋势，近来有业者积极研究低温共烧陶乾(LowTemperature Co-fired Ceramics, LTCC )的技术，使电子产品的体积利用率提高得以实现。 其主要将电路整合在一 多层结构中来达到集成化。
请参照图l所示，首先将陶瓷材料及无机粘结剂混合配制为浆料，再利 用刮刀成型生胚片11。接着，利用网版印刷技术，将导电材料印刷至生胚片 11上，并形成所需的电路图案111。再用同样的方法制备另一生胚片12，并 利用网印技术在生胚片12上形成所需的电路图案121。最后，再叠压两片生 胚片11、 12,并在低于1000。C的温度下进行烧结，即可得到陶'资电路板2。 其中两片生胚片11、 12分别形成两个陶瓷薄板21、 22,导电材料形成两个 导电层211、 221。
低温共烧陶瓷技术虽然可将电路整合在多层结构中而达到集成化；然 而，受限于网版丝线的粗细，使得应用网印技术所制作的电路，其线宽有一 定的限制。整体而言，网印技术所制作的电路的线宽约为黄光工艺所制作的 电路的线宽的100倍。
然而，目前的低温共烧陶瓷技术还无法配合黄光工艺来制造微细电路。 主要原因在于由于生胚片的有机成分配方，使得业界目前使用于印刷电路板 的光致抗蚀剂材料及显影液无法适用于生胚片上。虽然有些供应商有提供合 适生胚片进行曝光、显影的银膏、显影液等。然而，由于这类的银膏、显影
液仅适用生胚片，且i介;f各不变。
另外，在烧结过程中，可能因生胚片11、 12的收缩量不同，或烧结时
溶剂或粘结剂易失而产生孔洞，而导致陶瓷薄板21、 22发生收缩、扭曲、
翘曲等形变问题(如图1所示)，此现象在制造较薄的陶瓷薄板更为显著。 由于形变问题，使得陶瓷薄板亦无法应用合适的应用黄光工艺来制作微细电路。
因此，如何提供一种陶覺电路板的制造方法，能够得到有效抑制收缩并 平坦无翘曲的陶瓷薄板，以采用黄光工艺以及适用于印刷电路板的曝光、显 影用料来形成微细电路，进而节省成本并提升陶瓷电路板的集成化，实为当 前重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能够应用黄光工艺在陶瓷电 路板上形成微细电路，进而节省成本并提升集成化的陶瓷电路板的制造方法。
因此，为达上述目的，本发明的一种陶瓷电路板制造方法包括提供第一
生胚片；将该第一生胚片烧结成为第一陶瓷薄板；以及通过黄光工艺形成《鼓 细电路图案于该第一陶瓷薄板上。
根据本发明的一构想，本发明的陶瓷电路板制造方法包括提供第一生胚 片；提供第一陶瓷薄板；堆叠该第一陶瓷薄板与该第一生胚片；以及烧结该 第一陶资薄板与该第一生胚片，以共同形成该陶瓷电路板。
根据本发明的另 一构想，本发明的一种陶瓷电路板由至少一生胚片与至 少一陶瓷薄板粘结共烧而成，其中该陶瓷薄板具有图案化金属层、金属薄层 或微细电路图案。
根据本发明的再另一构想，本发明的一种陶瓷电路板由多个陶瓷薄板粘 结共烧而成，其中该多个陶瓷薄板分别具有图案化金属层、金属薄层或微细 电路图案。
图1为一种已知生胚片烧结为陶瓷薄板的示意图。
图2为依据本发明优选实施例的一种陶瓷电路板的制造方法的流程图。
图3及图4分别为本发明的第一生胚片与第二生胚片不同配置态样的示意图。
图5A至图5E为本发明优选实施例的陶瓷薄板进行黄光工艺的示意图。 附图标记说明
11、 12:生胚片 111、 121:电路图案
211、 221:导电层 21、 22:陶瓷薄板
31:第一生胚片 32 4:陶瓷电路板 41 42:图案化金属层 43 51:微细电路图案 5:光掩模
S01 S04:陶瓷电路板的制造方法的步骤
第二生胚片 第一陶瓷薄4反 光致抗蚀剂层
具体实施例方式
以下将参照相关图示，说明依据本发明优选实施例的一种陶瓷电路板的 制造方法。
请参照图2及图3,本发明优选实施例的陶资电路板的制造方法包括步 骤S01至步骤S04。以下将详细叙述各步骤的内容。
步骤S01提供至少第一生胚片31及至少二第二生胚片32,第二生胚片 32的烧结温度高于第一生胚片31的烧结温度。第一生胚片31及第二生胚片 32分别包括至少一陶瓷材料及无机粘结剂混合而成。其中该陶瓷材料选自陶 瓷粉体、金属氧化物粉体、复合金属氧化物粉体或其组合；无机粘结剂可为 玻璃。
以下进一步说明第一生胚片31及第二生胚片32的制备过程。首先，分 别将较低烧结温度的陶瓷材料与无机粘结剂混合配制为浆料，将较高烧结温 度的陶瓷材料与无机粘结剂混合配制为浆料。其可通过例如添加低熔点的玻 璃来降低烧结的温度，并通过玻璃的液相来促进后续的烧结，以达到烧结的 致密度。另外，为调配适当粘度的浆料，更可添加聚合粘结剂、塑化剂或有 机溶剂；之后，再利用刮刀而分别成型第一生胚片31与第二生胚片32。
步骤S02为堆叠第一生胚片31与这些第二生胚片32,使第一生胚片31 夹置于这些第二生胚片32之间。如图3所示，两片第二生胚片32完整覆盖
第一生胚片31的相对两表面，可用以抑制第一生胚片31在烧结过程产生翘 曲。须说明的是这些第二生胚片32不一定需要完全相同。
另外，需特别注意的是本实施例所叙述的堆叠三层生胚片仅为举例性， 而非限制于此。可依据实际的需求，以第一生胚片31与第二生胚片32的交 错叠置增加生胚片的堆叠层数(如图4所示)，达到例如同时制造多个相同 或不同厚度的陶瓷薄板的目的。
在步骤S02之后，制造方法可还包括压合堆叠第一生胚片31与这些第 二生胚片32。即以热压方式及均压方式压合以使这些生胚片的叠层更致密， 并防止这些生胚片在后续烧结过程中发生翘曲现象。
步骤S03为以第一生胚片31的烧结温度进行烧结，使第一生胚片31烧 结成为第一陶瓷薄板，即具有较低烧结温度的第一生胚片31烧结为第一陶 瓷薄板，而具有较高烧结温度的这些第二生胚片32则未烧结。在此，这些 第二生胚片32提供一应力作用，以抑制第一生胚片31的翘曲，且未烧结的 这些第二生胚片32的孔隙亦可提供作为第一生胚片31在烧结过程中气体的 散逸通孔。
在步骤S03之后，制造方法可还包括去除这些第二生胚片32,而得到 细薄、平坦且致密度高的第一陶资薄板41 (如图3所示)。在本实施例中， 烧结完成的第一陶瓷薄板41为低温共烧陶瓷(LTCC)薄板。另外，制造方 法可还包括测试第一陶瓷薄板41的特性，例如利用仪器测试第一陶瓷薄板 的介电常数(s)与品质因子(Q)，由此得到符合规格要求的第一陶瓷薄板。
如上所述，可得到无收缩、扭曲、翘曲等形变问题，并具有良好致密度、 介电特性及品质特性的第一陶资薄板41。接着，可进行步骤S04，其通过黄 光工艺形成微细电路图案于第一陶瓷薄板41上。
在进行黄光工艺之前，可先在第一陶瓷薄板41上形成图案化金属层。 图案化金属层可通过网印技术在烧结后得到的第一陶瓷薄板41上形成或在 烧结前的第一生胚片21上形成；亦可通过薄膜沉积技术形成于第一陶瓷薄 板上。
请参照图5A至图5E以说明本实施例的第一陶瓷薄板41如何应用黄光 工艺以制作成陶瓷电路板4 。其中该第 一 陶瓷薄板41上设置有图案化金属层 42。首先涂布光致抗蚀剂层43于图案化金属层42上，如图5A所示。接着 将具有对应于该微细电路图案51形状的光掩模5设置于光致抗蚀剂层43之
上，如图5B所示；然后，透过光掩模5对光致抗蚀剂层43进行曝光及显影， 如此就可将光致抗蚀剂层43被曝光的部分去除，进而使微细电路图案51转 印在光致抗蚀剂层43上，如图5C所示；接着，再对图案化金属层42进行 蚀刻，以将图案化金属层42未受光致抗蚀剂层43保护的部分去除，如图5D 所示；最后，再以去光致抗蚀剂液将剩余的光致抗蚀剂层43去除，即可在 第一陶瓷薄板41上得到微细电路图案51，如图5E所示。
由于光致抗蚀剂有正光致抗蚀剂与负光致抗蚀剂的区分，因此黄光工艺 的曝光显影并不仅限于上述的作法。
承上所述，图案化金属层42通过黄光工艺而改变为微细电路图案51。 通过黄光工艺，本实施例的微细电路图案51的电路宽度可小于125微米甚 至可达到小于35微米。另外需说明的是，图式中的微细电路图案51,其形 状仅为举例，并非限制本发明。本实施例的微细电路图案51的形状可依需 要来设计。
另外，本实施例的陶瓷电路板4亦可为多层结构的陶瓷电路板。为制备 多层结构的陶瓷电路板，本实施例的制造方法可还包含^是供第二陶乾薄板； 堆叠第一陶瓷薄板41与第二陶瓷薄板；烧结第一陶瓷薄;f反41与第二陶瓷薄 板，以共同形成陶瓷电路板。为使第一陶瓷薄板41与第二陶资薄板更紧密 连结，可设置粘结剂于第一陶瓷薄板41与第二陶瓷薄板之间。粘结剂可为 无机粘结剂或聚合粘结剂。其中无机粘结剂例如可为玻璃，聚合粘结剂例如 可为聚乙二醇(PEG)、聚乙烯缩丁醛(PVB)或聚乙烯醇(PVA)。
在本实施例中，第二陶资薄板的制备可沿用第一陶f:薄板41的制备方 法，故不再赘述。另外，第二陶瓷薄板上亦可通过网印技术形成图案化金属 层；或是通过黄光工艺以形成另一微细电路图案。
此外，除了可使第一陶瓷薄板41与其他陶瓷薄板结合而形成多层结构 的陶瓷电路板之外，亦可烧结第一陶瓷薄板41与其他生胚片而得到多层结 构的陶瓷电路板。在此，制造方法还包含提供第三生胚片；堆叠第一陶f: 薄板41与第三生胚片；烧结第一陶瓷薄板41与第三生胚片，以共同形成陶 瓷电路板。
第三生胚片的制备可沿用第一生胚片31或第二生胚片32的制备方法， 故不再赘述。另外，第三生胚片亦可通过网印技术形成图案化金属层。并且 在烧结后更可通过黄光工艺将该图案化金属层改变为另一微细电路图案。
综上所述，本发明的陶瓷电路板制造方法通过两片具有较高烧结温度的 第二生胚片夹置一具有较低烧结温度的第一生胚片，且以较低烧结温度进行 烧结，使具有较低烧结温度的第一生胚片进而烧结成为陶瓷薄板，而具有较 高烧结温度的第二生胚片则未烧结。其中该第二生胚片在烧结过程中提供加 压作用于第一生胚片的相对两表面，以抑制第一生胚片产生翘曲的现象，进 而得到无收缩、扭曲、翘曲等形变问题，并具有良好致密度、介电特性及品 质特性的陶瓷薄板。
此外，本发明低温共烧陶瓷(LTCC )技术将不同电路设计的陶瓷薄板 与生胚片共烧成型或将不同电路设计的陶乾薄板共烧成型，以形成电路集成 化的三维结构，以达到元件微型化的目的。再者，通过本发明的陶覺薄板可
采用黄光工艺以及适用于印刷电路板的曝光、显影用料来形成微细电路，进 而节省成本并提升陶瓷电路板的集成化。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范 畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的^L利要求中。
权利要求
1、一种陶瓷电路板的制造方法，包括:提供第一生胚片；将该第一生胚片烧结成为第一陶瓷薄板；以及形成微细电路图案于该第一陶瓷薄板上。
2、 如权利要求1所述的制造方法，其中在将该第一生胚片烧结成为该 第一陶瓷薄板之前，网印图案化金属层或金属薄层于该第一生胚片上。
3、 如权利要求2所述的制造方法，其中通过黄光工艺，将该图案化金 属层或金属薄层改变成具有该微细电路图案的金属层。
4、 如权利要求3所述的制造方法，其中该黄光工艺包括步骤为 涂布光致抗蚀剂层于该图案化金属层或金属薄层上； 将具有对应于该微细电路图案的光掩模设置于该光致抗蚀剂层上； 透过该光掩模对该光致抗蚀剂层进行曝光及显影； 对该图案化金属层或金属薄层进行蚀刻；以及 对该光致抗蚀剂层进行去光致抗蚀剂以得到该微细电路图案。
5、 如权利要求1所述的制造方法，其中在将该第一生胚片烧结成为该 第一陶瓷薄板之前，还包括步骤为提供至少两片第二生胚片，该第二生胚片的烧结温度高于该第一生胚片 的烧结温度；以及将该第一生胚片夹置于这些第二生胚片之间。
6、 如权利要求1所述的制造方法，其中该微细电路图案的电路宽度小 于125微米。
7、 如权利要求1所述的制造方法，其还包括步骤为 提供第二陶资薄板；堆叠该第一陶瓷薄板与该第二陶瓷薄板；以及烧结该第 一陶瓷薄板与该第二陶瓷薄板，以共同形成该陶瓷电路板。
8、 如权利要求7所述的制造方法，其还包括步骤为 提供第三生胚片，叠置于该第一陶瓷薄板与该第二陶瓷薄板之间；以及 烧结该第三生胚片、该第一陶瓷薄板与该第二陶瓷薄板，以共同形成该陶覺电路板。
9、 如权利要求1所述的制造方法，其还包括步骤为 提供第三生胚片；堆叠该第一陶瓷薄板与该第三生胚片；以及 烧结该第一陶瓷薄板与该第三生胚片，以共同形成该陶瓷电路板。
10、 一种陶瓷电路板的制造方法，包括 提供第 一生胚片和第 一 陶瓷薄板； 堆叠该第一陶瓷薄板与该第一生胚片；以及 烧结该第一陶瓷薄板与该第一生胚片，以共同形成该陶资电路板。
11、 如权利要求10所述的制造方法，其中在烧结该第一生胚片与该第 一陶瓷薄板之前，设置粘结剂于该第一生胚片与该第一陶瓷薄板之间，其中 该粘结剂为玻璃、聚乙二醇、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯醇、无机粘结剂或聚合 粘结剂。
12、 如权利要求IO所述的制造方法，其还包括步骤为 提供第二陶瓷薄板；堆叠该第一生胚片、该第一陶瓷薄板、该第二陶瓷薄板；以及 烧结该第一生胚片、该第一陶瓷薄板与该第二陶瓷薄板，以共同形成该 陶资电3各板。
13、 一种陶瓷电^各板的制造方法，包括 提供多个陶瓷薄板； 堆叠该多个陶瓷薄板；以及粘结共烧该多个陶瓷薄板，以共同形成该陶瓷电路板。.
14、 如权利要求13所述的制造方法，其中该陶瓷薄板具有图案化金属 层、金属薄层或微细电路图案。
15、 如权利要求13所述的制造方法，其中该陶覺薄板为低温共烧陶资薄板。
16、 如权利要求13所述的制造方法，其还包括提供至少一生胚片，与 该多个陶瓷薄板粘结共烧而形成该陶瓷电路板。
17、 一种陶瓷电路板，其由至少一生胚片与至少一陶资薄板粘结共烧而成。
18、 如权利要求17所述的陶瓷电路板，其中该陶瓷薄板与该生胚片之 间通过玻璃、聚乙二醇、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯醇、无机粘结剂或聚合粘结 剂粘结。
19、 一种陶资电路板，其由多个陶瓷薄板粘结共烧而成。
20、 如权利要求17或19所述的陶瓷电路板，其中该陶瓷薄板具有图案化金属层、金属薄层或微细电路图案。
21、 如权利要求17或19所述的陶瓷电路板，其中该陶瓷薄板为低温共 烧陶瓷薄板。
22、 如权利要求19所述的陶瓷电路板，其中该多个陶瓷薄板通过玻璃、 聚乙二醇、聚乙烯缩丁醛、聚乙烯醇、无机粘结剂或聚合粘结剂粘结。
23、 如权利要求19所述的陶瓷电路板，其还包括至少一生胚片，与该 多个陶瓷薄板粘结共烧而形成该陶瓷电路板。
全文摘要
本发明提供一种陶瓷电路板及其制造方法，该方法包括提供第一生胚片及第一陶瓷薄板；堆叠该第一陶瓷薄板与该第一生胚片；以及烧结该第一陶瓷薄板与该第一生胚片，以共同形成该陶瓷电路板。本发明抑制第一生胚片产生翘曲的现象，进而得到无收缩、扭曲、翘曲等形变问题，并具有良好致密度、介电特性及品质特性的陶瓷薄板。本发明低温共烧陶瓷(LTCC)技术将不同电路设计的陶瓷薄板与生胚片共烧成型或将不同电路设计的陶瓷薄板共烧成型，以形成电路集成化的三维结构，以达到元件微型化的目的。再者，通过本发明的陶瓷薄板可采用黄光工艺以及适用于印刷电路板的曝光、显影用料来形成微细电路，进而节省成本并提升陶瓷电路板的集成化。
文档编号H05K3/00GK101378626SQ200710148140
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月28日 优先权日2007年8月28日
发明者谢俞枰, 魏志宏 申请人:台达电子工业股份有限公司