Ltcc基板精细图形制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种LTCC基板精细图形加工方法，将金属浆料印刷在生瓷片、生瓷坯（将生瓷片逐层叠放，通过层压形成的生瓷块）或LTCC基板表面，经过干燥或烧结形成金属膜层，通过激光刻蚀的方法，在LTCC基板表面（或内部）制作精细图形，线宽/间距的加工精度可以达到25±3μm。这种方法在LTCC基板内部及基板表面制作高精度的电路图形，可用于基于LTCC技术的高密度混合集成电路、微波集成电路以及高频器件的加工；工艺复杂性大大降低，重复性强，可在LTCC基板内部制作精细图形满足高精度微波集成电路、高频器件的加工要求。
【专利说明】LTCC基板精细图形制作方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种LTCC基板精细图形制作方法，属于电路【技术领域】。
【背景技术】
[0003]LTCC基板的精细图形是指线宽/间距小于20 μ m、加工精度优于5 μ m的电路图形，现有的加工方法是:
(1)丝网印刷。采用500目以上的不锈钢丝网制作网版，通过高精度丝网印刷机刮板的挤压将网版上的浆料转移到承印物上，从而在LTCC基板的表面或内部形成需要的电路图形。共烧前可加工图形的线宽/间距大于35 μ m、精度小于10 μ m,后烧时，图形的线宽/间距大于50 μ m、精度小于10 μ m ；
(2)蚀刻。通过丝网印刷(或溅射)的方法将金属材料沉积到LTCC基板(共烧后)的表面，在基板的表面形成一层金属膜(一般情况下，丝网印刷的金属膜层厚度小于5 μ m,派射的金属膜层厚度小于0.5 μ m)，然后进行光刻、电镀，在基板的表面形成需要的电路图形。可加工图形的线宽/间距大于25 μ m、精度小于10 μ m ;
(3)Fodel0 Dupont公司推出的精细图形加工方法，通过丝网印刷将金属浆料沉积在基板的表面，经过曝光和冲洗，在基板的表面形成需要的电路图形。可加工图形的线宽/间距为40 μ m/50 μ m,精度小于10 μ m。
[0004]由于上述3种制作方法对印刷的要求较高，尤其是后面两种方法还需要进行光刻和电镀，工艺复杂，重复性差，很难在LTCC基板内部制作精细图形，已不能满足高精度微波集成电路、高频器件的加工要求。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种LTCC基板精细图形制作方法，可以在LTCC基板内部或表面制作精细图形，工艺简单，重复性强。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，包括以下步骤:
丝网印刷:采用丝网印刷工艺，在需要精细图形的生瓷片、生瓷坯或LTCC基板上定位印刷实心的金属层，
对准:利用定位的位置，在生瓷片、生瓷坯或LTCC基板上设置与金属层相对位置确定的对准符；
激光刻蚀:然后以对准符为基准，沿着精细图形的边缘激光刻蚀出需要的精细图形，与实心的金属层上的其它金属分开，用扫描切割的方式除去多余的金属浆料。
[0007]对准符为通孔或丝网印刷方法制作的标记点。
[0008]对准符对应设置在生瓷片的边缘，或者单元电路边缘，或者LTCC基板的边缘。
[0009]生瓷片上的对准符为设置在对角上的2个通孔，与生瓷片上设置的其它通孔一起加工。
[0010]单元电路上的对准符设置在单元电路的四角，采用打孔的方法或丝网印刷的方法制作对准符。
[0011]采用所述丝网印刷、对准、激光刻蚀的步骤在生瓷片上制作精细图形，由生瓷片制作成LTCC基板后，使精细图形形成在LTCC基板的内部。
[0012]采用所述丝网印刷、对准、激光刻蚀的步骤在生瓷坯表面制作精细图形，由生瓷坯制作成LTCC基板后，使精细图形形成在LTCC基板的表面。
[0013]在所述生瓷片、生瓷坯、LTCC基板上单独或组合制作精细图形，使由所述生瓷片、生瓷坯制作成的LTCC基板内部和表面分别或全部具有精细图形。
[0014]制作LTCC基板的一般工艺流程为:
生瓷片打孔一通孔金属化一干燥一丝网印刷一干燥一图形检查一叠片一层压一切割—烧结一LTCC基板；
采用所述丝网印刷、对准、激光刻蚀的步骤制作精细图形可以相应地加入到制作LTCC基板的一般工艺流程中，在生瓷片、生瓷坯或LTCC基板上单独或组合形成精细图形，使精细图形制作在LTCC基板的内部或/和表面。
[0015]本发明所达到的有益效果:
本发明的LTCC基板精细图形加工方法，将金属浆料印刷在生瓷片、生瓷坯(将生瓷片逐层叠放，通过层压形成的生瓷块)或LTCC基板表面，经过干燥或烧结形成金属膜层，通过激光刻蚀的方法，在LTCC基板表面(或内部)制作精细图形，线宽/间距的加工精度可以达到25±3 μ m。这种方法在LTCC基板内部及基板表面制作高精度的电路图形，可用于基于LTCC技术的高密度混合集成电路、微波集成电路以及高频器件的加工；工艺复杂性大大降低，重复性强，可在LTCC基板内部制作精细图形满足高精度微波集成电路、高频器件的加工要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是激光刻蚀对准符位于生瓷片的边缘示意图；
图2是激光刻蚀对准符位于单元电路的边缘示意图；
图3是激光刻蚀对准符位于LTCC基板的边缘示意图；
图4是刻蚀精细图形的不意图。
【具体实施方式】
[0017]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。
[0018]I技术方案及特点本发明的技术方案为:
采用丝网印刷工艺，将金属浆料印刷在生瓷片、生瓷坯(将生瓷片逐层叠放，通过层压形成的生瓷块)或LTCC基板表面，经过干燥或烧结形成金属膜层，通过激光刻蚀的方法，在LTCC基板表面(或内部)制作精细图形，线宽/间距的加工精度可以达到25±3 μ m。
[0019]2工艺流程
2.1 LTCC基板内部精细图形的制作流程
生瓷片打孔一通孔金属化一干燥一丝网印刷一干燥一刻制精细图形(内层生瓷片)一图形检查一叠片一层压一切割一烧结一测试一检验一合格的LTCC基板(内部含有精细图形)。
[0020]2.2生瓷坯表面精细图形的制作流程 (a)表层金属浆料在层压前印刷
生瓷片打孔一通孔金属化一干燥一丝网印刷一干燥一图形检查一叠片一层压一刻制精细图形(生瓷坯表面)一切割一烧结一测试一检验一合格的LTCC基板(表层含有精细图形)。
[0021](b)表层金属浆料在层压后印刷
生瓷片打孔一通孔金属化一干燥一丝网印刷一干燥一图形检查一叠片一层压一丝网印刷(生瓷坯表面)一干燥一刻制精细图形一切割一烧结一测试一检验一合格的LTCC基板(表层含有精细图形)。
[0022]2.3 LTCC基板表面精细图形的制作流程
生瓷片打孔一通孔金属化一干燥一丝网印刷一干燥一图形检查一叠片一层压一切割—烧结(共烧)一丝网印刷一干燥一烧结(后烧)一刻制精细图形一测试一检验一合格的LTCC基板(表层含有精细图形)。
[0023]上述3种工艺流程可组合使用，可以同时在LTCC基板的表面和内部制作需要的精细图形。
[0024]3对准系统
以152mmX152mm (6〃 X6")流片规格为例，对准符可以放置在生瓷片的边缘(见图1)，或者放置在单元电路边缘(见图2)，LTCC基板表面的对准符可以放置在基板的边缘(见图3)。生瓷片上的对准符可以是对角上的2个通孔，在打孔时与其它通孔一起加工，但在填孔或印刷时应避免被堵塞；LTCC基板表面的对准孔可以在后印时与其它图形一起印刷。
[0025]4精细图形的刻制方法
首先采用丝网印刷的方法，在精细图形的对应位置印刷实心的金属层，然后沿着精细图形的边缘需要的图形与其它的金属分开(见图4)，进而用扫描切割的方式将除去多余的金属浆料。
[0026]5工艺参数
5.1金属层制作
a)网版制作:采用400目、23μπι丝径不锈钢丝网，8μπι?15μπι乳剂膜(可以是直接乳剂膜或间接乳剂膜)制作印刷网版；
b)丝网印刷:选用与生瓷(如Dupont951PT、Ferro A6M系列等)相对应的导体衆料,用高精度的印刷机印刷需要的金属膜层。一般情况下，干膜厚应控制在12μπι?20μπι;
c)干燥条件:生瓷表面导体浆料的干燥条件为60°C，1min?15min；LTCC基板表面导体浆料的干燥条件为150°C，15min，干燥前应在室温下流平5min?lOmin。
[0027]5.2激光刻蚀
a)激光器功率=1ff ； b)激光波长:355nm；
c)系统对位精度:±I μ m ;
d)重复精度:±2μπι;
e)深度控制精度:±I μ m ;
f)对准符通孔的直径150μ m ;
g)LTCC基板上圆形对准符的直径为200 μ m?250 μ m。
[0028]下面结合附图的实例进行说明。
[0029]图1是对准符位于生瓷片边缘的情况，生瓷片I的尺寸为152mmX152mm(6" X6")，用于叠片的定位孔5的中心距为142mm，孔直径为3mm;生瓷片I内部是图形加工区域2，图形加工区域2位于定位孔5围成的区域内部；3是用填孔及丝网印刷时的对准符，4是激光刻蚀的对准符，3、4由生瓷片上的通孔构成，通孔直径为150 μ m。用填孔及丝网印刷时的对准符3、激光刻蚀对准符4位于生瓷片I边缘。
[0030]图2是对准符位于单元电路边缘的情况，还以图1中的生瓷片I为例，生瓷片I的尺寸为152mmX152mm(6" X6")，用于叠片的定位孔5的中心距为142mm，孔直径为3mm ;生瓷片I内部是图形加工区域2，图形加工区域2内部设置单元电路6时，激光刻蚀对准符4位于单元电路6的四角，可以采用打孔的方法或丝网印刷的方法制作，打孔的直径为150μπι，丝网印刷时圆形对准符的直径不小于250μπι。对准符的实际位置可根据电路图形的不同进行适当调整。
[0031]图3是对准符位于LTCC基板边缘的情况，当在LTCC基板9上加工精细图形8时，对准符7为位于基板边缘的通孔，可采用丝网印刷的方法制作，通孔直径不小于250 μ m。
[0032]图4是在图3的LTCC基板9上刻蚀精细图形的示意图，LTCC基板9上有待加工区域的实心金属10，在实心金属10上为待加工的精细图形11。加工时首先沿着待加工图形11的边缘(虚线位置)刻蚀出需要的图形，然后用扫描的方式将多余的金属去除。
[0033]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，包括以下步骤: 丝网印刷:采用丝网印刷工艺，在需要精细图形的生瓷片、生瓷坯或LTCC基板上定位印刷实心的金属层， 对准:利用定位的位置，在生瓷片、生瓷坯或LTCC基板上设置与金属层相对位置确定的对准符； 激光刻蚀:然后以对准符为基准，沿着精细图形的边缘激光刻蚀出需要的精细图形，与实心的金属层上的其它金属分开，用扫描切割的方式除去多余的金属浆料。
2.根据权利要求1所述的LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，对准符为通孔或丝网印刷方法制作的标记点。
3.根据权利要求1或2所述的LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，对准符对应设置在生瓷片的边缘，或者单元电路边缘，或者LTCC基板的边缘。
4.根据权利要求1所述的LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，生瓷片上的对准符为设置在对角上的2个通孔，与生瓷片上设置的其它通孔一起加工。
5.根据权利要求1所述的LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，单元电路上的对准符设置在单元电路的四角，采用打孔的方法或丝网印刷的方法制作对准符。
6.根据权利要求1所述的LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，采用所述丝网印刷、对准、激光刻蚀的步骤在生瓷片上制作精细图形，由生瓷片制作成LTCC基板后，使精细图形形成在LTCC基板的内部。
7.根据权利要求1或6所述的LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，采用所述丝网印刷、对准、激光刻蚀的步骤在生瓷坯表面制作精细图形，由生瓷坯制作成LTCC基板后，使精细图形形成在LTCC基板的表面。
8.根据权利要求7所述的LTCC基板精细图形制作方法，其特征是，在所述生瓷片、生瓷坯、LTCC基板上单独或组合制作精细图形，使由所述生瓷片、生瓷坯制作成的LTCC基板内部和表面分别或全部具有精细图形。
【文档编号】H05K3/06GK104320919SQ201410563437
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】展丙章, 贺彪, 车勤, 徐姗姗, 杨述洪 申请人:中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心