专利名称：陶瓷基板及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种陶瓷基板及其制作方法，特别是指具有一石墨基板的陶瓷基板及其制作方法。
背景技术：
随着科技进步，目前电子产品朝向小型化、轻薄化发展，例如无线通讯产业中的个人行动通讯产品为例，短短几年内，个人行动通讯产品的体积由最早的手持式缩小到目前不及手掌大甚至小到可被放入手表中，其功能则由最简单的语音传送发展到能够传输数据、图文，轻、薄、短、小以及功能多元化是个人行动通讯产品目前设计的重点及趋势。而低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fire Ceramic，以下简称LTCC)正可因应此需求的技术。低温共烧陶瓷的技术是一种实现高频电路积体化的技术，它利用多层陶瓷介质层间内埋低损耗金属导体的方法，可将二维平面的高频电路中的被动组件由表面埋入三维立体的各层介质中，藉由提高空间使用率来减少表面积以达到电路积体化的目的，实现电路轻、薄、短、小的目标。
低温共烧陶瓷技术具有多项优点，其是可在低温(1000℃)进行烧结，并且陶瓷层可与低阻抗、低介电损失的金属共烧，以及不受层数限制、能将电感电容等被动组件埋入组件中等优点，因此非常适合应用在整合组件方面。
请参阅图1所示，为现有陶瓷基板的剖面图。现有陶瓷基板1主要具有多层的陶瓷层11，其制造过程如下首先，生胚成形以产生多层的陶瓷层11；接着，对每个陶瓷层11进行打孔(via hold punching)、塡孔(via filling)、印刷金属导体111(pattern printing)等动作，以及可需要设置被动组件的陶瓷层11以网版印刷法，将油墨印制于对应的陶瓷层11上，以进行后续的叠压烧结制成表面式或是埋入式的被动组件112；再将多层陶瓷层11按照层数层层堆栈并且进行堆栈压合(pre-lamination)动作，使得多层陶瓷层11紧密堆栈，再进行低温烧结而产生陶瓷基板1。
但是在低温烧结过程中，陶瓷层11会产生收缩现象，特别是平面方向的收缩率较大，使得陶瓷层11的线路或是整个陶瓷基板1产生扭曲变形等问题，而增加电路设计上与制成的困难，导致生产成本增加，并且限制陶瓷基板1的尺寸。
目前在低温烧结陶瓷基板的制作上，已知有在烧结过程中，透过外力限制陶瓷基板的平面收缩率，例如US5,130,067号专利。或是在陶瓷层上下添加一层氧化铝，在烧结过程中提供摩擦力以限制陶瓷层的收缩率，等待烧结过程结束后再将氧化铝去除，但是上述的方式都会使得整体生产过程复杂化且不利于大量生产，因此当同时考虑烧结温度，收缩特性以及电气特性等因素，又希望能够简化工艺以降低制造成本时，因此提供一种符合产业需求且减少收缩率的陶瓷基板以及其制造方法，实乃为当前的重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种减少收缩率的陶瓷基板及其制作方法。
因此，为达上述目的，依本发明的陶瓷基板制作方法，包含下列步骤提供至少一陶瓷结构；提供一石墨基板；接着将该陶瓷结构与该石墨基板进行叠压；将叠压的该陶瓷结构与该石墨基板进行烧结。
因此，为达上述目的，依本发明的陶瓷基板，包含至少一陶瓷结构以及一石墨基板。其中，石墨基板与该陶瓷结构叠压共烧形成一陶瓷基板。
换言之，本发明提供一种陶瓷基板制作方法，其步骤包括提供一石墨基板及至少一陶瓷结构；将该陶瓷结构与该石墨基板进行叠压；以及将该陶瓷结构与该石墨基板共烧。
本发明还提供一种陶瓷基板，包括至少一陶瓷结构；以及一石墨基板，其是与该陶瓷结构共烧形成该陶瓷基板。
承上所述，因依本发明的陶瓷基板及其制作方法，其是将至少一陶瓷结构与石墨基板进行低温烧结，由于石墨基板可提供该陶瓷结构一平面摩擦力，使得陶瓷结构减少平面收缩率，此外藉由石墨基板增加陶瓷基板的热传传导率，即可达到符合产业需求且减少收缩率的陶瓷基板以及其制造方法。
图1为现有陶瓷基板的剖面图；图2为本发明较佳实施例的陶瓷基板的剖面图；以及图3为本发明较佳实施例的陶瓷基板制作方法的流程图。
组件符号说明1-陶瓷基板 11-陶瓷层111-金属导体112-被动组件2-陶瓷基板 21-陶瓷结构211-组件212-陶瓷层22-石墨基板 S01～S04-步骤具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的陶瓷基板。
请参考图2所示，为本发明较佳实施例的陶瓷基板的剖面图。本发明较佳实施例的陶瓷基板2包含至少一陶瓷结构21以及一石墨基板22。
陶瓷结构21可由不同比例的陶瓷粉体与玻璃粉体混合调配，并依照需要的热膨胀系数或是其它的工艺参数的需求而选用适当的原料。一般而言，陶瓷结构21的原料有氧化铝、石英、锆酸钙(CaZrO3)、镁橄榄石(Mg3SiO4)、硅石、红柱石、二氧化硅、硼硅酸钙玻璃(BorosilicateGlass)等或是其它可作为陶瓷的原料。
另外，陶瓷结构21内可形成有至少一组件211，组件211例如是诸如电容、电阻、电感等的被动组件、主动组件、导线等。组件211的形成方法例如是打孔/填孔法、印刷法、微影蚀刻法、物理气相沉积法或化学气相沉积法。组件211的材质可为金、银、铜或其它导电性材料。再者，陶瓷结构21可以由单层陶瓷层212所构成，也可以由多层陶瓷层212所堆栈压合而成。
石墨基板22设置于陶瓷结构21之下。石墨基板22的表面可预先进行表面清洁动作，以避免石墨基板22表面存在有杂质。另外，石墨基板22表面也可以形成电路、组件或黏胶层。当石墨基板22表面形成有黏胶层时，可进一步加强石墨基板22与陶瓷结构21的接合性。本较佳实施例的石墨基板22是以具有下述特性的发泡石墨(POCO)为例进行说明，然并不以此为限。
密度(Density)0.9g/cm3；压缩强度(Compressive strength)855psi；热传导率(Thermal conductivity)70W/m-℃；以及膨胀系数(CTE)3.26ppm/k，在温度600-800℃。
另外，陶瓷结构21与石墨基板22一起低温烧结形成陶瓷基板2后，也可以依据实际需求，而于此陶瓷基板2表面印刷电路，更甚的，对陶瓷基板2表面再进行一次烧结。
如上述，可得知低温烧结(在此，低温烧结温度低于950℃)过程中，石墨基板22的平面方向的膨胀系数小于5ppm/k，因此当陶瓷基板2低温烧结时，石墨基板22可提供陶瓷结构21平面摩擦力，进而减少陶瓷结构21的收缩量，而可达到减少收缩率的功效。此外，石墨基板22的热传导率也比陶瓷结构21佳，因此可增进整体陶瓷基板2的热传导率。此外石墨基板22具有导体的特性，因此石墨基板22也可视为一接地层，作为一射频屏蔽(RF shielding)，而不需要将其清除。
请参考图2所示，为本发明较佳实施例陶瓷基板2的制作方法的一实例。本发明的陶瓷基板2制作方法包含下列步骤步骤S01提供至少一陶瓷结构21，而且，该陶瓷结构21可藉由打孔、塡孔或是印刷方式产生组件211(例如金属导体、如电阻、电感、电容等被动组件)。在此步骤中，陶瓷结构21也可以由多个陶瓷层212堆栈压合而成。
步骤S02提供一石墨基板22，更可先对该石墨基板22进行清洗等表面清洁动作或于该石墨基板22上形成组件。
步骤S03将该陶瓷结构21与该石墨基板22叠压，甚至可以藉由一高压力将两者压合。
步骤S04将该陶瓷结构21与该石墨基板22低温共烧。陶瓷结构21与石墨基板22低温烧结过程中，石墨基板22可提供陶瓷结构21平面摩擦力，以减少陶瓷结构21的平面收缩量，而获得收缩量小的陶瓷基板2。
另外，有时为了配合电路需求，更可对烧结后的陶瓷基板2进行表面导体印刷及低温共烧等程序。
承如上述的陶瓷基板及其制作方法，其是将陶瓷结构与石墨基板进行低温共烧，由于石墨基板可提供该陶瓷结构一平面摩擦力，使得陶瓷结构减少平面收缩率。且石墨基板具有导体的特性，可视为一接地层，作为一射频屏蔽(RF shielding)，不需要将其清除，与现有的低温陶瓷共烧的技术相比较，本发明的陶瓷基板及其陶瓷基板制作方法不需增加太多复杂工艺，即可达到减少陶瓷基板的平面收缩率的功效，此外，更可利用石墨基板增加陶瓷基板的热传传导率，进而达到符合产业需求且减少收缩率的陶瓷基板以及其制造方法。
以上所述仅为举例性，而非为限制性的。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，均应包含于所附的权利要求书中。
权利要求
1.一种陶瓷基板制作方法，其步骤包括提供一石墨基板及至少一陶瓷结构；将该陶瓷结构与该石墨基板进行叠压；以及将该陶瓷结构与该石墨基板共烧。
2.如权利要求1所述的陶瓷基板制作方法，其中提供该石墨基板的步骤，包含下列步骤清洗该石墨基板。
3.如权利要求1所述的陶瓷基板制作方法，还包括下列步骤形成至少一组件于该石墨基板上、该陶瓷结构中或共烧后的该陶瓷结构与该石墨基板的一表面。
4.如权利要求3所述的陶瓷基板制作方法，其中该组件为一导线、一电阻、一电容或一电感。
5.如权利要求3所述的陶瓷基板制作方法，其中该组件的形成方法是为打孔/填孔法、印刷法、微影蚀刻法、物理气相沉积法或化学气相沉积法。
6.如权利要求1所述的陶瓷基板制作方法，还包括下列步骤涂布一黏胶层于该石墨基板或该陶瓷结构上。
7.如权利要求1所述的陶瓷基板制作方法，其中该陶瓷结构是由多个陶瓷层所构成。
8.如权利要求7所述的陶瓷基板制作方法，还包括下列步骤叠压该等陶瓷层以形成该陶瓷结构。
9.如权利要求1所述的陶瓷基板制作方法，其中在将该陶瓷结构与该石墨基板共烧的步骤中，该共烧的温度低于950℃。
10.如权利要求1所述的陶瓷基板制作方法，其中该陶瓷基板的材质为氧化铝、石英、锆酸钙、镁橄榄石、硅石、红柱石、二氧化硅、硼硅酸钙玻璃或玻璃陶瓷。
11.一种陶瓷基板，包括至少一陶瓷结构；以及一石墨基板，其是与该陶瓷结构共烧形成该陶瓷基板。
12.如权利要求11所述的陶瓷基板，还包括至少一组件，位于该石墨基板上、该陶瓷结构中或共烧后的该陶瓷结构与该石墨基板的一表面。
13.如权利要求12所述的陶瓷基板，其中该组件是为一导线、一电阻、一电容或一电感。
14.如权利要求12所述的陶瓷基板，其中该组件的形成方法是为打孔/填孔法、印刷法、微影蚀刻法、物理气相沉积法或化学气相沉积法。
15.如权利要求11所述的陶瓷基板，还包括一黏胶层，位于该石墨基板或该陶瓷结构上。
16.如权利要求11所述的陶瓷基板，其中该陶瓷结构是由多个陶瓷层所构成。
17.如权利要求11所述的陶瓷基板，其中该陶瓷结构与该石墨基板共烧的温度低于950℃。
18.如权利要求11所述的陶瓷基板，其中该陶瓷基板的材质为氧化铝、石英、锆酸钙、镁橄榄石、硅石、红柱石、二氧化硅、硼硅酸钙玻璃或玻璃陶瓷。
全文摘要
一种陶瓷基板制作方法，包含下列步骤提供一石墨基板及至少一陶瓷结构；接着将陶瓷结构与石墨基板进行叠压；将叠压后的陶瓷结构与石墨基板进行烧结。另外，本发明亦提供一种陶瓷基板，其包含至少一陶瓷结构以及一石墨基板，而且石墨基板与前述陶瓷结构叠压是共烧形成一陶瓷基板。
文档编号H05K3/00GK1870854SQ200510072079
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月26日 优先权日2005年5月26日
发明者彭俊维, 眭明山 申请人:台达电子工业股份有限公司