陶瓷散热基板导电插孔的形成方法
【专利摘要】一种陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其形成步骤包括：基板制备步骤；钻孔步骤；印刷银胶填孔步骤；溅镀步骤；电镀铜步骤；光阻层形成步骤；曝光步骤；显影步骤；蚀刻步骤；光阻层去除步骤；线路成型步骤；镀镍/溅镀步骤；镀银步骤；经过前述形成步骤，可制得具有理想导热效率、低成本及物理性稳定的导电插孔。
【专利说明】陶瓷散热基板导电插孔的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，特别指一种可制得具有理想导热效率、低成本及物理性稳定的导电插孔的形成方法。
【背景技术】
[0002]由于电子产业的快速发展，电路板上的电路密度越来越高，也造成在使用时电路板所积聚的废热越来越不易散除。而现今电路板在功能的要求上有轻巧化的趋势，使得电路板往往都装设于狭小的密闭空间中，而运作过程所产生的废热无法散发出去的结果，不仅会影响电路的运作质量，还会缩减相关组件的使用寿命。
[0003]现有技术是在一金属散热片上设置导热粘着树脂，导热粘着树脂之上再设置多根铜导线，然后将发热组件设置在多根铜导线之上。高发热组件工作时产生的热经过导热粘着树脂传导到金属散热板，再经过金属散热板进行散热。
[0004]若要依靠几个散热组件来协助散热，不仅会增加基板的密度空间，还会增加散热的不良性，同时也增加基板的负担。
[0005]而且，一般生产氧化铝基板时，面临的最大困难点是导电插孔孔洞填充的问题，当孔径过大要填满时线路也会随之增厚；当孔径过小时，电镀液无法渗入孔洞进行电镀，给从业人员带来了困扰。
[0006]有鉴于此，发明人着手进行研究改良，经长期研究、测试，终于开发完成本发明。
【发明内容】
[0007]本发明旨在提供一种陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，使陶瓷散热基板具有良好的散热性能，而且形成于基板上的导电插孔具有良好的导电性。
[0008]根据本发明的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其形成步骤包括:基板制备步骤、钻孔步骤、印刷银胶填孔步骤、溅镀步骤、电镀铜步骤、制作光阻层步骤、曝光步骤、显影步骤、蚀刻步骤、光阻层去除步骤、线路成型步骤、镀镍/溅镀步骤和镀银步骤等步骤，制得具有理想导热效率、低成本及物理性稳定，具有导电插孔的氧化铝基板。
[0009]根据本发明的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，进一步可蚀刻出较为精细不变型的线路，而且能省除大量的铜蚀刻步骤，是本发明的第一目的。
[0010]根据本发明的陶瓷散热基板的导电插孔的形成方法，可有效控制导电插孔孔洞的大小，并且，本发明选用较为低廉且热导系数高的氧化铝基板，因此在成本效应及散热功效上都能达到一定程度的功效；后续会导入超高导热系数的氮化铝基板，以便在更小体积下达到更好的散热效果。就导电效率而言，插孔能成功填入铜进行导电，因此没有导电效率不佳的问题，并可增加导热效率的功能，是本发明的另一目的。
[0011]根据本发明的陶瓷散热基板的导电插孔的形成方法，特别适用于产生高热的电子组件(例如高亮度LED)，是本发明的又一个目的。
[0012]根据本发明的陶瓷散热基板的导电插孔的形成方法，又可分为无导线和有导线。其中，无导线，为了使其导电而进行电镀，当线路成型后试片互相不导通，所以要先在试片上镀铜膜再蚀刻出线路，此种方式线路较为精准不变形。有导线，则是蚀刻出线路后还有导线可以导通，因此，可以先蚀刻线路后再电镀铜，此种方式可节省蚀刻厚铜膜的步骤，是本发明的又一个目的。
[0013]至于本发明的详细构造、应用原理、作用与功效，参照下列根据附图所作的说明即可得到完全了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的概略步骤流程图。
[0015]图2是图1的详细步骤流程图。
[0016]图3A?3F是相应各流程的首I]面不图。
[0017]图4是本发明第二实施例的概略步骤流程图。
[0018]图5是图4的详细步骤流程图。
[0019]图6A?6F是第二实施例对应各流程的首I]面不图。
[0020]图7是本发明第三实施例的步骤流程图。
[0021]图8A?8H是对应图7步骤流程的剖面示图。
[0022]主要组件符号说明:
[0023]100、100A:基板制备步骤
[0024]1、1A、1B:基板
[0025]11、11A、11B:切割道
[0026]2OO、2OOA:钻孔步骤
[0027]21、21A、81:孔洞
[0028]300、300A、300B:种子层形成步骤
[0029]301、301A:印刷填孔步骤
[0030]302、302A:溅镀步骤
[0031]303、303A、303B:种子层
[0032]400、400A:电镀铜步骤
[0033]4、4A、4B:铜层
[0034]500、500A:图形成像步骤
[0035]501、501A:光阻层形成步骤
[0036]5OL5O2A:曝光步骤
[0037]5OL5O3A:显影步骤
[0038]504、δ04Α:蚀刻步骤
[0039]505、505A:光阻层去除步骤
[0040]51、51A:涂层
[0041 ]600、600A:线路成型步骤
[0042]600B:去膜步骤
[0043]7OO、7OOA:镀镍步骤
[0044]700B:蚀刻步骤[0045]800、800A、800B:镀银步骤
[0046]801、801A、801B:银层
[0047]83:光阻层
【具体实施方式】
[0048]本发明的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，可分为有导线和无导线两种实施方式。无导线的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其形成步骤如图1和图2所示，包括:
[0049]基板制备步骤100:选用氧化铝基板或氮化铝基板作为主要基板1，在基板I表面上形成数个切割道11(如图3A所示)；该切割道11可形成于直向，也可形成于横向，以便基板可从切割道11折断，以得到固定尺寸的陶瓷散热基板单元；
[0050]钻孔步骤200:以雷射钻孔技术，在基板I上预定导电孔位置进行钻孔以形成孔洞21 (如图3B所示)。由于雷射钻孔技术是利用材料吸收雷射光增加温度而气化，因此可对超高硬度的材料进行钻孔，而且，因为雷射线宽可以极细，所以可以钻出具有较小孔径且精密度较高的孔洞。利用该先进且精密的雷射蚀刻方式进行微小孔洞钻孔，具有提高精准度、减少对坚硬基板钻孔的损坏、钻出较小孔径以及较快的钻孔速度等优点；
[0051]种子层形成步骤300:可选择印刷填孔步骤301或溅镀步骤302形成种子层303 (如图3C所示)。其中:
[0052]印刷填孔步骤301:是将银胶、铜胶或碳墨等导电胶印刷在基板I上，使其填入孔洞21之中；
[0053]溅镀步骤302:在基板I上溅镀镍铜锰、镍铬、钛钨或镍铜等合金，以增加电镀铜与氧化铝基板间的黏着度；若使用镍铜锰与镍铜，则选用氯化铁或过硫酸钠蚀刻，钛则使用双氧水蚀刻；
[0054]电镀铜步骤400:通过电镀铜层4以增厚种子层300 ；
[0055]图形成像步骤500:在基板I上形成线路图形，其包括光阻层形成步骤501、曝光步骤502、显影步骤503、蚀刻步骤504和光阻层去除步骤505。其中，
[0056]光阻层形成步骤501:在基板I上形成线路的一面贴附干膜，以保护线路不被蚀刻；光阻使用湿式正型光阻液体溶液，采用旋镀法使其被覆于氧化铝基板上；或者，使用负型光阻薄膜经热压而形成的光阻
[0057]曝光步骤502:将线路制成正版光罩后，先行定位及平贴在贴好干膜的基板上，经曝光机进行抽真空、压板及紫外线照射而完成，经过紫外线的照射使干膜产生聚合作用，经光罩罩覆的线路则不会被紫外线透射；
[0058]显影步骤503:利用显影液将未产生聚合的干膜部分去除，进而以物理及化学剥除方式将需要保留的线路显现出来；
[0059]蚀刻步骤504:利用蚀刻方式将基板表面除了铜线路以外的涂层51去除(如图3E所示)；也可使用浸泡蚀刻液配合超音波震荡方式进行蚀刻；
[0060]此处，需要说明，蚀刻是根据线路设计的图样，将基板上不形成线路部分51的种子层303、电镀铜层4去除。可以根据图3E所示，使两相邻孔洞211、212不导通，或两相邻孔洞213、214为导通状态，以下记载的实施例也是如此；
[0061]光阻层去除步骤505:去除基板表面上残留的干膜；[0062]线路成型步骤600:是在基板I上成像的线路图案上镀铜以形成线路；
[0063]镀镍步骤700:在铜线路表面镀上镍层，以避免铜线路中的铜离子迁移或上方的银离子迁移到铜层。镀镍的方式可选用电镀镍、溅镀镍铜或化学镍(例如镍磷，镍磷可选用低磷、中磷、高磷。高磷的抗蚀性较好但导电能力较差，低磷则呈现相反趋势)
[0064]镀银步骤800:在铜线路镀上银层801，使线路符合高频要求。镀银可选用电镀银或化学银、电镀金或化学金(化学钯金)、电镀锡或化学锡。其中，导电材料只需使用电镀方式，不导电材料则需用化学镀方式才能进行镀膜，此外，化学镀方式具有较好的阶梯覆盖力、膜厚均匀且成膜速率快等优势，而制备金薄膜的价格较高，但稳定不氧化。
[0065]通过以上步骤，本发明在基板上先溅镀种子层后，再电镀铜，后续再对铜膜及种子层蚀刻形成线路，然后在线路上镀镍/银。与常规的先溅镀种子层再进行蚀刻线路，然后电镀铜/镍/银的制程相比，本发明可蚀刻出更为精准的线路，以便后续更容易导入更微小的制程。
[0066]图4和图5所示为有导线的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其形成步骤包括:
[0067]基板制备步骤100A:选用氧化铝基板或氮化铝基板作为主要基板1A，在基板IA表面上形成数个切割道IIA (如图6A所示)；
[0068]钻孔步骤200A:以雷射钻孔技术，在基板I上预定导电孔位置进行钻孔以形成孔洞61(如图6B所示)。
[0069]种子层形成步骤300A:可选择印刷填孔步骤301A或溅镀步骤302A形成种子层303A(如图6C所示)。
[0070]图形成像步骤400A:在基板I上形成线路图形，其包括光阻层形成步骤401A、曝光步骤402A、显影步骤403A、蚀刻步骤A04A和光阻层去除步骤405A，去除铜线以外的涂层41A。
[0071]线路成型步骤500A:在基板IA上成像的线路图案上镀铜以形成线路；
[0072]电镀铜步骤600A:经过电镀铜层4A增厚线路；
[0073]镀镍步骤700A:在铜线路表面镀上镍层，以避免铜线路中的铜离子迁移或上方的银离子迁移到铜层。镀镍的方式可选用电镀镍、溅镀镍-铜或化学镍；
[0074]镀银步骤800A:在铜线路镀上银层801A，使线路符合高频要求。
[0075]图7所示为本发明的第三实施例，如图所示，其形成步骤包括:
[0076]基板制备步骤100B:选用氧化铝基板或氮化铝基板作为主要基板1B，于基板IB表面上形成数个切割道IIB (如图8A所示)；
[0077]钻孔步骤200B:以雷射钻孔技术，在基板IB上预定导电孔位置进行钻孔以形成孔洞21B(如图8B所示)。
[0078]种子层形成步骤300B:在基板IB上溅镀铜种子层303B(如图8C所示);
[0079]图形成像步骤400B:在基板IB的铜种子层303B的上方依次上光阻层83、曝光和显影(如图8D所示)；
[0080]电镀铜步骤500B:电镀铜层4B增厚线路(如图8E所示)；
[0081]去膜步骤600B:将基板IB上不属线路的光阻去除(如图8F所示);
[0082]蚀刻步骤700B:对基板IB上的铜种子层303B进行蚀刻，将不属线路的种子层去除，以形成出线路(如图8G所示)；
[0083]镀银步骤800B:在铜线路的铜层上方镀上银层801B (如图8H所示)，也可选择化学镀银、化学镀镍-金或化学镀镍-钯-金，使线路符合高频要求。
[0084]需要说明，以上所述是本发明较佳的具体实施例，若根据本发明的构想所进行的改变，其产生的功能作用仍未超出说明书与附图所涵盖的精神时，均应包含在本发明范围内。
【权利要求】
1.一种陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，依次采用如下步骤: 基板制备步骤:选用氧化铝基板或氮化铝基板作为主基板； 钻孔步骤:以雷射钻孔技术在基板上预定位置钻孔，而在基板上形成多个预定孔径的孔洞； 种子层形成步骤:将导电材料镍铜锰、镍铬、钛钨或镍铜以溅镀法在基板上形成种子层； 电镀铜步骤:在种子层上电镀铜层，以增加种子层的厚度； 图形成像步骤:经由光阻层形成步骤、曝光步骤、显影步骤、蚀刻步骤和光阻层去除步骤，在基板上形成线路涂层； 线路成型步骤:在线路涂层上方镀铜以形成线路； 镀镍步骤:在铜线路表面镀上镍层，以避免铜线路中的铜离子迁移或上方的银离子迁移到铜层； 镀银步骤:在前述铜线路的表面上再镀上银层。
2.如权利要求1所述的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其中所述种子层形成步骤也可使用印刷填孔步骤，将银胶、铜胶或碳墨导电胶印刷于基板上而形成。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其中所述图形成像步骤的光阻层形成步骤，是在基板上欲形成线路的一面贴附光阻，以保护线路不被蚀刻，其中干膜使用湿式正型光阻液体溶液，通过旋镀法使其被覆于氧化铝基板之上；或者，使用负型光阻薄膜经热压形成光阻。
4.如权利要求3所述的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其中所述图形成像步骤的蚀刻步骤，可使用蚀刻机或使用浸泡蚀刻液配合超音波震荡方式蚀刻。
5.如权利要求4所述的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其中所述镀镍步骤，可选用电镀镍、溅镀镍-铜或化学镍，化学镍可选用低磷、中磷或高磷中的镍磷。
6.如权利要求5所述的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其中所述镀银步骤，镀银可选用电镀银或化学银、电镀金或化学金(化学钯金)、电镀锡或化学锡。
7.如权利要求6所述的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其中所述电镀铜步骤可选在种子层形成步骤之后施实，或选在线路成型步骤之后施实。
8.—种陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，依次采用以下步骤: 基板制备步骤:选用氧化铝基板或氮化铝基板作为主要基板，在基板表面上形成数个切割道； 钻孔步骤:以雷射钻孔技术，在基板上预定导电孔位置进行钻孔以形成孔洞； 种子层形成步骤:在基板上溅镀铜种子层； 图形成像步骤:在基板的铜层上方依次上光阻层、曝光和显影； 电镀铜步骤:电镀铜层以增厚线路； 去膜步骤:将基板上的光阻去除； 蚀刻步骤:对基板的铜层蚀刻以形成线路； 镀银步骤:在铜线路的铜层上方镀上银层，使线路符合高频要求。
9.如权利要求8所述的陶瓷散热基板导电插孔的形成方法，其中镀银步骤可选用电镀银或化学银、电镀金或化学金(化学钯金)、电镀锡或化学锡。
【文档编号】H05K3/42GK103429010SQ201210167832
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年5月25日 优先权日:2012年5月25日
【发明者】曹茂松, 陈文生, 叶小彰, 黄成财, 杨士贤 申请人:大毅科技股份有限公司