多层和管脚栅格陈列的制作方法

专利名称:多层和管脚栅格陈列的制作方法
本发明可以有广泛的应用领域，但是，它尤其适合于形成陶瓷结构，这种陶瓷结构是由包有熔融玻璃粘合料的陶瓷颗粒粉浆制成的，下面将就此作详细的描述。特别是，这种陶瓷结构可以做成具有高度可重复性和高精度公差的错综复杂的形状。这种结构适用于电子元件，如果与电路相结合，即可形成多层结构，例如管脚栅格阵列。
管脚栅格阵列一般很小，是具有层间传导电路的多层的96%氧化铝板材。管脚栅格阵列能尽量减小大规模集成电路所需的尺寸，并且允许使用比常规方形封装更多的管脚数目。除与电路的电接触是将管脚钎焊到管壳边缘之外，边缘钎焊管壳在构造上与管脚栅格阵列相似。这两种管壳设计都提供了坚固、可靠、气密的封装，并且比CERDIPs(陶瓷双列直插组件)优越，这是由于它们不取决于引线的玻璃密封。
常规的管脚栅格阵列一般至少包含三层由带铸工艺制成的氧化铝层。将钨或者钼-锰粉末丝网印刷到未烧结的氧化铝带上(96%Al2O3)形成层间电路。通过未烧结的氧化铝带上的约为5～10mil(密耳)的小孔实现层间电路的互连。互连或通孔导体也可由钨或钼-锰粉末形成。多层氧化铝带和导体通路均在约为1550～1600℃的范围内一起烧结。这样从氧化铝带中除去聚合粘合剂，将96%Al2O3烧结成块，并且产生了电流载体的局部烧结。其后，把镀金的合金管脚钎焊到通孔导体上。露出的导体可以用无电极工艺镀上一层镍。
应用以往的工艺制造管脚栅格阵列时，存在一些高代价的技术问题。最严重的问题是在将氧化铝带进行高温烧结时，氧化铝带的体积收缩很厉害。体积的收缩高达40%之多，导至了约20%左右的线收缩。这样，在确定通孔和管脚的相对位置以及维持通孔电接触上产生了一些问题。在某些情况下，收缩严重得使导电电路和横向电路不能与管脚相连。用丝网印刷的常规方法将层间电路印在氧化铝带上，该电路比较致密而且烧结得很好。然而，可以用机械方法插入的通孔接触可能很松散，并且形成了很差的颗粒与颗粒的接触。
以前，内部夹着电路图形的玻璃陶瓷结构已在下列专利中得到公开美国专利No.4301324(Kumar等);美国专利No.4313026(Yamada等);英国专利No.1232621(以及英国专利No.1349671。这些专利中的每一件与本发明都有具体的不同，它们当中都没讲到将一种包有熔融玻璃颗粒的粘合料中的固体氧化铝颗粒粉浆压实，以形成任何所需形状的陶瓷电介质材料。
其各层由本发明的方法所制作的多层氧化铝电路板，特别适用于制造一般的管脚栅格阵列，这已由Jerry Lyman以“封装”为题，在1981年12月29日的“Electronics”Vol.54，No.26中作了披露。
本发明要解决的一个问题是提供一种一步工艺方法来形成复杂的陶瓷基片。进一步的问题是选择一种材料来构成陶瓷基片，以便能把熔点较低而高电导的电路材料安放在由该材料形成的一叠相邻的结构之间，并经得起所需要的烧结温度。
本发明的一个优点是提供了一种由包有熔融玻璃粘合料的陶瓷颗粒粉浆形成玻璃陶瓷基片的工艺过程，这可以消除所述的现有工艺中的一种或多种局限性及不足。
本发明的进一步优点是提供了一种比较廉价的工艺过程，用来构成迭层基片之间夹有电路图形的多层玻璃陶瓷结构。
本发明的另一个优点是提供了一个一步工艺，来制造选择好几何形状的玻璃陶瓷。
本发明的再一个优点是铸出带有通孔的玻璃陶瓷基片。
本发明还有一个优点是构成一个多层的具有互连线的玻璃陶瓷电路组件，其中，互连线在将它们与电路薄片钎焊时为半固体状态。
因此，这里提供了一种构成玻璃陶瓷结构或基片的工艺。每一玻璃陶瓷基片都由熔融玻璃颗粒和陶瓷颗粒粉浆形成，这些颗粒被放入型腔，在较低的压力下压实并冷却使熔融玻璃固化。接着，至少在玻璃陶瓷基片的一个表面上形成电路。然后，将至少两个玻璃陶瓷基片重叠，当中夹有电路。再将重叠的基片加热，直至每一基片的玻璃软化并与相邻基片中软化的玻璃相粘合，形成多层电路结构。在另一个实施例中，在把互连线与电路薄片钎焊时，它们处于半固体状态。
现借助于附图中的最佳实施例来阐述本发明及其进一步的发挥。
图1为按本发明的方法连续浇铸玻璃陶瓷混合料装置的侧视剖面图。
图2是按本发明的方法浇铸玻璃陶瓷混合料的分立部分装置的局部剖面简图。
图3为具有按本发明的方法制成的玻璃陶瓷基座和管帽的半导体管壳的侧视图。
图4A-4E说明了按本发明形成多层玻璃陶瓷电路结构的一系列工艺步骤。
图5A-5E也说明了按本发明形成多层玻璃陶瓷电路结构的一系列工艺步骤。
参照图1，熔融固体混合料或粉浆10被装在容器12中。借助于容器12周围的感应线圈14，能方便地把粉浆10加热到液体状态，或维持或超过玻璃的熔融温度。容器12包含一个入口16和一个出口18。提供一个搅拌区域20，以将陶瓷粉末22与熔融玻璃24相混合。玻璃粉末或颗粒与陶瓷粉末或颗粒的混合料可从容器26通过入口添加到容器12的搅拌区域之中。维持搅拌区域的温度，使得当粉末或颗粒从容器26中出来混合成粉浆10时，玻璃熔体和陶瓷颗粒仍保持它们的固体状态。实现本发明所用的装置与形成粉浆浇铸材料并将其浇铸和锻造的设备(如Flemings等人在美国专利Nos.3902544及Mehrabian等人在美国专利Nos.3951651中所公开的实例)相似。
粉浆10的混合可用任何所希望的方法来实现，如，在搅拌区域20提供一个螺旋推运器28。该螺旋推运器最好安装在旋转轴30上，用任意适合的方法带动，如马达(图中未示出)。搅拌区域20的内表面与螺旋推运器28的外表面34之间的距离最好保持足够小，以便能把高的剪切力施加于粉浆上，从而当陶瓷颗粒均匀地与所有熔融玻璃相混合并通过搅拌区域20时，在陶瓷颗粒的周围包上一层玻璃。由于在一定的螺旋推运器旋转速度下，粉浆中的剪切力诱导速率是搅拌区域的半径和螺旋推运器的半径的函数，间隙距离将随着搅拌区域和螺旋推运器尺寸的变化而变化。为了诱导出所需的剪切速率，对于较大的螺旋推运器和搅拌区域，可利用增加的间隙。区域20的底面36上有一开孔18，用来靠重力，或在必要时通过在入口16和出口18之间形成压力差来方便地放出粉浆。通过提高或降低旋转轴30，使得螺旋推运器28的底端38能够全部或部分装入孔18，即可方便地控制出口孔18的有效尺寸。
粉浆10被认为具有摇溶特性，能够很容易地用一些技术，如压铸、永久模铸造、连续浇铸、闭合模锻、热压和真空成型做成具有高精度和高等级公差的错综复杂的形状。
粉浆10可由保存室40收集起来，保存室40备有感应加热线圈42这样的加热装置。保存室可用来将包有熔融玻璃粘合料的陶瓷颗粒粉浆传送到所要求的任何场所，并按要求浇铸。然而，认为将粉浆直接注入浇铸装置更有利，这样可以使氧化铝没有足够的时间在玻璃中显著溶解，正如将进一步阐述的那样。
参照图2，这里示出了具有任意所需形状的型腔48的模型结构46。在模型结构的一端备有一个凹孔50。活塞导轨52备有开孔54，为内室56提供通路，内室56可以接收来自保存室40或出口18的粉浆。在活塞导轨的一端，加工成一个外部延长的突出部分58放在模型结构46的凹孔50当中。一个气动活塞59被安置在活塞导轨52内。活塞59能够在任何所需要的时间由压缩空气驱动，如借助于气缸60。驱动时，活塞59迫使粉浆进入模型结构46的内部型腔48，以形成任意所需形状的成品。如果需要的话，可将许多类似于型腔48的模型连接到活塞导轨52的腔内，以便同时填满许多模型。
适用于本发明的玻璃形成了可流动的物体，而且在温度低于1000℃左右时，具有小于100泊左右的低粘度。最好选择这样的玻璃使之在约500℃～约1000℃的温度范围内形成可流动的物体，500℃左右～700℃左右的温度范围尤为可取。认为可从下面选出合适的玻璃硅酸盐、硼硅酸盐、磷酸盐和硼硅酸锌玻璃。最好是选用一般成份的硼硅玻璃MO-B2O3-SiO2，这里MO＝Al2O3、MgO、BaO、CaO、ZrO2、Na2O、ZnO、SrO、K2O及其混合物。玻璃的膨胀系数可以通过调节其成分或者加入适当的填料(如堇青石、β锂霞石或硅酸锆)来改变。
最好将玻璃在惰性或还原性气体，如氮、氮-4%氢或氩，的气氛中进行熔烧。
最好选择不含氧化铅的玻璃，因为氧化铅在还原气氛中加热会被部分还原。玻璃中的铅可造成短路，从而毁坏陶瓷的绝缘性能。与上述铅的情况类似，由于氧化铋也会部分还原，通过造成短路而降低或毁坏陶瓷的绝缘性能，所以也希望玻璃中基本上不含氧化铋。
另一个重要的考虑是所选择的玻璃最好是流体，以使在用所描述的方法进行混合时足以包住或浸湿陶瓷颗粒。适用于本发明的商业性低熔点、无铅硼硅玻璃的一个实例是Pemco公司制造的P-318，该公司为Mobay化学公司的一个部门，P-318的正常成份为41.9%的BaO，19.9%重量比的B2O3和38.2%的SiO2。由Pemco公司生产的有用的商业性玻璃的另一个实例是PlA44，它的正常成份为59.5%的ZnO、32.5%重量比的B2O3以及8%重量比的SiO2。所选择的玻璃最好具有在约50～约100×10-7吋/吋/度的范围内按希望选择的热膨胀系数(CTE)，温度范围最好在约60～约80×10-7吋/吋/度。进行配料的玻璃占玻璃陶瓷粉末混合料体积的10～30%左右，最好占混合料体积的15～30%左右。
任何熟知的陶瓷粉末都能与合乎本发明要求的玻璃粉末相混合。这些陶瓷粉末的实例包括Al2O3、ZrO2、TiO2和ZrSiO4。一般说来，陶瓷粉粒的大小最好在约2微米到约5微米之间，并且一般具有等轴形状。
按照本发明，制作包有玻璃粘合料的陶瓷颗粒粉浆首先要将具有较低熔点的玻璃粉末与陶瓷粉末相混合。然后将混合料最好加热到约500℃～约1000℃之间的一个温度，在这个温度下玻璃已经熔融，而陶瓷仍然保持固定粉末形式。加热和混合步骤可以在混合装置12的搅拌区域20中完成。重要的是将粉浆充分混合搅拌，使得陶瓷颗粒在整个熔融玻璃粘合料中均匀分布。混合过程还应保证陶瓷颗粒的周围包上熔融玻璃。
由此得到的粉浆的热膨胀系数的数值最好在40～80×10-7吋/吋/度左右。具体的CTE(热膨胀系数)最好选得与单晶硅的CTE近似，单晶硅是被用来作为半导体器件的衬底的，而且如下面要描述的那样，一般附于凝固的玻璃陶瓷结构的表面。通过硅的热膨胀系数与玻璃陶瓷的热膨胀系数匹配，可以基本上消除玻璃陶瓷接触部分与硅之间由热辐射产生的应力。
粉浆混合后，最好直接注入活塞导轨52的开口54中。然后，用一个气动活塞58将粉浆挤压到型腔48中，具有摇溶特性的粉浆流动并填入模型，以形成所需形状的结构。熔融玻璃的低粘度使得粉浆能进行平移运动，以便氧化铝颗粒能够彼此滑动通过。因为玻璃在熔融状态时非常容易起反应，它将浸蚀和溶解氧化铝，所以这一步完成得很快。随着过程进行下去，氧化铝开始在玻璃中溶解，引起玻璃逐渐难溶，熔点升高。结果是增加了粘度，增加了的粘度再加上粉浆的冷却，形成了更加坚固并能方便地从模型中取出的粉浆。
最好在约为15磅/吋2(Psi)的低压条件下将粉浆压入型腔，压力低于约10磅/吋2尤为可取。在型腔壁的表面上有一层普通的模型分离剂，例如氮化硼和MoS2，使得固化了的结构很容易取出。为了使浇铸件更方便地取出，可沿着界面66将模型分为两部分62和64。使型腔48中形成的玻璃陶瓷结构能冷却到应变点之下。然后，可将其移入退火炉，在那里最后结构要经过一个冷却循环，使形材不发生断裂或变形。
本发明独特的优点归于粉浆在型腔内的可塑性。具有摇溶特性的粉浆能够流遍整个型腔并且形成错综复杂的几何结构，如弯曲的表面、凹陷形或凸起形。形成具有高精确度和高等级公差的相似成形表面的陶瓷结构，一般要经过相当困难和高成本的工序。此外，在型腔浇铸的过程中，能在陶瓷结构上形成小孔或小洞。例如模型的壁上可以有从一个表面，如底表面壁70上，伸延出来的一个或多个管脚68。摇溶的粉浆流到这些管脚周围。管脚可选择膨胀系数高于粉浆的金属，使得随温度的降低和粉浆的凝固，这些管脚比陶瓷收缩得更快。从而能把陶瓷结构从管脚上移开，这样在固化了的玻璃陶瓷结构上得到的小孔适合于所述的电路互连线。
本发明所制造的结构的另一个实施例是图3中所示的陶瓷双列直插组件。基管和管帽是使用本发明的工艺方法在型腔中形成的玻璃陶瓷结构。基座71和管帽73分别具有凹进部分75和77，这在成型工艺中是很容易得到的。用下述工艺能方便地完成陶瓷双列直插组件在基座和管帽中间放置一个引线框架79，用导线把引线框架连到芯片81上(芯片81可粘在基座上)，将管壳加热，直至基座和管帽的玻璃软化。最后，在约200psi或更低的低气压下将管壳的部件相互挤压，密封在一起。
玻璃陶瓷结构72特别适用于制作在每对相邻的玻璃陶瓷结构之间含有导电电路图形的多层玻璃陶瓷结构。现在介绍一个典型单元的制造步骤，如图4A所示，组件起始于基片72，该基片是把上述包有熔融玻璃粘合料的陶瓷颗粒粉浆凝固而形成的。注意，通孔74的数目按需要而提供。这些孔的直径可按需要任意选取，其典型值约5～20密耳的范围内。通孔的尺寸并不构成本发明的一部分，它们可以根据需要或大些或小些。通孔74可由导体76填充，例如有机载体的导电胶和任意所需导电材料(诸如金、银、铂、钯、铜和这些材料的合金)的颗粒。如果需要，可以将1～2%重量比的少量形成基片72所用的玻璃加到导电胶中，以便增加所形成的金属导体和玻璃陶瓷中间的粘合强度。首先将此结构烧至低于500℃的温度，把有机载体烧掉，然后再加热到大约500℃～约1000℃的温度范围，来固结金属颗粒。由于结构72是陶瓷一玻璃的两相合成物，所以既使在玻璃处于融化中，结构72仍能保持其通孔的形状。导体还可以是固体导线或是孔壁上的镀层，以及需要时填入的导体，如焊料。
参照图4B，用丝网印刷的方法将两层金属导电胶78和80加到玻璃陶瓷结构72的两个表面上，再将结构72烧到约500℃以下的一个温度，把有机载体烧掉。然后，将此结构再进一步加热至约900℃以下的一个温度，使所印刷的导体的金属颗粒固结，以使它们具有高的导电性。第二个加热过程最好在惰性气体或还原气氛中进行，例如氮、氮-4%氢或氩气。
参照图4C，用常规的光刻工艺腐蚀所形成的导电层78和80，得到导电电路82和84。工艺过程包括将金属层78和80的外表面涂敷一层正性光刻胶，它由光崩解型光敏树脂形成。然后，将由不透光材料制成的规定图形的掩模板与光刻胶接触放置。只使光刻胶层上没有掩模的部分被曝光。除去掩模，将胶显影，除去胶的曝光部分，并用相继的腐蚀工艺形成电路图形。腐蚀可由任意常规的溶液完成，例如，碘化钾或FeCl3/HCl铜腐蚀剂。可按此法对组件进行几次涂光刻胶和再腐蚀，就产生出所需的图形和结构。
然后，参照图4D，用与上述结构72同样的工艺方法形成的第二个玻璃陶瓷结构86放置或重叠在结构72的上表面88上，将组件加热至每个结构中的玻璃都能软化的温度，然后，施加一个压力把结构72向结构86上挤压，在两个结构玻璃之间引起软化粘合。认为小于约300psi的压力适宜于完成这一步骤。
此后，可重复进行上述如图4D所示的生产多层混合电路组件90的步骤，来形成任意数量的多层结构。最后产生的结构90的优越之处在于它不受从固结温度向室温冷却时玻璃陶瓷结构所遭受的典型的热收缩作用的影响。假定玻璃陶瓷的平均可膨胀性约为70×107吋/吋/度，线收缩率约为0.35%，比较常规带铸工艺形成的结构，其线收缩率约为7%。所以最后产生的混合电路组件是可重复再生产的。导电层与电互连线之间的电路保持着通孔接触。例如结构86上通孔92和94中的导体与陶瓷结构72上形成的电路96和98相连接。
参照图4E，图中有一个附加的结构层100，它包括许多导体，这些导体填充在通孔102中并与结构72的表面104上的电路相连接。如上所述，通孔102与导电电路间的对准可以得到控制，使之基本上消除了通孔的电接触问题。最后用任意的方法装上导电管脚106，例如钎焊到导体上或至连孔102上形成管脚栅格阵列结构。
特别用于本发明的另一个技术是在玻璃陶瓷结构之间安排一层成形金属薄片，型板可由任何所需的技术切成薄片，例如，用常规的干膜光刻技术进行腐蚀或冲压。然后将成形的一层薄片放置在两层玻璃陶瓷结构之间，玻璃陶瓷结构上具有填充了导电材料的通孔。把与成形薄片交替排列的玻璃陶瓷的叠层组件加热到玻璃软化的温度。然后，叠层的组件承受小于300psi左右的层压成型压力，一片软化了的结构中的玻璃粘着在另一片结构的玻璃上。玻璃流到薄片切掉的部分。薄片最好是铜或铜合金，但也可以选择任何其它适合于形成所述导体的金属或合金。
参照图5A-5F，示出了一系列装配多层电路组件的工艺步骤，这个多层电路组件备有复杂玻璃陶瓷基片、电路薄片以及将电路薄片的各层互连的独特技术。图5A为与上述结构72的情况基本相同的玻璃陶瓷基片110的剖面图，其作为组件的最初结构，基片上有任意所需数目的通孔112，通孔112是在浇铸过程中形成的，或者在浇铸后用常规的方法形成，例如钻孔或冲孔。电路薄片层114和115可以粘合到基片的两个表面116和118上。如图5B和5C所示。通孔112被导线120所填充，如下面要描述的那样。
电路薄片层114和115最好是由铜或电导率高于约60%IACS(相对标准退火铜线电导率的百分比)的铜合金构成。这种高电导的铜合金，其合金添加物最好少于合金的10%左右，而其余部分均为铜。被认为适合本发明的铜合金的例子有CDA 15100、CDA12200、CDA10200和CDA19400。所选择的铜合金材料最好是脱氧的片材，例如，一盎司薄片。采用脱氧的铜合金是特别重要的，以便防止薄片内或陶瓷-玻璃界面上起泡。如下面要描述的那样。
属于本发明的另一个内容是铜层114和115选自无氧铜，典型的无氧铜是电解铜，它基本上不含氧化亚铜，生产中也不用剩余金属或类金属的脱氧剂。一般来说，无氧铜的成份至少有99.95%的铜，其中包括作为铜看待的银。无氧铜的例子有CDA10100、CDA10200、CDA10400、CDA10500和CDA10700。
粘合最好在还原性气体或惰性气体中进行。例如，将组件置于惰性或还原气体的气氛中烧结，如氮、氮-4%氢或氩。用脱氧或无氧的铜箔进行粘合，基本上防止了薄片内或者玻璃-陶瓷界面上的起泡现象。
如图5B所示，最好将脱氧或无氧铜箔114紧贴着基片110的下表面116。把长度基本上等于通孔112长度的金属导线120插进通孔。这一步骤可以如此完成将导线插入通孔，然后在导线与薄片电层114形成电接触时，将导线与基片的上表面118基本上切平。为了确保在制作过程中，导线能够插入通孔，最好使导线的直径大体上小于通孔的直径。例如若通孔直径约为5密耳，导线的直径可以为3～4密耳左右。这些尺寸仅作为例子，假若将导线与安置在通孔两端的薄片层114和115相接触或焊接，导线的直径可以比照通孔的直径任意选取。
如图5C所示，下一步是要将薄片层115安置在基片上表面118上。将组件加热到玻璃软化的温度(一般约600℃～约1000℃左右)，可使薄片层114和115与基片粘合。然后使组件122承受小于约300psi的层压成型压力，来增强玻璃陶瓷基片与薄片层的附着力。
最好从具有高延展性的合金中选择导线120，这种合金最好具有60%IACS，它可以在将玻璃与薄片层和基片相粘合所需要的温度下(约600℃～约1000℃)为半固体状态，其中液体的体积含百分之二到百分之四十左右。最好是含百分之五到百分之二十五左右体积的液体。液相金属导线将导线与薄片层114和115钎焊起来。重要的是导线不会在通孔中塌落到导线不能与一层或两层薄片层相接触的程度。
这种将由基片分开的两层薄片进行互连的独特方法，依赖于玻璃陶瓷基片的充分低的热膨胀系数(CTE)，大约为50×107到约100×107吋/吋/度，与之相比，铜箔的CTE较高，约为160×107吋/吋/度。玻璃陶瓷与导线之间CTE的不同使得导线比通孔有较大的线膨胀。所以，只要塌落率保持在由被加工的专门材料系统所决定的限度内，导线就能被薄片层压紧。当导线被钎焊到两层薄片上，且将组件冷却后，钎焊好的导线处于拉紧状态。所以，选择导线的材料最好是在经受特殊材料系统所需的粘合温度范围后，仍具有足够的可延性。
作导线的铜合金基本上包含了从下组中选择的一个元素2～13%左右的锡、0.2～4%左右的磷、5～15%左右的锑、3～6%左右的硅、4～12%左右的砷及它们的混合物，高到约4%的铁，合金的其余部分均为铜。
可形成适于所述环境的导线的合金例子是含有约8%的锡，约0.025%的磷，约2%的铁的铜合金。其它的例子有含2%左右磷的铜，含12%左右锑的铜，含5%左右硅的铜，含9%左右砷的铜，或者是这些合金的三元或四元组合物。应用具有所需高电导特性并且在加工温度下处于所需的半固体状态的任何其它合金系统都在本发明的范围内。
参照图5D，组件124具有由薄片层114和115形成的任意所需形状的导电电路图形。电路可采用任何所需工艺形成，例如光刻。结果形成由结构124和基片110重叠构成的多层电路组件130，如图5E所示。例如，两个结构124可以与一个夹在其中如图5A所示的基片110相重叠。
组装的工艺步骤可以是首先将基片110重叠到组件124上，然后将导线120插入每个通孔112。如上所述，由于要与电路薄片相接触，导线被切得与通孔112的长度相同。再将第二个组件124重叠到基片110的上表面上，将已层压成型的组件加热到玻璃软化所需的温度，温度范围可为600℃～1000℃左右。然后，向组件130施加小于约300psi的层压成型压力，来增强玻璃陶瓷之间的及玻璃陶瓷与夹在其中的电路薄片之间的粘着力。与此同时，电路薄片之间未固定的导线变成半固体状态，并与中间的电路层相粘接以形成多层电路组件130。虽然组件已被描述为具有底端和顶端的方向性，但在装配中选取任意所需的方向，这也属于本发明的范围。
显然，根据本发明提供了一种玻璃陶瓷结构和制作这种结构的工艺方法，这种结构满足上面提出的目的、方法和优点。虽然已结合其实施例来描述了本发明，但对于熟悉上述技术的人来说，许多替换、改形和变化都是显而易见的。因此，希望把所有这些替换，改形和变化都包含在附加权利要求
的精神和宽范围中。
权利要求
1.制作玻璃陶瓷结构的工艺方法，上述工艺方法的特征在于以下的工艺步骤制备陶瓷颗粒22；制备在约500℃～约1000℃的范围内可熔融的玻璃颗粒24。用包有熔融状态之的玻璃粘合料的陶瓷颗粒形成粉浆10；在比较低的压力下使粉浆固结，以形成第一玻璃陶瓷基片72；冷却上述熔融一固体混合料，使熔融玻璃固化。
2.权利要求
1的工艺方法的进一步特征为从上述陶瓷颗粒22和玻璃颗粒24的混合料中形成上述粉浆10的工艺步骤。其中，玻璃颗粒为玻璃和陶瓷混合料体积的10%～30%左右。
3.权利要求
2的工艺方法的进一步特征为从由Al2O3、ZrO2、TiO2和ZrSiO4形成的小组中选择上述陶瓷颗粒的工艺步骤。
4.权利要求
3的工艺方法的进一步特征为从由硅酸盐、硼硅酸盐、磷酸盐和硼硅酸锌玻璃组成的小组中选择上述玻璃颗粒。
5.权利要求
4的工艺方法的进一步特征为上述玻璃陶瓷结构具有约40×107～约80×107吋/吋/度的热膨胀系数。
6.权利要求
5的工艺方法的进一步特征为在上述固结工艺步骤中，在上述玻璃陶瓷基片上形成通孔的工艺步骤。
7.权利要求
1的工艺方法的进一步特征为下述工艺步骤在上述固结工艺步骤中，在上述第一玻璃陶瓷基片72中，至少形成一个通孔74;在上述第一基片的至少一个通孔74中，放置第一导电材料;在第一玻璃陶瓷基片72的至少一个表面88上，形成导电电路图形层82;通过与第一玻璃陶瓷基片72基本上相同的工艺方法，制备第二玻璃陶瓷基片82;在上述第二玻璃陶瓷基片中至少形成一个通孔92;在第二基片上至少一个通孔中放置第二导电材料;紧贴在第二玻璃陶瓷基片的一个表面的第一玻璃陶瓷基片的表面88上，放置第一电路图形层;加热第一和第二玻璃陶瓷基片，借此使得每一个基片上的玻璃足够软化，与相邻基片中的玻璃粘合，并使第一和第二基片的通孔中的导电材料与第一电路图形层相接触以便形成多层电路。
8.权利要求
7的工艺方法的进一步特征为将第一和第二玻璃陶瓷结构一起加压，从而增强每一基片的软化玻璃之间的粘合的工艺步骤。
9.权利要求
8的工艺方法的进一步特征为从由钯、铂、金、银、铜和它们的合金组成的小组中选择第一和第二导电材料的工艺步骤。
10.权利要求
9的工艺方法的进一步特征为下述工艺步骤制备用与上述第一玻璃陶瓷基片基本相同的工艺方法所形成的至少一个第三玻璃陶瓷基片100;在上述第三玻璃陶瓷基片中，至少形成一个通孔102;在第三基片的至少一个通孔中放置一个第三导电材料;在第二玻璃陶瓷基片的表面上放置第二电路层;加热第一、第二及第三玻璃陶瓷基片，借此使每一基片的玻璃变得足够的软化，以便与相邻基片的玻璃相粘合，并且使第三基片上的通孔中的导电材料与第二电路图形层相接触。
11.权利要求
10的工艺方法的进一步特征为由一薄片构成上述第一导电电路图形层的工艺步骤。
12.权利要求
11的工艺方法的进一步特征为从某一材料中选择上述薄片的工艺步骤，这种材料是从由脱氧铜合金和无氧铜合金组成的小组中选出的。
13.权利要求
12的工艺方法的进一步特征为从合金的添加物少于合金的约10%(其余部分为铜)的材料中选择铜合金薄片的工艺步骤。
14.权利要求
13的工艺方法的进一步特征为刻蚀上述薄片以形成上述第一电路图形层的工艺步骤。
15.按权利要求
1的工艺方法生产的产品。
16.按权利要求
4的工艺方法生产的产品。
17.按权利要求
7的工艺方法生产的产品。
18.按权利要求
12的工艺方法生产的产品。
专利摘要
公开了一种形成多层玻璃陶瓷电路90的工艺方法。由粉浆10或熔融玻璃颗粒和陶瓷形成一个或多个玻璃陶瓷基片72、86、100，这是在玻璃颗粒被软化而陶瓷颗粒处于固态的温度下形成的。将导电图形82加在一个玻璃陶瓷结构的至少一个表面上之后，将至少两个玻璃陶瓷结构互相重叠起来，其中夹有导电图形，并且将其加热直至每一玻璃陶瓷结构的玻璃与相邻结构的玻璃相粘合，以便形成多层结构90。
文档编号H01L21/48GK86101344SQ86101344
公开日1986年10月22日 申请日期1986年3月3日
发明者迈克尔·J·普约尔 申请人:奥林公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan