制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法

摘要

本发明公开了一种制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法。该方法包括：将基板进行切割；将切割件进行烧结；烧结后的切割件填充至原有基板并注蜡进行固定；第二层到第n层基板均按上述工艺得到；将n层基板层压烧结；拆除各个切割件即可获得一种具有通道的低温共烧陶瓷基板。本发明中，由于存在原切割件的支撑作用，在成品的基板中通道侧壁的形状在烧制前后可以基本保持不变。

权利要求

1.一种制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，包括：

步骤A，切割第一低温共烧陶瓷带层中预设区域，获得第一切割件和第一中空件；

步骤B，在第一烧结温度下烧结所述第一切割件；

步骤C，将所述烧结后的第一切割件放置入所述第一中空件，并用填充物固定所述第一切割件和所述第一中空件，形成第一低温共烧陶瓷叠层；

步骤D，至少在所述第一低温共烧陶瓷叠层上堆垛由所述步骤A-C制备的第二低温共烧陶瓷叠层，以形成低温共烧陶瓷堆垛，自上至下或自下至上，所述低温共烧陶瓷堆垛中各低温共烧陶瓷叠层的切割件的边缘与所述切割件中心的距离逐渐减小；

步骤E，在第二烧结温度下烧结所述低温共烧陶瓷堆垛；至少拆除所述第一低温共烧陶瓷叠层的第一中空件和所述第二低温共烧陶瓷叠层的第二中空件，获得具有通道的低温共烧陶瓷基板。

2.根据权利要求1所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，步骤B中，所述第一烧结温度为850℃。

3.根据权利要求2所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，步骤E中，所述第二烧结温度介于850℃至900℃之间。

4.根据权利要求1所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，所述第一切割件和所述第二低温共烧陶瓷叠层相应的第二切割件为大小不同的椭圆形或圆形。

5.根据权利要求1所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，所述第一切割件和所述第二低温共烧陶瓷叠层相应的第二切割件的形状不同。

6.根据权利要求5所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，所述第一切割件为矩形，所述第二低温共烧陶瓷叠层相应的第二切割件为圆形或椭圆形。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，所述填充物为石蜡或聚丙烯。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，所述第一低温共烧陶瓷带层和第二低温共烧陶瓷带层均包含一层、两层或多层的低温共烧陶瓷生瓷带。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，所述获得的低温共烧陶瓷基板中，低温共烧陶瓷生瓷带的数目为20至40层。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，其特征在于，所述切割为激光切割或机械切割。

说明书

制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混合电路技术领域，尤其涉及一种制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法。

背景技术

[0002] 与普通的印刷电路版相比，低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-firedCeramic，简称LTCC)具有品质因子高，导热性好，封装密度高，热膨胀系数小等很多优点。因此，低温共烧陶瓷技术已经成为无源集成的主流技术，成为无源元件领域的发展方向和新的元件产业的经济增长点。

[0003] LTCC技术是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个被动组件(例如电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等)植入多层陶瓷基板中，之后叠压在一起，使用银、铜、金等金属作为内外电极，在大约850～900℃下烧结，制成三维高密度电路或者内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装集成电路芯片和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块，可进一步使电路小型化与高密度化，在高频通讯用组件领域有着广泛的应用前景。

[0004] 随着电路的密度的增加，衬底散热的重要性越来越突出。为了达到更好的散热效果，通常采用冷却气体或者液体通过衬底内的冷却通道或者开口腔。因此，衬底中嵌入式的开口腔或者通道就成为保证散热效率的最为关键的一环。

[0005] 由于在叠成和烧结过程中保持墙体的几何尺寸及形貌极具挑战性，早期的开口腔工艺制备过程相当复杂，成本更是居高不下。美国哈里公司提出采用石蜡作为烧结牺牲层制备了冷却通道(中国专利ZL.03110747.8)，该方法首先在第一LTCC带层中形成通道，然后将石蜡嵌入通道中，在此之上堆叠第二LTCC带层，经过压制烧结之后，由于石蜡被完全烧掉，形成封闭式平面结构的中空冷却通道。

[0006] 在实现本发明的过程中，发明人意识到现有技术存在如下缺陷：由于通道由石蜡填充，大量的石蜡会对成品LTCC基板的通道侧壁的形状产生影响。

发明内容

[0007] (一)要解决的技术问题

[0008] 针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，以更好的保持成品LTTC基板的通道侧壁形状。

[0009] (二)技术方案

[0010] 本发明制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，包括：步骤A，切割第一低温共烧陶瓷LTCC带层中预设区域，获得第一切割件和第一中空件；步骤B，在第一烧结温度下烧结第一切割件；步骤C，将烧结后的第一切割件放置入第一中空件，并用填充物固定第一切割件和第一中空件，形成第一LTCC叠层；步骤D，至少在第一LTCC叠层上堆垛由步骤A-C制备的第二LTCC叠层，以形成LTCC堆垛，自上至下或自下至上，LTCC堆垛中各LTCC叠层的切割件的边缘与切割件中心的距离逐渐减小；步骤E，在第二烧结温度下烧结LTCC堆垛；至少拆除第一LTCC叠层的第一中空件和第二LTCC叠层的第二中空件，形成LTCC基板通道。

[0011] 本技术方案中，步骤B中，第一烧结温度为850℃；步骤E中，第二烧结温度介于850℃至900℃之间。

[0012] 本技术方案中，第一切割件和第二切割件同为椭圆形或圆形。并且，第一切割件和第二切割件的形状、尺寸可以不同。

[0013] (三)有益效果

[0014] 本发明中，由于存在从LTCC带层上原切割件的支撑作用，在成品的LTCC基板中通道侧壁的形状在烧制前后可以基本保持不变。并且由于各叠层切割件的形状和尺寸均不相同，从而可以形成一个立体的结构腔体。原有传统的LTCC基板腔体而言，立体结构的LTCC腔体散热效果更佳。

附图说明

[0015] 图1为实施例一第一LTCC带层的平面中空结构示意图；

[0016] 图2为实施例一第一LTCC带层的第一切割件示意图；

[0017] 图3为实施例一第一LTCC叠层的示意图；

[0018] 图4为实施例一第二LTCC叠层的示意图；

[0019] 图5为层压烧结后的n叠层的俯视图；

[0020] 图6为层压烧结后的n叠层的剖视图；

[0021] 图7为成品LTCC基板的俯视图；

[0022] 图8为成品LTCC基板的剖视图；

[0023] 图9为第一基板各部分的示意图；

[0024] 图10为第二基板各部分的示意图；

[0025] 图11为第三基板各部分的示意图；

[0026] 图12为第四基板各部分的示意图；

[0027] 图13为第五基板各部分的示意图；

[0028] 图14为层压烧结后LTCC基板的示意图；

[0029] 图15为将各切割件去除后LTCC基板的示意图。

具体实施方式

[0030] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

[0031] 根据本发明的一种示例性实施例的制备具有通道的低温共烧陶瓷基板的方法，包括：

[0032] 步骤A，切割第一低温共烧陶瓷LTCC带层中预设区域，获得第一切割件和第一中空件，切割为激光切割或机械切割；

[0033] 步骤B，在第一烧结温度下烧结第一切割件；

[0034] 步骤C，将烧结后的第一切割件放置入第一中空件，并用填充物固定第一切割件和第一中空件，形成第一LTCC叠层，优选地，填充物是在低于第一LTCC带层烧结温度的温度下烧掉的类型；

[0035] 步骤D，至少在第一LTCC叠层上堆垛由步骤A-C制备的第二LTCC叠层，以形成LTCC堆垛，自上至下或自下至上，LTCC堆垛中各LTCC叠层的切割件的边缘与切割件中心的距离逐渐减小；

[0036] 步骤E，在第二烧结温度下烧结LTCC堆垛；至少拆除第一LTCC叠层的第一中空件和第二LTCC叠层的第二中空件，形成具有通道的LTCC基板。

[0037] 在一种示例性实施例中，步骤B中，第一烧结温度为850℃。；步骤E中，第二烧结温度介于850℃至900℃之间。第一切割件和第二切割件同为椭圆形或圆形；或第一切割件为矩形，第二切割件为圆形或椭圆形。填充物为石蜡或聚丙烯。第一LTCC带层和第二LTCC带层均包含一层、两层或多层的LTCC生瓷带。获得的LTCC基板中，LTCC生瓷带的数目为20至40层。

[0038] 在上述实施例中，由于存在从LTCC带层上原切割件的支撑作用，在成品的LTCC基板中通道侧壁的形状在烧制前后可以基本保持不变。并且由于各叠层切割件的形状和尺寸均不相同，从而可以形成一个立体的结构腔体。原传统的LTCC基板腔体而言，立体结构的LTCC腔体散热效果更佳。下面以三个具体的实施例来进行说明。

[0039] 第一实施例

[0040] 本实施例的方法包括以下步骤：

[0041] 步骤S102，将基板进行切割；

[0042] 步骤S104，将切割件进行烧结；

[0043] 步骤S106，烧结后的切割件填充至原有基板并注蜡进行固定；第二层到第n层基板可按上述工艺得到；

[0044] 步骤S108，将n层陶瓷基板层压烧结；

[0045] 步骤S110，拆除各个切割件即可得到一种开放式立体结构的低温共烧陶瓷中空腔体。

[0046] 第二实施例

[0047] 本实施例的方法包括以下步骤：

[0048] (a)将第一LTCC带层110进行切割，形成平面中空结构111(如图1所示)和第一切割件112(如图2所示)；

[0049] (b)将第一切割件112进行烧结，烧结温度850℃；

[0050] (c)烧结后的第一切割件112填充至原有带层110的中空结构111，并注石蜡113进行固定，形成第一LTCC叠层(如图3所示)；

[0051] (d)采取与上述相同的工艺，制备第二LTCC叠层(如图4所示)，第二LTCC带层120中平面中空结构121，第二切割件122；

[0052] (e)第三层到第n层叠层可按上述工艺得到，为清楚表述起见，未在图中表示；

[0053] (f)将n层叠层层压，图5为层压烧结后的n叠层的俯视图；图6为层压烧结后的n叠层的剖视图；

[0054] (g)将上述层压后的多个叠层烧结，拆除各个切割件即可得到一种开放式通道的LTCC基板，图7为成品LTCC基板的俯视图；图8为成品LTCC基板的剖视图。

[0055] 第三实施例

[0056] 本实施例提供了一种制备椭圆台型开放式中空腔体的LTCC基板的方法，其具体工艺步骤包括：

[0057] (a)将第一基板201进行切割，形成椭圆形平面中空结构202以及椭圆形切割件203，如图9所示；

[0058] (b)将第二基板204进行切割，形成椭圆形平面中空结构205以及椭圆形切割件206，如图10所示；

[0059] (c)将第三基板207进行切割，形成椭圆形平面中空结构208以及椭圆形切割件209，如图11所示；

[0060] (d)将第四基板210进行切割，形成椭圆形平面中空结构211以及椭圆形切割件212，如图12所示；

[0061] (e)将第五基板213进行切割，形成椭圆形平面中空结构214以及椭圆形切割件215，如图13所示；

[0062] (f)将切割件203、206、209、212、215烧结后填充至中空结构202、205、208、211、214，然后将基板201、204、207、210、213层压烧结，如图14所示；

[0063] (g)移除填充的切割件203、206、209、212、215后得到具有椭圆台型开放式中空腔体217的LTCC基板216，如图15所示。

[0064] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。