一種新型ltcc基板的製作方法

2023-05-02 05:40:36

一種新型ltcc基板的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種能夠減小基板與金屬底板焊接空洞的新型LTCC基板，其包括表面設有金屬化層的LTCC基板本體，在所述金屬化層上設有縱橫交錯的阻焊網格線，所述阻焊網格線為經燒結的阻焊漿料。本實用新型在LTCC基板本體焊接面的金屬化層上印製網格線，可以增加LTCC基板與金屬底板焊接時助焊劑和氣體的排出，減少空洞的形成，降低空洞率，增大焊接區域，減小最大空洞面積。
【專利說明】一種新型LTCC基板

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種能夠減小基板與金屬底板焊接空洞的的新型LTCC基板。

【背景技術】
[0002]隨著微電子技術的發展，多層電路布線低溫共燒陶瓷(LTCC)在實現模塊或系統的小型化及高密度集成方面得到了越來越廣泛的應用，特別是在微波/射頻方面，LTCC作為收發組件用基板具有獨特的優勢。在使用中，LTCC陶瓷基板常常要與散熱片或金屬管殼(均稱為金屬底板)進行焊接。目前LTCC陶瓷基板與金屬底板的焊接一般是先在基板表面燒結一層可焊接的厚膜金屬化層(焊接層)，然後通過印製或塗敷錫焊膏(如低溫焊膏Sn62Pb36Ag2、中溫焊膏Sn96.5Ag3.5和高溫焊膏SnlOPb88Ag2等)將LTCC基板與金屬底板焊接起來(若使用焊片，則需在基板和金屬底板焊接面上塗上助焊劑)。由於焊膏中含有助焊劑、粘合劑和表面活性劑等有機物，LTCC陶瓷基板與金屬底板焊接後往往存在許多空洞，單個最大空洞經常大於焊接面積的10%，總體空洞率大於30%，導致產品性能下降甚至不合格。
[0003]基板與金屬底板焊接出現空洞的原因是由於焊膏熔化後，焊膏中的有機物與焊料分開聚集，焊接過程中一些有機物的揮發還會產生氣體。由於焊膏封閉在陶瓷基板與金屬底板之間，熔化後焊膏中的有機物和氣體不能從焊接部位很快直接排出去，而只能依靠較高的蒸汽壓或焊料收縮力使助焊劑等有機物從基板與金屬底板之間的側面縫隙逸出。當有機物的蒸汽壓減小或焊料收縮力達到某一動態平衡時，助焊劑等有機物不再逸出。冷卻後，未逸出的有機物被焊料封閉在基板與金屬底板之間形成空洞。該空洞的位置及大小是隨機的，沒有一定的規律。基板與金屬底板焊接面積越大，空洞越多，單個最大空洞的面積越大。焊接形成的空洞，將使基板上的功率元器件熱阻明顯增加，容易導致功率元器件的失效或燒毀。基板下的較大空洞意味著信號不能直通金屬底板公共接地面，而要繞過空洞才能到達。對於毫米波等高頻電路來說，空洞的尺寸可能達到高頻信號波長的量級，甚至比信號波長還大，這將影響電路的接收或發射等性能。
[0004]對於內部沒有通孔接地的氧化鋁基板，為了降低基板與金屬底板焊接的空洞率，有的將基板焊接面的厚膜金屬化層做成矩形塊狀，露出網格狀的氧化鋁陶瓷基底。這樣基板與金屬底板焊接時陶瓷基底將成為一些助焊劑和氣體的逸出通道。但對於具有多層電路布線的微波/射頻LTCC基板而言，一般都有大量的密集的通孔直通基板底面接地。接地層常作為焊接層。若採用矩形塊金屬化陣列，露出網格狀的LTCC陶瓷基底，則意味著露出陶瓷位置沒有金屬化而容易殘留助焊劑，在網格位置的通孔不能接地，這將使通孔接地位置受限或整體設計受限。另外，在製作陶瓷焊接的厚膜金屬化層時，金屬化層通常需要加厚製作(重複對位印製和燒結)。如果塊狀金屬化區域之間的間距過大，雖然焊接時利於助焊劑和氣體的逸出，但太寬的間距減少了焊接面積和接地面積，影響了焊接強度和接地性能。如果塊狀金屬化區域之間的間距過小，則加厚製作(兩次或多次重複印刷)金屬化區域時存在對位問題，很難控制間距精度，焊接時很容易出現相鄰塊狀金屬化區域之間焊料的橋連，阻斷了有機物和氣體的逸出通道，有機物和氣體的排出(即空洞的減小)受到影響。


【發明內容】

[0005]本實用新型的目的在於提供一種不需要將具有多層電路布線的LTCC基板的厚膜金屬化層(焊接層)製作成矩形塊狀，而是直接做成大面積金屬化層，在大面積厚膜金屬化層上通過印製阻焊材料形成網格線而成為助焊劑和氣體的逸出通道。利用阻焊材料形成的網格線可使基板與金屬底板焊接後的空洞率下降，最大空洞面積大大減小，基板與金屬底板焊接區域增多，功率元器件下面不會出現大的空洞。
[0006]為實現上述目的，本發明採用下述技術方案:
[0007]本實用新型提供的一種能夠減小基板與金屬底板焊接空洞的的新型LTCC基板，其包括表面設有金屬化層的LTCC基板本體，在所述金屬化層上設有縱橫交錯的阻焊網格線，所述阻焊網格線為經燒結的阻焊漿料。
[0008]所述阻焊漿料為絲網印刷用的玻璃漿料，如可以為FHG系列(FHG501，FHG502,FHG503)玻璃漿料或者為DB系列(DB-1A，DB-2A, DB-3A)玻璃漿料等，其可購自廣東風華高新科技股份有限公司等專業的電子漿料生產商。
[0009]所述阻焊網格線為規整排列，其線條寬度為0.1-0.4mm，線條間距為l_5mm。
[0010]在將本實用新型的LTCC基板與金屬底板進行焊接時助焊劑和氣體逸出通道由具有一定寬度的縱橫排列的阻焊網格線即阻焊線條構成。
[0011]阻焊漿料通過製作好網格線的絲網網板印刷到基板表面厚膜金屬化層上，經過130-150°C下8-10min烘乾後，即可放入燒結爐中燒結，燒結溫度為450_650°C，燒結後網格線牢固附著在基板金屬化層上。
[0012]在進行將本實用新型的LTCC基板與金屬底板的焊接時，首先將所需的焊膏(如低溫焊膏Sn62Pb36Ag2、中溫焊膏Sn96.5Ag3.5或高溫焊膏SnlOPb88Ag2)通過絲網網板印刷在燒結有阻焊網格線的基板金屬化層表面，焊膏分布均勻、適量，焊膏流平後在120-140°C下預熱烘乾；然後將焊膏烘乾後的基板與金屬底板對位(可用模具定位)；最後將對位後的基板和底板放在熱板上進行焊接。焊接溫度高於所用焊膏熔點20-60°C，如低溫焊膏Sn62 Pb36Ag2焊接溫度為210_240°C，中溫焊膏Sn96.5Ag3.5焊接溫度為240_260°C，高溫焊膏SnlOPb88Ag2焊接溫度為320_340°C。待發現基板與金屬底板接觸的縫隙中不再有助焊劑逸出或不再冒氣泡時，即可將整體取下。
[0013]本實用新型在LTCC基板本體焊接面的金屬化層上印製網格線，可以增加LTCC基板與金屬底板焊接時助焊劑和氣體的排出，減少空洞的形成，降低空洞率，增大焊接區域，減小最大空洞面積。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為燒結阻焊網格線後的LTCC基板主視結構示意圖。
[0015]圖2為燒結阻焊網格線後的LTCC基板俯視結構示意圖。

【具體實施方式】
[0016]如圖1、圖2所示，本實用新型的一種能夠減小基板與金屬底板焊接空洞的的新型LTCC基板，其包括表面設有金屬化層2的LTCC基板本體3，在所述金屬化層2上設有縱橫交錯的阻焊網格線1，所述阻焊網格線I為經燒結的阻焊漿料；所述阻焊網格線I為規整排列，其線條寬度為0.1-0.4mm，線條間距為l_5mm，所述阻焊漿料為絲網印刷用FHG501玻璃漿料。LTCC基板與金屬底板進行焊接時助焊劑和氣體逸出通道由具有一定寬度的縱橫排列的阻焊網格線構成。線條寬度和線條間距與基板大小和焊料用量有一定關係。基板焊接面積越大，線條寬度和線條間距越大；焊料用量越多，線條寬度和線條間距也相應加大。一般線條寬度為0.1-0.4mm,線條間距為l_5mm。優選線條寬度為0.2-0.3mm,線條間距為2_4mm。結構設計示意圖見圖1、圖2。圖中I為阻焊網格線(或阻焊線條)，2為金屬化層(或焊接層)，3為LTCC基板本體，4為通孔，5為電路布線。本實用新型在LTCC基板本體焊接面的金屬化層上印製網格線，可以增加LTCC基板與金屬底板焊接時助焊劑和氣體的排出，減少空洞的形成，降低空洞率，增大焊接區域，減小最大空洞面積。
【權利要求】
1.一種新型LTCC基板，其特徵在於，包括表面設有金屬化層的LTCC基板本體，在所述金屬化層上設有縱橫交錯的阻焊網格線，所述阻焊網格線為經燒結的阻焊漿料。
2.如權利要求1所述新型LTCC基板，其特徵在於，所述阻焊網格線為規整排列，其線條寬度為0.1-0.4mm,線條間距為l_5mm。
3.如權利要求1所述新型LTCC基板，其特徵在於，所述阻焊漿料為絲網印刷用的玻璃漿料。
【文檔編號】H05K1/11GK204014277SQ201420425635
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】李建輝, 吳建利, 戴端 申請人:中國電子科技集團公司第四十三研究所