一種新型ltcc基板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)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(shè)有金屬化層的LTCC基板本體，在所述金屬化層上設(shè)有縱橫交錯(cuò)的阻焊網(wǎng)格線，所述阻焊網(wǎng)格線為經(jīng)燒結(jié)的阻焊漿料。本實(shí)用新型在LTCC基板本體焊接面的金屬化層上印制網(wǎng)格線，可以增加LTCC基板與金屬底板焊接時(shí)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(qū)域，減小最大空洞面積。
【專利說(shuō)明】一種新型LTCC基板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，多層電路布線低溫共燒陶瓷(LTCC)在實(shí)現(xiàn)模塊或系統(tǒng)的小型化及高密度集成方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是在微波/射頻方面，LTCC作為收發(fā)組件用基板具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。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(jìn)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(jié)一層可焊接的厚膜金屬化層(焊接層)，然后通過(guò)印制或涂敷錫焊膏(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(lái)(若使用焊片，則需在基板和金屬底板焊接面上涂上助焊劑)。由于焊膏中含有助焊劑、粘合劑和表面活性劑等有機(jī)物，LTCC陶瓷基板與金屬底板焊接后往往存在許多空洞，單個(gè)最大空洞經(jīng)常大于焊接面積的10%，總體空洞率大于30%，導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降甚至不合格。
[0003]基板與金屬底板焊接出現(xiàn)空洞的原因是由于焊膏熔化后，焊膏中的有機(jī)物與焊料分開(kāi)聚集，焊接過(guò)程中一些有機(jī)物的揮發(fā)還會(huì)產(chǎn)生氣體。由于焊膏封閉在陶瓷基板與金屬底板之間，熔化后焊膏中的有機(jī)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(jī)物從基板與金屬底板之間的側(cè)面縫隙逸出。當(dāng)有機(jī)物的蒸汽壓減小或焊料收縮力達(dá)到某一動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，助焊劑等有機(jī)物不再逸出。冷卻后，未逸出的有機(jī)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(jī)的，沒(méi)有一定的規(guī)律?；迮c金屬底板焊接面積越大，空洞越多，單個(gè)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(dǎo)致功率元器件的失效或燒毀?；逑碌妮^大空洞意味著信號(hào)不能直通金屬底板公共接地面，而要繞過(guò)空洞才能到達(dá)。對(duì)于毫米波等高頻電路來(lái)說(shuō)，空洞的尺寸可能達(dá)到高頻信號(hào)波長(zhǎng)的量級(jí)，甚至比信號(hào)波長(zhǎng)還大，這將影響電路的接收或發(fā)射等性能。
[0004]對(duì)于內(nèi)部沒(méi)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(wǎng)格狀的氧化鋁陶瓷基底。這樣基板與金屬底板焊接時(shí)陶瓷基底將成為一些助焊劑和氣體的逸出通道。但對(duì)于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。若采用矩形塊金屬化陣列，露出網(wǎng)格狀的LTCC陶瓷基底，則意味著露出陶瓷位置沒(méi)有金屬化而容易殘留助焊劑，在網(wǎng)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(shè)計(jì)受限。另外，在制作陶瓷焊接的厚膜金屬化層時(shí)，金屬化層通常需要加厚制作(重復(fù)對(duì)位印制和燒結(jié))。如果塊狀金屬化區(qū)域之間的間距過(guò)大，雖然焊接時(shí)利于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(qiáng)度和接地性能。如果塊狀金屬化區(qū)域之間的間距過(guò)小，則加厚制作(兩次或多次重復(fù)印刷)金屬化區(qū)域時(shí)存在對(duì)位問(wèn)題，很難控制間距精度，焊接時(shí)很容易出現(xiàn)相鄰塊狀金屬化區(qū)域之間焊料的橋連，阻斷了有機(jī)物和氣體的逸出通道，有機(jī)物和氣體的排出(即空洞的減小)受到影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于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)制作成矩形塊狀，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(guò)印制阻焊材料形成網(wǎng)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(wǎng)格線可使基板與金屬底板焊接后的空洞率下降，最大空洞面積大大減小，基板與金屬底板焊接區(qū)域增多，功率元器件下面不會(huì)出現(xiàn)大的空洞。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]本實(shí)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(shè)有金屬化層的LTCC基板本體，在所述金屬化層上設(shè)有縱橫交錯(cuò)的阻焊網(wǎng)格線，所述阻焊網(wǎng)格線為經(jīng)燒結(jié)的阻焊漿料。
[0008]所述阻焊漿料為絲網(wǎng)印刷用的玻璃漿料，如可以為FHG系列(FHG501，F(xiàn)HG502,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(gòu)自廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司等專業(yè)的電子漿料生產(chǎn)商。
[0009]所述阻焊網(wǎng)格線為規(guī)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(shí)用新型的LTCC基板與金屬底板進(jìn)行焊接時(shí)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(wǎng)格線即阻焊線條構(gòu)成。
[0011]阻焊漿料通過(guò)制作好網(wǎng)格線的絲網(wǎng)網(wǎng)板印刷到基板表面厚膜金屬化層上，經(jīng)過(guò)130-150°C下8-10min烘干后，即可放入燒結(jié)爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為450_650°C，燒結(jié)后網(wǎng)格線牢固附著在基板金屬化層上。
[0012]在進(jìn)行將本實(shí)用新型的LTCC基板與金屬底板的焊接時(shí)，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(guò)絲網(wǎng)網(wǎng)板印刷在燒結(jié)有阻焊網(wǎng)格線的基板金屬化層表面，焊膏分布均勻、適量，焊膏流平后在120-140°C下預(yù)熱烘干；然后將焊膏烘干后的基板與金屬底板對(duì)位(可用模具定位)；最后將對(duì)位后的基板和底板放在熱板上進(jìn)行焊接。焊接溫度高于所用焊膏熔點(diǎn)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(fā)現(xiàn)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(shí)，即可將整體取下。
[0013]本實(shí)用新型在LTCC基板本體焊接面的金屬化層上印制網(wǎng)格線，可以增加LTCC基板與金屬底板焊接時(shí)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(qū)域，減小最大空洞面積。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為燒結(jié)阻焊網(wǎng)格線后的LTCC基板主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為燒結(jié)阻焊網(wǎng)格線后的LTCC基板俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1、圖2所示，本實(shí)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(shè)有金屬化層2的LTCC基板本體3，在所述金屬化層2上設(shè)有縱橫交錯(cuò)的阻焊網(wǎng)格線1，所述阻焊網(wǎng)格線I為經(jīng)燒結(jié)的阻焊漿料；所述阻焊網(wǎng)格線I為規(guī)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(wǎng)印刷用FHG501玻璃漿料。LTCC基板與金屬底板進(jìn)行焊接時(shí)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(wǎng)格線構(gòu)成。線條寬度和線條間距與基板大小和焊料用量有一定關(guān)系?；搴附用娣e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(yīng)加大。一般線條寬度為0.1-0.4mm,線條間距為l_5mm。優(yōu)選線條寬度為0.2-0.3mm,線條間距為2_4mm。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖1、圖2。圖中I為阻焊網(wǎng)格線(或阻焊線條)，2為金屬化層(或焊接層)，3為L(zhǎng)TCC基板本體，4為通孔，5為電路布線。本實(shí)用新型在LTCC基板本體焊接面的金屬化層上印制網(wǎng)格線，可以增加LTCC基板與金屬底板焊接時(shí)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(qū)域，減小最大空洞面積。
【權(quán)利要求】
1.一種新型LTCC基板，其特征在于，包括表面設(shè)有金屬化層的LTCC基板本體，在所述金屬化層上設(shè)有縱橫交錯(cuò)的阻焊網(wǎng)格線，所述阻焊網(wǎng)格線為經(jīng)燒結(jié)的阻焊漿料。
2.如權(quán)利要求1所述新型LTCC基板，其特征在于，所述阻焊網(wǎng)格線為規(guī)整排列，其線條寬度為0.1-0.4mm,線條間距為l_5mm。
3.如權(quán)利要求1所述新型LTCC基板，其特征在于，所述阻焊漿料為絲網(wǎng)印刷用的玻璃漿料。
【文檔編號(hào)】H05K1/11GK204014277SQ201420425635
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】李建輝, 吳建利, 戴端 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十三研究所