CN111683459B - 一种在ltcc基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，包括以下过程：步骤1、将烧结后的多层LTCC电路基板表面磨平；步骤2、在磨平后的基板表面上制作导体图形；步骤3、对导体图形进行精密修饰，获得高精度微细线条；步骤4、对精密修饰后的基板进行后处理，消除高精度微细线条的边缘熔渣。采用本发明中的方法制作LTCC表面高精度微细线条，能够获得较高的表面平整度，导体图形布置灵活，线条细度小，精度高，边缘平滑，对材料体系有较强的兼容性，所需设备及工艺均较为成熟。

Description

一种在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法
技术领域
本发明涉及电路基板加工领域，特别涉及一种在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法。
背景技术
随着信息装备整机***对小型化、轻量化、高密度、高性能需求的进一步提升，传统多功能组件中的芯片正装结合金丝/金带键合的装配方式已经不能满足对高集成密度、低寄生参数的装配需求，因此迫切需要高密度、高性能、多功能芯片与功能基板的倒扣装配。
LTCC技术以其优异的高频性能、高的集成密度和高的可靠性等特点，在航空、航天、弹载、通讯等领域获得广泛应用。但常规的LTCC通过共烧实现，常规布线细度为100μm±10μm，基板收缩偏差导致的图形位置误差可达±0.1mm(以基板长度35mm，烧结收缩率偏差±0.3％计算)，表面起伏可达0.1mm(内层导体膜层堆叠，基板翘曲等原因导致)，无法满足高密度芯片对布线细度、位置精度、表面平整度的需求(多数高密度、多功能芯片要求基板布线细度达到50μm，图形位置误差优于±0.02mm，基片表面平整度优于0.02mm，方能实现良好的倒扣装配)。
针对LTCC基板高平整表面高精度布线的需求，业内通常的方法有两种，一种是通过后烧的方式，利用高精密网版在烧结后的LTCC基板表面进行二次布线，该方法可有效消除由于基板自身收缩偏差导致的图形位置误差，但是对印刷网版精细度和精度要求较高，且要求电子浆料具有非常优异的印刷分辨率，应用比较受限，即便如此，实现50μm的细线难度依然巨大，成品率较低，专利“LTCC基板三维堆叠结构及其气密封装方法”和“一种LTCC基板的BGA互联结构及其实现方法”中均采用了后烧的方式制作图形，以消除共烧收缩偏差导致的图形位置偏差，但该方极难实现细度达50μm的高质量线条。另一种方法是通过薄膜电路制备工艺，在烧结后的LTCC基板表面通过溅射、光刻、电镀/化学镀的方式实现，但该方法工艺流程长，工艺成本高，且要求基板表面及其致密，否则在工艺过程中极其容易引起导线缺损导致短线或线缝之间出现金属化颗粒导致短路。
近些年，随着激光技术的发展，LDS技术被广泛用于基板或结构件表面的电路布线，专利“一种陶瓷电路基板表面精细化金属图案的制备方法”、“立体电路制造工艺及激光塑胶原料的复合组份、制造方法”、“激光直写薄膜和激光直写微纳图形的方法”、“立体封装结构及其制作方法”、“利用激光直接结构化的堆叠式封装体”、“一种表面织构微细电解加工用阴极的制作方法”、“一种LDS化学镀工艺”、“LDS薄膜天线及其制作方法”、“立体电路与金属件的连接方法和LDS天线”、“一种电子产品的LDS天线结构”中均公布了利用LDS技术在基板或结构件表面制作精密图形，但是该方法需要材料加入可被激光活化的元素，对材料选择性较强，对目前应用较多的高频LTCC材料适应性较低。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，可适用于不同的材料体系，能够实现基板表面高的平整度、高的线条细度和精度，能够较好的满足高密度芯片倒扣装配的需求。
本发明采用的技术方案如下：一种在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，包括以下过程：
步骤1、将烧结后的多层LTCC电路基板表面磨平；
步骤2、在磨平后的基板表面上制作导体图形；
步骤3、对导体图形进行精密修饰，获得高精度微细线条；
步骤4、对精密修饰后的基板进行后处理，消除高精度微细线条的边缘熔渣。
进一步的，所述步骤1中，采用颗粒度为3-5μm的研磨液进行研磨。
进一步的，所述步骤2中，采用印刷及二次烧结的方式制作导体图形。
进一步的，所述导体图形厚度为5-15μm。
进一步的，所述导体图形宽度大于所需高精度微细线条宽度。
进一步的，所述导体图形材料为Au、Ag、PdAg、PtAuPd中一种。
进一步的，所述步骤3中，精密修饰的具体方法为：采用激光对导体图形边缘区域进行蚀刻，去除导体图形的边缘区域，剩余的导体图形形成所需宽度的高精度微细线条导体图形。
进一步的，所述激光类型为紫外纳秒激光或紫外皮秒激光，加工功率为0.5-5W。
进一步的，所述步骤4中，后处理的具体方法为：对精密修饰后的基板进行加热处理，使蚀刻时线条边缘产生的熔渣软化，与基板和导体图形中的导体颗粒附着。
进一步的，所述加热处理的温度为500-900℃。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：利用研磨的方式实现LTCC多层电路基板表的高平整、利用激光蚀刻精密修饰的方式实现表面高精度微细线条制作、利用高温后处理方式实现导体图形边缘熔渣的清理。利用该方法制作LTCC表面高精度微细线条，能够获得较高的表面平整度，导体图形布置灵活，线条细度小，精度高，边缘平滑，对材料体系有较强的兼容性，所需设备及工艺均较为成熟。
附图说明
图1是本发明中烧结后未研磨的多层LTCC电路基板。
图2是本发明中研磨后的多层LTCC电路基板。
图3是本发明中制作导图图形后多层LTCC电路基板。
图4是本发明中制作导体图形后的多层LTCC电路基板俯视图。
图5是本发明中精密修饰后的多层LTCC电路基板。
附图标记：1-多层LTCC电路基板，2-基板内层的导体图形，3-金属化通孔，4-未研磨前的基板表面，5-基板底面导体图形，6-研磨后的基板表面，7-导体图形，8-高精度微细线条。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明涉及LTCC电路基板加工，特别是在LTCC基板的高平整表面上制作高精密微细线条，获得高的表面平整度、线条细度、线条精度，以满足高密度芯片倒扣装配的要求，支撑SIP高密度多功能封装的制作。
利用研磨的方式实现LTCC多层电路基板表面的高平整、利用激光蚀刻精密修饰的方式实现表面高精度微细线条制作、利用高温后处理方式实现导体图形边缘熔渣的清理，具体制作过程如下：
一种在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，包括以下过程：
步骤1、将烧结后的多层LTCC电路基板1表面磨平；
步骤2、在磨平后的基板表面6上制作导体图形7；
步骤3、对导体图形7进行精密修饰，获得高精度微细线条8；
步骤4、对精密修饰后的基板进行后处理，消除高精度微细线条的边缘熔渣。
步骤1中，将LTCC电路基板表面磨平，是指对烧结后的多层LTCC电路基板进行研磨，消除由于基板翘曲、内层图形堆叠导致的表面起伏,研磨时间和研磨条件根据产品硬度、产品研磨面积、磨削厚度设定。如图1所示为研磨前的电路基板，包括：基板内层的导体图形2，金属化通孔3，未研磨前的基板表面4，基板低面导体图形5；如图2所示为研磨后的电路基板，研磨后基板表面起伏小于0.015mm。
在一个优选实施例中，研磨时的研磨液颗粒度3～5μm，研磨时间和研磨条件根据产品硬度、产品研磨面积、磨削厚度设定。
步骤2中，制作导体图形的具体方法为：采用印刷及二次烧结的方式在磨平的LTCC基板表面制作导体图形，如图3、4所示，所述导体图形厚度为5-15μm，导体图形的宽度应大于产品最终需要的高精度微细线条的宽度，导体图形的材料根据电性能要求、组装要求选择，可采用Au、Ag、Pd/Ag、Pt/Au/Pd等。
所述导体图形用于与高密度芯片倒扣焊接，导体图形根据芯片的焊盘尺寸、布局及电路的互联关系而确定的。
在一个优选实施例中，如图4所示所述导体图形厚度为7～8μm，宽度为L＝100μm，导体图形材料为PdAg。
步骤3中，精密修饰指采用精密激光对导体图形边缘进行微细蚀刻，去除导体图形的边缘区域，剩余的导体图形形成产品需要宽度的高精度微细线条。所述激光类型优选为紫外纳秒激光或紫外皮秒激光，加工功率为0.5～5W。
在一个优选实施例中，如图5所示去除宽度为S＝50μm，获得高精度微细线条8，宽度为50μm，导体图形的位置误差小于0.015mm。
所述步骤4中后处理的具体方法为：对激光蚀刻后的基板进行高温加热处理，使线条边缘由于激光蚀刻产生的熔渣再次软化，并与基板和导体图形中的导体颗粒良好附着。
在一个优选实施例中，高温加热处理的温度为500-900℃。
在另一个优选实施例中，处理温度750℃，保温时间5min。
采用本发明中的方法制作LTCC表面高精度微细线条，能够获得较高的表面平整度，导体图形布置灵活，线条细度小，精度高，边缘平滑，对材料体系有较强的兼容性，且所需设备及工艺均较为成熟。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (7)

1.一种在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤1、将烧结后的多层LTCC电路基板表面磨平；
步骤2、在磨平后的基板表面上制作导体图形；
步骤3、对导体图形进行精密修饰，获得高精度微细线条；
步骤4、对精密修饰后的基板进行后处理，消除高精度微细线条的边缘熔渣；
所述步骤2中，采用印刷及二次烧结的方式制作导体图形；
所述步骤3中，精密修饰的具体方法为：采用激光对导体图形边缘区域进行蚀刻，去除导体图形的边缘区域，剩余的导体图形形成所需宽度的高精度微细线条导体图形；
所述步骤4中，后处理的具体方法为：对精密修饰后的基板进行加热处理，使蚀刻时线条边缘产生的熔渣软化，与基板和导体图形中的导体颗粒附着。
2.根据权利要求1所述的在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，其特征在于，所述步骤1中，采用颗粒度为3-5
Figure 575676DEST_PATH_IMAGE001
的研磨液进行研磨。
3.根据权利要求1所述的在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，其特征在于，所述导体图形厚度为5-15
Figure 824254DEST_PATH_IMAGE002
。
4.根据权利要求1所述的在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，其特征在于，所述导体图形宽度大于所需高精度微细线条宽度。
5.根据权利要求4所述的在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，其特征在于，所述导体图形材料为Au、Ag、PdAg、PtAuPd中一种。
6.根据权利要求1所述的在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，其特征在于，所述激光类型为紫外纳秒激光或紫外皮秒激光，加工功率为0.5-5W。
7.根据权利要求1所述的在LTCC基板高平整表面上高精密微细线条的制作方法，其特征在于，所述加热处理的温度为500-900℃。
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