一种氮化铝高温共烧陶瓷的混合集成电路基板制作方法

摘要

本发明属于混合集成电路基板制造技术领域，公开了一种氮化铝高温共烧陶瓷的混合集成电路基板制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、氮化铝HTCC基板制作；步骤二、氮化铝HTCC基板研磨抛光；步骤三、氮化铝HTCC基板清洗；步骤四、薄膜金属层溅射；步骤五、薄膜导体电路制作；步骤六、薄膜电阻层制作。该方法是在氮化铝高温共烧陶瓷基板上利用减薄抛光、薄膜溅射、光刻、电镀工艺进行高精度混合集成电路基板的制作，结合了HTCC技术和薄膜技术的优点，进行优势互补，可实现高集成度、高精度、高散热、高可靠混合集成基板的制作，彻底解决现有HTCC技术存在的不足，以满足新型低成本、高功率密度、高集成度封装基板的要求。

说明书

技术领域

本发明主要涉及混合集成电路基板制造技术领域，特别是涉及一种氮化铝高温共烧陶瓷的混合集成电路基板制作方法。

背景技术

随着电子整机系统朝着小型化、轻量化、大功率、多功能化的趋势不断发展，要求电子线路系统封装体积越来越小，而功率密度、散热能力、元器件集成密度、电传输性能等要求越来越高，对承载电子线路的基板提出了更高的要求，尤其是基板材料的稳定性和散热性能。

氮化铝高温共烧陶瓷(HTCC，high temperature co-fired ceramic)技术是一种采用将钨等高熔点金属浆料印刷于流延氮化铝生瓷片上，然后经过叠片、层压后，在1800～1900℃的高温下共烧为一体的工艺技术。

高温共烧陶瓷技术，具有结构强度高、化学稳定性好、电热性能优良、布线密度高、成本低等优点，近年来得到了广泛的关注。

当前大量使用的低温共烧陶瓷工艺，由于其采用贵金属浆料如金、银等作导体材料，成本过高，高温可靠性以及气密性都难以满足高功率密度封装的要求。而普通的高温共烧陶瓷工艺由于采用高温工艺，无法集成电阻，线路制作采用丝网印刷工艺，线条精度差，无法满足高集成度封装基板要求。

因此，亟需一种氮化铝高温共烧陶瓷的混合集成电路基板制作方法，满足高集成度封装基板要求。

发明内容

为了克服了上述缺点，本发明提供了一种氮化铝高温共烧陶瓷的混合集成电路基板制作方法，该方法是在氮化铝高温共烧陶瓷基板上利用减薄抛光、薄膜溅射、光刻、电镀工艺进行高精度混合集成电路基板的制作，减薄抛光、清洗方法、光刻套刻均是难点，该方法结合了HTCC技术和薄膜技术的优点，进行优势互补，可实现高集成度、高精度、高散热、高可靠混合集成基板的制作，彻底解决现有HTCC技术存在的不足，以满足新型低成本、高功率密度、高集成度封装基板的要求。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种氮化铝高温共烧陶瓷的混合集成电路基板制作方法，包括如下步骤：

步骤一、氮化铝HTCC基板制作；

步骤二、氮化铝HTCC基板研磨抛光；

步骤三、氮化铝HTCC基板清洗；

步骤四、薄膜金属层溅射；

步骤五、薄膜导体电路制作

步骤六、薄膜电阻层制作。

进一步的，步骤一中，首先对氮化铝生瓷片分层按照设计要求进行冲孔、冲腔，随后印刷金属浆料填孔、印刷表面电路图形。与普通HTCC基板制作不同的是，增加了两层仅有金属浆料填孔的无表面电路生瓷片用于补偿HTCC基板烧结后的平整度偏差以及后续研磨抛光的厚度削减，然后叠层和层压，最后进行烧结形成HTCC基板。

进一步的，步骤二中，先将需要实施薄膜工艺的HTCC基板用固体蜡粘接在陶瓷衬盘上，然后进行减薄、研磨和抛光处理，增加的两层空白层用于调节烧结后基板平整度的偏差，抛光后基板表面平整度≤50μm，粗糙度≤50nm。

进一步的，步骤三中，采用湿法清洗工艺对HTCC基板进行清洗，得到适合于薄膜布线的HTCC基板，清洗采用的清洗液中重铬酸钾95～105g，水195～205ml，硫酸4.8～5.2L，溶液温度，室温，时间30～60s。

进一步的，步骤四中，在HTCC基板表面溅射氮化钽、钛、铜、钛，氮化钽为电阻层，钛为粘附层，铜为种子层。

进一步的，在HTCC基板表面溅射后，氮化钽厚度为30～100nm，钛厚度为30～100nm，铜厚度为1～2μm，钛厚度30～100nm。

进一步的，步骤五中，在钛层表面进行匀胶、曝光、显影，形成所需的表面金属电路图形，电镀镍层、金层，去除光刻胶，然后利用湿法腐蚀的方法去除粘附层和种子层金属。

进一步的，电镀镍层厚度为2.5～4.5μ m，金层为1.3～3μm。

进一步的，步骤六中，在金层表面进行匀胶、曝光、显影，形成所需的表面电阻图形，然后利用湿法方法腐蚀电阻，去除光刻胶。

进一步的，步骤六中采用的电阻腐蚀液中，氢氟酸为190～210ml，硝酸为220～240ml，水为440～460ml。

与现有技术相比，本发明有如下有益效果：

(1)本发明提供的一种氮化铝高温共烧陶瓷的混合集成电路基板制作方法，可使得中、低频信号以及各种控制电源部分采用HTCC多层布线技术实现，表面电路采用薄膜技术，可集成薄膜电阻，线宽线距小，精度高，布线密度高，可以满足新型高功率密度、高集成度封装基板的要求。

(2)本发明通过预留空白层用于研磨抛光工序调节烧结后HTCC基板平整度的偏差，弥补了HTCC基板翘曲度大的难题，同时，采用抛光工艺降低了基板表面粗糙度，大大提高了薄膜布线的可靠性。

(3)本发明采用钨导体浆料制作氮化铝高温共烧陶瓷基板，制作成本低。

(4)本发明是一种新型高性能的高密度封装结构形式，有较高的应用价值和经济效益。

附图说明

图1是顶部预留2层只填孔表面电路生瓷片的HTCC基板结构示意图；

图2是减薄抛光后HTCC基板结构示意图；

图3是HTCC基板上种子层制作结构示意图；

图4是HTCC混合集成电路基板薄膜导体电路结构示意图；

图5是HTCC高精度混合集成电路基板结构示意图；

其中：1、生瓷片；2、钨金属柱；3、钨导体；4、氮化钽层；5、钛层；6、铜层；7、镍层；8、金层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的优选的结构和实现的方法做进一步的说明。

如图1-5所示，为一种氮化铝高温共烧陶瓷的混合集成电路基板制作方法，包括如下步骤：

步骤一、氮化铝HTCC基板制作：首先对氮化铝生瓷片分层按照设计要求进行冲孔、冲腔，随后印刷金属浆料填孔、印刷表面电路图形。与普通HTCC基板制作不同的是，增加了两层仅有金属浆料填孔的无表面电路生瓷片用于补偿HTCC基板烧结后的平整度偏差以及后续研磨抛光的厚度削减，然后叠层和层压，最后进行烧结形成HTCC基板，如图1所示；

此步骤中，增加的仅有填孔的空白生瓷片为两层。

步骤二、氮化铝HTCC基板研磨抛光：先将需要实施薄膜工艺的HTCC基板用固体蜡粘接在陶瓷衬盘上，然后进行减薄、研磨和抛光处理，增加的两层空白层用于调节烧结后基板平整度的偏差，以满足薄膜工艺对表面平面度和表面粗糙度的要求，如图2所示；

此步骤中，抛光后基板表面平整度≤50μm，粗糙度≤50nm，满足薄膜工艺对表面平面度和表面粗糙度的要求。

步骤三、氮化铝HTCC基板清洗：采用湿法清洗工艺对HTCC基板进行清洗，得到适合于薄膜布线的HTCC基板；

此步骤中，清洗采用的清洗液中重铬酸钾95～105g，水195～205ml，硫酸4.8～5.2L，溶液温度，室温，时间30～60s。

步骤四、薄膜金属层溅射：在HTCC基板表面溅射氮化钽、钛、铜、钛，其中氮化钽为电阻层，钛为粘附层，铜为种子层，如图3所示；

此步骤中，氮化钽厚度为30～100nm，钛厚度为30～100nm，铜厚度为1～2μm，钛厚度30～100nm。

步骤五、薄膜导体电路制作：在钛层表面进行匀胶、曝光、显影，形成所需的表面金属电路图形，电镀一定厚度的镍层、金层，去除光刻胶，然后利用湿法腐蚀的方法去除粘附层和种子层金属，如图4所示；

此步骤中，电镀镍层厚度为2.5～4.5μm，金层为1.3～3μm。

步骤六、薄膜电阻层制作：在金层表面进行匀胶、曝光、显影，形成所需的表面电阻图形，然后利用湿法方法腐蚀电阻，去除光刻胶，如图5所示。

此步骤中，电阻腐蚀液中，氢氟酸为190～210ml，硝酸为220～240ml，水为440～460ml。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。