一种用于LTCC多层布线曲面基板的制造方法

摘要

本发明公开了一种用于LTCC多层布线曲面基板的制造方法，属于电路先进集成基板制造领域。LTCC曲面基板主要包含多层LTCC基板层叠、金属化布线和层间信号通孔三个主要部分。然而，应用常规LTCC基板的制造技术难以实现曲面LTCC基板结构的制造。本发明的优点是：在曲面基板制造前，对每层LTCC的图形进行修正，充分保证了层间信号连接在曲面截面处的互连完整性；在印刷、叠片、层压和烧结阶段都引入带有目标曲面界面的承载板、叠片板和承烧板作为必要的辅助支撑保护装置，不仅充分保证了曲面结构制造中的精度，还在陶瓷片曲面化过程中给予其充分的支撑和保护。LTCC曲面基板的实现，使LTCC基板的应用扩展到结构功能一体化以及附形电路设计领域。

说明书

技术领域

本发明属于先进集成基板制造领域，特别涉及一种在低温共烧陶瓷 (LTCC)基板上实现多层布线曲面基板的制造方法。

技术背景

低温共烧陶瓷(LTCC)技术是上世纪八十年代发展起来的无源元件集 成电路技术。LTCC基板支持多层布线，能将部分无源元件集成到基板中， 使其具有高速、高频、高密度、高可靠性等优点，有利于系统小型化，在 提高电路组装密度的同时提高系统可靠性，因此被广泛应用于微波通信、 航空航天和军事电子等领域。

近年来，除了在电子技术领域的广泛应用，LTCC技术也逐渐被应用到 传感器、执行器以及微系统等其他应用领域中。这些应用主要得益于LTCC 基板良好的电学和机械性能，使得基于LTCC的微系统结构具备高可靠性 和高稳定性。更重要的是，应用LTCC技术，使一次性制造三维(3-D)微 系统结构成为可能，为实现更便捷的片上微系统提供了一种可行方案。其 制造的灵活度高、成本低、周期短、标准化制造等优点吸引了众多研究者 的目光，成为近年来LTCC技术研究的新热点。

为了满足上述众多应用对LTCC基板多样化的要求，曲面基板成为实 现结构功能一体化以及附形电路设计的主要实现形式。在曲面基板上实现 多层布线，有利于实现高集成度的电路模块；同时，曲面的形式进一步扩 展了基板的应用场合，使得曲面基板在共形结构设计中得以应用。

LTCC曲面基板主要包含曲面LTCC基板、基板内曲面多层间信号通孔 以及曲面每层上面的金属化布线三个主要部分。然而，在LTCC基板体系 内，应用常规LTCC基板的制造技术难以实现曲面LTCC基板结构的制造。 由于多层LTCC曲面基板的结构特殊性，其制造有两个技术难点：1)、曲 面结构精确控制技术；2)曲面多层基板之间的精准对位技术。两个核心技 术是决定多层LTCC曲面基板能否实现完好制造的关键。

发明内容

本发明提出了一种基板弯曲曲率和制造精度都可控的LTCC多层布线 曲面基板的制造方法。

本发明所采取的技术方案为：

一种用于LTCC多层布线曲面基板的制造方法，所述的LTCC多层布 线曲面基板由多层LTCC基板层叠构成，在LTCC基板上设置有金属化布 线和层间信号通孔，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据曲面基板的设计曲率，对基于平面LTCC基板设计的金属化 布线和层间信号通孔进行修正，保证曲面处理后金属化布线和层间信号通 孔的有效连通；

(2)依据修正后的电路图形，对每层LTCC生瓷片进行冲孔、填孔以 及图形化转移印刷操作；

(3)设计并制作带有支撑面和垂直定位销的曲面叠片板，在垂直定位 销辅助下，将印刷好的LTCC生瓷片按照图层顺序依次放置于该曲面叠片 板上；其中，曲面叠片板支撑面的曲率与曲面基板的设计曲率相同；

(4)对叠片后的LTCC生瓷片连同曲面叠片板进行包封并进行温水等 静压处理，得到LTCC生坯；

(5)设计并制作带有支撑面的承烧板，将LTCC生坯放置于承烧板上 进行烧结处理，获得曲面基板；其中，承烧板支撑面的曲率与曲面基板的 设计曲率相同。

优选的，在步骤(2)和步骤(3)之间还包括以下步骤：设计并制作 带有支撑面的曲面承载板，将已经印刷后的LTCC生瓷片放置于承载板的 支撑面上，其中，承载板支撑面的曲率与曲面基板的设计曲率相同。

优选的，步骤(4)中温水的温度为50℃至90℃。

本发明的优点是：在曲面基板制造前，对每层LTCC的图形进行修正， 充分保证了层间信号连接在曲面截面处的互连完整性；在印刷、叠片、层 压和烧结阶段都引入带有目标曲面界面的承载板、叠片板和承烧板作为必 要的辅助支撑保护装置，不仅充分保证了曲面结构制造中的精度，还在陶 瓷片曲面化过程中给予其充分的支撑和保护。

附图说明

图1为本发明所针对的LTCC多层布线曲面基板结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明的实施范例作进一步的描述。

实例中曲面基板的LTCC陶瓷层数为15层。所使用的材料为8英寸的 Ferro-A6M或DuPont951Pt。

一种用于LTCC多层布线曲面基板的制造方法，所述的LTCC多层布 线曲面基板由多层LTCC基板1层叠构成，在LTCC基板上设置有金属化 布线和层间信号通孔2，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据曲面基板的设计曲率，对基于平面LTCC基板设计的金属化 布线和层间信号通孔进行修正，保证曲面处理后金属化布线和层间信号通 孔的有效连通；

按照设计曲率、LTCC生瓷片厚度和产品层数，确定每一层金属化图形 的修正因子，并对电路原设计进行修正处理，得到每一层的冲孔文件和金 属化图形印刷文件；

(2)依据修正后的电路图形，对每层LTCC生瓷片进行冲孔、填孔以 及图形化转移印刷操作；

依据上一步骤得到的冲孔文件和印刷文件，制作填孔网版和印刷网版， 依次对各层LTCC生瓷片进行冲孔、填孔和金属化图案的印刷操作；

(3)设计并制作带有支撑面和垂直定位销的曲面叠片板，在垂直定位 销辅助下，将印刷好的LTCC生瓷片按照图层顺序依次放置于该曲面叠片 板上；其中，曲面叠片板支撑面的曲率与曲面基板的设计曲率相同；

(4)对叠片后的LTCC生瓷片连同曲面叠片板进行包封并进行温水等 静压处理，得到LTCC生坯；

优选的，步骤(4)中温水的温度为50℃至90℃。

(5)设计并制作带有支撑面的承烧板，将LTCC生坯放置于承烧板上 进行烧结处理，获得曲面基板；其中，承烧板支撑面的曲率与曲面基板的 设计曲率相同。

优选的，在步骤(2)和步骤(3)之间还包括以下步骤：设计并制作 带有支撑面的曲面承载板，将已经印刷后的LTCC生瓷片放置于承载板的 支撑面上，其中，承载板支撑面的曲率与曲面基板的设计曲率相同。