專利名稱：陶瓷基板的金屬化制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供 一種陶瓷基板的金屬化制作方法，尤其涉及利用納米界面活性劑涂 布于經(jīng)粗化處理的陶瓷基板表面，使不具有電極性的陶瓷基板表面可產(chǎn)生正負(fù)電極效 應(yīng)，如此，可透過電鍍薄膜方式于具有納米界面活性劑的陶瓷基板上沉積有較薄厚度的 第一金屬層，來達(dá)到符合市場需求性的功效。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，隨著科技發(fā)展的突飛猛進(jìn)及人類對更高生活品質(zhì)的追求，所以對于許多 產(chǎn)品的應(yīng)用特性趨向極為嚴(yán)格的要求，造成新開發(fā)材料的使用成為必要的手段。而現(xiàn)今 的積體電路封裝制作，受追求傳輸效率更佳以及體積小型化的影響(如行動(dòng)電話、迷你 筆記型電腦的電子元件)，因此業(yè)界對這方面投入了相當(dāng)可觀的研究經(jīng)費(fèi)。而經(jīng)過多年的 研究后，發(fā)明一種以使用陶瓷材質(zhì)為基板所制成的陶瓷基板。陶瓷基板具有優(yōu)良的絕緣 性、化學(xué)安定性、電磁特性、高硬度、耐磨耗及耐高溫，所以陶瓷基板所可達(dá)成的功效 遠(yuǎn)比現(xiàn)有的基板更好，因此陶瓷基板于目前在被使用的頻率上也就越來越高。然而現(xiàn)有 的用于陶瓷基板上的線路層，是利用熱壓合方式將金屬材質(zhì)層緊密附著于陶瓷基板上， 必須使用較厚的金屬材質(zhì)層才可附著于陶瓷基板上，且接合面易形成氧化銅(CuO)，造 成熱阻升高。如果使用太薄金屬材質(zhì)層，會在熱壓合過程中，造成金屬材質(zhì)層龜裂，導(dǎo) 致產(chǎn)品品質(zhì)降低，并產(chǎn)生制造成本提升的問題。因此，如何解決現(xiàn)有陶瓷基板的問題與缺失，即為從事此行業(yè)的相關(guān)廠商亟欲 研究改善的方向。
發(fā)明內(nèi)容
因此，發(fā)明人有鑒于上述的問題與缺失，乃搜集相關(guān)資料，經(jīng)由多方評估及考 量，并利用從事于此行業(yè)的多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)由不斷試作與修改，設(shè)計(jì)出此種陶瓷基板 的金屬化制作方法。本發(fā)明的主要目的在于，由于陶瓷基板(如AIN/A1203/LTTC等)為無機(jī)物不 帶任何正負(fù)電性，非常不容易與金屬接合，故利用鍍膜制作方式，先將陶瓷基板進(jìn)行潔 凈清洗，并使用微蝕刻方式將陶瓷基板表面進(jìn)行粗化處理，再利用納米級含Si的界面活 性劑涂布于陶瓷基板表面，使不具有電極性的陶瓷基板表面可產(chǎn)生負(fù)電極效應(yīng)。如此， 可透過鍍膜方式于納米界面活性劑上沉積有厚度較薄且易與陶瓷接合的帶正電的第一金 屬層(如Si/Ni/Cr或Fe/Co，F(xiàn)e/Co/Ni等金屬或金屬合金)，達(dá)到利用正負(fù)電極吸引的 電鍍薄膜方式，可于陶瓷基板上結(jié)合較薄厚度的第一金屬層，有效降低制造成本及提升 生產(chǎn)效益的功效，以符合市場的需求。本發(fā)明的次要目的在于，陶瓷基板已鍍膜的第一金屬層上，可再透過鍍膜方式 再結(jié)合有至少一層以上的第二金屬層，增加陶瓷基板上金屬材質(zhì)的厚度，使陶瓷基板于 第一金屬層上可結(jié)合有不同厚度的金屬材質(zhì)，所以可達(dá)到符合使用者的需求選擇使用，以及符合市場需求性的功效。且金屬材質(zhì)不受限制，具有較多金屬材質(zhì)選擇性。此外， 上述鍍膜方式可為真空鍍膜、化學(xué)蒸鍍、濺鍍或化學(xué)電鍍，達(dá)到導(dǎo)熱佳、電性傳導(dǎo)佳、 可靠度及結(jié)合力強(qiáng)的陶瓷基板，有效降低制造成本的效果。
圖1為本發(fā)明的架構(gòu)流程圖；圖2為本發(fā)明的步驟流程圖；圖3為本發(fā)明的制作步驟圖(一)； 圖4為本發(fā)明的制作步驟圖(二)。附圖標(biāo)記說明1-陶瓷基板；2-納米界面活性劑；3-第一金屬層；4-第二金 屬層；5-干膜。
具體實(shí)施例方式為達(dá)成上述目的及構(gòu)造，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段及其功效，以下結(jié)合附圖和 本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。圖1、圖2、圖3、圖4所示，分別為本發(fā)明的架構(gòu)流程圖、步驟流程圖、制作步 驟圖(一)、制作步驟圖(二)。由圖中可清楚看出，本發(fā)明的陶瓷基板的金屬化制作方 法，可借由以下步驟來進(jìn)行制造，其步驟為(100)將陶瓷基板1進(jìn)行潔凈清洗，再使用微蝕刻方式將陶瓷基板1表面進(jìn)行粗 化處理。(101)利用納米界面活性劑2涂布于陶瓷基板1表面，進(jìn)行陶瓷基板1表面改質(zhì)。(102)透過鍍膜方式于納米界面活性劑2上結(jié)合有第一金屬層3，完成于陶瓷基 板1上結(jié)合有第一金屬層3。(103)于第一金屬層3上透過鍍膜方式再結(jié)合有至少一層以上的第二金屬層4。(104)于第二金屬層4上貼附有干膜5。(105)利用蝕刻方式將線路部分外的干膜5、第一金屬層3及第二金屬層4去 除。(106)將線路部分的第二金屬層4上依序鍍上鎳及金/銀，完成一完整的電路基 板制作。本發(fā)明的主要目因陶瓷基板1為無機(jī)物不帶任何正負(fù)電性，故上述制造流程 中，先將陶瓷基板1用純水進(jìn)行沖洗。其純水可為蒸餾水等經(jīng)過濾的純水。并使用化學(xué) 藥劑的微蝕刻方式將陶瓷基板1表面進(jìn)行粗化處理，以增加陶瓷基板1表面與金屬材質(zhì) 的結(jié)合效益。再利用含Si的納米界面活性劑2涂布于陶瓷基板1表面，而進(jìn)行陶瓷基板 1表面改質(zhì)，使陶瓷基板1表面形成分子膜，降低表面張力及減少毛細(xì)管吸附力，同時(shí)穿 透并濕潤陶瓷基板1，避免后續(xù)加工過程中陶瓷基板1表面產(chǎn)生氣泡，經(jīng)由含Si的納米界 面活性劑2將陶瓷基板1進(jìn)行有機(jī)化改質(zhì)并透過無機(jī)陽離子活化，使SiO2表面由負(fù)電荷 轉(zhuǎn)變?yōu)檎姾?，然后再吸附陰離子界面劑制得改質(zhì)陶瓷基板1，其有機(jī)化改質(zhì)的較佳實(shí)施 例如下
SiOH+2Ca2+ — SiOCa++2H+SiOCa++2e" — SiOCa+ · e"(有機(jī)化改質(zhì)反應(yīng))如此，成形于陶 瓷基板1上的帶負(fù)離子的納米界面活性劑2會吸引帶正電極的第 一金屬層3，以形成正負(fù)電極吸引效應(yīng)，達(dá)到納米界面活性劑2做為陶瓷基板1與第一金 屬層3連結(jié)的介質(zhì)，透過納米界面活性劑2分別吸引陶瓷基板1與第一金屬層3;而上述 鍍膜方式可利用真空鍍膜、化學(xué)蒸鍍、濺鍍或化學(xué)電鍍等普遍且便宜的鍍膜方式，使第 一金屬層3可不限制特定金屬材質(zhì)結(jié)合于陶瓷基板1表面上。而當(dāng)使用鍍膜方式時(shí)，第一金屬層3會于改質(zhì)后的陶瓷基板1形成直流或高頻 電場使惰性氣體發(fā)生電離，而產(chǎn)生放電電漿體，使電離產(chǎn)生的離子和電子高速撞擊，讓 金屬分子鍍膜出來，或經(jīng)由電鍍原理將第一金屬層3鍍膜在陶瓷基板1上，如此，可于 陶瓷基板1表面沉積可形成有較薄厚度的第一金屬層3，而第一金屬層3的較佳厚度可為 0.01-1 μ m，且該第一金屬層3可為硅鎳鉻合金(Si/Ni/Cr)、鐵鈷合金(Fe/Co)或鐵鈷鎳 合金(Fe/Co/Ni)等合金的金屬(例如Si/Ni/Cr合金中Si的比例不超過10% )。上述陶瓷基板1上的納米界面活性劑2可為帶負(fù)電，吸引帶正電的第一金屬層 3，也可納米界面活性劑2為帶正電，吸引帶負(fù)電的金屬材質(zhì)，使納米界面活性劑2與第 一金屬層3產(chǎn)生正負(fù)電效應(yīng)，且納米界面活性劑2作為陶瓷基板1與第一金屬層3的介質(zhì) 即可，并不因此而局限本發(fā)明的專利范圍，如利用其他修飾及等效結(jié)構(gòu)變化，均應(yīng)同理 包含于本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。另外，當(dāng)陶瓷基板1已結(jié)合有較薄厚度第一金屬層3后，還可于第一金屬層3上 透過鍍膜方式，再結(jié)合有第二金屬層4(如銅、其它單純的金屬或金屬合金)，增加陶瓷 基板1上金屬材質(zhì)的厚度，使金屬材質(zhì)更為緊密結(jié)實(shí)。如此，陶瓷基板1上可結(jié)合不同 厚度的金屬材質(zhì)，來達(dá)到符合使用者的需求選擇使用，以及符合市場需求性的功效。且 金屬材質(zhì)不受限制，可為單純的金屬或金屬合金，具有較多材質(zhì)選擇性。此外，上述鍍 膜方式可為真空鍍膜、化學(xué)蒸鍍、濺鍍或化學(xué)電鍍，不需使用特殊昂貴的鍍膜方式，達(dá) 到制作簡易、快速、有效降低制造成本的效果。上述第二金屬層4上可進(jìn)一步貼附有干膜5，其干膜5為光聚合性樹脂材質(zhì)。 再將預(yù)設(shè)線路制成正板的光罩后，并定位及平貼于干膜5上，再經(jīng)曝光機(jī)進(jìn)行真空、壓 板及紫外線照射流程。其中紫外線的照射，將使干膜產(chǎn)生光聚合作用，但由于光罩的阻 擋，使紫外線無法透射至線路部分。因此，線路部分無法產(chǎn)生聚合作用，所以可利用顯 影液蝕刻未產(chǎn)生聚合的干膜5、第一金屬層3及第二金屬層4部分，透過物理及化學(xué)剝除 方式將預(yù)設(shè)線路顯現(xiàn)。此外，由于第二金屬層4的材質(zhì)為銅，具有較佳的傳導(dǎo)特性及散 熱效果。且去除第二金屬層4上殘留的干膜5后，再于第二金屬層4上依序鍍上有鎳及 金。上述的金還可為鈀或銀，借由金/銀可符合高頻的要求。此外，鎳可防止第二金屬 層4的銅遷移至金。上述本發(fā)明的陶瓷基板的金屬化制作方法于實(shí)際使用時(shí)，具有下列各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)， 如(1)利用納米界面活性劑2涂布于陶瓷基板1表面，而可透過鍍膜方式于納米界 面活性劑2上沉積有較薄厚度的第一金屬層3，來達(dá)到符合市場需求性的功效。
(2)利用納米界面活性劑2涂布于陶瓷基板1表面，使不限制特定金屬的第一金 屬層3可透過鍍膜方式結(jié)合于陶瓷基板1上，達(dá)到可使用普遍且較便宜的真空鍍膜、化學(xué) 蒸鍍、濺鍍或化學(xué)電鍍方式，具有多種方式選擇，有效降低制造成本。(3)陶瓷基板1上透 過鍍膜方式結(jié)合有第一金屬層3，可進(jìn)一步于第一金屬層3 上鍍膜有至少一層以上的第二金屬層4，而第一金屬層3及第二金屬層4可為單純的金屬 或金屬合金，所以不限制金屬材質(zhì)的使用，進(jìn)而具有較多金屬材質(zhì)選擇性。故，本發(fā)明為主要針對使用利用納米界面活性劑2涂布于陶瓷基板1表面，使不 具有電極性的陶瓷基板1表面可產(chǎn)生正負(fù)電極效應(yīng)。如此，可透過鍍膜方式于納米界面 活性劑2上沉積有較薄厚度的第一金屬層3，來達(dá)到符合市場需求性的功效。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制 性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進(jìn)行許多 改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷基板的金屬化制作方法，是指在陶瓷基板上鍍有較薄厚度的金屬材質(zhì)， 其特征在于其步驟包括(A)將陶瓷基板進(jìn)行沖洗，再使用蝕刻方式將陶瓷基板表面進(jìn)行粗化處理；(B)利用帶負(fù)電的納米界面活性劑涂布在粗化處理后的陶瓷基板表面，使納米界面 活性劑為陶瓷基板與第一金屬層的介質(zhì)；(C)透過鍍膜方式于帶負(fù)電的納米界面活性劑上連結(jié)有帶正電的第一金屬層，完成 陶瓷基板上結(jié)合有第一金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該第一金屬層上進(jìn)一 步鍍有至少一層以上的第二金屬層，而第二金屬層上覆蓋有干膜，并蝕刻成預(yù)設(shè)線路， 再于第二金屬層上鍍有至少一層或一層以上的金屬材質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該蝕刻方式是以微蝕 刻方式將陶瓷基板表面進(jìn)行粗化處理。
4.如權(quán)利要求1所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該陶瓷基板是以純水 進(jìn)行沖洗，而純水為蒸餾水。
5.如權(quán)利要求1所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該納米界面活性劑為 含Si的納米界面活性劑。
6.如權(quán)利要求1所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該第一金屬層的較佳 厚度為0.01-1 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該第一金屬層為硅鎳 鉻合金(Si/Ni/Cr)、鐵鈷合金(Fe/Co)或鐵鈷鎳合金(Fe/Co/Ni)等合金的金屬。
8.—種陶瓷基板的金屬化制作方法，是指在陶瓷基板上鍍有較薄厚度的金屬材質(zhì)， 其特征在于其步驟包括(A)將陶瓷基板進(jìn)行沖洗，再使用蝕刻方式將陶瓷基板表面進(jìn)行粗化處理；(B)利用帶正電的納米界面活性劑涂布在粗化處理后的陶瓷基板表面，使納米界面 活性劑為陶瓷基板與第一金屬層的介質(zhì)；(C)透過鍍膜方式于帶正電的納米界面活性劑上連結(jié)有帶負(fù)電的第一金屬層，完成 陶瓷基板上結(jié)合有第一金屬層。
9.如權(quán)利要求8所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該第一金屬層上進(jìn)一 步鍍有至少一層以上的第二金屬層，而第二金屬層上覆蓋有干膜，并蝕刻成預(yù)設(shè)線路， 再于第二金屬層上鍍有至少一層或一層以上的金屬材質(zhì)。
10.如權(quán)利要求8所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該蝕刻方式是以微 蝕刻方式將陶瓷基板表面進(jìn)行粗化處理。
11.如權(quán)利要求8所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該陶瓷基板是以純 水進(jìn)行沖洗，而純水為蒸餾水。
12.如權(quán)利要求8所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該納米界面活性劑 為含Si的納米界面活性劑。
13.如權(quán)利要求8所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該第一金屬層的較 佳厚度為0.01-1 μ m。
14.如權(quán)利要求8所述的陶瓷基板的金屬化制作方法，其特征在于該第一金屬層為硅鎳鉻合金(Si/Ni/Cr)、鐵鈷合金(Fe/Co)或鐵鈷鎳合金(Fe/Co/Ni)等合金的金屬。
全文摘要
本發(fā)明提供一種陶瓷基板的金屬化制作方法，尤其涉及陶瓷基板為無機(jī)物不帶任何正負(fù)電性，非常不容易與金屬接合，故利用鍍膜制作方式，先將陶瓷基板進(jìn)行潔凈清洗，并使用微蝕刻方式將陶瓷基板表面進(jìn)行粗化處理，再利用納米級含Si的界面活性劑涂布于陶瓷基板表面，使不具有電極性的陶瓷基板表面可產(chǎn)生負(fù)電極效應(yīng)。如此，可透過鍍膜方式于納米界面活性劑上沉積有厚度較薄且易與陶瓷接合的帶正電的第一金屬層，達(dá)到導(dǎo)熱佳、電性好、可靠度及結(jié)合力強(qiáng)的陶瓷基板，有效降低制造成本的效果。
文檔編號C04B41/88GK102010233SQ20091016958
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者劉吉仁, 林文新 申請人:禾伸堂企業(yè)股份有限公司