[发明专利]用于高频应用的低温共烧陶瓷结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括厚膜导体和薄膜导体的低温共烧陶瓷（LTCC）结构，以及用于制造所述结构的方法。

背景技术

低温共烧陶瓷（LTCC）结构是众所周知的，其提供用于高密度、高可靠性、高性能以及低成本互连件封装的可能性。LTCC结构由通常直接丝网印刷到各个印刷电路基板（green sheet）层上的低损耗、可共烧的玻璃-陶瓷介电带（dielectric tape）且兼容可共烧的厚膜导电组合物组成。诸如电阻器、电容器和电感器的嵌入式装置可应用到各个印刷电路基板层。通孔（via）形成于每层中并且被填充以提供各层与LTCC的层与外表面之间的电连接。各层层叠，然后焙烧以制造LTCC。厚膜导电组合物可丝网印刷到共烧LTCC的外表面上，然后焙烧。在美国专利7,687,417和美国专利7,611,645中进一步描述了包括在生带（green tape）上印刷厚膜组合物的多层LTCC处理、层叠方法和高温焙烧方法。

图1中示出具有丝网印刷到外表面上的厚膜导电组合物的LTCC结构的代表性横截面。LTCC结构10包含玻璃-陶瓷介电层11和丝网印刷厚膜内导体12。厚膜通孔互连件13提供内导体12之间的电连接，并且厚膜通孔互连件14提供内导体12与LTCC的上表面16上的厚膜外导体15和LTCC的下表面18上的厚膜外导体17之间的电连接。

丝网印刷的厚膜外导体具有空间分辨率有限的缺点。

存在具有用于在微波和毫米波频率应用中使用的窄导线宽度和导线之间紧密间距的外导体的需要。

发明内容

本发明涉及多层低温共烧陶瓷结构，该多层低温共烧陶瓷结构包括：

a)多层低温共烧陶瓷，其包括玻璃-陶瓷介电层，所述玻璃-陶瓷介电层具有在所述层的部分上的丝网印刷厚膜内导体，并具有在内导体之间并且从内导体到低温共烧陶瓷的上部外表面和下部外表面的丝网印刷厚膜通孔互连件，其中在焙烧之后已经抛光低温共烧陶瓷的上部外表面和下部外表面；以及

b)薄膜外导体，其沉积在低温共烧陶瓷的抛光的上部外表面和下部外表面上，其中将薄膜外导体图案化，使得薄膜外导体的至少一部分为线形式，并且其中所述线之间的间距小于50μm；

所述厚膜内导体和在内导体之间的厚膜通孔互连件、薄膜外导体、以及从内导体到上部外表面和下部外表面的厚膜通孔互连件均包含独立地选自金、银、铂、钯、它们的混合物及其合金的贵金属，并且其中从内导体到上部外表面和下部外表面的厚膜通孔互连件提供至薄膜外导体的电连接。

本发明还涉及多层低温共烧陶瓷结构，所述多层低温共烧陶瓷结构包括：

a)多层低温共烧陶瓷，其包括玻璃-陶瓷介电层，所述玻璃-陶瓷介电层具有在所述层的部分上的丝网印刷厚膜内导体，并具有在内导体之间并且从内导体到低温共烧陶瓷的一个外表面的丝网印刷厚膜通孔互连件，其中在焙烧之后已经抛光低温共烧陶瓷的所述一个外表面；以及

b)薄膜外导体，其沉积在低温共烧陶瓷的所述一个抛光的外表面上，其中将薄膜外导体图案化，使得薄膜外导体的至少一部分为线形式，并且其中所述线之间的间距小于50μm；

厚膜内导体和在内导体之间的厚膜通孔互连件、薄膜外导体、以及从内导体到所述一个外表面的厚膜通孔互连件均包含独立地选自金、银、铂、钯、它们的混合物及其合金的贵金属，并且其中从内导体到所述一个外表面的厚膜通孔互连件提供至薄膜外导体的电连接。

本发明还提供了用于制造多层低温共烧陶瓷结构的方法，所述方法包括：

a)提供包括玻璃-陶瓷介电层的多层低温共烧陶瓷，所述玻璃-陶瓷介电层具有在所述层的部分上的丝网印刷厚膜内导体，并具有在内导体之间并且从内导体到低温共烧陶瓷的上部外表面和下部外表面的丝网印刷厚膜通孔互连件；

b)抛光上部外表面和下部外表面；以及

c)在低温共烧陶瓷的抛光的上部外表面和下部外表面上真空沉积薄膜外导体；以及

d)将薄膜外导体图案化，使得薄膜外导体的至少一部分为线形式，其中所述线之间的间距小于50μm；

所述厚膜内导体和在内导体之间的厚膜通孔互连件、薄膜外导体、以及从内导体到上部外表面和下部外表面的厚膜通孔互连件均包含独立地选自金、银、铂、钯、它们的混合物及其合金的贵金属，并且其中从内导体到上部外表面和下部外表面的厚膜通孔互连件提供至薄膜外导体的电连接。

本发明还提供用于制造多层低温共烧陶瓷结构的方法，所述方法包括：