[发明专利]用于低K、低温共烧复合材料（LTCC）带材的组合物以及由此形成的低收缩、多层LTCC结构

说明书

本发明提供了用于具有低K值和低收缩的LTCC生料带的新型组合物，以及十至二十层或更多层的生料带连同常规LTCC生料带的复合层压体。

技术领域

本发明涉及用于制备具有低K值和低收缩的LTCC生料带，能够定制这些低K值的新型组合物，以及至少两个此类低K、低收缩LTCC生料带连同收缩值为7%至8%的常规LTCC生料带一起制备十至二十层或更多的生料带的复合层压体的用途，其中所述复合层压体在两密耳构型中表现出大约1%至1.25%的收缩。

背景技术

通用LTCC

互连电路板是由大量极小电路元件组成的电子电路或子系统的物理实现，所述电路元件以电方式和机械方式互连。很多情况下，期望将这些不同类型的电子组件以一定排列方式组合起来，以便可将它们在一个单独的紧凑封装中物理隔离而又彼此相邻地组装，并且彼此电连接和/或电连接到从封装延伸出来的公共接头。

复杂电子电路通常需要电路由若干层通过绝缘介电层隔离的导体构建而成。导电层通过穿透介电层的导电途径（称为通路）在各级之间互连。此类多层结构使电路变得更加紧凑。

通常，通过将无机固体、有机固体和挥发性溶剂的浆液浇铸在可移除的聚合物膜上来形成LTCC带材。该浆液由一种或多种玻璃粉和陶瓷氧化物填充材料以及有机基质树脂-溶剂体系（介质）组成，其中该树脂-溶剂体系被配制和加工为包含分散悬浮固体的液体。用该浆液涂覆可移除式聚合物膜的表面，以便形成厚度与宽度均匀的涂层，从而制备带材。

在所有后续讨论中，应当理解，使用术语带材层或介电层意指存在导体两个表面的金属化以及与陶瓷带共烧的互连通孔填料。以类似的方式，术语层压体或复合材料意指已压制在一起形成一个整体的金属化带材层的集合。

LTCC对于尺寸稳定性、收缩的挑战

使用基于陶瓷的生料带制备低温共烧陶瓷（LTCC）多层电路描述于授予Steinberg的美国专利4,654,095中。共烧、自由烧结过程提供了超过在前技术的许多优点。然而，当需要较大电路时，沿平面或x,y方向的焙烧收缩的变化被证明太宽而不能满足需要。考虑当代尺寸减小的表面贴装组件，已证明收缩公差（x,y收缩的再现性）太大而不允许用于制造远大于6''乘6''的LTCC层压体。目前，随着各代新电路和包装演变，该上限不断受到对于更大电路密度的需要的挑战。这继而转化成更小的组件尺寸并由此转化成包括更窄的导体线和空间在内的更小的几何形状，以及带材中更细节距的更小通孔。所有这些均要求比可通过LTCC层压体自由烧结所实际上提供的低得多的收缩公差。

在生陶瓷主体的焙烧期间减小x,y收缩的方法公开在授予Mikeska的美国专利5,085,720中，其中将在焙烧期间变成多孔的剥离层放置在陶瓷主体上并且将组件焙烧同时维持组件上的压力与主体表面正交。该方法用于制备LTCC多层电路，所述电路提供超过Steinberg的显著的优点，因为通过压力辅助法获得减小的x,y收缩。开发了改善的共烧LTCC方法并公开在授予Mikeska的美国专利5,254,191中。该方法（称为PLAS，低压辅助烧结的首字母缩略词）将基于陶瓷的剥离带层放置在生LTCC层压体的两个主要外表面上。剥离带控制焙烧过程中的收缩。因为其使得电路结构的焙烧尺寸更可预测，所以所述方法代表焙烧收缩公差方面的极大改善。

在较新的发明中，被共同转让的USP7,147,736要求其优先权的美国专利申请60/385,697，约束烧结的教导内容扩展到包括使用不挥发、不可移除、不牺牲或不剥离的内部自约束带。经焙烧的层压体包括初级介电带层，其限定了最终陶瓷主体以及二次或自约束带的一个或多个层的体特性。后者的目的是约束初级带的烧结使得x,y方向上的净收缩为零。该方法被称为自约束低压辅助烧结法并使用简称SCPLAS。在完成共烧后，自约束带放置在结构内的关键位置中并且保留所述结构的一部分。除了保留z-轴对称之外，对自约束带的放置没有限制。