[发明专利]用于制造电镀敷通孔的方法和相应的电路板

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来制造在电路板中的镀敷通孔的方法以及以这种方式制造的电路板。

背景技术

陶瓷电路板必须经常是从两侧是可以电接触的并且使得通过电路板的镀敷通孔成为可能。这通常通过在电路板中设定的孔洞来进行，所述孔洞以导电金属填充。这种镀敷通孔或者通路（Vias）通常具有大约100到300μm的直径。

现在通常使用相对昂贵的银或者其他贵金属膏体作为导电材料，该贵金属膏体由一种或多种金属粉末、可能的重量的1-10%的粘合玻璃成分（例如PbO、B₂O₃、Bi₂O₃ 或者SiO₂），以及高沸点的有机物（包括如乙基纤维素或乙烯丁缩醛的粘合剂以及如松油醇 或者酯醇的溶剂）共同构成。当电路板的衬底材料由AIN构成时，能够使用ZnO、SiO₂、CaO、TiO₂ 和 B₂O₃作为粘合玻璃。

铜金属喷镀越来越多地用作导电材料，其中经常使用填充有具有大约在1到3μm直径的铜微粒和粘合玻璃成分的膏体用来填充通路。接着材料在650摄氏度到1200摄氏度的情况下在具有很低氧气成分（< 1-100 ppm）的氮气环境中燃烧。在使用铜膏体时产生了问题，即当铜膏体只由上述通常物质组成时，在燃烧时所述铜膏体严重收缩、破裂和/或从通路中再次跌落出来。然后在金属喷镀内或者在平面金属喷镀的连接区域中能够形成大的空洞和/或裂缝。在最糟糕的情况下，通路能够烧结成钉状并且跌落出孔洞。在形成裂缝或者空洞的情况下，镀敷通孔具有增加的电阻并且也不是密封的。

当要构造氧气敏感部分（例如电路（Si）、LED或OLED）时，相对周围环境的密封性是尤其重要的。向上地这些部件大多通过焊接或者粘合的盖子、透镜或者类似物得以保护。然而也不允许从下方空气或者湿气进入，所述空气和湿气尤其是通过密封不透的镀敷通孔的金属喷镀释放。

人们尝试通过添加粘合玻璃来消除在烧结时导电材料的收缩。尽管膏体中包含粘合玻璃，然而收缩的负面影响常常至少不能足够地避免。

在AIN-陶瓷时这种现象是特别有问题的，原因在于只有很少的原料不能让AIN在加热时分解。AIN只在特定的条件下亚稳定和分解形成最低能量的铝合物Al₂O₃。一些氧化物如同尤其经常使用的Bi₂O₃或者之前通常剧烈腐蚀AIN的PbO，根据以下反应方程式分解成铝氧化物、铅和氮气：

其他氧化物如同ZnO只缓慢的分解AIN并且因此更合适作为对陶瓷的金属喷镀的粘合剂。此外重要的是在AIN的情况下实现低的TCE(热膨胀系数)，由此粘合部不开裂。

传统的添加剂（如同铅氧化物或者铋氧化物）在此基于环境保护的原因或者与AIN反应过于剧烈而避免。由分解反应从AIN形成的氮气（参见上文）使得金属喷镀多孔并且膨大。

发明内容

因此本发明的任务是提供一种可以制造镀敷通孔的方法，所述镀敷通孔安全地保持在电路板的孔洞中并且关于电流传导具有良好的特性。提供的方法应该尽可能基于通常的方法，以便于避免昂贵的设备改变。此外应该提供材料，所述材料使得在低消耗的情况下制造高质量的镀敷通孔成为可能。

该任务通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求12的金属喷镀得以解决。附属的权利要求定义了本发明优选的实施方式。

相应地一种用于制造电镀敷通孔的方法，所述方法避免在燃烧时膏体的收缩或者基本上在任何情况下大大地减少膏体的收缩，该方法包括以下步骤：混合膏体、将膏体引入电路板的孔洞中并且在热效应下硬化膏体。该膏体在此包括至少一种导电材料和填充原料，其中在硬化时填充原料经历体积增长，使得导电材料体积的收缩通过热效应时硬化得以平衡。

本发明原则上适合所有材料的电路板，然而尤其优选地是由陶瓷，特别是基于AIN或者Al₂O₃的陶瓷。

优选地能够使用铜微粒，尤其是平均颗粒大小d50在1到10μm的铜微粒作为导电材料。但是其他的导体物质，尤其是通常的金属或者合金也能够使用于此目的。

根据本发明的填充原料能够例如是氮化物形式的物质，所述物质添加入膏体。在氮气环境中燃烧时，所述物质或者填充原料氮化并且通过氮化经历体积增长。该体积增长，例如通过烧结微粒，至少相当地再次平衡了传导物质体积减少。