[发明专利]流延成型法制备用于多层布线基板的AlN生瓷片的方法及制得的AlN生瓷片

说明书

技术领域

本发明涉及新型光电通讯材料领域，是电子陶瓷封装技术发展的重要领域之一,具体涉及一种用于光电通讯行业的AlN生瓷片及其流延制备方法。

背景技术

电子信息、电力电子、半导体激光、光电行业等装备的多功能化和自动化程度的日益提高要求电子线路系统必需具有功能完整、体积小、质量轻、高效率、高功率密度等特性，因而促进了相关的电子器件朝着大功率、高集成化和微型化方向迅速发展，很多产品需要在基板内部设计多层精密线路，从而达到电子器件需求。同时，对与之配套的电子线路承载基板的质量也提出了更高的要求，尤其是在热稳定性和热导率性能方面。传统的陶瓷承载基板主要有Al₂O₃、BeO。其中，Al₂O₃基板的热导率(20-30W/(m·K))低，散热性能达不到要求；BeO因价格昂贵及剧毒而逐渐被淘汰。AlN以160-230W/(m·K)的高热导率、低介电常数、热稳定性能良好等优点逐渐取代传统的Al₂O₃、BeO基板。目前，AlN基板已经在大功率模块电路、半导体激光器和LED等领域显示巨大优越性，具有广泛市场空间。

AlN基板常见的成型方法有干压成型、注塑成型及流延成型(tape casting)等，其中干压成型、注塑成型的基板不能满足内部多层布线要求，只有流延成型工艺制作的生瓷片才能满足其内部多层布线的要求。此外，流延成型法还具有生产效率高，成型坯体的重复性和尺寸一致性高等特点，适合于大面积、多种形状基板和封装产品制作，是多层陶瓷生瓷片的理想成型方法。流延成型工艺分为水基和非水基体系两种，水基体系流延技术的发明专利有：专利200910049377.5(公开号101863071A)一种超高温陶瓷的水基流延方法和专利200410016144.2(公开号1 1557776)水基流延法制作高热导率氮化铝陶瓷基板的方法。该工艺存在AlN粉体须进行抗水解处理、浆料干燥时间长、干燥易出现微裂纹等不足。目前水基流延技术还处于实验室研究阶段，未用于规模化生产。非水基体系流延技术的发明专利有：专利200810224311.0(公开号101386539)氮化铝陶瓷材料及其制作方法，专利200810142697.0(公开号101333114)一种高导热率氮化铝陶瓷基片的制作方法和专利03100287.0(公开号1421418)高热导率氮化铝陶瓷等。该工艺生产的流延生瓷片厚度一般为0.3mm以上，所获得的生瓷片主要用来制作光基板(内部不含金属化线路)，且不适合多层基板(内部设计金属化线路)制作需求。

光电通讯行业的AlN多层基板一般需要通过流延方法制备生瓷片,然后在经过后道工艺加工为多层基板,具体如下所示:AlN多层基板制作过程采用流延技术制作适合多层的生瓷片(厚度0.3mm以下)，然后再通过对生瓷片冲孔开腔、通孔填充浆料(钨浆等)、导带印制线路(钨浆等)、叠片等工艺制成为一定厚度的多层生瓷片，再通过排胶、烧结等工艺制成为多层AlN陶瓷基板。目前AlN多层布线工艺技术最多可达30层以上，满足电子器件朝着大功率、高集成化和微型化方向迅速发展的电路布线要求，但该技术对生瓷片的质量要求很高，例如：1)生瓷片要具有一定的强度和柔韧性，易于冲孔开腔；2)生瓷片的收缩与金属化浆料的收缩相匹配；3)工艺过程中添加的粘结剂等有机物易在惰性或者还原气氛下低温分解排尽；4)生瓷片的厚度一般控制为0.05～0.300mm；5)生瓷片厚度均一性好，厚度公差可控性好等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流延成型法制备用于多层布线基板的AlN生瓷片的方法及制备出的AlN生瓷片，所制作的生瓷片能满足光电通讯行业多层布线基板制作需求。

本发明的技术方案如下：

一种流延成型法制备用于多层布线基板的AlN生瓷片的方法，其特征在于：将AlN粉体、烧结助剂、分散剂、粘结剂、增塑剂和溶剂搅拌混合均匀，形成浆料，再通过流延的方法制得生瓷片，生瓷片厚度控制在0.300mm以下，具体制作步骤如下：

1)将烧结助剂、分散剂和流延添加溶剂混合进行第一次球磨；

2)将AlN粉体加入第一次球磨体系中，再进行第二次球磨；

3)在上述球磨后混合体系中加入粘结剂和增塑剂，进行第三次球磨；

4)待第三次球磨结束后，将浆料转移到真空脱泡系中统进行脱泡；

5)将脱泡后浆料进行流延，得到流延膜；

6)将流延膜在干燥制度下进行干燥，得到流延生瓷片；