[发明专利]一种基于激光键合的立体电路积层制造方法

权利要求书

1.一种基于激光键合的立体电路积层制造方法，所述立体电路包含多个具有气密性的介质层、导体层和层间互联孔，其特征在于，在传统介质层金属化的基础上通过介质层与导体层直接激光键合实现电路的积层制造，激光键合包括：

介质层或导体层表面处理；

层间对位固定；

激光选择性照射实现局部键合；

激光键合还包括：

步骤一：制作单层双面电路，将该单层双面电路为立体电路第一层，包括第一介质层以及分别位于第一介质层上下两面的两个第一导体层；

步骤二：采用激光对一个第一导体层进行处理形成第一表面处理层且/或对待键合介质层表面进行处理使其表面沉积一层第二表面处理层；

步骤三：将待键合介质层与立体电路第一层重叠对位以后整体放入上约束板与下约束板形成的空间内，通过上约束板和下约束板向待键合介质层以及立体电路第一层施加约束力，其中，上约束板为激光透明材料；

步骤四：激光从上约束板向待键合介质层照射，激光焦点偏离待键合介质层与立体电路第一层的界面预设距离，通过激光点动成线逐渐形成键合面；

步骤五：在待键合介质层与立体电路第一层键合的基础上，通过激光在待键合介质层上形成第二层间互联孔，通过表面金属化在待键合介质层上表面形成第二导体层，第一导体层通过层间互联孔与第二导体层导通；所述待键合介质层的材料为透明材料，所述透明材料为蓝宝石或玻璃，采用激光切割或者化学腐蚀的方式在待键合介质层形成流道结构，所述流道结构与第一介质流道通孔相通；

步骤六：在第二导体层上继续往上对位叠加并通过激光键合依次形成立体电路第三层至第n层，n大于等于4；所述步骤六中，在第二导体层上继续往上对位叠加第三介质层，第三介质层为立体电路第三层的介质层，第三介质层选择硅材料时，对应的第三表面处理层为二氧化硅，厚度为200纳米，约束力直接作用于第三介质层，使得第三表面处理层与第二导体层之间的键和界面压力为0.1-3MPa。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光键合的立体电路积层制造方法，其特征在于，所述步骤二中，第一导体层为铜导电材料时，对应的选择激光波长355nm，激光光斑直径0.015mm，激光平均能量设定为1.5W，频率45KHZ，激光标刻速率300mm/s的激光对一个第一导体层表面进行处理形成第一表面处理层，第一表面处理层为铜和铜的氧化物的复合物且/或采用物理气相沉积对待键合介质层表面进行处理使其表面沉积一层第二表面处理层，第二表面处理层材料为钛或铬金属，厚度不高于100纳米。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光键合的立体电路积层制造方法，其特征在于，所述上约束板为石英玻璃，施加在上约束板以及约束板上的压力为1Mpa。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光键合的立体电路积层制造方法，其特征在于，所述步骤四中，激光从上约束板向待键合介质层照射，激光选择为紫外纳秒脉冲激光，激光光斑直径0.015mm，激光平均能量设定为3W，频率50KHZ，激光标刻速率200mm/s，激光路径线重叠率不低于30%。

5.根据权利要求4所述的一种基于激光键合的立体电路积层制造方法，其特征在于，所述激光焦点向上偏离第二表面处理层与第一表面处理层的界面0～0.8mm，通过激光点动成线逐渐形成键合面，通过剪切测试，其结合强度不低于10MPa。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光键合的立体电路积层制造方法，其特征在于，所述激光选择CO2脉冲激光，激光焦点位于第三表面处理层与第二导体层的界面，激光光斑直径0.05mm，激光平均能量设定为10W，频率1KHZ，激光标刻速率20mm/s，激光点动成线逐渐形成键合面，激光路径线重叠率不低于30%。

7.根据权利要求1所述的一种基于激光键合的立体电路积层制造方法，其特征在于，所述立体电路中的任意一层均可通过预置腔体安装元器件，通过激光键合实现内置流道进行散热，内置元器件的气密性优于1×10^-8Pa m3/s。