[发明专利]一种制作多层玻璃陶瓷电路的方法

说明书

本发明可以有广泛的应用领域，但是，它尤其适合于形成陶瓷结构，这种陶瓷结构是由包有熔融玻璃粘合料的陶瓷颗粒粉浆制成的，下面将就此作详细的描述。特别是，这种陶瓷结构可以做成具有高度可重复性和高精度公差的错综复杂的形状。这种结构适用于电子元件，如果与电路相结合，即可形成多层结构，例如：管脚栅格阵列。

管脚栅格阵列一般很小，是具有层间传导电路的多层的96%氧化铝板材。管脚栅格阵列能尽量减小大规模集成电路所需的尺寸，并且允许使用比常规方形封装更多的管脚数目。除与电路的电接触是将管脚钎焊到管壳边缘之外，边缘钎焊管壳在构造上与管脚栅格阵列相似。这两种管壳设计都提供了坚固、可靠、气密的封装，并且比CERDIP_S（陶瓷双列直插组件）优越，这是由于它们不取决于引线的玻璃密封。

常规的管脚栅格阵列一般至少包含三层由带铸工艺制成的氧化铝层。将钨或者钼-锰粉末丝网印刷到未烧结的氧化铝带上（96%Al₂O₃）形成层间电路。通过未烧结的氧化铝带上的约为5～10mil（密耳）的小孔实现层间电路的互连。互连或通孔导体也可由钨或钼-锰粉末形成。多层氧化铝带和导体通路均在约为1550～1600℃的范围内一起烧结。这样从氧化铝带中除去聚合粘合剂，将96%Al₂O₃烧结成块，并且产生了电流载体的局部烧结。其后，把镀金的合金管脚钎焊到通孔导体上。露出的导体可以用无电极工艺镀上一层镍。

应用以往的工艺制造管脚栅格阵列时，存在一些高代价的技术问题。最严重的问题是：在将氧化铝带进行高温烧结时，氧化铝带的体积收缩很厉害。体积的收缩高达40%之多，导至了约20%左右的线收缩。这样，在确定通孔和管脚的相对位置以及维持通孔电接触上产生了一些问题。在某些情况下，收缩严重得使导电电路和横向电路不能与管脚相连。用丝网印刷的常规方法将层间电路印在氧化铝带上，该电路比较致密而且烧结得很好。然而，可以用机械方法插入的通孔接触可能很松散，并且形成了很差的颗粒与颗粒的接触。

以前，内部夹着电路图形的玻璃陶瓷结构已在下列专利中得到公开：美国专利No.4301324（Kumar等）;美国专利No.4313026（Yamada等）;英国专利No.1232621（以及英国专利No.1349671。这些专利中的每一件与本发明都有具体的不同，它们当中都没讲到将一种包有熔融玻璃颗粒的粘合料中的固体氧化铝颗粒粉浆压实，以形成任何所需形状的陶瓷电介质材料。

其各层由本发明的方法所制作的多层氧化铝电路板，特别适用于制造一般的管脚栅格阵列，这已由Jerry    Lyman以“封装”为题，在1981年12月29日的“Electronics”Vol.54，No.26中作了披露。

本发明要解决的一个问题是提供一种一步工艺方法来形成复杂的陶瓷基片。进一步的问题是选择一种材料来构成陶瓷基片，以便能把熔点较低而高电导的电路材料安放在由该材料形成的一叠相邻的结构之间，并经得起所需要的烧结温度。

本发明的一个优点是：提供了一种由包有熔融玻璃粘合料的陶瓷颗粒粉浆形成玻璃陶瓷基片的工艺过程，这可以消除所述的现有工艺中 的一种或多种局限性及不足。

本发明的进一步优点是：提供了一种比较廉价的工艺过程，用来构成迭层基片之间夹有电路图形的多层玻璃陶瓷结构。

本发明的另一个优点是：提供了一个一步工艺，来制造选择好几何形状的玻璃陶瓷。

本发明的再一个优点是：铸出带有通孔的玻璃陶瓷基片。

本发明还有一个优点是：构成一个多层的具有互连线的玻璃陶瓷电路组件，其中，互连线在将它们与电路薄片钎焊时为半固体状态。

因此，这里提供了一种构成玻璃陶瓷结构或基片的工艺。每一玻璃陶瓷基片都由熔融玻璃颗粒和陶瓷颗粒粉浆形成，这些颗粒被放入型腔，在较低的压力下压实并冷却使熔融玻璃固化。接着，至少在玻璃陶瓷基片的一个表面上形成电路。然后，将至少两个玻璃陶瓷基片重叠，当中夹有电路。再将重叠的基片加热，直至每一基片的玻璃软化并与相邻基片中软化的玻璃相粘合，形成多层电路结构。在另一个实施例中，在把互连线与电路薄片钎焊时，它们处于半固体状态。

现借助于附图中的最佳实施例来阐述本发明及其进一步的发挥。

图1为按本发明的方法连续浇铸玻璃陶瓷混合料装置的侧视剖面图。

图2是按本发明的方法浇铸玻璃陶瓷混合料的分立部分装置的局部剖面简图。

图3为具有按本发明的方法制成的玻璃陶瓷基座和管帽的半导体管壳的侧视图。