[发明专利]大陶瓷制品及其制造方法

说明书

本发明涉及共同烧制(Co-fired)的陶瓷结构领域，具体涉及供电子电路应用的大的陶瓷结构物，这些大的陶瓷结构物是用较小的陶瓷结构物接合到一起构成的。

通常，多层式陶瓷结构最好在电子基片和元件的生产中使用。多种不同类型的陶瓷结构可以使用，其中的一些将在下描述。例如一个多层的陶瓷电路结构可以包含多个金属线路图层，这种金属线路图层在起绝缘体作用的陶瓷层之间作为电子电路导体。这种电路基片可以设计带有称为“焊接板”的端接电气连接部分，用以固定半导体芯片、插接头引线、电容器和电阻器等。在各埋置的导体层之间的互连是通过在各陶瓷层上由金属膏填充的小孔形成的、称为“通径”的、用于电气连接的孔道来实现的，而那些小孔是在叠层或形成之前做成的。在烧结时，这些小孔变成一种以金属为基体的、密实烧结成的金属连接线。

通常，一般的陶瓷结构物是由未烧结的陶瓷毛坯制成的，这种毛坯由陶瓷颗粒、热塑性聚合物粘结剂、增塑剂和溶剂等混合制备而成，将这种合成物展开或浇注成陶瓷片或条，待溶剂从中挥发出去，便形成凝聚坚固的通用式陶瓷毛坯。经过裁切下料、叠层和层压，最后对毛坯以足够的温度烧结，驱离掉聚合粘结剂树脂，并把陶瓷颗粒烧结成密实的陶瓷基片。

在电子电路基片形成中所用的导电体是高熔点金属，例如钼、钨，或者贵金属金。然而，更希望的是能使用具有低电阻和低成本的导体，例如铜及其合金。

现行供电子电路应用的陶瓷结构物的边长约大到127mm。它能容纳约121个硅元件。一般，几个这样的陶瓷结构物由硬线连接在一起，以执行例如计算功能。由于所连接的陶瓷结构物之间有距离，必然存在着信号的传输延迟。这种布置的电特性需通过减小陶瓷结构之间的距离来求得改善。

一种办法是制造300mm或更大的大规模结构物，以容纳更多的硅元件。上述这种陶瓷结构物的表面积大约是现有陶瓷结构的4倍。由于一个单独结构物容纳有更多的硅元件，因此由硬线连接引入的传输延迟可以消除，能期望其电特性有明显的改善。

然而，生产这种大的陶瓷结构物存在困难。按照传统的带式浇铸技术，为获得大的陶瓷结构物，需要做的似乎是“简单地”把现有工具和工艺按比例放大。但是，这种想法可使制造成本过高。

本发明的构思是把几个较小的陶瓷结构物合并成一个单独的大陶瓷结构物。本发明除了能以较低成本取代简单地把现有工具按比例放大的制造法以外，它在如下方面也是有利的，即较小的陶瓷结构物比大的陶瓷结构物具有较好的尺寸稳定性。这表明由较小的陶瓷结构物相接合组成的大陶瓷结构物比带式浇铸大陶瓷结构物具有较好的尺寸稳定性。这种大陶瓷结构物的成品尺寸约为300mm或更大，能满足未来的电性能的要求。本方法毫无困难地解决了以下两个问题：一是在保持整个陶瓷结构面电连续性的同时，将一些较小的毛坯块接合在一起，二是能烧结成大陶瓷结构物而没有裂缝和扭曲。

到目前为止，还没有提出过能满足上述要求的制造方法。

下述的参考文件一般地涉及陶瓷部件的接合。

美国专利4,420,352公开了陶瓷热交换器部件的接合，其中被接合的邻接表面以射频加热方式进行局部加热。美国专利4,724,020公开了一种类似的处理工艺，其中的局部加热是利用高压跳火实现的。

美国专利4,767,479公开了一种粘结毛坯陶瓷浇铸芯体的方法。所述的浇铸芯体由陶瓷颗粒和粘结剂构成，该浇铸芯体中的粘结剂由加入的一种溶剂来软化，然后将陶瓷充填物颗粒加到至少一个被连接的表面上。此后，在溶剂挥发掉之前将一些陶瓷浇铸芯体组装起来。

美国专利4,928,870公开了一种陶瓷部件的接合方法，在被接合的表面间放置金属膜或金属线，然后使之在短时间内流过一个大电流。

美国专利4,952,454公开的陶瓷部件接合方法是将一种含有多金属和金属氧化物的胶体敷设在要接合的表面上，然后使组件加热以实现有效的结合。

美国专利4,953,627公开了陶瓷热交换器部件的一种接合方法，它以一种粘结材料(例如玻璃)加到要接合的表面上，然后将组件烧制，实现有效的粘结。

这里，本发明的一个目的是由小陶瓷结构物来构成供电子电路应用的大陶瓷结构物。

本发明的另一个目的是使构成的大陶瓷结构物中被接合部分之间保持电连续性。

本发明的又一个目的是提出一种制造上述大陶瓷结构物的一种方法。

结合附图参阅下文的描述，本发明的这些目的和其它目的会显得十分清楚。

本发明的第一个方面涉及一种供电子电路应用的大的陶瓷毛坯的制造方法，其步骤之一是将多个毛坯块边对边地接合，以构成一个大的毛坯。