專利名稱：熱壓制陶瓷扭曲控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對高溫處理期間，更特別地，在金屬化多層陶瓷(MLC)基片的熱壓制中對扭曲的控制。
背景技術(shù)：
在MLC基片的制造中，從鑄造粘土形成陶瓷印刷電路基板。各個陶瓷印刷電路基板經(jīng)由通孔和導(dǎo)電金屬而個性化。然后陶瓷印刷電路基板以預(yù)定的設(shè)計次序堆疊在一起，以形成未加工(green)陶瓷層壓板。在堆疊了印刷電路基板之后，對印刷電路基板施加熱和壓力，以提供具有連續(xù)的導(dǎo)電金屬布線的未加工陶瓷層壓板，在隨后的處理期間，它的層將保持接觸。
向堆疊的印刷電路基板施加熱和壓力的該工藝稱為層壓。然后在稱為燒結(jié)的工藝中對未加工陶瓷層壓板進行燒制，其中在熱和壓力下使未加工層壓板致密化。在單軸施加的壓力下燒結(jié)陶瓷的工藝也稱作熱壓制。當(dāng)在所有方向上施加壓力時，那么該燒結(jié)工藝通常稱作熱等靜壓制。相比之下，自由燒結(jié)通常是指在沒有外部負荷或壓力下燒結(jié)的工藝。
在主要用來使MLC基片中的陶瓷和導(dǎo)電金屬材料致密化的熱壓制工藝期間，通常出現(xiàn)MLC基片的大的體積收縮。更具體地，在熱壓制的情況下，當(dāng)在一個方向上施加壓力時，貫穿該致密化主體，該體積收縮經(jīng)歷相當(dāng)大的非均勻粘性形變。由于致密化和粘性形變過程通常都依賴于樣本粘性，這兩個過程同時發(fā)生，但以不同的對溫度敏感的形變率發(fā)生。另外，當(dāng)熱壓制MLC產(chǎn)品時，致密化過程也將依賴于金屬相的分布，而對外部條件有些不敏感，主要是因為用于致密化的主驅(qū)動力是陶瓷相表面張力。相比之下，粘性形變過程將具有對施加到樣本的所有外力的強依賴性。
通常陶瓷和導(dǎo)電金屬材料在物理和運輸特性上具有很大差異。在陶瓷相和金屬相之間的致密化曲線以及致密化的開始也很不同。當(dāng)金屬致密化率對施加的壓力敏感時，利用在燒結(jié)工藝期間外部壓力的施加，可以減少致密化率的一些差異。但致密化期間單軸外部壓力的使用，也產(chǎn)生樣本的粘性形變。結(jié)合粘性形變率，復(fù)合物的復(fù)雜致密化過程導(dǎo)致導(dǎo)電金屬特征的圖形的扭曲和基片主體尺寸的扭曲。
扭曲定義為實際燒結(jié)后尺寸從理想設(shè)計尺寸的偏離。主體尺寸的扭曲包括稱為彎曲度(camber)的表面平坦度的偏離。在通過熱壓制工藝的燒結(jié)中的扭曲控制需要導(dǎo)電金屬和陶瓷材料具有類似的收縮率，以與陶瓷金屬復(fù)合物物理特性一致的率(rate)施加外部壓力，以及仔細選擇對產(chǎn)品施加壓力的方法。但是，即使在仔細選擇材料的情況下，批次間材料的差異也可以導(dǎo)致例如由于污染或顆粒大小分布引起的不可預(yù)測的收縮。此外，對致密化樣本施加外部壓力也會引入有關(guān)處理的差異，諸如負荷差異，這會導(dǎo)致給定樣本批次的產(chǎn)品與產(chǎn)品的差異，并且產(chǎn)生產(chǎn)品扭曲。在MLC基片中，該扭曲會將其本身表現(xiàn)為基片翹曲、基片彎曲度和基片尺寸的差異。高度扭曲導(dǎo)致具有低產(chǎn)量和增加的生產(chǎn)成本的產(chǎn)品。
熱壓制通常用來使陶瓷金屬復(fù)合物在比使用自由燒結(jié)方法完成該同一工藝所需的溫度低的溫度下致密化。當(dāng)在陶瓷相和金屬相之間的收縮率的差異相當(dāng)大并且通過諸如顆粒大小分布和材料化學(xué)的常規(guī)方式不能適當(dāng)?shù)販p小時，在致密化期間外部壓力的使用也幫助控制致密化期間的基片彎曲度。在一些應(yīng)用中，外部壓力的使用是產(chǎn)生給定陶瓷金屬復(fù)合物的唯一可行的制造工藝。但是在燒結(jié)期間外部壓力的使用將許多復(fù)雜性引入到燒結(jié)工藝中，這直接影響到制造成本。
例如，燒結(jié)期間外部壓力的使用需要使用特別設(shè)計的硬件來將壓力傳遞給致密化下的產(chǎn)品。燒結(jié)硬件不應(yīng)局限于產(chǎn)品加熱、冷卻或任何化學(xué)反應(yīng)，其涉及大量運輸，并且不應(yīng)在壓力下嚴重形變。而且，用來施加燒結(jié)壓力的硬件耗盡有價值的爐量。因而，更高的外部燒結(jié)壓力和溫度直接轉(zhuǎn)化為更昂貴的硬件以執(zhí)行成本已經(jīng)很高的燒結(jié)工藝。
然后并不意外的是，對于給定的制造生產(chǎn)率，熱壓制工藝比自由燒結(jié)更加昂貴。為了降低成本，每個被熱壓制的樣本可以包括許多最終產(chǎn)品，這通常在隨后的燒結(jié)后劃片操作中進行分離。不幸的是，當(dāng)該層壓板包括多個產(chǎn)品時，對于控制在熱壓制期間的層壓板扭曲做出的努力相當(dāng)大地增加了難度。這主要因為在通常的合并(multi-up)層壓板中，各個產(chǎn)品樣本或“合并”之間的間隔沒有冶金。燒結(jié)的層壓板的粘彈特性依賴于冶金分布，并且因此合并層壓板燒結(jié)固有地在物理和運輸特性中埋入差異。
MLC基片的制造涉及直接影響燒結(jié)步驟期間的產(chǎn)品尺寸和扭曲的多個工藝。以增加的成本花費很大的努力來控制燒結(jié)后MLC基片尺寸。微電子技術(shù)的進步不斷增加了芯片輸入/輸出“I/O”的數(shù)目，同時減小了相應(yīng)的芯片大小。這產(chǎn)生對具有減小的頂表面金屬(TSM)互連尺寸的MLC基片的需求。相應(yīng)地，需要增加MLC基片底表面I/O焊盤密度。這種設(shè)計需求增加了產(chǎn)品構(gòu)造特別是產(chǎn)品尺寸控制上的挑戰(zhàn)性。因此，需要在MLC基片制造中的有成本效益的扭曲控制。
對于在MLC基片制造期間控制基片尺寸，當(dāng)前采用了多種方法，它們可適用于在自由燒結(jié)條件下被致密化的陶瓷金屬系統(tǒng)。但是，當(dāng)在外部壓力下進行致密化時可以使用的方法有限。有時，額外的在壓力下的燒結(jié)工藝是可應(yīng)用的并且將減小一些材料系統(tǒng)中的陶瓷扭曲。但是該工藝是昂貴的并且導(dǎo)致額外的產(chǎn)量損失。通常該工藝是不可行的。另外，可以采取對貫穿基片使用的導(dǎo)電金屬的類型進行特制來控制產(chǎn)品扭曲，但這對于控制全局扭曲沒有用。
而且，該解決方案并不全面，它不總是解決各個產(chǎn)品扭曲的問題?？尚械淖畲蟪潭仁牵灤└鱾€產(chǎn)品的導(dǎo)電金屬的選擇性分布可以限制各個產(chǎn)品扭曲，但不能控制全局扭曲問題。有時使用印刷電路基板堆疊層壓壓力調(diào)整來控制全局扭曲。但是當(dāng)與熱壓制一起使用時該技術(shù)不太有效。最后，在一些情況下，通過調(diào)整在關(guān)鍵區(qū)域中的導(dǎo)電金屬分布，可以使用產(chǎn)品重新設(shè)計作為工具來減小扭曲。但是，這不是所希望的，因為這成本非常高并且影響新產(chǎn)品上市時間?，F(xiàn)有的用來控制產(chǎn)品尺寸的過程和模型不是完全可預(yù)測的，并因此不是可靠的，并且是相當(dāng)受限的。
對于改進電子封裝的尺寸控制，有由其他人提出的方法。Nataraian等人的美國專利No.6,627,020，在此將其公開內(nèi)容通過參考引入，公開了使用離散的非致密化結(jié)構(gòu)來控制自由燒結(jié)的多層陶瓷基片的尺寸。Robbins等人的美國專利No.5,801,073，在此將其公開內(nèi)容通過參考引入，公開了一種用于生產(chǎn)在封裝內(nèi)由不同材料制成的電子封裝器件的方法。Robbins公開了一種通過使用高純度反應(yīng)鍵合氮化硅作為介電陶瓷材料來實現(xiàn)封裝的最小總體收縮的方法。
Mori等人的美國專利No.5,370,760，在此將其公開內(nèi)容通過參考引入，公開了一種降低在燒結(jié)之前的層壓工藝期間陶瓷層壓板中的金屬化特征的扭曲的方法。Mori公開了模具的使用，模具是一種工具，具有外部和內(nèi)部，與層壓板的中心部分相比，該模具可以更大程度地壓縮層壓板的外部周緣部分。該公開沒有解決在燒結(jié)工藝期間引起的扭曲的控制。
盡管有這些現(xiàn)有技術(shù)，但仍然需要使外部燒結(jié)壓力最小化并且控制已設(shè)計的、但不能滿足它們的燒結(jié)后尺寸要求、并且其總體扭曲對于現(xiàn)有的尺寸控制方法不可改正的MLC基片的尺寸。
在參考以下結(jié)合附圖進行的描述之后，本發(fā)明的這些以及其他目的將變得更加顯而易見。
發(fā)明內(nèi)容
通過，根據(jù)第一實施方式，提供下列方法實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。該方法是一種用來控制在負荷下燒結(jié)的多層陶瓷基片的燒結(jié)后尺寸的方法，包括以下步驟
提供至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)；提供至少一個個性化陶瓷印刷電路基板，其具有局部周緣切口區(qū)域和外部周緣切口區(qū)域；將該第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)放置在該個性化陶瓷印刷電路基板的局部周緣切口區(qū)域上；將具有第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)的該個性化陶瓷印刷電路基板放置在個性化印刷電路基板的堆疊中；層壓該個性化陶瓷印刷電路基板堆疊以形成未加工陶瓷層壓板，其中第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)將在層壓期間至少部分地控制未加工陶瓷層壓板的尺寸；在負荷下燒結(jié)未加工陶瓷層壓板以形成多層陶瓷基片，其中第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)將在燒結(jié)期間至少部分地控制多層陶瓷基片的尺寸。
該方法可以進一步包括以下步驟燒結(jié)后篩分(sizing)多層陶瓷基片，由此從多層陶瓷基片分離第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)。
該方法可以進一步包括以下步驟提供第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)；在層壓之前，將該第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)放置在個性化陶瓷印刷電路基板的外部周緣切口區(qū)域上，其中該第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)將在層壓期間至少部分地控制未加工陶瓷層壓板的尺寸；以及燒結(jié)前篩分未加工陶瓷層壓板，由此在燒結(jié)之前，從未加工陶瓷層壓板分離第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一種實施方式中，提供了一種用來控制多層陶瓷基片的燒結(jié)后尺寸的方法，該多層陶瓷基片作為合并未加工陶瓷層壓板被在負荷下層壓并燒結(jié)，該方法包括以下步驟提供至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)；提供至少一個個性化陶瓷印刷電路基板，其具有被局部切口區(qū)域分離的多個產(chǎn)品樣本并且具有周緣外部切口區(qū)域；將第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)放置在個性化陶瓷印刷電路基板的局部切口區(qū)域上；將具有第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)的個性化陶瓷印刷電路基板放置在個性化印刷電路基板的堆疊中；層壓該個性化陶瓷印刷電路基板堆疊以形成合并未加工陶瓷層壓板，其中第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)將在層壓期間至少部分地控制該合并未加工陶瓷層壓板的尺寸；在負荷下燒結(jié)未加工陶瓷層壓板以形成合并多層陶瓷基片，其中第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)將在燒結(jié)期間至少部分地控制該合并多層陶瓷基片的尺寸。
該方法可以進一步包括以下步驟燒結(jié)后篩分該合并多層陶瓷基片，以形成各個多層陶瓷基片并由此從各個多層陶瓷基片分離第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)。
該方法可以進一步包括以下步驟提供至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)；在層壓之前，將第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)放置在個性化陶瓷印刷電路基板的外部周緣切口區(qū)域上，其中該第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)將在層壓期間至少部分地控制合并未加工陶瓷層壓板的尺寸；以及燒結(jié)前篩分合并未加工陶瓷層壓板，由此在燒結(jié)之前，從合并未加工陶瓷層壓板分離該第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，提供了一種多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其包括多個層壓的陶瓷印刷電路基板；至少一個個性化陶瓷印刷電路基板，其具有局部周緣切口區(qū)域和外部周緣切口區(qū)域；至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)，放置在個性化陶瓷印刷電路基板的局部周緣切口區(qū)域上。
該多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)可以進一步包括放置在外部周緣切口區(qū)域上的至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，提供了一種合并多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其包括多個層壓的陶瓷印刷電路基板；至少一個個性化陶瓷印刷電路基板，其具有被局部切口區(qū)域分離的多個產(chǎn)品樣本并且具有周緣外部切口區(qū)域；至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)，放置在個性化陶瓷印刷電路基板的局部切口區(qū)域上。
該合并多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)可以進一步包括放置在外部周緣切口區(qū)域上的至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)。
在所附的權(quán)利要求中詳盡地給出了認為新穎的本發(fā)明的特征以及本發(fā)明的要素特性。附圖僅用于說明的目的而沒有按比例繪制。但是，就構(gòu)造和操作的方法二者來說，通過參考以下結(jié)合附圖進行的詳細描述，可以最好地理解本發(fā)明本身。其中圖1A是常規(guī)金屬化陶瓷印刷電路基板的示意性頂視圖。
圖1B是常規(guī)未加工陶瓷層壓板的示意性側(cè)視圖。
圖2A是增加有本發(fā)明的連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)以控制扭曲的金屬化陶瓷印刷電路基板的示意性頂視圖。
圖2B是增加有本發(fā)明的連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)以控制扭曲的未加工陶瓷層壓板的示意性側(cè)視圖。
圖3至圖5表示在未加工層壓板中的多層和多個位置上使用本發(fā)明的連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)以控制扭曲的示意圖。
具體實施例方式
在MLC燒結(jié)期間，未加工陶瓷層壓板經(jīng)歷大量體積改變，通常從約40％到約60％的收縮，以產(chǎn)生最終的MLC基片。在自由燒結(jié)工藝的情況下，MLC基片在所有三個維上收縮，通常在每個維上線性地約10％到約20％。如果在負荷下進行燒結(jié)，則一個維可以經(jīng)歷大部分的收縮，特別是在施加負荷的方向上。這直接依賴于用來向未加工陶瓷層壓板施加燒結(jié)壓力的方法。在自由燒結(jié)和在負荷下的燒結(jié)這兩者中，在陶瓷致密化階段，都發(fā)生MLC基片收縮。在該階段期間，MLC基片的粘性足夠低并且允許由表面張力支配驅(qū)動的內(nèi)部燒結(jié)力來使MLC基片收縮到其最終尺寸。本發(fā)明針對對在負荷下燒結(jié)期間的扭曲的控制。
在未加工陶瓷層壓板中的陶瓷相和金屬相之間的相互作用確定一些最終的MLC基片尺寸，并從而限定產(chǎn)量水平。由于它們不同的物理化學(xué)特性，金屬相和陶瓷相以不同的開始和率致密化。該致密化率的不同直接促成燒結(jié)后MLC基片尺寸從設(shè)計尺寸的偏離，主要是因為在通常的MLC基片中的金屬相不是均勻分布的。
另外，在給定陶瓷層壓板中不同類型的冶金的使用，也促成燒結(jié)期間的基片扭曲。在MLC制造中所述這兩種扭曲引起因素都是不可避免的，因為它們對于基片在集成電路芯片和電子卡之間所提供的電氣和機械互連作用是必需的。
本發(fā)明適用于任何個性化陶瓷印刷電路基板。個性化陶瓷印刷電路基板可以或不可以被金屬化。術(shù)語“個性化”是指由于特定特性而被選擇用于層壓板中的陶瓷印刷電路基板。在該特性通常是在板上篩選的金屬化圖形的同時，它也可以是指空白或非金屬化的板的特定特性，諸如其厚度。在個性化陶瓷印刷電路基板被金屬化的地方，導(dǎo)電金屬可以是例如鉬、鎳、銅、鎢、金屬陶瓷導(dǎo)體和金屬玻璃導(dǎo)體。個性化陶瓷印刷電路基板可以包括例如氧化鋁、硼硅酸玻璃陶瓷或氮化鋁。
參考圖1A，示出了典型的金屬化印刷電路基板10的頂視圖。在該特定實施例中，印刷電路基板10包含四個陶瓷產(chǎn)品35，或四個合并、外部切口區(qū)域20和局部切口區(qū)域30，該外部切口區(qū)域20將在燒結(jié)之前被未加工地篩分開，該局部切口區(qū)域30圍繞并分離陶瓷產(chǎn)品35，在燒結(jié)之后該局部切口區(qū)域30將被從陶瓷產(chǎn)品或合并35中分離出。這通常通過濕法篩分工藝完成。圖1B示出了未加工陶瓷層壓板100的示意圖，在該特定情況下并且為了描述本發(fā)明的唯一目的，該未加工陶瓷層壓板100從5個不同的金屬化印刷電路基板制得。
本發(fā)明公開了對未加工陶瓷層壓板切口區(qū)域增加適當(dāng)?shù)靥刂?tailored)的非致密化結(jié)構(gòu)，諸如連續(xù)的薄金屬結(jié)構(gòu)，改進了在熱壓制燒結(jié)工藝期間對陶瓷產(chǎn)品的尺寸控制，并且也使得外部壓力減小。除了形狀之外，也必須適當(dāng)?shù)剡x擇這些非致密化結(jié)構(gòu)的位置和厚度，以匹配陶瓷產(chǎn)品35設(shè)計特征和金屬化印刷電路基板10和層壓板100特性，并且提供所希望的本發(fā)明的功能性。
在一個實施方式中，并且參考圖2A，本發(fā)明提供了一種通過在燒結(jié)之前在各個產(chǎn)品35之間的切口區(qū)域30中將連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)40放置印刷電路基板10上，并且然后利用燒結(jié)后濕法篩分，從產(chǎn)品35分離該連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)40，由此來在熱壓制燒結(jié)期間控制合并層壓板的全局燒結(jié)后尺寸的方法。
參考圖2B，在各個產(chǎn)品35之間的切口區(qū)域30中，一個或多個連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)例如40和41放置在一個或多個合并陶瓷印刷電路基板10，12上。堆疊并層壓該合并陶瓷印刷電路基板，以形成合并未加工陶瓷層壓板100，然后該合并未加工陶瓷層壓板100被未加工地篩分以分離外部切口區(qū)域20，并且然后燒結(jié)，其中連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)40和41將控制多層陶瓷基片的尺寸。在燒結(jié)之后，將基片切割成各個產(chǎn)品35，從而從每個各個多層陶瓷產(chǎn)品35分離在局部切口區(qū)域30中的非致密化結(jié)構(gòu)40和41。
在形狀上，連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)40可以包容不連續(xù)或小的間隙，只要這種間隙在大小上不超過1-1.5毫米。有時需要這些間隙來提供一個用于燒結(jié)后切割處理的路徑，并且只要間隙寬度小于圍繞給定間隙的非致密化結(jié)構(gòu)40的長度，這些間隙就是允許的。
另外，對于在金屬化設(shè)計區(qū)域內(nèi)包含局部非金屬化區(qū)域的特定基片設(shè)計，各個離散的特制的形狀可以根據(jù)需要被放置在可用的非金屬化區(qū)域中以控制局部扭曲。這些各個離散的特制的形狀通?？梢杂膳c連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)相同的材料制成。作為一個實施例，典型的尺寸包括厚度在0.0003英寸到0.001英寸的范圍，寬度在0.002英寸到0.008英寸的范圍，并且長度由局部非金屬化區(qū)域的面積確定。
在另一個實施方式中，并且參考圖3A，本發(fā)明提供了一種通過在燒結(jié)之前將連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)41放置在各個產(chǎn)品合并之間的切口區(qū)域30中，并且然后利用燒結(jié)后濕法篩分從產(chǎn)品35分離該連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)41，來控制在熱壓制燒結(jié)期間在合并層壓板100中的各個產(chǎn)品35的燒結(jié)后尺寸的方法。如圖3B所示，一個或多個連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)41以適當(dāng)?shù)靥刂频男螤?1在各個產(chǎn)品35之間的切口區(qū)域30中放置在一個或多個合并陶瓷印刷電路基板10，12上，以使由使用外部壓力所產(chǎn)生的在燒結(jié)層壓板100內(nèi)的局部致密化率可變性平衡。
堆疊并層壓合并陶瓷印刷電路基板，以形成合并未加工陶瓷層壓板100，然后該合并未加工陶瓷層壓板100被未加工地篩分以去除外部切口區(qū)域20，并且然后燒結(jié)，其中結(jié)合局部非致密化結(jié)構(gòu)51，連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)40和41將控制在多層陶瓷基片中的各個產(chǎn)品35的尺寸。在燒結(jié)之后，將基片切割成各個產(chǎn)品樣本，從而從每個各個多層陶瓷基片產(chǎn)品35分離該非致密化結(jié)構(gòu)40，41和51。
在另一個實施方式中，并且參考圖4A，本發(fā)明提供了一種通過在燒結(jié)下將一個或多個連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)41放置在印刷電路基板10的切口區(qū)域30中，并且然后利用燒結(jié)后濕法篩分工藝從產(chǎn)品分離它們，以減小保持作為合并層壓板100制造的MLC基片的可接受尺寸控制所需的外部燒結(jié)壓力的方法。在通常的熱壓制燒結(jié)工藝中，利用熱壓制板或燒結(jié)固定設(shè)備，通過摩擦力，僅防止了未加工層壓板100的頂表面和底表面在平面上或x-y維上的收縮。在未加工層壓板100內(nèi)部增加非致密化結(jié)構(gòu)41，向另外的平面區(qū)域提供了摩擦力，這也減小或防止了在x-y維上的陶瓷收縮。
參考圖4B，在各個產(chǎn)品35之間的切口區(qū)域30中，一個或多個連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)40，41，42和43放置在一個或多個合并陶瓷印刷電路基板10，12，13和14上。在這種情況下，這樣選擇并設(shè)計連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)的位置和形狀，以減小未加工層壓板100內(nèi)部在非收縮表面之間的垂直距離，從而在層壓板致密化期間修改了粘性形變過程步驟的特性。堆疊并層壓合并陶瓷印刷電路基板，以形成合并未加工陶瓷層壓板100，然后燒結(jié)，其中連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)將控制多層陶瓷基片中的各個產(chǎn)品的尺寸。在燒結(jié)之后，燒結(jié)的層壓板100將被篩分成各個產(chǎn)品35，從而從每個各個多層陶瓷基片產(chǎn)品35分離該非致密化結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，并參考圖5A，使用第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)41來控制燒結(jié)期間合并未加工陶瓷層壓板100的扭曲，同時使用第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)60來控制層壓期間各個產(chǎn)品35的扭曲。該第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)41在各個合并的鄰近產(chǎn)品區(qū)域的區(qū)域，即切口區(qū)域30中放置在一個或多個合并陶瓷印刷電路基板10上。
該第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)60在周緣外部切口區(qū)域20中放置在一個或多個合并陶瓷印刷電路基板10上。如圖5B所示，堆疊并層壓合并陶瓷印刷電路基板以形成合并未加工陶瓷層壓板100，該合并未加工陶瓷層壓板100首先被未加工地篩分以產(chǎn)生合并未加工層壓板，并且然后在熱壓制中燒結(jié)。在燒結(jié)之前，在未加工篩分步驟期間，該第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)60被從未加工層壓板100中分離出。
該第一和第二非致密化結(jié)構(gòu)將通過特制未加工層壓板初始密度分布，在層壓步驟期間控制合并陶瓷層壓板的扭曲，然后第一非致密化結(jié)構(gòu)41將在熱壓制燒結(jié)步驟期間控制合并層壓板的扭曲。燒結(jié)后，切割合并基片，以形成各個產(chǎn)品基片，并且第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)被從各個陶瓷基片中分離出。
該連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)可以從例如銅、鉬、鎢、鎳、鎳合金、不銹鋼、致密氧化鋁和氧化鋯來制得。該連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)不必是金屬。也可以使用已經(jīng)致密化的金屬陶瓷復(fù)合物、聚合物或陶瓷材料。一般地，作為用于連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)的材料，金屬和聚合物優(yōu)于陶瓷，因為金屬和聚合物可以不用在負荷下破碎而形變。
使該連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)的尺寸適合產(chǎn)品印刷電路基板的特定設(shè)計。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，將顯而易見的是，對于特定設(shè)計，調(diào)整連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)的尺寸。作為一個實施例，典型的尺寸包括厚度在0.0003英寸到0.001英寸的范圍，并且寬度大于0.5毫米。
盡管關(guān)于合并層壓板描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于合并層壓板。本發(fā)明還可適用于單個產(chǎn)品層壓板或一重層壓板，諸如多芯片模塊(MCM)。
關(guān)于該公開內(nèi)容，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，將顯而易見的是，除了這里特別描述的那些實施方式之外，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可以進行本發(fā)明的其他修改。因此，認為這種修改在由所附權(quán)利要求唯一限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來控制在負荷下燒結(jié)的多層陶瓷基片的燒結(jié)后尺寸的方法，包括以下步驟提供至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)；提供至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)，其具有局部周緣切口區(qū)域(30)和外部周緣切口區(qū)域(20)；將所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)放置在所述至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)的所述局部周緣切口區(qū)域(30)上；將具有所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)的所述至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)放置在個性化印刷電路基板的堆疊中；層壓個性化陶瓷印刷電路基板的所述堆疊以形成未加工陶瓷層壓板(100)，其中所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)將在層壓期間至少部分地控制所述未加工陶瓷層壓板(100)的尺寸；在負荷下燒結(jié)所述未加工陶瓷層壓板(100)以形成多層陶瓷基片，其中所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)將在燒結(jié)期間至少部分地控制所述多層陶瓷基片的尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟燒結(jié)后篩分所述多層陶瓷基片，由此從所述多層陶瓷基片分離所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟提供至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)；在層壓之前，將所述至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)放置在所述至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)的所述外部周緣切口區(qū)域(20)上，其中所述至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)將在層壓期間至少部分地控制所述未加工陶瓷層壓板(100)的尺寸；以及燒結(jié)前篩分所述未加工陶瓷層壓板(100)，由此在燒結(jié)之前，從所述未加工陶瓷層壓板(100)分離所述至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)是金屬、陶瓷、聚合物或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)是選自由鉬、鎳、銅、鎢、不銹鋼和氧化鋯組成的組中的金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)具有約0.0003英寸到0.001英寸的厚度和大于0.5毫米的寬度。
7.一種用來控制多層陶瓷基片的燒結(jié)后尺寸的方法，所述多層陶瓷基片作為合并未加工陶瓷層壓板在負荷下被層壓并燒結(jié)，所述方法包括以下步驟提供至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)；提供至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)，其具有被局部切口區(qū)域(30)分離的多個產(chǎn)品樣本(35)，并且具有周緣外部切口區(qū)域(20)；將所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)放置在所述至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)的所述局部切口區(qū)域(30)上；將具有所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)的所述至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)放置在個性化印刷電路基板的堆疊中；層壓個性化陶瓷印刷電路基板的所述堆疊以形成合并未加工陶瓷層壓板(100)，其中所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)在層壓期間將至少部分地控制所述合并未加工陶瓷層壓板(100)的尺寸；在負荷下燒結(jié)所述未加工陶瓷層壓板(100)以形成合并多層陶瓷基片，其中所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)在燒結(jié)期間將至少部分地控制所述合并多層陶瓷基片的尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括以下步驟燒結(jié)后篩分所述合并多層陶瓷基片以形成各個多層陶瓷基片，并由此從所述各個多層陶瓷基片分離所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括以下步驟提供至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)；在層壓之前，將所述至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)放置在所述至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)的所述外部周緣切口區(qū)域(20)上，其中所述至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)將在層壓期間至少部分地控制所述合并未加工陶瓷層壓板(100)的尺寸；以及燒結(jié)前篩分所述合并未加工陶瓷層壓板(100)，由此在燒結(jié)之前，從所述合并未加工陶瓷層壓板(100)分離所述至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)進一步包括特制的形狀(51)，以控制所述產(chǎn)品樣本(35)內(nèi)的局部扭曲。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)是金屬、陶瓷、聚合物或其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)是選自由鉬、鎳、銅、鎢、不銹鋼和氧化鋯組成的組中的金屬。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)具有約0.0003英寸到0.001英寸的厚度和大于0.5毫米的寬度。
14.一種多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，包括多個層壓的陶瓷印刷電路基板；至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)，其具有局部周緣切口區(qū)域(30)和外部周緣切口區(qū)域(20)；至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)，放置在所述至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)的所述局部周緣切口區(qū)域(30)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，進一步包括至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)，放置在所述外部周緣切口區(qū)域(20)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)是金屬、陶瓷、聚合物或其組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)是選自由鉬、鎳、銅、鎢、不銹鋼和氧化鋯組成的組中的金屬。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)具有約0.0003英寸到0.001英寸的厚度和大于0.5毫米的寬度。
19.一種合并多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，包括多個層壓的陶瓷印刷電路基板；至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)，其具有被局部切口區(qū)域(30)分離的多個產(chǎn)品樣本(35)，并且具有周緣外部切口區(qū)域(20)；至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)，放置在所述至少一個個性化陶瓷印刷電路基板(10)的所述局部切口區(qū)域(30)上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，進一步包括至少一個第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(60)，放置在所述外部周緣切口區(qū)域(20)上。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個第一連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)(40)進一步包括特制的形狀(51)，以控制所述產(chǎn)品樣本(35)內(nèi)的局部扭曲。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的合并多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)是金屬、陶瓷、聚合物或其組合
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的合并多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)是選自由鉬、鎳、銅、鎢、不銹鋼和氧化鋯組成的組中的金屬。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的合并多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二連續(xù)非致密化結(jié)構(gòu)具有約0.0003英寸到0.001英寸的厚度和大于0.5毫米的寬度。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多層陶瓷層壓板結(jié)構(gòu)，還包括離散的特制的形狀，用來控制所述多層陶瓷層壓板內(nèi)的局部扭曲。
全文摘要
一種通過在燒結(jié)之前將非致密化結(jié)構(gòu)(40)放置在未加工陶瓷層壓板(100)中控制熱壓制燒結(jié)的多層陶瓷層壓板(100)的燒結(jié)后扭曲的方法。將一個或多個非致密化結(jié)構(gòu)(40)放置在一個或多個陶瓷印刷電路基板(10)上，然后堆疊和層壓該一個或多個陶瓷印刷電路基板以形成未加工陶瓷層壓板(100)。然后燒結(jié)該層壓板，并且該非致密化結(jié)構(gòu)(40)將控制熱壓制的多層陶瓷基片的尺寸。通過在燒結(jié)之前將非致密化結(jié)構(gòu)(40)放置在各個產(chǎn)品合并之間的切口區(qū)域(30)中，該方法可以用來控制作為單個或者合并基片制造的MLC基片的燒結(jié)后尺寸。
文檔編號B32B37/06GK1878670SQ200380110766
公開日2006年12月13日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月5日
發(fā)明者戈文達拉簡·納塔拉簡, 拉斯奇德·J·貝扎馬 申請人:國際商業(yè)機器公司