本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在基片上制作實(shí)心金屬化孔的方法。

背景技術(shù)：

微波單片陶瓷電路(簡稱MMCC)是將構(gòu)成微波電路的要素包括電阻、電容、電感等元件采用薄膜電路的制造工藝集成在氧化鋁、氮化鋁、氧化鈹?shù)然?，并采用金屬化孔、空氣橋、介質(zhì)橋等工藝實(shí)現(xiàn)接地和互連，可大大提高集成度，提高產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。

傳統(tǒng)的金屬化孔制造方法是在基片上用激光打孔，然后用濺射的方法在通孔壁上沉積種子層，最后通過電鍍將種子層加厚3-8微米。由于這種金屬化孔是一種空心結(jié)構(gòu)且在側(cè)壁上，工藝成膜難度較大，往往成膜較薄，故電氣互聯(lián)的可靠性不高，信號損耗較大。

《電子工藝技術(shù)》2009年第30卷2期86-88頁公開了論文“一種微波單片陶瓷電路技術(shù)研究”，在該論文中，作者提出了一種實(shí)現(xiàn)實(shí)心金屬化孔的方法，在該方法中采用厚膜漿料填充通孔，燒結(jié)后進(jìn)行表面拋光處理。

然而該方法要求填充漿料的收縮率小，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高。厚膜漿料燒結(jié)時會在X、Y、Z三個方向產(chǎn)生收縮，燒結(jié)后的厚膜漿料和陶瓷基片的結(jié)合力較低，會導(dǎo)致漿料與孔壁產(chǎn)生間隙，可靠性較低；漿料的燒結(jié)曲線控制嚴(yán)格，燒結(jié)溫度往往在800～900℃，需要采用箱式爐，能耗較大；厚膜漿料往往采用金、銀等貴金屬材料，造價(jià)高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種在基片上制作實(shí)心金屬化孔的方法，以提高孔內(nèi)填充物的結(jié)合力，提高可靠性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種在基片上制作實(shí)心金屬化孔的方法，包括如下步驟：

a在基片上加工通孔；

b在基片的一面濺射多層金屬薄膜；

c在多層金屬薄膜的表面濺射或電鍍可釬焊金屬，形成可釬焊金屬層；

d在通孔內(nèi)填充半固態(tài)的釬焊材料；

e將填充好釬焊材料的基片固定在玻璃板上，然后一起放入加熱裝置中，加熱升高至焊接溫度，半固態(tài)的釬焊材料融化后形成實(shí)心金屬化孔；

f清洗去除基片通孔上殘留的助焊劑；

g在可釬焊金屬層的表面進(jìn)行電鍍加厚處理，完成基片實(shí)心金屬化孔制作。

優(yōu)選地，所述步驟a中的基片包括氧化鋁基片、氮化鋁基片或氧化鈹基片。

優(yōu)選地，所述步驟a中，通孔的直徑和基片厚度比值范圍為0.6～1.2，通孔直徑不大于0.5mm。

優(yōu)選地，所述步驟b中，多層金屬薄膜包括電鍍種子層薄膜和粘附層薄膜；

電鍍種子層薄膜選用Cu或Au薄膜，粘附層薄膜選用Ti、TiW或Cr薄膜。

優(yōu)選地，所述步驟c中，可釬焊金屬包括鎳或銅。

優(yōu)選地，所述步驟d中，半固態(tài)的釬焊材料包括焊錫膏。

優(yōu)選地，所述步驟d中，采用絲網(wǎng)印刷的工藝在通孔內(nèi)填充半固態(tài)的釬焊材料。

優(yōu)選地，所述步驟d具體為：

d1制作與基片上通孔位置對應(yīng)的鋼網(wǎng)；

d2將鋼網(wǎng)與基片相貼；

d3將半固態(tài)的釬焊材料涂覆在鋼網(wǎng)上，利用刮板絲網(wǎng)印刷，使釬焊材料填充滿通孔。

優(yōu)選地，所述步驟e中，加熱裝置包括加熱臺、烘箱或鏈?zhǔn)綘t。

優(yōu)選地，所述步驟f中，利用有機(jī)溶劑清除通孔上焊接殘留的助焊劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用釬焊材料釬焊的方式填充通孔，填充金屬結(jié)合力高，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性良好；

2、采用焊錫膏等釬焊材料作為填充物，成本較低；

3、焊接溫度較低，在加熱臺、烘箱或鏈?zhǔn)綘t上即可實(shí)現(xiàn)，操作簡便，降低了能耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中一種在基片上制作實(shí)心金屬化孔的方法的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明在基片上加工通孔后的示意圖。

圖3為本發(fā)明在基片的一面濺射多層金屬薄膜后的示意圖。

圖4為本發(fā)明在多層金屬薄膜表面電鍍或?yàn)R射可焊金屬層后的示意圖。

圖5為本發(fā)明在通孔內(nèi)填充半固態(tài)釬焊材料后的示意圖。

圖6為本發(fā)明將基片固定在玻璃板上加熱以完成釬焊后的示意圖。

圖7為本發(fā)明去除基片表面殘留的助焊劑后的示意圖。

圖8為本發(fā)明電鍍加厚表面金屬層后的示意圖。

其中，1-基片；2-通孔；3-多層金屬薄膜；4-可釬焊金屬層；5-釬焊材料；6-助焊劑；7-玻璃板；8-金屬化孔；9-電鍍層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

結(jié)合圖1所示，一種在基片上制作實(shí)心金屬化孔的方法，包括如下步驟：

a在基片1上加工通孔2，如圖2所示。

其中，基片1選用氧化鋁基片、氮化鋁基片或氧化鈹基片等硬介質(zhì)基片。

加工通孔2的方式為激光打孔。激光打孔具有工藝簡單、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。

在加工通孔2時，需要保證通孔2的直徑和基片1厚度比值范圍為0.6～1.2，通孔2直徑不大于0.5mm。通孔2直徑過大容易導(dǎo)致填充物脫落。

b在基片1的一面濺射多層金屬薄膜3，如圖3所示。

本發(fā)明中的多層金屬薄膜3包括電鍍種子層薄膜和粘附層薄膜。

其中，電鍍種子層薄膜選用Cu或Au薄膜，粘附層薄膜選用Ti、TiW或Cr薄膜。

通過上述選材，使得多層金屬薄膜3可以有如下組合形式，即：Ti-Cu薄膜、TiW-Cu薄膜、Cr-Cu薄膜、Ti-Au薄膜、TiW-Au薄膜以及Cr-Au薄膜等。

另外，上述材料的粘附層可以提高電鍍種子層與基片1的附著力。

在步驟b中選用濺射的方法沉積多層金屬薄膜3的原因如下：

濺射能在基片1表面和通孔2內(nèi)壁同時沉積金屬層，而蒸發(fā)等方法大部分金屬沉積在基片1表面，通孔2內(nèi)壁上沉積的金屬很少，不適合通孔金屬化。

c在多層金屬薄膜3的表面濺射或電鍍可釬焊金屬，諸如鎳、銅等，以形成可釬焊金屬層4，如圖4所示。

鎳和銅等可釬焊金屬與釬焊材料能夠形成牢固的金屬間化合物，釬焊后結(jié)合力強(qiáng)。

d采用絲網(wǎng)印刷工藝在通孔2內(nèi)填充半固態(tài)的釬焊材料5，如圖5所示。

絲網(wǎng)印刷的具體過程如下：

d1制作與基片1上通孔2位置對應(yīng)的鋼網(wǎng)；

d2將鋼網(wǎng)與基片1相貼；

d3將半固態(tài)的釬焊材料5涂覆在鋼網(wǎng)上，利用刮板絲網(wǎng)印刷，使釬焊材料填充滿通孔2。

絲網(wǎng)印刷方式可以批量填充基板通孔2，操作簡便，一致性好。

填充物選擇焊錫膏等半固態(tài)的釬焊材料，要求流動性不宜過大，粘附性高，粘度一般在20000～80000poise。通孔2內(nèi)填充物質(zhì)最好略凸出基片1表面。

e將基片1固定在玻璃板7上，然后一起放入加熱裝置中，加熱升高至焊接溫度，半固態(tài)的釬焊材料融化后形成實(shí)心金屬化孔，如圖6所示。

其中，加熱裝置選用加熱臺、烘箱、鏈?zhǔn)綘t等即可，操作簡單，易于推廣。

由于玻璃板7表面平整，不與焊錫膏粘連，因此可以避免焊錫膏融化時間過長下淌。

經(jīng)過該步驟e焊接之后，實(shí)心金屬化孔表面往往會有助焊劑6等殘留物。

f清洗去除基片通孔2上殘留的助焊劑6，如圖7所示。

由于焊錫膏中含有松香等有機(jī)助焊劑，因此本發(fā)明采用酒精、丙酮等有機(jī)溶劑能夠?qū)ι鲜鲇袡C(jī)助焊劑進(jìn)行有效清洗。

g在可釬焊金屬層4的表面進(jìn)行電鍍加厚處理，形成電鍍層9，從而完成基片實(shí)心金屬化孔制作，以便于后期微波電路的制作，如圖8所示。

本發(fā)明方法利用釬焊材料填充釬焊的方法填充通孔，通孔內(nèi)為金屬合金，通孔填充率高，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性良好，成本較低，工藝中能耗成本降低。

當(dāng)然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。