襯底中的嵌入的金屬結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)方法用于制造尤其用于作為電路板使用的具有嵌入的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)或者金屬化的襯底。因此除了二維平坦的并且平面的（即板狀）襯底以外還可以深深地金屬化三維（即彎曲或有棱角的）襯底，根據(jù)本發(fā)明提出，在襯底中用激光技術(shù)雕刻溝槽和/或凹槽并接著在溝槽和/或凹槽中產(chǎn)生金屬結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】襯底中的嵌入的金屬結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造尤其用于作為電路板使用的具有嵌入的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)或者金屬化的襯底的方法，以及用該方法制造的襯底。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)多片模塊技術(shù)的嵌入的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)是已知的。其中尚未硬化的線路板(如陶瓷箔)中以厚膜技術(shù)印制的金屬結(jié)構(gòu)(帶狀導(dǎo)線，電接觸點(diǎn))在壓力和溫度下層壓。然而這僅在平面的(即二維)板的情況下是可能的。此外不允許帶狀導(dǎo)線太高(或者厚)(最大10-20 μ m)，否則其不能再完全印壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明以該任務(wù)為基礎(chǔ)，如此改善根據(jù)權(quán)利要求1的總概念的方法:除了二維平坦并平面的(即板狀的)襯底以外優(yōu)選地還可以在多個(gè)側(cè)面并深深地金屬化三維(即彎曲或有棱角的)襯底。
[0004]根據(jù)本發(fā)明這個(gè)任務(wù)特征在于，在襯底中用激光技術(shù)雕刻溝槽和/或凹槽并且接著在溝槽和/或凹槽中產(chǎn)生金屬結(jié)構(gòu)。
[0005]由此可以在多個(gè)側(cè)面并深深地金屬化二維平坦并平面的幾何體，而且尤其還有三維的幾何體即彎曲幾何體或有棱角的幾何體。這個(gè)幾何體是例如作為電路板使用的在其上施加金屬化區(qū)域的陶瓷襯底。另外，如果要放置例如由聚酰亞胺制成的芯片或整個(gè)次級(jí)電路，則這是有意義的。
[0006]優(yōu)選地在此襯底具有與平板不同的，即三維彎曲或有棱角的幾何形狀。通過(guò)使用激光實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。據(jù)此實(shí)現(xiàn)三維復(fù)雜幾何形狀。
[0007]在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中襯底是陶瓷襯底或合成材料襯底。
[0008]在陶瓷襯底的情況下陶瓷襯底優(yōu)選地由AIN陶瓷制成，其中在雕刻之后在溝槽和/或凹槽中用激光通過(guò)分解產(chǎn)生Al，Al然后用已知方法如不帶電的鎳，金或銅及其合金或它們的混合物進(jìn)一步增強(qiáng)。
[0009]備選地陶瓷襯底在雕刻之后浸入在有機(jī)金屬鹽溶液中，例如醋酸銀或醋酸銅中并且接著溝槽和/或凹槽中的金屬鹽用合適的激光曝光，其中金屬鹽轉(zhuǎn)化為與陶瓷粘著固定地相連的元素。
[0010]優(yōu)選地對(duì)金屬鹽附加氧化物或玻璃成形的添加劑如醋酸鋅或硅樹(shù)脂。
[0011]在實(shí)施形式中在雕刻之后將溝槽和/或凹槽用由金屬制成的厚膜漿料填充并且接著用適合的激光直接在激光軌跡中，即在溝槽和/或凹槽中燒結(jié)。
[0012]在本發(fā)明的擴(kuò)展方案中沖洗或磨光在溝槽和/或凹槽外部或在溝槽和/或凹槽的部分區(qū)域中未曝光位置。
[0013]在本發(fā)明的擴(kuò)展方案中溝槽和/或凹槽中的金屬化不帶電或陰極地增強(qiáng)和/或用
覆蓋金屬涂覆。[0014]優(yōu)選地在溝槽和/或凹槽中產(chǎn)生的金屬化與襯底的表面在一個(gè)平面上封閉并且未從襯底突出并因此可堆疊。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的具有嵌入的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)或者金屬化襯底用上面描述的方法制造，其特征在于，金屬結(jié)構(gòu)或者金屬化具有大于30 μ m,尤其優(yōu)選地大于40 μ m,特別尤其優(yōu)選地大于45 μ m并且在重要應(yīng)用情況下甚至50 μ m的關(guān)于襯底的表面測(cè)量垂直的厚度。
[0016]用下面描述的發(fā)明可以在多個(gè)側(cè)面并深深地金屬化二維平坦并平面的幾何體，而且尤其還有三維，即彎曲幾何體或有棱角的幾何體。這些幾何體是例如在其上施加金屬化區(qū)域的作為電路板使用的陶瓷襯底。
[0017]另外，如果要放置由聚酰亞胺制成的芯片或整個(gè)次級(jí)電路，則這是有意義的。
[0018]本發(fā)明描述具有嵌入的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)或者金屬化的(優(yōu)選地三維)陶瓷襯底或還有合成材料襯底，其由陶瓷或有機(jī)化學(xué)基體制造，在該陶瓷或有機(jī)化學(xué)基體中用激光技術(shù)雕刻金屬結(jié)構(gòu)的溝槽和/或凹槽。接著在溝槽和/或凹槽產(chǎn)生金屬化。三維陶瓷襯底理解為與平板不同的幾何形狀。
[0019]為了金屬化可以例如在由AIN陶瓷制成的陶瓷襯底的情況下在溝槽和/或凹槽中用激光通過(guò)分解產(chǎn)生Al，該Al然后用已知方法如不帶電的鎳，金或銅及其合金或它們的混合物進(jìn)一步增強(qiáng)。
[0020]備選可以將具有溝槽和/或凹槽的陶瓷襯底或者陶瓷幾何體浸入在有機(jī)金屬鹽溶液中例如在醋酸銀或醋酸銅中，然后溝槽和/或凹槽中的金屬鹽用適合的激光曝光并且將金屬鹽轉(zhuǎn)化為與陶瓷粘著固定地相連的元素。為了更好地附著可以對(duì)金屬鹽附加氧化物或玻璃成形的添加劑如醋酸鋅或硅樹(shù)脂。備選地還用市場(chǎng)上可買(mǎi)到的厚膜漿料實(shí)現(xiàn)了金屬化，該厚膜漿料充滿在溝槽和/或凹槽或者在布局中。然后用合適的激光直接在激光軌跡中，即在溝槽和/或凹槽中燒結(jié)?？赡艿氖Ｓ辔礋Y(jié)的部分又可以用具有超聲支持的含水清潔劑移除。
[0021]在溝槽和/或凹槽的外部或溝槽和/或凹槽的部分區(qū)域中的未曝光位置能夠簡(jiǎn)單沖洗或還磨光。溝槽和/或凹槽中的金屬化緊接著可以不帶電的或陰極地進(jìn)一步增強(qiáng)或者
用覆蓋金屬涂覆。
[0022]因此獲得金屬化，該金屬化與陶瓷在一個(gè)平面上封閉并且由此良好適合于與(例如以聚酰亞胺為基礎(chǔ)/制成的)電路芯片或柔性電路的組合。
[0023]這樣的激光侵蝕并且在溝槽和/或凹槽中使得可導(dǎo)電的陶瓷還可用于，特別快地產(chǎn)生以陶瓷制成/為基礎(chǔ)的金屬化的電路的原型。因此在復(fù)印機(jī)上可掃描布局圖并且將其立刻轉(zhuǎn)換成用于控制激光的激光指令。
[0024]本發(fā)明閉合薄膜和厚膜金屬化之間的空隙。具有更粗糙和更精細(xì)的結(jié)構(gòu)的部件上的強(qiáng)金屬化或還有不同地強(qiáng)金屬化是同時(shí)可能的。
【具體實(shí)施方式】
[0025]示例 1:
在體積為114*114*2 mm的AIN的燒結(jié)的陶瓷的襯底(陶瓷襯底)中將50 μ m深度的溝槽和/或凹槽用激光處理。在激光處理的情況下根據(jù)通過(guò)激光的分解AIN — ΑΙ+0.5 N2產(chǎn)生薄層鋁。這個(gè)薄層鋁通過(guò)下列方式增強(qiáng)，將激光處理的瓷襯底放在化學(xué)鎳池中30分鐘(大部分作為氨基磺酸鹽在池中溶解的Ni2+通過(guò)還原劑(如次磷酸鈉)還原到Pd的“接種”表面，并且稍后在屏蔽這個(gè)Pd種子之后通過(guò)已離析的鎳自身還原為基礎(chǔ)Ni。例如通過(guò)Pd2+的溶液中的浸入產(chǎn)生鎢上的接種，大多數(shù)是強(qiáng)稀釋的鈀(II)氯化物溶液或氯鈀酸銨(11)溶液)。之后不帶電地施加不帶電0.1 μπι的薄金層。結(jié)果是具有嵌入的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的陶瓷，如其例如作為載體用于電/電氣元件。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)優(yōu)選地完整地位于陶瓷中，即不從陶瓷的表面突出。
[0026]示例 2:
在體積為114*114 * 2 mm的由AIN制成的燒結(jié)的陶瓷的襯底(陶瓷襯底)中以定義的布局用受激準(zhǔn)分子激光器引入50 μπι深度的結(jié)構(gòu)(溝槽和/或凹槽)。陶瓷浸入在由10%醋酸銀和5%聚乙烯醇(用于增稠)組成的溶液中。然后該部分在70° C的情況下干燥。用細(xì)線激光在先前引入的凹穴中金屬鹽層通過(guò)下列方式轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘巽y:通過(guò)引入的熱量分解醋酸鹽。在80° C加熱DI水((脫礦質(zhì)的水)不分解的區(qū)域又用醋酸銀-聚乙烯醇溶解。銀層可以陰極地用金增強(qiáng)，直到具有溝槽和陶瓷的平面封閉。
[0027]用于制造根據(jù)本發(fā)明的襯底的方法通過(guò)下列方法步驟表征，該方法步驟可根據(jù)如下順序?qū)嵤?
O在陶瓷或有機(jī)化學(xué)基體(陶瓷襯底或還有合成材料襯底)中用激光技術(shù)引入溝槽和/或凹槽。
[0028]2)隨后在凹槽中引入或產(chǎn)生金屬化。
[0029]3)溝槽和/或凹槽中的金屬化優(yōu)選地形成與襯底的表面的平面封閉，即金屬化嵌入在襯底中。
[0030]在圖1到4中示出陶瓷襯底4上的不同金屬化I。作為帶狀導(dǎo)線形成的金屬化用附圖標(biāo)記2表示并且電接觸點(diǎn)用附圖標(biāo)記3表示。圖5示出具有金屬化I的三維陶瓷襯底4，該金屬化嵌入在陶瓷襯底4中并且未從表面突出。
[0031]由于金屬化是嵌入的，每個(gè)具有嵌入的金屬結(jié)構(gòu)的多個(gè)襯底還可以相互重疊地堆疊，而金屬化不被位于其上的襯底損壞。圖6示出這一點(diǎn)。在此兩個(gè)陶瓷襯底4a，4b設(shè)計(jì)為電路板并且組成為一個(gè)單元。在每個(gè)陶瓷襯底上嵌入金屬化I并且不從表面突出。各個(gè)金屬化I形成帶狀導(dǎo)線和電接觸點(diǎn)。在圖6中示出具有嵌入的金屬化I的兩個(gè)三維陶瓷襯底 4a,4bο
[0032]顯然地金屬化可引入到襯底的兩個(gè)側(cè)面上。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造尤其用于作為電路板使用的具有嵌入的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)或者金屬化的襯底的方法，其特征在于，在所述襯底中用激光技術(shù)雕刻溝槽和/或凹槽并且隨后在溝槽和/或凹槽中產(chǎn)生金屬結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述襯底具有與平板不同，即三維彎曲或有棱角的幾何形狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，襯底是陶瓷襯底或合成材料襯底。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述陶瓷襯底由AIN陶瓷構(gòu)成并且在雕刻之后在溝槽和/或凹槽中用激光通過(guò)分解產(chǎn)生Al，所述Al然后用已知方法如不帶電的鎳，金或銅及其合金或這些的混合物進(jìn)一步增強(qiáng)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在雕刻后陶瓷襯底浸入到有機(jī)金屬鹽溶液中，例如醋酸銀或醋酸銅中并接著溝槽和/或凹槽中的金屬鹽用適合的激光曝光，其中金屬鹽轉(zhuǎn)化為與陶瓷粘著固定地相連的元素。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)金屬鹽附加氧化物或玻璃成形的添加劑如醋酸鋅或娃樹(shù)脂。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在雕刻后溝槽和/或凹槽用由金屬制成的厚膜漿料填充并且接著用合適的激光直接在激光軌跡中，即在溝槽和/或凹槽中燒結(jié)。
8.如上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，其特征在于，沖洗或磨光在溝槽和/或凹槽之外或在溝槽和/或凹槽的部分區(qū)域中的未曝光位置。
9.如上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，其特征在于，溝槽和/或凹槽中的金屬化不帶電或陰極地增強(qiáng)和/或用覆蓋金屬涂覆。
10.如上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的方法，其特征在于，在溝槽和/或凹槽中產(chǎn)生的金屬化與襯底的表面在一個(gè)平面上封閉并且未從襯底突出并因此可堆疊。
11.一種具有嵌入的導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)或者金屬化的襯底，其用如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的方法制造，其特征在于，金屬結(jié)構(gòu)或者金屬化具有大于30 μ m的關(guān)于襯底的表面測(cè)量的垂直的厚度。
12.如權(quán)利要求11所述的襯底，其具有大于40μ m的垂直的厚度。
13.如權(quán)利要求11或12所述的襯底,其具有大于45μ m,優(yōu)選50 μ m的垂直的厚度。
【文檔編號(hào)】H05K1/02GK103931277SQ201280056559
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】A.多恩, K.赫爾曼, A.蒂姆, O.黑爾格特, R.萊奈斯, S.阿德勒 申請(qǐng)人:陶瓷技術(shù)有限責(zé)任公司