CN102176434A

CN102176434A - 气密陶瓷层结构与制造方法

Info

Publication number: CN102176434A
Application number: CN 201010623383
Authority: CN
Inventors: 林庭炜
Original assignee: Darfon Electronics Suzhou Co Ltd; Darfon Electronics Corp
Current assignee: Darfon Electronics Suzhou Co Ltd; Darfon Electronics Corp
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明关于一种气密陶瓷层结构与制造方法，该气密陶瓷层结构包括结构体、至少一气密板层以及复数个导热柱。该结构体由复数个互相堆叠的陶瓷基材板层所构成，该结构体具有中空部，该中空部用以容纳晶片；该至少一气密板层设置于该复数个陶瓷基材板层的其中二者之间，且该气密板层的收缩率与该复数个陶瓷基材板层的收缩率相差0.2％～1.2％；该复数个导热柱垂直贯穿该复数个陶瓷基材板层与该气密板层，该晶片所产生的热能经由该复数个导热柱对外排出。本发明的气密陶瓷层结构，藉由两种基材板层的收缩曲线的不同，而避免同时产生裂缝的问题，也不会有在导热孔边缘产生上到下裂缝，造成产品漏气的问题。

Description

气密陶瓷层结构与制造方法

【技术领域】

本发明关于一种气密陶瓷层结构与制造方法，尤其是有关于一种防止产品漏气的气密陶瓷层结构与制造方法。

【背景技术】

传统的陶瓷板层结构由多个陶瓷板层堆叠而成，其表面或内部具备电路构成用配线导体与积体电路(IC)晶片。为了将IC晶片所产生的热能传导出来，通常在IC晶片下设置许多导热柱来排出由晶片所产生的热能，且上述导热柱的材料可为银或铜。然而，由于导热柱与陶瓷层间收缩率的不匹配，致使在执行烧结的过程中，于导热柱与陶瓷层间将产生微小的裂缝，进而使产品经冷热冲击后产生更大的裂缝，致使产品无法完全气密。

传统上解决陶瓷板层无法气密的方法，可调整形成导热柱的银浆配方，使导热柱可匹配陶瓷板层，或是改变导热柱外形，例如以宽-窄-宽-窄的交错形式的导热柱，用以避免产生贯通性裂缝，或是改变烧结条件。然而，上述的作法仍无法有效的完全解决陶瓷板层漏气的问题。

鉴于传统的方法并无有效解决陶瓷板层气漏的问题，因此亟需提出一种新颖的气密陶瓷层结构，可用于防止陶瓷板层漏气。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供一种气密陶瓷层结构，其包括结构体、至少一气密板层以及复数个导热柱。该结构体由复数个互相堆叠的陶瓷基材板层所构成，该结构体具有中空部，该中空部用以容纳晶片；该至少一气密板层设置于该复数个陶瓷基材板层的其中二者之间，且该气密板层的收缩率与该复数个陶瓷基材板层的收缩率相差0.2％～1.2％；该复数个导热柱垂直贯穿该复数个陶瓷基材板层与该气密板层，该晶片所产生的热能经由该复数个导热柱对外排出。

根据所述的气密陶瓷层结构，每一个陶瓷基材板层为低温共烧陶瓷基材板层。

根据所述的气密陶瓷层结构，每一个陶瓷基材板层包括氧化铅、氧化铝与氧化硅，或上述至少二者的组合。

根据所述的气密陶瓷层结构，该至少一气密板层包括氧化铝、硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸钾、氧化锆与氧化硼，或上述至少二者的组合。

根据所述的气密陶瓷层结构，该氧化铝的重量百分比至少为50％。

根据所述的气密陶瓷层结构，该硅的重量百分比至少为25％。

根据所述的气密陶瓷层结构，该碳酸钙与该氧化锆的重量百分比至少为5％。

根据所述的气密陶瓷层结构，该氧化镁与该碳酸钾的重量百分比至少为1％。

根据所述的气密陶瓷层结构，该氧化硼的重量百分比至多为5％。

根据所述的气密陶瓷层结构，该气密陶瓷层结构还包括盖体，该盖体藉由封合材料黏合于该结构体，使该中空部与外界空气隔绝。

根据一具体实施方式，本发明提供一种气密陶瓷层的制造方法，其包括：提供由复数个互相堆叠的陶瓷基材板层所构成的结构体，该结构体具有中空部，该中空部用以容纳晶片；设置至少一气密板层于该复数个陶瓷基材板层的其中二者之间，且该气密板层的收缩率与该该复数个陶瓷基材板层的收缩率相差0.2％～1.2％；以及提供垂直贯穿该复数个陶瓷基材板层与该气密板层的复数个导热柱，该晶片所产生的热能经由该复数个导热柱对外排出。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，每一个陶瓷基材板层为低温共烧陶瓷基材板层。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，该制造方法还包括：提供盖体，该盖体藉由封合材料黏合于该结构体，使该中空部与外界空气隔绝。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，每一个基材板层包括氧化铅、氧化铝与氧化硅，或上述至少二者的组合。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，该至少一气密板层包括氧化铝、硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸钾、氧化锆与氧化硼，或上述至少二者的组合。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，该氧化铝的重量百分比至少为50％。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，该硅的重量百分比至少为25％。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，该碳酸钙与该氧化锆的重量百分比至少为5％。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，该氧化镁与该碳酸钾的重量百分比至少为1％。

根据所述的气密陶瓷层的制造方法，该氧化硼的重量百分比至多为5％。

本发明的气密陶瓷层结构，藉由两种基材板层的收缩曲线的不同，而避免同时产生裂缝的问题，也不会有在导热孔边缘产生上到下裂缝，造成产品漏气的问题。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的具体实施方式及附图得到进一步的了解。

【附图说明】

图1是根据本发明的一实施例的气密陶瓷层结构1。

图2是根据本发明的一实施例的气密陶瓷层的制造方法。

图3是根据本发明的另一实施例的气密陶瓷层结构。

【具体实施方式】

以下将参照随附的图式来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下图式所列举的实施例仅为辅助说明，本案的技术手段并不限于所列举图式。

图1是根据本发明的一实施例的气密陶瓷层结构1，其包括：结构体11、至少一气密板层14以及复数个导热柱15。结构体11由复数个互相堆叠的陶瓷基材板层18所构成，且结构体11具有中空部12。上述的中空部12用以容纳晶片13。需特别说明的是每一个陶瓷基材板层为低温共烧陶瓷基材板层，且低温共烧陶瓷基材板层包括氧化铅、氧化铝与氧化硅，或上述至少二者的组合。

至少一气密板层14设置于复数个陶瓷基材板层的其中二者之间，且气密板层14的收缩率与复数个陶瓷基材板层的收缩率相差0.2％～1.2％。需特别说明的是气密板层包括氧化铝、硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸钾、氧化锆与氧化硼，或上述至少二者的组合。于本实施例，气密板层中的氧化铝的重量百分比至少为50％，或硅的重量百分比至少为25％，或碳酸钙与氧化锆的重量百分比至少为5％，或氧化镁与碳酸钾的重量百分比至少为1％，或氧化硼的重量百分比至多为5％。以及复数个导热柱15垂直贯穿该复数个陶瓷基材板层与该气密板层14，该晶片13所产生的热能经由该复数个导热柱对外排出。

如图1所示，气密陶瓷层结构1还包括盖体16，藉由封合材料17黏合于结构体11，使中空部12与外界空气隔绝。需说明的是，盖体16的收缩率与复数个陶瓷基材板层相近或相同。

图2是根据本发明的一实施例的气密陶瓷层的制造方法。如图2所示，先提供由复数个互相堆叠的陶瓷基材板层所构成的结构体11，且结构体11具有中空部12。上述的中空部12可用以容纳晶片13(如图1所示)。且需特别说明的是每一个陶瓷基材板层为低温共烧陶瓷基材板层，且低温共烧陶瓷基材板层包括氧化铅、氧化铝与氧化硅，或上述至少二者的组合。接着，设置至少一气密板层14于复数个陶瓷基材板层的其中二者之间，且气密板层14的收缩率与该复数个陶瓷基材板层的收缩率相差0.2％～1.2％。需特别说明的是气密板层包括氧化铝、硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸钾、氧化锆与氧化硼，或上述至少二者的组合。于本实施例，气密板层中的氧化铝的重量百分比至少为50％，或硅的重量百分比至少为25％，或碳酸钙与氧化锆的重量百分比至少为5％，或氧化镁与碳酸钾的重量百分比至少为1％，或氧化硼的重量百分比至多为5％。此外，在形成导热柱15之前，透过打孔装置(例如雷射或机械打孔装置)(未图示)个别于复数陶瓷基材板层18与气密板层14上形成复数个通孔，再藉由复数个通孔灌入形成导热柱15的材料，例如银浆等。接着，藉由烧结的方式，将复数陶瓷基材板层18与气密板层14堆叠起来，以提供垂直贯穿复数个陶瓷基材板层18与气密板层14的复数个导热柱15，使得晶片13所产生的热能经由复数个导热柱15对外排出。此外，于本实施例还包括提供盖体16，盖体16藉由封合材料17黏合于结构体11，使中空部12与外界空气隔绝(如图1所示)。需说明的是，本发明的封合材料17亦可用气密板层14取代，以烧结的方式将盖体16与结构体11封合起来。

图3是根据本发明的另一实施例的气密陶瓷层结构。于本实施例，气密陶瓷层结构可个别设置一或多个气密板层于复数个陶瓷基材板层的其中二者之间，以取得更为严密的气密效果。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种气密陶瓷层结构，其特征在于包括：

结构体，由复数个互相堆叠的陶瓷基材板层所构成，该结构体具有中空部，该中空部用以容纳晶片；

至少一气密板层，设置于该复数个陶瓷基材板层的其中二者之间，且该气密板层的收缩率与该复数个陶瓷基材板层的收缩率相差0.2％～1.2％；以及

复数个导热柱，垂直贯穿该复数个陶瓷基材板层与该气密板层，该晶片所产生的热能经由该复数个导热柱对外排出。

2.根据权利要求1所述的气密陶瓷层结构，其特征在于：每一个陶瓷基材板层为低温共烧陶瓷基材板层。

3.根据权利要求1所述的气密陶瓷层结构，其特征在于：每一个陶瓷基材板层包括氧化铅、氧化铝与氧化硅，或上述至少二者的组合。

4.根据权利要求1所述的气密陶瓷层结构，其特征在于：该至少一气密板层包括氧化铝、硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸钾、氧化锆与氧化硼，或上述至少二者的组合。

5.根据权利要求4所述的气密陶瓷层结构，其特征在于：该氧化铝的重量百分比至少为50％；或者该硅的重量百分比至少为25％；或者该碳酸钙与该氧化锆的重量百分比至少为5％；或者该氧化镁与该碳酸钾的重量百分比至少为1％；或者该氧化硼的重量百分比至多为5％。

6.根据权利要求1所述的气密陶瓷层结构，其特征在于：该气密陶瓷层结构还包括盖体，该盖体藉由封合材料黏合于该结构体，使该中空部与外界空气隔绝。

7.一种气密陶瓷层的制造方法，其特征在于包括：

提供由复数个互相堆叠的陶瓷基材板层所构成的结构体，该结构体具有中空部，该中空部用以容纳晶片；

设置至少一气密板层于该复数个陶瓷基材板层的其中二者之间，且该气密板层的收缩率与该该复数个陶瓷基材板层的收缩率相差0.2％～1.2％；以及

提供垂直贯穿该复数个陶瓷基材板层与该气密板层的复数个导热柱，该晶片所产生的热能经由该复数个导热柱对外排出。

8.根据权利要求7所述的气密陶瓷层的制造方法，其特征在于：每一个陶瓷基材板层为低温共烧陶瓷基材板层。

9.根据权利要求7项所述的气密陶瓷层的制造方法，其特征在于：该制造方法还包括：

提供盖体，该盖体藉由封合材料黏合于该结构体，使该中空部与外界空气隔绝。

10.根据权利要求7所述的气密陶瓷层的制造方法，其特征在于：每一个基材板层包括氧化铅、氧化铝与氧化硅，或上述至少二者的组合。

11.根据权利要求7所述的气密陶瓷层的制造方法，其特征在于：该至少一气密板层包括氧化铝、硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸钾、氧化锆与氧化硼，或上述至少二者的组合。

12.根据权利要求11所述的气密陶瓷层的制造方法，其特征在于：该氧化铝的重量百分比至少为50％；或者该硅的重量百分比至少为25％；或者该碳酸钙与该氧化锆的重量百分比至少为5％；或者该氧化镁与该碳酸钾的重量百分比至少为1％；或者该氧化硼的重量百分比至多为5％。