[发明专利]包含聚合物和陶瓷冷烧结材料的基板

说明书

所公开的各实施例涉及基板。该基板包含冷烧结混合材料。冷烧结混合材料包含聚合物组分和陶瓷组分。该基板还包含至少部分包埋在冷烧结混合材料中的导体。该基板还包含附接至导体的通孔。冷烧结混合材料的相对密度为约80％至约99％。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月25日提交的发明名称为“SUBSTRATE INCLUDING POLYMERAND CERAMIC COLD-SINTERED MATERIAL”的美国临时专利申请第62/550417号的优先权权益；所述临时专利申请的公开内容通过引用并入本文。

背景技术

高频陶瓷介电基板可能受限于容易调节电性能的能力(例如，具有合适的介电常数、具有谐振频率或电容率的平坦温度系数)。此外，高频陶瓷介电基板可能缺乏高机械稳定性(抗裂性)和高导热性。

发明内容

根据本公开，已经通过冷烧结工艺(CSP)开发了陶瓷/聚合物复合材料，作为用于解决上述问题的电子应用中的高频装置基板的基板。复合基板可以是单层结构(例如，金属、绝缘体、金属和/或金属、绝缘体)或分层结构(例如，包含多层金属、绝缘体、彼此堆叠的金属或彼此堆叠的绝缘体)。所述基板可作为低温共烧陶瓷(LTCC)装置工作。由于集成了电阻、电感、电容、有源元件、介电谐振器等，LTCC装置可以具有多种功能。

根据各种实例，所公开的陶瓷/聚合物结构可包括一些优点。例如，该结构能够具有可调谐的介电常数(其有助于天线的小型化)以及由于聚合物相流动(例如，不保持为硬颗粒)而增加的机械性能和电性能。这些特性可有助于防止因聚合物的引入导致的短失效模式。所述材料还可以装载未熔化的聚合物，以获得更大的Dk可调谐性。这种设计还可以使基板与集成装置或金属电极之间的热膨胀系数匹配。此外，根据各种实例，所公开的基板可以在聚合物膜电容器上保留陶瓷电容器的许多独特特征。陶瓷/聚合物材料结构可包括用于高频基板应用的每种材料类别的最佳性能。

根据一些实例，另一个益处是可以灵活地改变复合材料的陶瓷/聚合物比，从而能够针对由各个成分构成的聚合物和陶瓷之间的特定的电性能。

根据一些实例，另一个益处是通过添加聚合物材料提高机械性质的能力。聚合物的存在可以解决LTCC的脆性问题，即裂纹形成、传导并导致层间短路/失效。由于弯曲导致的高频基板失效是可使用这种聚合物/陶瓷混合系统来潜在地改善的问题。此外，根据一些实例，高频基板的耐久性和整体稳健性可结合其电性能来提高。根据一些实例，与基于纯陶瓷的电容器相比，混合系统在压缩/弯曲后也能保持其介电性质(例如电容变化、IR、ESR等)。根据进一步的实例，聚合物的加入可以提高抗热震性，并且可以限制或防止热应力开裂。这可能是因为本发明中使用的聚合物有助于在应用中的瞬态温度波动期间以及在高频基板的制备中减轻应力。

根据一些实例，陶瓷/聚合物材料能够制成用于商业规模制造的带。所述材料可以制成离散的层，其被堆叠和共烧以形成基板。根据一些实例，利用冷烧结工艺(CSP)制造复合材料可包括低温烧结工艺，其中可将聚合物材料引入陶瓷中以制成复合材料。冷烧结能力允许形成密度至少为85％的基板。这在基于传统陶瓷的电容器中是不可能的，因为提高密度(例如，至少达到85％或大于90％)和获得所需电性能的烧结温度极高(例如，大于400℃)并且超过聚合物材料的温度限制。传统的方法会导致聚合物降解或燃烧。因此，本文提供的实例可以提供具有复合结构/聚合物结构和期望的电性能和机械性能的基板。

附图说明

附图通常以示例的方式而非以限制的方式示出本申请文件中讨论的各实施方案。

图1是根据各实施方案的包含冷烧结混合材料的基板的截面视图。

图2是示出根据各实施方案的形成冷烧结混合材料的方法的流程图。

图3是显示根据各实施方案的冷烧结混合材料的软件分析报告的图。