CN109511218A - 一种多层陶瓷电路板制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层陶瓷电路板的制备方法，所述的方法包括如下步骤：(1)配置电子浆料；(2)在基片上加工上下连通的连接孔；(3)通过丝印板或钢板网，在专制的设备上用电子浆料将电路图形印制在陶瓷板上,同时保证连接孔被电子浆料填满，并烘干；(4)用模具或者定位销将几片印好电路图形的瓷片压在一起，并进行真空烧结过程；本发明生产方法简单成熟、环保、图形规整、可有效组合不同陶瓷的特性得到性能理想的产品。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷金属化技术领域，具体涉及一种多层陶瓷电路板制备方法。
背景技术
随着陶瓷电路板广泛的应用，越来越多的生产商需求多层复合陶瓷电路板投入生产。而，现有陶瓷生产技术由于工艺复杂、产率低加工后产品只是具有纯的陶瓷基板，根本无法满足生产需要。本领域技术人员通过研究发现，氮化铝陶瓷具有较高的导热系数(150～260W/m·K)，较好的弯曲强度(300～400MPa)，抗热冲击能力非常好，工艺较难，但价格偏高；氧化铝陶瓷导热系数较低(15～25W/m·K)，弯曲强度低(170～265MPa)，抗热冲击能力较差，工艺简单成熟，价格较低；氮化硅陶瓷导热系数适中(60～90W/m·K)，弯曲强度非常的高(980MPa)，抗热冲击能力特别强，工艺较难，价格非常高。考虑到不同陶瓷具有不同的特性。如何根据不同陶瓷具有不同的特性，提供一种导热系数高、成本低、批量生产快的多层陶瓷电路板生产工艺是本领域技术人员急需解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种多层陶瓷电路板的制备方法，该制备方法可以在不同陶瓷线路板的线路之间进行连接，完成各项复杂的电路连接要求；同时，利用不同的陶瓷特性，有机地烧结在一起，形成导热系数、抗折强度、抗热冲击能力、工艺特性和经济性都能满足要求的全新的多层陶瓷线路板。
为了解决现有技术问题，本发明可以采用如下技术方案：
一种多层陶瓷电路板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，配置电子浆料制作导电单元；
步骤二，选取至少两片以上不同材料的陶瓷基片加工上下连通的连接孔；
步骤三，将带电路图形的导电单元印制在至少一片陶瓷基片上；同时，用电子浆料填满陶瓷基片的连接孔；
步骤四，将上述陶瓷基片进行定位压制后真空烧结成多层陶瓷电路板。
所述步骤一中的电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，所述金属粉末含有1％～85％的Cu、1％～85％的Ag和1％～85％的Ti；所述有机溶剂主要是由90％～98％的松油醇和2％～10％的乙基纤维素而成；所述金属粉末与所述有机溶剂(质量)百分比是1～2.5：1。
在铜Cu、银Ag、钛Ti三种基本金属粉末配方下增加其它的金属(如铟In、钨W、镍Ni、锡Sn等)粉末一种或多种。
本发明还可以通过如下技术方案实施：
所述陶瓷基板由至少一层陶瓷基片构成，至少一层所述陶瓷基片上印制有带电路图形的导电单元，所述导电单元与陶瓷基片之间设置有连接孔。
述陶瓷基板为两层陶瓷基片构成，所述第一陶瓷基片为氧化铝陶瓷；所述第二陶瓷基片为氮化铝陶瓷。
所述第一陶瓷基片、第二陶瓷基片和第三陶瓷基片均为氮化铝陶瓷。
所述陶瓷基板为三层陶瓷基片构成，所述第一陶瓷基片为氧化铝陶瓷、第二陶瓷基片为氮化铝陶瓷，第三陶瓷基片均为氮化硅陶瓷。
所述陶瓷基片还包括氧化铍陶瓷或氧化锆陶瓷基片。
所述第一陶瓷基片为板形状，所述第二陶瓷基片为中空框架。
所述第一陶瓷基片、所述第二陶瓷基片均为板形状。
与现有技术相比，本发明具有的优点：
1、本发明可以在不同陶瓷线路板的线路之间进行连接，完成各项复杂的电路连接要求，解决了现有技术中生产工艺复杂，产品结构单一、产品性能差的技术难题。
2、本发明利用不同的陶瓷特性，有机地烧结在一起，形成导热系数、抗折强度、抗热冲击能力、工艺特性和经济性都能满足要求的全新的多层陶瓷线路板。
3、本发明利用不同形状的陶瓷基片，可能制成带有导电功能的各种立体器件。
附图说明
图1为本发明一种多层陶瓷电路板的制备方法流程图。
图2为本发明一种双层陶瓷电路板结构示意图。
图3为本发明一种三层相同材料的陶瓷电路板结构示意图。
图4为本发明一种三层不同材料的陶瓷电路板结构示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种多层陶瓷电路板的制备方法，包括如下步骤：步骤一101，配置电子浆料制作导电单元；考虑到浆料的使用目的，电子浆料可配成不同的配方，如考虑烧结强度时，会增加钛粉的含量；考虑导电性时，就要考虑增加银粉的含量；考虑到同时烧结果，内层使用烧结温度较低的电子浆料，外层使烧结温度较高的电子浆料；本发明中所述步骤1中的电子浆料是由Cu、Ag、Ti三种金属粉末为核心混合而成的电子浆料；所述电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，所述金属粉末含有1％～85％的Cu、1％～85％的Ag和1％～85％的Ti；所述有机溶剂主要是由90％～98％的松油醇和2％～10％的乙基纤维素而成；或者在铜Cu、银Ag、钛Ti三种基本金属粉末配方下增加其它的金属(如铟In、钨W、镍Ni、锡Sn等)粉末一种或多种。本发明中的导电单元分别印制有不同电路图形。
步骤二102，选取至少两片以上不同材料的陶瓷基片加工上下连通的连接孔；本发明在陶瓷基片上加工上下连通的连接孔；尤其是对于孔径小于0.5mm小孔用激光设备加工，较大的孔径时，可以考虑用机械设备钻孔；孔的四周毛刺要清理干净，避免瓷片的表面不平整和电子浆料进入连接孔时受阻。
步骤三103，将带电路图形的导电单元印制在至少一片陶瓷基片上。本发明是通过丝印板或钢板网，将具有电路图形的电子浆料的导电单元分别印制在不同的陶瓷基片上,同时保证连接孔被电子浆料填满，并烘干；考虑到上下层陶瓷基板之间的传热效果时，导电单元的面积尽量要大于三分之二陶瓷基片的面积，如果导电单元的面积太小，应在陶瓷基片空余的地方增加上下连之间的连接块。此外，考虑密封性时，将上下两层陶瓷基片四边用本发明配备的电子浆料全部密封较好。在将导电单元印制在陶瓷基片是需要对陶瓷基片表面进行选择，陶瓷基片上下两层烧结在一起只需要选择一面，如果陶瓷基片上下两面材料相同时，任意一面印刷导电单元就可以；如果陶瓷基片材料上下材料不同，应优先择在结合强度较差的材料上进行，针对氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷，选对印刷面的优选顺序是氮化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷；同时，在陶瓷基片上印制导电单元的厚度在为1μm～50μm。
步骤四104，将上述陶瓷基片进行定位压制后真空烧结成多层陶瓷电路板。本发明是用模具或者定位销将几片印好具有电路图形的陶瓷基板压在一起，并进行真空烧结过程。本发明中真空烧结的温度范围在850°～950°，时间范围为10分钟～25分钟。
本发明还可以通过如下技术方案实施：
如图2～图4所示，本发明中的陶瓷基板由至少一层陶瓷基片构成，至少一层所述陶瓷基片上印制有带电路图形的导电单元，所述导电单元与陶瓷基片之间设置有连接孔。
如图2所示，所述述陶瓷基板为两层陶瓷基片(201,202)构成，所述第一陶瓷基片201为氧化铝陶瓷；所述第二陶瓷基片202为氮化铝陶瓷。其中，本发明的多层陶瓷电路板结构包括一种是所述第一陶瓷基片201为板形状，所述第二陶瓷基片202为中空框架。另一种是所述第一陶瓷基片、所述第二陶瓷基片均为板形状。
如图3所示，所述陶瓷基板为三层陶瓷基片构成，所述第一陶瓷基片201、第二陶瓷基片201和第三陶瓷基片201均为氮化铝陶瓷。
如图4所示，所述陶瓷基板为三层陶瓷基片构成，所述第一陶瓷基片201为氧化铝陶瓷、第二陶瓷基片202为氮化铝陶瓷，第三陶瓷基片203均为氮化硅陶瓷。所述陶瓷基片(201、202、203)还包括氧化铍陶瓷或氧化锆陶瓷基片。
实施例1
如图2所示，首先，配置电子浆料制作第一导电单元101为Ag50％；Cu 25％；Ti25％，第二导电单元102为Ag60％；Cu 20％；Ti 20％；其次，选取氧化铝陶瓷基片201、氮化铝陶瓷基片202并两种陶瓷基片上下加工连接孔301；其孔径为0.35mm，将第一导电单元101印制在氧化铝陶瓷基片201上，同时将第二导电单元102印制在氮化铝陶瓷基片202上，根据生产需要将电路图形分别加工到第一导电单元101、第二导电单元102上；随后，使用配置的电子浆料将连接孔填满；最后，将氧化铝陶瓷基板、氮化铝陶瓷基板定位压制在一起，在890°真空设备进行15分钟的烧制。本实施例中，将氧化铝陶瓷基片设计成板状结构的底板，其上设置板状或中空框架的氮化铝陶瓷基片。
实施例2
如图3所示，首先，配置电子浆料制作第一导电单元101为Ag60％；Cu 20％；Ti20％，所述第二导电单元102为Ag70％；Cu18％；Ti12％；其次，选取三片氮化铝陶瓷基片201并在其上加工连接孔301；其孔径为0.45mm，将第一导电单元101印制在第一氮化铝陶瓷基片201上，该基片为板状，同时将第二导电单元印制在第二氮化铝陶瓷基片202上，该基片为中空框架结构，根据生产需要将电路图形分别加工到第一导电单元、第二导电单元上；随后，使用配置的电子浆料将连接孔填满；最后，将三片相同的氮化铝陶瓷基板201定位压制在一起，在900°真空设备进行20分钟的烧制。
实施例3
如图4所示，首先，配置电子浆料制作所述步骤中的第一导电单元101为Ag60％；Cu20％；Ti20％，所述第二导电单元102为Ag70％；Cu18％；Ti12％；其次，选取氧化铝陶瓷基片201、氮化铝陶瓷基片202、氮化硅陶瓷基片203；分别在其上加工连接孔301；其孔径为0.28mm，将分别将第一导电单元印制在氧化铝陶瓷基片201上或氮化硅陶瓷基片203上，将第二导电单元印制在第二氮化铝陶瓷基片202上，根据生产需要将电路图形分别加工到第一导电单元、第二导电单元上；随后，使用配置的电子浆料将连接孔填满；最后，将两片相同的氮化铝陶瓷基板定位压制在一起，在910°真空设备进行20分钟的烧制。
实施例4
如图4所示，首先，配置电子浆料制作所述步骤中的第一导电单元101为Ag60％；Cu20％；Ti20％，所述第二导电单元102为Ag70％；Cu18％；Ti12％；其次，选取氧化铝陶瓷基片201、氮化铝陶瓷基片202、氮化硅陶瓷基片203；分别在其上加工连接孔301；其孔径为0.28mm，将分别将第一导电单元印制在氧化铝陶瓷基片上201，将第二导电单元印制在第二氮化铝陶瓷基片202或氮化硅陶瓷基片203上，根据生产需要将电路图形分别加工到第一导电单元、第二导电单元上；随后，使用配置的电子浆料将连接孔填满；最后，将两片相同的氮化铝陶瓷基板定位压制在一起，在910°真空设备进行20分钟的烧制。
应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种多层陶瓷电路板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，配置电子浆料制作导电单元；
步骤二，选取至少两片以上不同材料的陶瓷基片加工上下连通的连接孔；
步骤三，将带电路图形的导电单元印制在至少一片陶瓷基片上；同时，用电子浆料填满陶瓷基片的连接孔；
步骤四，将上述陶瓷基片进行定位压制后真空烧结成多层陶瓷电路板。
2.根据权利要求1所述的一种多层陶瓷电路板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的电子浆料包括金属粉末和有机溶剂混合而成，其中，所述金属粉末含有1％～85％的铜Cu、1％～85％的银Ag和1％～85％的钛Ti；所述有机溶剂主要是由90％～98％的松油醇和2％～10％的乙基纤维素而成；所述金属粉末与所述有机溶剂(质量)百分比是1～2.5：1。
3.根据权利要求2所述的制备方法生成的多层陶瓷电路板，其特征在于，在所述的铜Cu、银Ag、钛Ti三种基本金属粉末配方下增加其它的金属粉末一种或多种。
4.根据权利要求2所述的制备方法生成的多层陶瓷电路板，其特征在于，所述陶瓷基板由至少二层陶瓷基片构成，至少一层所述陶瓷基片上印制有带电路图形的导电单元，所述导电单元与陶瓷基片之间设置有连接孔。
5.根据权利要求4所述的一种多层陶瓷电路板，其特征在于，所述陶瓷基板为两层陶瓷基片构成，所述第一陶瓷基片为氧化铝陶瓷；所述第二陶瓷基片为氮化铝陶瓷。
6.根据权利要求4所述的所述陶瓷基板为三层陶瓷基片构成，所述第一陶瓷基片、第二陶瓷基片和第三陶瓷基片均为氮化铝陶瓷。
7.根据权利要求4所述的一种多层陶瓷电路板，其特征在于，所述陶瓷基板为三层陶瓷基片构成，所述第一陶瓷基片为氧化铝陶瓷、第二陶瓷基片为氮化铝陶瓷，第三陶瓷基片均为氮化硅陶瓷。
8.根据权要求4所述的一种多层陶瓷电路板，其特征在于，所述陶瓷基片还包括氧化铍陶瓷或氧化锆陶瓷基片。
9.根据权利要求5所述的一种多层陶瓷电路板，其特征在于，所述第一陶瓷基片为板形状，所述第二陶瓷基片为中空框架。
10.根据权利要求5所述的一种多层陶瓷电路板，其特征在于，所述第一陶瓷基片、所述第二陶瓷基片均为板形状。
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