陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠及涂覆裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及陶瓷基板的激光加工領域，具體涉及一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法，包括以下步驟：配制涂層溶膠；將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上，并形成薄膜；采用激光器對陶瓷基板進行鉆孔；分離陶瓷基板上的薄膜。本發明還涉及一種用于陶瓷基板的涂層溶膠和一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置。本發明通過陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠以及涂覆裝置，采用涂覆裝置將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上再進行鉆孔，該涂層溶膠增加陶瓷基板對激光的吸收率，使激光鉆孔加工避免漏鉆現象，且溶膠涂覆均勻，鉆孔后容易從陶瓷基板上分離下來，不會出現清洗不凈的現象。
【專利說明】陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠及涂覆裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及陶瓷基板的激光加工領域，具體涉及陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠及涂覆裝置。
【背景技術】
[0002]陶瓷材料是用天然或合成化合物經過成形和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料，它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優點，故在電子工業中大量作為電容器、電阻器、高溫高頻器件、變阻器、電路基板及散熱基板等領域。許多陶瓷基板上存在大量微孔，如散熱陶瓷基板上的導熱微孔，或手機、平板電腦等電子產品上聽筒、話筒的微孔。這些陶瓷基板微孔的孔徑約為80?150 μ m，若采用機械方式鉆孔，一方面受限于機械鉆頭的尺寸而難以加工，另外一方面由于陶瓷材料是脆性材料，機械鉆頭與陶瓷直接接觸加工，陶瓷易出現開裂、崩邊的現象。
[0003]若采用激光加工工藝，現有陶瓷基板的激光鉆孔方法主要有CO2激光器鉆孔和光纖激光器鉆孔兩種。對陶瓷基板進行CO2激光器鉆孔，由于陶瓷基板表面對CO2激光吸收率比較高，可直接進行激光鉆孔，但是其具有加工速度相對較慢、熱影響區域過大和熔渣較多等問題。而采用光纖激光器鉆孔，由于陶瓷基板表面對光纖激光聚焦光束具有較強的反射性，使激光能量不能有效聚集，導致光纖激光器加工陶瓷基板時因激光能量反射過多而出現漏鉆孔現象，進而降低了陶瓷激光加工的良品率，具體漏鉆孔現象參考圖1。
[0004]為了提高陶瓷的切割速度及改善其切割效果，傳統的加工方法如圖2所示，在陶瓷基板表面涂刷一層有色油墨，以增強其對光的吸收作用，保證陶瓷基板的正常加工。但是光纖激光器加工陶瓷基板的過程中，前期的油墨涂覆會出現涂層不均，激光加工過程中會出現漏孔等現象，后期會有陶瓷基板清洗不干凈等問題，影響到產品的質量和性能，且整個流程效率低下。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法，克服激光鉆孔出現漏孔現象和覆膜難清洗等問題。
[0006]本發明要解決的另一技術問題是:提供一種用于陶瓷基板的涂層溶膠，克服現有技術中的陶瓷基板上的涂層不均勻，且清洗不干凈的缺陷。
[0007]本發明要解決的又一技術問題是:提供一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置，克服現有技術中的陶瓷基板涂層不均勻的缺陷。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法，包括以下步驟:
[0009]S1、配制涂層溶膠；
[0010]S2、將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上，并形成薄膜；
[0011]S3、采用激光器對陶瓷基板進行鉆孔；[0012]S4、分離陶瓷基板上的薄膜。
[0013]本發明還提供一種用于陶瓷基板的涂層溶膠，包括聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯劑混合形成的混合物，以及過量的溶劑；
[0014]其中，所述混合物中的聚氯乙烯的質量百分比是92%?95%，碳納米顆粒的質量百分比是4%?6%，分散劑的質量百分比是0.3%?0.8%，偶聯劑的質量百分比是
0.6%?1.2%。
[0015]本發明還提供一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置，包括控制系統，還包括用于承載陶瓷基板的旋轉平臺，該旋轉平臺與一動力裝置相連接；用于盛裝涂層溶膠的盛液箱，該盛液箱包括一液嘴，該液嘴設置于旋轉平臺的上方。
[0016]本發明的有益效果在于，與現有技術相比，本發明通過陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠以及涂覆裝置，采用涂覆裝置將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上再進行鉆孔，該涂層溶膠增加陶瓷基板對激光的吸收率，使激光鉆孔加工避免漏鉆現象，且溶膠涂覆均勻，鉆孔后容易從陶瓷基板上分離下來，不會出現清洗不凈的現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0018]圖1是現有陶瓷漏鉆的示意圖；
[0019]圖2是現有陶瓷油墨鉆孔方法的示意圖；
[0020]圖3是本發明溶膠材料的示意圖；
[0021]圖4是本發明碳納米顆粒的示意圖；
[0022]圖5是本發明涂覆裝置的結構示意圖；
[0023]圖6是本發明旋涂臺的結構示意圖；
[0024]圖7是本發明光纖激光鉆孔方法的流程圖；
[0025]圖8是本發明光纖激光鉆孔方法的工藝流程圖；
[0026]圖9是本發明電磁攪拌器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]現結合附圖，對本發明的較佳實施例作詳細說明。
[0028]本發明通過一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠以及涂覆裝置，對所述的陶瓷基板進行激光鉆孔處理。
[0029]如圖3和圖4所示，提供本發明一種用于陶瓷基板的涂層溶膠，所述的涂層溶膠用于涂敷在陶瓷基板上，克服現有技術中的陶瓷基板上的涂層不均勻，且清洗不干凈的缺陷。
[0030]所述的涂層溶膠配置過程包括:
[0031](I)聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯劑按一定質量百分比進行混合，通過攪拌器攪拌均勻形成混合物；
[0032](2)將上述混合物溶于四氫呋喃中，該四氫呋喃的量大于混合物的量，在20?55°C的溫度下加熱，形成黑色懸濁液溶膠；
[0033]所述混合物中的聚氯乙烯的質量百分比是92 %?95 %，碳納米顆粒的質量百分比是4%?6%，分散劑的質量百分比是0.3%?0.8%，偶聯劑的質量百分比是0.6%?1.2%。
[0034]進一步優選地，所述的聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯劑按質量百分比為93.9%:4.69%:0.47%:0.94%進行混合。
[0035]其中，聚氯乙烯用于在陶瓷基板表面形成一層薄膜，在加工完成后易將此薄膜清除；四氫呋喃用于溶解聚氯乙烯，且其具有揮發性，在配置溶膠涂覆在陶瓷基板表面并揮發完全后，形成薄膜；碳納米顆粒用于配置溶膠染色，增加激光的吸收率；分散劑用于改善配置溶膠的潤滑性和熱穩定性，將碳納米顆粒均勻分散于聚氯乙烯中，形成穩定懸濁液；偶聯劑用于提高碳納米顆粒在聚氯乙烯中的分散度，獲得良好的表面質量以及機械性能。
[0036]參考圖3，由于碳納米顆粒是無機物，聚氯乙烯是有機溶劑，碳納米顆粒在聚氯乙烯易發生團聚現象；為了防止所述團聚現象，加入分散劑，將碳納米顆粒分散到聚氯乙烯中，消除團聚現象；同時加入偶聯劑，使碳納米顆粒在聚氯乙烯分散均勻且穩定。
[0037]參考圖4，碳納米顆粒在聚氯乙烯易發生團聚現象，加入分散劑后，碳納米顆粒分散到聚氯乙烯中并形成較弱的化學鍵，參考圖4-B，分散的碳納米顆粒不穩定，易受溫度和放置時間等因素影響，再次發生團聚現象；參考圖4-C，同時加入偶聯劑，偶聯劑的一端連接碳納米顆粒，另一端連接聚氯乙烯分子，形成較強的化學鍵，使碳納米顆粒在聚氯乙烯分散均勻且穩定。
[0038]進一步地，本實施例中的四氫呋喃可用乙醇、乙醚及丙酮等揮發性的有機溶劑代替；所述的分散劑優選硬脂酰胺，所述的偶聯劑優選鋁酸脂。
[0039]如圖5和圖6所示，提供一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置，用于將涂層溶膠涂敷在陶瓷基板上，克服現有技術中的陶瓷基板涂層不均勻的缺陷。
[0040]所述的涂覆裝置包括控制單元311、用于承載陶瓷基板I的旋轉平臺32和用于盛裝涂層溶膠2的盛液箱331 ;旋轉平臺32上設置有用于吸附并固定陶瓷基板I的吸附孔321，并與一動力裝置34和一真空泵35相連接，盛液箱331包括一液嘴332并設置于旋轉平臺32的上方。其中，涂覆裝置還包括用于回收多余涂層溶膠2的收液箱37和用于防止涂層溶膠2四濺的外罩36。
[0041]進一步的，所述的控制單元311包括:用于控制動力裝置34的電機轉速的電機控制模塊；用于控制真空泵35產生負壓吸附陶瓷基板I的真空泵控制模塊；以及用于控制盛液箱331內涂層溶膠2滴出量的溶膠控制模塊。控制單元311還與控制面板312連接，控制面板312用于人機交互，并向控制單元311發送操作信號，控制單元311通過操作信號控制電機控制模塊、真空泵控制模塊和溶膠控制模塊工作，完成涂覆操作。
[0042]其中，電機控制模塊中動力裝置34的電機使旋轉平臺32旋轉，電機轉速范圍是2500?3000轉/min，本發明優選3000轉/min。
[0043]其中,溶膠控制模塊中設有絲桿傳動電機333,絲桿的一端連接一電機,另一端連接盛液箱331內部的圓形滑塊，絲杠通過電機的圓周運動，驅動圓形滑塊在盛液箱331做縱向運動，將涂層溶膠2滴從液嘴332滴出。液嘴332滴出涂層溶膠2的量優選10ml/min。
[0044]如圖7和圖8所示，本發明提供一種陶瓷基板涂覆鉆孔方法的優選實施例。包括以下步驟:
[0045]S1、配制涂層溶膠；
[0046]S2、將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上，并形成薄膜；[0047]S3、采用激光器對陶瓷基板進行鉆孔；
[0048]S4、分離陶瓷基板上的薄膜。
[0049]其中，所述的涂層溶膠的配置流程已在上述實施例中闡述說明，在此就不一一描述。
[0050]參考圖8，步驟S2具體包括:準備一表面光滑平整的陶瓷基板1，陶瓷基板I放置在旋涂裝置中，將涂層溶膠2涂覆在陶瓷基板I 一側表面，形成黑色薄膜4。
[0051]進一步地，所述涂覆方式包括:通過涂覆裝置，將陶瓷基板I以垂直于自身表面的軸進行旋轉，同時將涂層溶膠2滴在陶瓷基板I表面上，等待涂層溶膠2中溶劑揮發之后，在陶瓷基板I表面形成黑色薄膜4。其中，所述的涂覆裝置已在上述實施例中闡述說明，在此就不再 描述。
[0052]步驟S3具體包括:設定激光器5的參數，通過激光器5對陶瓷基板I的覆膜面進行激光鉆孔加工，形成如圖8-F中的陶瓷基板完成品。
[0053]進一步地，所述參數包括:激光頻率是0.3?0.5kHz，激光脈寬是0.1?0.3ms,鉆孔速度是300?500孔/s ;激光器5設有氣嘴，氣嘴的孔徑是0.8mm,氣嘴與陶瓷基板I覆膜表面的距離是0.5mm ;激光加工輔助氣體采用氮氣，其氣壓是2.0MPa ;激光器5采用QCW150/1500的光纖激光器，該光纖激光器的平均功率為150W，峰值功率為1500W，實際使用的功率為26%。
[0054]其中，由于本發明采用特制的涂層溶膠2，故涂層溶膠2形成的黑色薄膜4與陶瓷基板I的吸附力強，在激光加工過程中不易掉落；黑色薄膜4的韌性好，易直接與陶瓷基板I分離，去除黑色薄膜4后，陶瓷基板完成品干凈無污染。
[0055]如圖9所示，提供一種攪拌器，攪拌器優選電磁攪拌器。
[0056]電磁攪拌器包括加熱模塊和攪拌模塊，加熱模塊包括加熱控制面板611、水浴溫控探針612、溶液溫控探針613、加熱板614和測溫針615，加熱板614上設有用于水浴加熱的燒瓶631和水浴缸632，攪拌模塊包括電磁攪拌裝置621和小磁棒622。其中，加熱板614用于對水浴缸632內的液體加熱，水浴溫控探針612與溶液溫控探針613用于探測水浴缸632盛裝的液體和燒瓶631盛裝的液體的溫度是否一致，通過加熱模塊的溫控系統進行恒溫調節，測溫針615探測燒瓶631盛裝的液體的溫度，小磁棒622通過電磁攪拌裝置621在燒瓶631對液體進行攪拌。其中，本發明將聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯劑按一定質量百分比放入燒瓶631中。
[0057]進一步地，水浴溫度設置范圍是40?60°C，小磁棒622旋轉速度為200?500轉/min，加熱時間為I?3小時，使碳納米顆粒充分分散到聚氯乙烯中。其中，所述水浴溫度會在加熱控制面板611上顯示。
[0058]本發明還提供一種碳納米顆粒的制備流程，包括步驟:
[0059](I)將氮化鈉和聚四氟乙烯按摩爾比為4:1的比例混合；
[0060](2)將上述混合后的氮化鈉和聚四氟乙烯裝入反應釜中至500?600°C后恒溫8?12小時，優選至550°C后恒溫10小時；
[0061](3)冷卻至室溫后洗滌，再在50?70°C溫度下真空干燥4?6小時，得到碳納米顆粒，優選干燥5小時。
[0062]其中，碳納米顆粒的顆粒粒徑是50?150nm。[0063]以上所述者，僅為本發明最佳實施例而已，并非用于限制本發明的范圍，凡依本發明申請專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發明所涵蓋。
【權利要求】
1.一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、配制涂層溶膠； 52、將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上，并形成薄膜； 53、采用激光器對陶瓷基板進行鉆孔； 54、分離陶瓷基板上的薄膜。
2.根據權利要求1所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述SI步驟中涂層溶膠配制包括: (1)聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯劑按一定質量百分比進行混合，通過攪拌器攪拌均勻形成混合物； (2)將上述混合物溶于四氫呋喃中，該四氫呋喃的量大于混合物的量，形成黑色懸濁液溶膠； 其中，所述混合物中的聚氯乙烯的質量百分比是92%~95%，碳納米顆粒的質量百分比是4 %~6 %，分散劑的質量百分比是0.3 %~0.8 %，偶聯劑的質量百分比是0.6 %~1.2%。
3.根據權利要求2所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述的聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯劑按質量 百分比為93.9%:4.69%:0.47%:0.94%進行混合。
4.根據權利要求2所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述碳納米顆粒的制備方法包括: (1)將氮化鈉和聚四氟乙烯按摩爾比為4:1的比例混合； (2)將上述混合后的氮化鈉和聚四氟乙烯裝入反應釜中至500~600°C后恒溫8~12小時； (3)冷卻至室溫后洗滌，再在50~70°C溫度下真空干燥4~6小時，得到碳納米顆粒。
5.根據權利要求2所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述的攪拌器是電磁攪拌器，該電磁攪拌器的轉速為250~350轉/分。
6.根據權利要求1所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述的S2步驟中，所述涂層溶膠通過涂覆裝置涂覆于陶瓷基板上，該涂覆裝置包括旋轉平臺，陶瓷基板放置于該旋轉平臺上，該旋轉平臺的旋轉速度為2500~3500轉/分。
7.根據權利要求1所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述S3步驟的激光頻率是0.3~0.5kHz，脈寬的是0.1~0.3ms，鉆孔速度是300~500孔/s。
8.一種用于陶瓷基板的涂層溶膠，其特征在于:包括聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯劑混合形成的混合物，以及過量的溶劑； 其中，所述混合物中的聚氯乙烯的質量百分比是92%~95%，碳納米顆粒的質量百分比是4%~6%，分散劑的質量百分比是0.3%~0.8%，偶聯劑的質量百分比是0.6%~1.2%。
9.根據權利要求8所述的涂層溶膠，其特征在于:所述的聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯劑按質量百分比為93.9%:4.69%:0.47%:0.94%進行混合。
10.根據權利要求9所述的涂層溶膠，其特征在于:所述溶劑是四氫呋喃，分散劑是硬脂酰胺，偶聯劑是鋁酸脂。
11.一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置，包括控制單元，其特征在于:還包括用于承載陶瓷基板的旋轉平臺，該旋轉平臺與一動力裝置相連接；用于盛裝涂層溶膠的盛液箱，該盛液箱包括一液嘴，該液嘴設置于旋轉平臺的上方。
12.根據權利要求11所述的涂覆裝置，其特征在于:所述的旋轉平臺上連接有一真空泵，旋轉平臺上設置有吸附并固定陶瓷基板的吸附孔。
13.根據權利要求12所述的涂覆裝置，其特征在于:所述的控制單元包括: 用于控制電機轉速的電機控制模塊； 用于控制真空泵產生負壓吸附陶瓷基板的真空泵控制模塊； 以及用于控制盛液箱 內涂層溶膠滴出量的溶膠控制模塊。
【文檔編號】C09D127/06GK104014940SQ201410234728
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】肖磊, 閆振峰, 褚志鵬, 楊錦彬, 寧艷華, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司