一種陶瓷基電路板及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電子電工技術領域，具體涉及一種陶瓷基電路板及其制備方法。
【背景技術】
[0002]陶瓷表面金屬化技術是將陶瓷材料與金屬材料牢固連接的技術，最初應用于陶瓷-金屬封接，如電子管中零部件的連接，現已廣泛應用于半導體與集成電路、電光源、激光、原子能、高能物理和宇航等各尖端技術領域以及化工、紡織、冶金、機械等部門。陶瓷-金屬封接是一門涉及到各種學科的綜合性技術，涉及到物理、化學、力學、材料科學、真空技術、表面科學、現代儀器設備等各方面的知識。又由于其工藝難度大，用途越來越廣，從而成為國內外的熱門技術之一。活性釬焊技術和Mo-Mn金屬化工藝的相繼出現使封接技術得到了迅速發展，隨著陶瓷材料的發展及工業應用的需求，出現了一些新的特殊的連接工藝。我國從陶瓷與金屬封接的研宄，重點服務于高速發展的電子工業，使用的是電瓷、玻璃、Ag-Cu-Ti釬料及Kovar合金等。
[0003]目前，陶瓷-金屬封接工藝至今仍以典型燒結金屬粉末法和活性金屬法為主，在多層陶瓷制作工藝中，主要采取高溫燒結金屬化工藝。目前常用的金屬粉末法和活性金屬法均需要100°c以上的高溫處理，極大提高了陶瓷-金屬連接的成本。國內外的陶瓷表面金屬化技術還有化學鍍鎳或真空蒸鍍銀銅工藝。其中化學鍍結合強度低，需要貴金屬靶活化，特別容易造成壞境污染嚴重，真空蒸鍍銀銅雖然環保，但是金屬膜層與陶瓷的結合強度較差，膜層疏松，容易脫落，而且金屬膜層的厚度不易控制，均勻度與一致性差。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種陶瓷基電路板及其制備方法，目的是制備出金屬電路圖形導電層與陶瓷基板結合緊密，金屬電路圖形導電層成分單一、厚度均勻的陶瓷基電路板。
[0005]本發明的陶瓷基電路板包括有一個陶瓷基板，陶瓷基板上具有激光燒結成的純金屬電路圖形導電層，厚度為5~100 μπι。
[0006]其中，所述的純金屬是銅、鉬、銀、鋁或鈦。
[0007]實現本發明目的的技術方案按照以下步驟進行:
(1)在計算機中使用圖形編輯軟件編輯好電路圖形；
(2)將陶瓷基板置于激光切割工作臺上，啟動金屬粉末噴吹裝置，向陶瓷基板上噴吹金屬粉末，啟動激光燒結裝置，按照編輯好的電路圖形對金屬粉進行掃描燒結，同時采用真空低壓收集裝置對多余的未燒結金屬粉末進行收集，掃描燒結完畢，得到陶瓷基板上的金屬電路圖形層；
(3)對掃描燒結完畢的陶瓷基板進行拋光，絲印文字，最終固化，得到陶瓷基電路板產品O
[0008]其中，所述的陶瓷基板是氧化鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板，其中氧化鋁陶瓷基板中氧化鋁的重量含量為90~99%，氮化鋁陶瓷基板中氮化鋁的重量含量為90~99%。
[0009]所述的金屬粉末是銅粉、鉬粉、銀粉、鋁粉或鈦粉，粉末粒度在0.3~10 μπι之間。
[0010]所述的金屬粉末噴吹裝置噴氣速度在l_5L/min。
[0011]所述的激光燒結裝置采用CO2激光，波長為10.6 μ m。
[0012]與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是:
(1)本發明與以往的陶瓷基電路板制備方法相比，省去了導電金屬的高溫燒結步驟，不需要后期熱處理，節約了大量能源，高溫燒結爐的功率為1KW左右，而本發明中所使用設備功率不超過300W，因此本發明方法節約大量能源，有效降低了陶瓷基電路板的成本，利于工業大批量生產；
(2)本發明中還采用噴吹方式在陶瓷基板表面噴吹金屬粉末，與現有技術中的手工涂覆方式相比，金屬導電層更加均勻一致，導電性能更好；
(3)本發明的陶瓷電路板的金屬圖形導電層是單一金屬的均勻導電層，與以往的靠加入貴金屬燒結成金屬混合物導電層相比，成分更簡單，導電性和導熱性也更好。
【具體實施方式】
[0013]下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0014]本發明實施例中所使用的電路圖形編輯軟件為Coredraw。
[0015]實施例1
本實施例的陶瓷基電路板包括有一個氧化鋁陶瓷基板，氧化鋁陶瓷基板上具有激光燒結成的純銅電路圖形導電層，厚度為50 μπι。
[0016]其制備方法按照以下步驟進行:
(1)在計算機中使用圖形編輯軟件編輯好電路圖形；
(2)將尺寸為50*50*lmm的氧化鋁陶瓷基板置于激光切割工作臺上，啟動金屬粉末噴吹裝置，向陶瓷基板上噴吹銅粉，銅粉粒度在0.3-10 μπι,金屬粉末噴吹裝置噴氣速度在
2.5L/min，啟動激光燒結裝置，用CO2激光，波長為10.6 μ m，按照編輯好的電路圖形對銅粉進行掃描燒結，同時采用真空低壓收集裝置對多余的未燒結銅粉進行收集，掃描燒結完畢，得到陶瓷基板上的銅金屬電路圖形層；
(3)對掃描燒結完畢的陶瓷基板進行拋光，絲印文字，最終固化，得到陶瓷基電路板產品，經檢測，其傳熱系數為18.5W/m*k，電阻率為1.75 Χ10_8Ω.m。
[0017]實施例2
本實施例的陶瓷基電路板包括有一個氮化鋁陶瓷基板，氮化鋁陶瓷基板上具有激光燒結成的純鉬電路圖形導電層，厚度為100 μπι。
[0018]其制備方法按照以下步驟進行:
(1)在計算機中使用圖形編輯軟件編輯好電路圖形；
(2)將尺寸為50*50*lmm的氮化鋁陶瓷基板置于激光切割工作臺上，啟動金屬粉末噴吹裝置，向陶瓷基板上噴吹鉬粉，鉬粉粒度在0.3-10 μπι,金屬粉末噴吹裝置噴氣速度在5L/min，啟動激光燒結裝置，用CO2激光，波長為10.6 μm，按照編輯好的電路圖形對鉬粉進行掃描燒結，同時采用真空低壓收集裝置對多余的未燒結鉬粉進行收集，掃描燒結完畢，得到陶瓷基板上的鉬金屬電路圖形層； (3)對掃描燒結完畢的陶瓷基板進行拋光，絲印文字，最終固化，得到陶瓷基電路板產品，經檢測，其傳熱系數為18.6ff/m*k,電阻率為5.17 Χ10_8Ω.m。
[0019]實施例3
本實施例的陶瓷基電路板包括有一個氮化鋁陶瓷基板，氮化鋁陶瓷基板上具有激光燒結成的純銀電路圖形導電層，厚度為20 μπι。
[0020]其制備方法按照以下步驟進行:
(1)在計算機中使用圖形編輯軟件編輯好電路圖形；
(2)將尺寸為50*50*lmm的氮化鋁陶瓷基板置于激光切割工作臺上，啟動金屬粉末噴吹裝置，向陶瓷基板上噴吹銀粉，銀粉粒度在0.3-10 μπι,金屬粉末噴吹裝置噴氣速度在lL/min，啟動激光燒結裝置，用CO2激光，波長為10.6 μm，按照編輯好的電路圖形對銀粉進行掃描燒結，同時采用真空低壓收集裝置對多余的未燒結銀粉進行收集，掃描燒結完畢，得到陶瓷基板上的銀金屬電路圖形層；
(3)對掃描燒結完畢的陶瓷基板進行拋光，絲印文字，最終固化，得到陶瓷基電路板產品，經檢測，其傳熱系數為18.5ff/m*k,電阻率為1.59 Χ1(Γ8Ω.m。
[0021]實施例4
本實施例的陶瓷基電路板包括有一個氮化鋁陶瓷基板，氮化鋁陶瓷基板上具有激光燒結成的純鋁電路圖形導電層，厚度為5 μπι。
[0022]其制備方法按照以下步驟進行:
(1)在計算機中使用圖形編輯軟件編輯好電路圖形；
(2)將尺寸為50*50*lmm的氮化鋁陶瓷基板置于激光切割工作臺上，啟動金屬粉末噴吹裝置，向陶瓷基板上噴吹鋁粉，鋁粉粒度在0.3-10 μπι,金屬粉末噴吹裝置噴氣速度在3L/min，啟動激光燒結裝置，用CO2激光，波長為10.6 μm，按照編輯好的電路圖形對鋁粉進行掃描燒結，同時采用真空低壓收集裝置對多余的未燒結鋁粉進行收集，掃描燒結完畢，得到陶瓷基板上的鋁金屬電路圖形層；
(3)對掃描燒結完畢的陶瓷基板進行拋光，絲印文字，最終固化，得到陶瓷基電路板產品，經檢測，其傳熱系數為18.3ff/m*k,電阻率為5.48 X 10_8Ω.m。
[0023]實施例5
本實施例的陶瓷基電路板包括有一個氮化鋁陶瓷基板，氮化鋁陶瓷基板上具有激光燒結成的純鈦電路圖形導電層，厚度為80 μπι。
[0024]其制備方法按照以下步驟進行:
(1)在計算機中使用圖形編輯軟件編輯好電路圖形；
(2)將尺寸為50*50*lmm的氮化鋁陶瓷基板置于激光切割工作臺上，啟動金屬粉末噴吹裝置，向陶瓷基板上噴吹鈦粉，鈦粉粒度在0.3-10 μπι,金屬粉末噴吹裝置噴氣速度在4L/min，啟動激光燒結裝置，用CO2激光，波長為10.6 μm，按照編輯好的電路圖形對鈦粉進行掃描燒結，同時采用真空低壓收集裝置對多余的未燒結鈦粉進行收集，掃描燒結完畢，得到陶瓷基板上的鈦金屬電路圖形層；
(3)對掃描燒結完畢的陶瓷基板進行拋光，絲印文字，最終固化，得到陶瓷基電路板產品，經檢測，其傳熱系數為18.6ff/m*k,電阻率為4.2 X 10_8Ω.m。
【主權項】
1.一種陶瓷基電路板，包括有一個陶瓷基板，其特征在于陶瓷基板上具有激光燒結成的純金屬電路圖形導電層，厚度為5~100 μπι。
2.根據權利要求1所述的一種陶瓷基電路板，其特征在于所述的純金屬是銅、鉬、銀、銷或鈦。
3.一種如權利要求1所述的陶瓷基電路板的制備方法，其特征在于按照以下步驟進行: (1)在計算機中使用圖形編輯軟件編輯好電路圖形； (2)將陶瓷基板置于激光切割工作臺上，啟動金屬粉末噴吹裝置，向陶瓷基板上噴吹金屬粉末，啟動激光燒結裝置，按照編輯好的電路圖形對金屬粉進行掃描燒結，同時采用真空低壓收集裝置對多余的未燒結金屬粉末進行收集，掃描燒結完畢，得到陶瓷基板上的金屬電路圖形層； (3)對掃描燒結完畢的陶瓷基板進行拋光，絲印文字，最終固化，得到陶瓷基電路板產品O
4.根據權利要求3所述的一種陶瓷基電路板的制備方法，其特征在于所述的的陶瓷基板是氧化鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板，其中氧化鋁陶瓷基板中氧化鋁的重量含量為90-99%,氮化鋁陶瓷基板中氮化鋁的重量含量為90~99%。
5.根據權利要求3所述的一種陶瓷基電路板的制備方法，其特征在于所述的金屬粉末是銅粉、鉬粉、銀粉、銷粉或欽粉，粉末粒度在0.3~10 μ m之間。
6.根據權利要求3所述的一種陶瓷基電路板的制備方法，其特征在于所述的金屬粉末噴吹裝置噴氣速度在l_5L/min。
7.根據權利要求3所述的一種陶瓷基電路板的制備方法，其特征在于所述的激光燒結裝置采用CO2激光，波長為10.6 μπι。
【專利摘要】本發明屬于電子電工技術領域，具體涉及一種陶瓷基電路板及其制備方法。本發明的陶瓷基電路板包括有一個陶瓷基板，陶瓷基板上具有激光燒結成的純金屬電路圖形導電層。其制備方法是在計算機中使用圖形編輯軟件編輯好電路圖形，將陶瓷基板置于激光切割工作臺上，向陶瓷基板上噴吹金屬粉末，啟動激光燒結裝置對金屬粉進行掃描燒結，掃描燒結完畢的陶瓷基板進行拋光，絲印文字，最終固化，得到陶瓷基電路板產品。本發明的陶瓷電路板的金屬圖形導電層是單一金屬的均勻導電層，與以往的靠加入貴金屬燒結成金屬混合物導電層相比，成分更簡單，導電性和導熱性也更好。
【IPC分類】H05K3-00, H05K1-03
【公開號】CN104822223
【申請號】CN201510235215
【發明人】惠宇, 任慶國, 楊俊蓮, 馮旭, 潘銳, 許冰, 劉徐, 王松子
【申請人】惠宇
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月11日