一种陶瓷基电子线路的制备方法技术

技术编号:18999248 阅读:21 留言:0更新日期:2018-09-22 04:57
本发明专利技术公开了一种陶瓷基电子线路的制备方法,首先选用常规的陶瓷粉体制备陶瓷基体;然后在陶瓷基体表面沉积一层表面保护层;利用激光设备在陶瓷基体表面雕刻出电子线路的三维轮廓;将陶瓷基体浸泡在表面改性剂液相胶体中,完全去除残留的表面保护层;最后利用常规的化镀和/或电镀工艺制备电子线路本身。本发明专利技术通过优化激光输出功率、激光雕刻线间距大小、雕刻次数以及雕刻图案的组合设计,使得激光雕刻区域的陶瓷基体表面粗糙化,进而有利于提高电子线路与陶瓷基体的界面结合,同时最大程度减少雕刻过程中产生的碎屑。

A method for preparing ceramic based electronic circuits

The invention discloses a method for preparing ceramic-based electronic circuits, which first selects conventional ceramic powders to prepare ceramic matrix, then deposits a surface protective layer on the surface of ceramic matrix, carves a three-dimensional outline of electronic circuits on the surface of ceramic matrix by laser equipment, and immerses the ceramic matrix in the liquid phase of surface modifier. In the colloid, the residual surface protective layer is completely removed; finally, the electronic circuit itself is prepared by conventional plating and/or plating process. By optimizing the laser output power, the distance between laser carving lines, the number of carving times and the combination design of carving patterns, the invention can roughen the surface of the ceramic substrate in the laser carving area, thereby improving the interface bonding between the electronic circuit and the ceramic substrate, and at the same time minimizing the debris generated in the carving process.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基电子线路的制备方法
本专利技术属于电子线路的
,特别涉及一种陶瓷基电子线路的制备方法。
技术介绍
对于本
的人员而言,选用陶瓷作为电子线路的基板已经是一个很常见的方案。但在如何持续提高陶瓷基电子线路的精度、拓宽陶瓷基材料的适用范围以及降低制备成本等方面,将是本领域人员始终关注的问题。关于陶瓷基电子线路的制备精度方面,已有很多方案被提出,例如DPC工艺,DPC工艺是利用真空溅射在陶瓷基体外表面预先沉积一层可镀薄层,然后利用“贴干膜—曝光—显影—刻蚀—去膜”的一整套工艺制备出电子线路,再利用化镀和/或电镀工艺对可镀薄层增厚,进而得到所需厚度的电子线路。这套工艺的特点是控制精度高,但流程长,成本高,适合二维的单面板或双面板,可用于那些对成本不太敏感、大批量、出货周期稳定的电子线路的制备。关于陶瓷基材料的适用范围方面,也已有很多方案被提出。为了提高陶瓷基体和电子线路之间的界面结合,往往会在陶瓷基体的粉体原料中添加一些对应的活性金属元素。目的在于,一方面可提高陶瓷基体/电子线路之间的界面结合,另一方面是提高电子线路的可镀能力。但该方案的缺点在于,对陶瓷粉体原料的优化位于整个工艺流程的最上游,势必对后续所有工艺流程造成或多或少的影响,不利于提升成品的质量稳定性,也缺少工艺调整的灵活性,而且大大限制了陶瓷基体原料的适用范围。CN104470235A、CN104377438A、CN102695370A、CN103188877A、CN104561955A等已公开的专利,总体的制备流程都大同小异;但如何持续提高陶瓷基电子线路的精度、如何拓宽陶瓷基材料的适用范围,以及降低成本等问题将是本领域人员始终关心的;根据申请人已掌握的信息,如果仅仅按照已公开的方法来制备陶瓷基电子线路,将存在以下几个问题:问题1.陶瓷基体与金属基电子线路之间的界面结合力很差。原因在于,陶瓷相对于金属、注塑塑料或其他材质而言,陶瓷对钯离子的吸附能力较弱,另外,除非额外添加具有催化活性的金属杂质元素,陶瓷基体一般也不具有还原钯离子的能力,因此,即便先采用激光雕刻对陶瓷基体表面进行粗糙化处理,然后在粗糙化的陶瓷基体表面上进行钯活化处理的效果也很差,进而在后续常规的化镀或电镀增厚金属电子线路时,陶瓷基体与电子线路的界面结合力差,严重情况下甚至造成线路脱落,无法满足实际需要。问题2.目前没有对比文件专门提到,如何解决在激光雕刻时伴随产生的碎屑会污染陶瓷基体本身的问题。CN104470235A中提到的树脂油墨层和CN104377438A中提到的绝缘层客观上可以部分起到与本专利技术提到的表面保护层相同的作用,但还应注意到的问题是,CN104470235A中的树脂油墨层、CN104377438A中的绝缘层,它们与陶瓷基体之间仅仅起到临时键合的效果,而且需要在制备电子线路的同时或之后被很容易的去除,基于这一特点,决定了它们一般均优选有机高分子材料构成,因此也不会具有很高的耐热能力。而激光雕刻时产生的碎屑往往会在初始产生的瞬间达到超高的温度,这种瞬间超高温的碎屑很容易破坏树脂油墨层(或绝缘层、表面保护层),并牢牢附着在陶瓷基体的表面,在后续工序中也难以彻底去除,增加了电子线路加工缺陷的可能,也增加了后续在化镀或电镀过程中出现溢镀的风险,降低了电子线路的制备精度。
技术实现思路
本专利技术提供一种陶瓷基电子线路的制备方法,在陶瓷基体表面沉积一层表面保护层,通过优化激光输出功率、激光雕刻线间距大小、雕刻次数以及雕刻图案的组合设计,最大程度减少了整个电子线路制备流程中对激光未雕刻区域的损伤,有效避免了化镀和/或电镀过程中的溢镀问题,从而提高了所制备的电子线路的尺寸精度。本专利技术的技术方案如下:一种陶瓷基电子线路的制备方法,包含如下步骤:S1)制备陶瓷基体:将陶瓷粉体原料和相应的有机添加剂,利用挤出成型、流延成型、等静压成型、干压成型、注射成型工艺中的一种或几种的组合,制备层陶瓷基体的素胚;将素胚置高温烧结,得到所述陶瓷基体;再利用机械切割、打磨、抛光工艺中的一种或几种组合进行加工得到的陶瓷基体,所述陶瓷基体表面粗糙度的Ra值为0.02u~1u;S2)制备表面保护层:利用有机和/或无机溶质在稀释剂中溶解稀释,制备得到保护层溶液,将所述保护层溶液均匀涂覆在步骤S1得到的所述陶瓷基体的外表面,并进行烘干固化以排除稀释剂,得到所述表面保护层;S3)制备电子线路轮廓:按照电子线路的三维尺寸要求,利用激光器光源,对步骤S2所述陶瓷基体表面进行激光雕刻,将所需雕刻图案划分为中心区域和边框区域两部分;雕刻中心区域的激光输出功率为激光光源额定功率的40%~100%,激光雕刻次数为1~3次,激光雕刻线间距为0.01mm~0.1mm;雕刻边框区域的激光输出功率为激光光源额定功率的20%~40%,激光雕刻次数为3~6次,激光雕刻线间距为0.01mm~0.05mm;得到电子线路的三维轮廓;S4)表面改性处理:配置表面改性剂,将步骤S3雕刻后的所述陶瓷基体浸泡入表面改性剂当中,去除残留的表面保护层,同时进一步增大陶瓷基体上被雕刻区域的粗糙度,以及使被雕刻区域表面吸附大量的羟基官能团,有利于提高陶瓷基体与后续所制备的电子线路之间的界面结合;S5)利用常规的化镀和/或电镀工艺,在步骤S4表面改性后的所述陶瓷基体上制备电子线路本身。优选的,步骤S1中,所述陶瓷粉体原料选自氧化锆、氧化铝、氧化钛、氧化镁、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝、莫来石、堇青石、稀土锰氧化物、碱金属硅酸盐以及金属磷酸盐中的一种或几种的组合。优选的,步骤S2中,所述有机和/或无机溶质选自烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚、硅油、三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠、硫酸钠、品红、EDTA、CMC和PVP中的一种或多种,所述稀释剂选自离子水、甲醇、乙醇、乙酸丁酯、丁酮、松油醇、乙基纤维素中的一种或多几种。优选的,步骤S2中,所述表面保护层溶液浓度为1g/L~20g/L,所述表面保护层厚度为5um~100um。优选的,步骤S3中,所述激光器的光源为中心波长为紫外248nm至红外1064nm波段的纳秒、皮秒或飞秒脉冲激光光源,激光输出功率范围优选为3W~100W。优选的,步骤S4中,所述表面改性剂为液相胶体,其中,胶质粒子为聚碳酸酯系高分子和/或氨基硅烷偶联剂,所述聚碳酸酯系高分子为由带羟基官能团改性的聚碳酸酯系高分子,所述液相胶体的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙酸丁酯、丁酮、松油醇、乙基纤维素、氢氧化钠、硫酸、盐酸中的一种或多种。优选的,所述胶质粒子的浓度为1g/L~50g/L,表面改性剂的温度为55℃~75℃,浸泡时间为30min~50min。首先选用常规的陶瓷粉体制备陶瓷基体,其中无需额外添加对应的活性金属元素;然后在陶瓷基体表面沉积一层表面保护层,沉积所述表面保护层的目的在于,一方面,在后续激光雕刻陶瓷基体表面时,减轻所产生的碎屑对陶瓷基体表面的污染,另一方面,减轻后续浸泡表面改性剂时,所述表面改性剂对陶瓷基体未雕刻区域的侵蚀,从而最大限度保证后续化镀和/或电镀过程中制备电子线路的选择性,提高了电子线路的制备精度;利用激光设备在陶瓷基体表面雕刻出电子线路的三维轮廓,通过优化激光输出功率、激光雕刻线间距大小、雕刻次数以及本文档来自技高网
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一种陶瓷基电子线路的制备方法

【技术保护点】
1.一种陶瓷基电子线路的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:S1)制备陶瓷基体:将陶瓷粉体原料和相应的有机添加剂,利用挤出成型、流延成型、等静压成型、干压成型、注射成型工艺中的一种或几种的组合,制备层陶瓷基体的素胚;将素胚置高温烧结,得到所述陶瓷基体;再利用机械切割、打磨、抛光工艺中的一种或几种组合进行加工得到的陶瓷基体,所述陶瓷基体表面粗糙度的Ra值为0.02u~1u;S2)制备表面保护层:利用有机和/或无机溶质在稀释剂中溶解稀释,制备得到保护层溶液,将所述保护层溶液均匀涂覆在步骤S1得到的所述陶瓷基体的外表面,并进行烘干固化以排除稀释剂,得到所述表面保护层;S3)制备电子线路轮廓:按照电子线路的三维尺寸要求,利用激光器光源,对步骤S2所述陶瓷基体表面进行激光雕刻,将所需雕刻图案划分为中心区域和边框区域两部分;雕刻中心区域的激光输出功率为激光光源额定功率的40%~100%,激光雕刻次数为1~3次,激光雕刻线间距为0.01mm~0.1mm;雕刻边框区域的激光输出功率为激光光源额定功率的20%~40%,激光雕刻次数为3~6次,激光雕刻线间距为0.01mm~0.05mm;得到电子线路的三维轮廓;S4)表面改性处理:配置表面改性剂,将步骤S3雕刻后的所述陶瓷基体浸泡入表面改性剂当中,去除残留的表面保护层,同时进一步增大陶瓷基体上被雕刻区域的粗糙度,以及使被雕刻区域表面吸附大量的羟基官能团,有利于提高陶瓷基体与后续所制备的电子线路之间的界面结合;S5)利用常规的化镀和/或电镀工艺,在步骤S4表面改性后的所述陶瓷基体上制备电子线路本身。...

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基电子线路的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:S1)制备陶瓷基体:将陶瓷粉体原料和相应的有机添加剂,利用挤出成型、流延成型、等静压成型、干压成型、注射成型工艺中的一种或几种的组合,制备层陶瓷基体的素胚;将素胚置高温烧结,得到所述陶瓷基体;再利用机械切割、打磨、抛光工艺中的一种或几种组合进行加工得到的陶瓷基体,所述陶瓷基体表面粗糙度的Ra值为0.02u~1u;S2)制备表面保护层:利用有机和/或无机溶质在稀释剂中溶解稀释,制备得到保护层溶液,将所述保护层溶液均匀涂覆在步骤S1得到的所述陶瓷基体的外表面,并进行烘干固化以排除稀释剂,得到所述表面保护层;S3)制备电子线路轮廓:按照电子线路的三维尺寸要求,利用激光器光源,对步骤S2所述陶瓷基体表面进行激光雕刻,将所需雕刻图案划分为中心区域和边框区域两部分;雕刻中心区域的激光输出功率为激光光源额定功率的40%~100%,激光雕刻次数为1~3次,激光雕刻线间距为0.01mm~0.1mm;雕刻边框区域的激光输出功率为激光光源额定功率的20%~40%,激光雕刻次数为3~6次,激光雕刻线间距为0.01mm~0.05mm;得到电子线路的三维轮廓;S4)表面改性处理:配置表面改性剂,将步骤S3雕刻后的所述陶瓷基体浸泡入表面改性剂当中,去除残留的表面保护层,同时进一步增大陶瓷基体上被雕刻区域的粗糙度,以及使被雕刻区域表面吸附大量的羟基官能团,有利于提高陶瓷基体与后续所制备的电子线路之间的界面结合;S5)利用常规的化镀和/或电镀工艺,在步骤S4表面改性后的所述陶瓷基体上制备电子线路本身。2.根据权利要求1所述的陶瓷基电子线路...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴昊姜来新蒋海英
申请(专利权)人:上海安费诺永亿通讯电子有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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