一种陶瓷电路板的制作方法技术

本发明专利技术属于导电线路板制作相关技术领域，其公开了一种陶瓷电路板的制作方法，该制作方法包括以下步骤：(1)预置前驱体于陶瓷基板的表面上；(2)利用激光按照预设电路图形轨迹辐照所述前驱体所在的陶瓷基板的表面以实现所述陶瓷基板的激光表面改性；(3)对所述陶瓷基板进行超声清洗，以去除所述陶瓷基板未经所述激光处理的区域内的前驱体；(4)将所述陶瓷基板浸泡于腐蚀液中，以去除激光表面改性时所述陶瓷基板上生成的重熔层；(5)对所述陶瓷基板进行化学镀，以完成陶瓷电路板的制作。本发明专利技术有效提高了镀层与陶瓷基板之间的结合强度，减小了导线宽度，提高了精度。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷电路板的制作方法
本专利技术属于导电线路板制作相关
，更具体地，涉及一种陶瓷电路板的制作方法。
技术介绍
近年来，电子信息产业发展迅猛，电子产品趋于高功率、微型化以及高集成化，与之密切相关的电子封装技术也进入了高速发展时期。电路板作为芯片、元器件的封装载体，是电子产品必备的核心组件，更高封装密度的产品工作时不可避免地产生更大的热量。传统的有机树脂电路板受限于热导率低和热膨胀系数与芯片不匹配，已难以满足电子产品的发展需求。由于陶瓷材料具备热导率高、机械强度大、化学稳定性好等优异的性能，已逐渐应用于高密度封装领域，其中以氧化铝应用最为广泛。现有的陶瓷电路板制作技术主要包括直接镀铜技术、直接敷铜技术和丝网印刷技术三种，在陶瓷电路板制造领域，采用激光表面改性技术结合化学镀工艺制作导线电路已有许多报道，通常采用激光在基板表面改性，使改性区域产生化学镀催化活性，再通过后续化学镀直接在改性区域沉积金属导线，这是一种非接触、无压力、无掩膜的材料直接图形化的增材制造技术。相比于传统蚀刻法，无需复杂的图形转换工序，具有高精度、低成本、柔性化程度高、低污染等优点，本领域相关技术人员也做了一些研究。如专利CN201510084225.4公开了一种加成法制作电路板的激光活化方法，即采用激光高温烧蚀绝缘基底材料，在其表面按预设的图案形成凹槽和纳米级孔洞；随后将基材浸润到含有催化颗粒的溶液中，催化粒子渗透孔洞吸附在轨道内壁以形成催化活性中心；最后实施化学镀使金属填满凹槽以形成电路导线。该方法利用激光高温烧蚀材料以完成材料表面的粗化前处理过程，为催化剂的吸附提供了条件。然而，该专利的激光光斑的直径高达15mm～20mm，且未考虑激光对基材热作用生成的重熔物对导线精度和附着力的影响，最后制得宽度大于光斑直径的铜导线，不属于精细电路范畴，不适用于制作微型化、高集成化电子器件。又如专利CN103188877A公开了一种陶瓷电路板快速高柔性制作的方法，即将激光照射在陶瓷基体表面，并控制激光能量密度达到含活性离子化合物的化学键发生断裂阈值以上，使陶瓷基体表面含活性离子的化合物热分解为化学镀催化源；随后将该基体放置于化学镀液中施镀以形成金属镀层。该专利中所用的激光光班直径为10μm，最小线宽却只能达到15μm，导致此结果的原因之一是忽略了激光热效应生成的重熔层对导线精度的影响。再如专利CN103781285B公开了一种在二维或者三维陶瓷材料表面制作与修复导电线路的通用方法，即利用激光按照预先设计的线路图案，辐照预覆有前驱体固体薄膜的陶瓷材料表面，将热分解得到的活性化金属颗粒植入基板表面，以得到导电图形的隐形形貌；在清洗基板后实施化学镀以得到导线线路；该技术能够在多种陶瓷基板(包括平面的和三维的)的表面快速直接地制备或者修复各种复杂的导电线路，然而该专利并未提及如何控制线路的精度，也未说明具体的导线宽度，而且同样未考虑金属镀层与陶瓷基体间的重熔物对导线性能的影响。再如专利CN104105353B公开了一种高精度的陶瓷电路板制作方法，该方法采用激光照射覆盖有钯离子固态薄膜的陶瓷基板，在陶瓷基板表面的激光辐照区域形成对后续镀层结合力有益的微槽结构，但是激光烧蚀形成的微槽内和微槽边缘的热影响区内都会产生催化活性。为了提高导线的精度，在化学镀前利用王水溶液选择性地消除了热影响区的催化活性，最后实施化学镀使得铜颗粒仅沉积于微槽结构内，但激光与陶瓷相互作用时形成的重熔层依然存在于镀层与基板之间，影响了镀层的结合力。以上几个专利均是将激光表面改性技术和化学镀技术相结合在陶瓷基材表面沉积导电线路。为了获得精度更高的导电线路，通常是采用光斑直径更小的激光获得更小的改性区域，或是采用脉宽更窄的激光来减小热影响区，但获得的导线宽度依然大于激光光斑直径。为了获得结合力更高的导电线路，通常是采用激光烧蚀陶瓷表面，增大基板表面粗糙度，使镀层与之结合面积更大。但是激光辐照于陶瓷材料表面以达到改性的目的时，其热效应瞬间导致材料的熔化和汽化，不可避免地形成重熔层。而陶瓷材料耐热冲击性较差，在热应力和相变的作用下，重熔层内部会产生大量微裂纹。重熔层材料通常具有高脆性的热点，其力学性能与陶瓷基体不匹配，松散且容易脱落，如此会严重影响金属镀层和陶瓷基体间的结合力。此外，重熔层的存在会对基板在热循环条件下的实际使用造成一定的隐患，降低了电子器件的可靠性。相应地，本领域存在发展一种精度较高，结合性能较好的电路板制作方法的技术需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种陶瓷电路板的制作方法，其基于现有陶瓷电路板的制作特点，研究及设计了一种通过消除重熔层来提高陶瓷电路板的导线精度和结合力的陶瓷电路板制作方法。所述制作方法把激光表面改性技术、化学腐蚀技术及化学镀技术结合用于陶瓷基板表面以实现高精度和高结合力的导电线路的制作，使制作的导线精度很高，宽度小于有效光斑直径，且导电性及边缘质量较好，无气孔及裂纹等缺陷。此外，经试验测得镀层与陶瓷基板之间的结合强度可以达到40Mpa以上，超过了常规锡铅焊料的抗拉强度，完全满足电子制造领域的使用要求，提高了电子器件的使用可靠性。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种陶瓷电路板的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：(1)预置前驱体于陶瓷基板的表面上；(2)利用激光按照预设电路图形轨迹辐照所述前驱体所在的陶瓷基板的表面以实现所述陶瓷基板的激光表面改性；(3)对所述陶瓷基板进行超声清洗，以去除所述陶瓷基板未经所述激光处理的区域内的前驱体；(4)将所述陶瓷基板浸泡于腐蚀液中，以去除激光表面改性时所述陶瓷基板上生成的重熔层；(5)对所述陶瓷基板进行化学镀，以完成陶瓷电路板的制作。进一步地，所述前驱体是通过浸泡或者喷涂的方式预置于所述陶瓷基板的表面上的。进一步地，超声清洗的次数为3次，每次超声清洗持续的时间为5min～10min。进一步地，所述腐蚀液为氢氟酸、硝酸、硫酸及盐酸中的一种。进一步地，所述腐蚀液的温度为100℃～150℃。进一步地，所述陶瓷基板在所述腐蚀液中浸泡的时间为12小时～72小时。进一步地，所述激光为脉冲激光，所述激光的平均输出功率为1w～100w，扫描速度为10mm/s～1m/s。进一步地，步骤(1)之后还包括将所述陶瓷基板进行干燥，以得到一层均匀的前驱体固态薄膜。进一步地，所述激光的激光能量密度在改性阈值以上。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的陶瓷电路板的制作方法主要具有以下有益效果：1.所述陶瓷电路板的制作方法将激光表面改性技术、化学腐蚀技术及化学镀技术结合用于陶瓷基板表面以实现高精度和高结合力的导电线路的制作，使制作的导线精度很高，宽度小于有效光斑直径，且导电性及边缘质量较好，无气孔及裂纹等缺陷。2.经试验测得到镀层与陶瓷基板之间的结合强度可以达到40Mpa以上，超过了常规锡铅焊料的抗拉强度，完全满足电子制造领域的使用要求，提高了电子器件的使用可靠性，实用性较强。3.所述制作方法简单，易于实现，灵活性较高。4.所述制作方法不需要专门的设备及材料，成本较低，有利于推广应用。附图说明图1是本专利技术提供的陶瓷电路板的制作方法的流程示意图；图2是本专利技术第一实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷电路板的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：(1)预置前驱体于陶瓷基板的表面上；(2)利用激光按照预设电路图形轨迹辐照所述前驱体所在的陶瓷基板的表面以实现所述陶瓷基板的激光表面改性；(3)对所述陶瓷基板进行超声清洗，以去除所述陶瓷基板未经所述激光处理的区域内的前驱体；(4)将所述陶瓷基板浸泡于腐蚀液中，以去除激光表面改性时所述陶瓷基板上生成的重熔层；(5)对所述陶瓷基板进行化学镀，以完成陶瓷电路板的制作。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷电路板的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：(1)预置前驱体于陶瓷基板的表面上；(2)利用激光按照预设电路图形轨迹辐照所述前驱体所在的陶瓷基板的表面以实现所述陶瓷基板的激光表面改性；(3)对所述陶瓷基板进行超声清洗，以去除所述陶瓷基板未经所述激光处理的区域内的前驱体；(4)将所述陶瓷基板浸泡于腐蚀液中，以去除激光表面改性时所述陶瓷基板上生成的重熔层；(5)对所述陶瓷基板进行化学镀，以完成陶瓷电路板的制作。2.如权利要求1所述的陶瓷电路板的制作方法，其特征在于：所述前驱体是通过浸泡或者喷涂的方式预置于所述陶瓷基板的表面上的。3.如权利要求1所述的陶瓷电路板的制作方法，其特征在于：超声清洗的次数为3次，每次超声清洗持续的时间为5min～10min。4.如权利要求1-3任一项所述的陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕铭，曾晓雁，吴烈鑫，欧阳韬源，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42