复合陶瓷生坯带及制造该生坯带的方法技术

一种复合陶瓷生坯带及制造该生坯带的方法，本生坯带含有一种细磨的陶瓷固体颗粒和分散在挥发性固态聚合物粘结剂中的可烧结无机粘结剂的混合物，在该表面上附加一层粘附释放层，该释放层含有分散在挥发性固态聚合物粘结剂中的细颗粒非金属固体，而制造方法则包括将释放层施加到陶瓷生坯带表面上；以及蒸除有机溶剂等。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是1991年1月18日提出的未决专利申请CN91101157.9的分案申请。本专利技术涉及在烧成期间实质性的降低或控制平面收缩以及减小陶瓷体变形的方法。互连电路板是电路的物理构造或者许多极其微小的电路元件的电和机械互连的辅助系统。常常需要将这些各种类型的电子元件排列结合在一起，以便使它们互相物理分离并彼此相邻地固定在一个单独的压制板上，并且彼此电连接和/或将该板上伸出的接点连接在一起。复杂的电路通常要求该电路由分离的介电层隔开的若干导体层构成。导电层在水平面之间通过穿过介电材料的导电通路互连，这种通路被称为Vias。这种多层结构使得电路变得更加紧密。制造多层电路的一个众所周知的方法是共烧结多层复合陶瓷带，在烧结前用金属化通路(Vais)在介电层上印制导体，该Vias穿过介电层与各导体层互连(参见Steinberg，US 4,654,095)。将带层配准(registry)堆积，在预定温度下加压，形成独石(monolityic)结构，在高温下将独石结构烧成以除去有机粘结剂，烧结该导电金属并使介电材料致密化。这个方法优于传统的“厚膜”法，这是因为只需要进行一次烧成，节省了制备时间和劳动力，限制了游离金属的扩散，这些金属能引起导体层之间的短路。然而，该方法也存在着缺点，就是难以控制在烧成过程中引起的收缩程度。在大规模复杂电路中，这种尺寸的不确定是最令人失望的，并且可能造成在随后的装配操作中配准不良。为了降低气孔率和控制陶瓷体的形状(尺寸)，采用施加一个外力约束陶瓷体的烧结或烧成是一个众所周知的方法(参见Takeda等人，US4585706；Kingery等人Introduction to Ceramics，P502—503；Wiley，1976)。在简单的模子中约束陶瓷电路的烧结是困难的，因为这会使部件粘附到模子上和/或在部件和模子之间引起交叉污染。另外，在烧掉有机粘结剂的过程中，对陶瓷部件的表面施加一个限定力可以限制挥发成分逸出，引起不完全燃烧和/或变形。如果确定一种方法，该方法使陶瓷电路可以被约束烧结，而没有粘附到模子上，没有与模子交叉污染，在烧掉有机粘结剂过程中没有限制挥发成分的逸出，那么最终电路的尺寸不确定性可以被大大地降低，并且还可以省去或简化一些工艺步骤。如果该方法可以允许导电金属通路在陶瓷电路的外表面上共烧成，那么这个优点就更突出。Flaitz等人(欧洲专利申请0243858)描述了三种解决方案以防止以上提到的困难发生。第一种解决方案，只对部件的外边缘(周边)进行限定，提供一个用于挥发的开口逸出通道和氧气的输入通道。第二种解决方案，通过采用共扩张的多孔板或者通过对表面或待烧结零件表面施加一个空气支承力，对待烧结的零件的整个表面施加一个共扩张力。第三种解决方案，通过使用含多孔组分的接触层对正烧结体施加一个摩擦力，该接触层在加热期间不烧结或收缩，并且阻止该基体的任何收缩。要求选择接触层的组分，使它们在烧成期间保持多孔、不溶成陶瓷，并且热稳定，以便它们在烧结期间不会发生收缩或膨胀，同时具有连续的机械完整性/硬度。接触层在烧结期间保持其尺寸，因此限制了陶瓷部件的收缩。在将接触层叠压到待烧结的制品上后，不用附加重量进行烧结。本专利技术主要涉及复合陶瓷生坯带，该陶瓷生坯带含有细颗粒陶瓷固体和可烧结无机粘结剂的混合物，该无机粘结剂分散在挥发性固体聚合物粘结剂中，在其表面上固定一个粘附释放层，该粘附释放层含有分散在挥发性固态聚合物粘结剂中的细颗粒非金属无机固体。本专利技术再一个方面涉及制造复合陶瓷生坯带的方法，该方法包括将一个释放层施布到陶瓷生坯带的至少一个表面上，该释放层含有分散在挥发性有机介质中的细颗粒非金属无机固体，该挥发性有机介质含有溶解在挥发的有机溶剂中的固态聚合物粘结剂，通过蒸发除去该有机溶剂。EP087105868.1，Flaitz等人该专利涉及一种约束烧结法，该方法在Z方向采用约束力，以便在生坯陶瓷MLC基片的烧成期间，阻止X—Y变形、翘起和收缩。为了物理地限制陶瓷收缩，在烧成前将多孔、硬质生坯陶瓷、热稳定性接触层叠压到该陶瓷制品的表面上。在整个烧结期内该接触层保持了陶瓷的机械完全性和尺寸稳定性，并通过抛光或摩擦将烧成的接触层从该基片表面除去。US4,585,706，Takeda等人该专利涉及由氮化铝材料制成的一种制品的约束烧结，热压(1600—2000℃)，采用单向压力(＞100Kg/cm2)以增加制品的热传导率。该专利指出当在这些条件下进行烧结时，该制品仅在压轴方向产生收缩，其结果烧结的产品具有较高的尺寸准确性并且比用普通加压烧结法获得的制品机械强度高。US4,521,449，Arnold等人该专利介绍了使用陶瓷材料介电层以促进烧结包含表面Vias和衬垫区的生坯陶瓷层，该衬垫区通过压痕线(indented line)和填充导电金属膏构成。烧成后，用适当的金属涂覆该组件以使它们在进行铅焊时焊料可湿。该专利技术认识到需要其后的金属化以调节明显的(17％)基体收缩和变形(这正是烧成后陶瓷材料的典型缺点所在)。US4,340,436，Dubetsky等人该专利公开了将惰性、共扩张非粘附、可移动的、轻质、平面板叠合到一个生坯玻璃陶瓷上，在烧成期间，当该玻璃已经达到聚结温度时，该叠压层限制横向X—Y收缩和变形。该专利技术报导在叠压过程中，大约0.012至约0.058磅/英寸2的平面压力增加了平面的横向尺寸的完整性。本专利技术的附图由4个图构成。附图说明图1所示为在完成我们所要求保护的方法以前本专利技术的各种组件的排列，其中将释放层固定到基体的一层上；图2所示为在完成我们所要求保护的方法以前本专利技术的各种组件的排列，其中将释放层固定到基体的两侧；图3所示为本专利技术方法的各个步骤；图4所示为无机粘结剂渗透与粘度和润湿角之间的关系曲线。在生坯陶瓷体烧成期间降低收缩方法中应用的是制造采用传统导体金属化的陶瓷多层电路，包括导体、电阻及其类似材料，并且以这样的方式，使介电生坯带上的借助于穿孔和印刷确定的电路特征尺寸在烧成期间基本上保持不变。因此本专利技术的方法在排除许多陶瓷部件尺寸不确定的来源方面和省去许多电路设计和制备步骤而又要求避免尺寸误差和配位不良方面是较经济的。在烧成周期中，有机粘结剂挥发后，当温度加热到足够高时，带中的无机组分烧结。烧结期间，颗粒多孔带在其结构上发生了变化，变成了多孔细颗粒结晶材料和非结晶材料。颗粒尺寸增大、孔的形状改变，并且孔的尺寸和数目有了变化。烧结通常降低了气孔率并致使颗粒压块致密化。本专利技术的一般目的是使用了用于复合陶瓷电路板表面的陶瓷释放带，因此在烧结期间，施加了一个垂直于所施布的电路板的约束力。释放带起几个作用(1)通过提供一个均匀的高摩擦接触层(在烧结部件的平面上，该接触层有助于避免收缩)，该释放层有利于约束工艺；(2)在部件的表面上，该释放层均匀地分布了约束模的单轴负荷，使用单轴负荷有助于避免收缩，并可将释放层与烧结部件紧密接触；(3)该释放层提供了烧结前用于陶瓷生坯带挥发组分逸出的通道；(4)该释放层防止了陶瓷电路和约束模之间的污染；(5)由于该释放带将陶瓷电路与接触压力平面隔开，因此，该释放层可用来将陶瓷电路从约束模上干净利落地取下。在某些情况下，释放层还有利于顶层表面的共烧成金属化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合陶瓷生坯带，生坯带含有一种细磨的陶瓷固体颗粒和分散在挥发性固态聚合物粘结剂中的可烧结无机粘结剂的混合物，在该生坯带表面上附加一粘附释放层，该释放层含有分散在挥发性固态聚合物粘结剂中的细颗粒非金属无机固体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：库尔特理查德米克斯加，达尼埃尔T谢弗，理查德霍华德詹森，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]