侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法与流程

1.本发明属于氮化铝多层陶瓷加工技术领域，特别涉及一种侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法。


背景技术：

2.氮化铝陶瓷具有高热导率，热膨胀系数小的特点，因氮化铝多层陶瓷具有垂直互联特点，缩短信号传输路径，集成度高的优点，被广泛应用于混合集成电路中，尤其是光通信领域用陶瓷外壳中。应用过程中，由于侧面需要引出光纤或者导管，故需要氮化铝多层陶瓷的侧面进行开腔，从而实现气密封装，且随着5g和6g通信的发展，该类型的外壳每年需求量都在增加。
3.目前，对于单腔体结构氮化铝多层陶瓷制作方法很多，但是这些方法并不适用于侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作。由于氮化铝多层陶瓷的侧面腔体周围还需要焊接金属导管，对侧面腔体的状态和基板表面平面度要求较高，该类型陶瓷基板在层压的过程中，如果控制不好，会导致腔体变形、裂纹、基板表面鼓起或坍塌等问题。虽然通过填充一些后续烧结中可挥发的填充材料能够形成侧面腔体，但由于生瓷片中有机物的排胶速度和可挥发填充材料的排胶速度不同，这仍会导致产品排胶过程中易出现裂纹，不能满足产品需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明有必要提供一种侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法，该制作方法能够防止腔体变形、裂纹、基板表面鼓起或坍塌的问题，且可操作性高，层压后产品状态良好，方便后期陶瓷-金属的焊接。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明提供了一种侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法，包括下列步骤：
7.获取第一填充件、第二填充件、防粘膜、若干氮化铝生瓷片和金属盖板；
8.将所述氮化铝生瓷片进行叠片，形成层叠体，所述层叠体中形成有主腔体和侧面腔体，同时，所述第一填充件填充在所述侧面腔体中，所述第二填充件填充件填充在所述主腔体中；所述层叠体的顶层为所述金属盖板，所述金属盖板开设有空腔，其开腔尺寸与所述主腔体相同，所述金属盖板的上表面与所述第二填充件的上表面齐平；所述防粘膜设于所述金属盖板与所述氮化铝生瓷片之间；
9.将所述层叠体真空包封后层压成型，获得生瓷坯；
10.去除所述生瓷坯中的第一填充件、第二填充件、防粘膜和金属盖板；
11.烧结所述生瓷坯，制得侧面开腔的氮化铝多层陶瓷。
12.进一步方案，所述第一填充件为金属材质且表面进行防粘处理，所述第二填充件为橡胶材质。
13.进一步方案，所述叠片在叠压板上进行，所述叠压板上设有定位销，所述氮化铝生
瓷片、第二填充件、防粘膜和金属盖板上设有定位孔，所述定位孔与所述定位销配合。
14.进一步方案，所述金属盖板的厚度在200-400μm之间。
15.进一步方案，所述第二填充件的外形尺寸比所述主腔体的单边尺寸小0.10-0.15mm。
16.进一步方案，所述第一填充件的长度方向l的尺寸与所述侧面腔体相同，其宽度方向w和厚度方向h的尺寸比所述侧面腔体的宽度和高度尺寸分别小0.05mm-0.10mm。
17.进一步方案，所述层压成型采用热等静压成型，所述热等静压成型的预热温度为40-65℃，等静压压力为6mpa-14mpa，保压时间为300-500s。
18.进一步方案，去除所述第一填充件时，于60-70℃预热15-20min后取出。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.本发明提供的制作方法，在叠片的过程中，在侧面腔体中放置第一填充件、在主腔体中放置第二填充件，通过采用这些填充件能够很好的起到防止腔体变形的作用，从而获得侧面腔体氮化铝陶瓷。且该制作方法可操作性高，且层压后产品状态良好，方便后期的陶瓷-金属的焊接。
附图说明
21.图1为本发明一较佳实施例中侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法的流程示意图；
22.图2为本发明实施例中侧面腔体的剖面示意图；
23.图3为本发明实施例中侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷制作过程中填充件放置的剖面示意图。
24.图中：10-第一填充件、20-第二填充件、30-防粘膜、40-金属盖板。
具体实施方式
25.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
27.本发明一较佳实施例中公开了一种侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法，其具体流程如图1中所示的，主要包括以下步骤：
28.s100、分别获取第一填充件、第二填充件、防粘膜、若干氮化铝生瓷片和金属盖板。
29.根据本发明的实施例，第一填充件用于填充侧面腔体，第二填充件用于填充主腔体，其中，第一填充件采用金属材料且其表面进行防粘处理，其中，所述的金属材料包括但不限于不锈钢、铝合金等材质；防粘处理可以是在金属材料表面进行特氟龙处理，当然，本领域中其他常规采用的防粘处理亦可用于本发明中；第二填充件采用橡胶材料，具体可提及的实例包括但不限于硅胶、ab胶等材料，从而实现不粘金属化，可防止层压时把印刷的金属化导带粘掉而导致的产品失效。防粘膜和金属盖板等可采用本领域中常规的材质，优选
的，所述金属盖板的厚度在200-400μm，这里不再具体阐述。此外，本文中所述的氮化铝生瓷片指的是经过处理的生瓷片，具体的说，将氮化铝生瓷片经预处理(如清洗)、打孔、填孔、印刷后，再根据产品需要进行开空腔，由于生瓷片的处理属于本领域中的常规手段，故此处不再具体阐述。进一步的，第一填充件和第二填充件的外形尺寸根据产品的版图设计进行制作，故这里不再具体限定。
30.s200、叠片工序。
31.根据产品的版图设计，将所述氮化铝生瓷片进行叠片，形成层叠体，所述层叠体中形成有主腔体和侧面腔体。根据本发明的实施例，具体工序为：将氮化铝生瓷片进行去框处理，并按照顺序放置在叠压板上，当放到侧面开腔的层数时，在相应的侧面腔体位置放置第一填充件；然后再依次向上层叠相应的氮化铝生瓷片，氮化铝生瓷片放置结束后放置防粘膜，最后将金属盖板放置在顶层，具体的说，防粘膜设于金属盖板和氮化铝生瓷片之间；其中，金属盖板的开腔位置与主腔体对应，金属盖板固定后，放入第二填充件，并且金属盖板的上表面与所述第二填充件的上表面齐平。
32.进一步的，在本发明的实施例中，叠片工序采用本领域中常规采用的叠压板上进行，具体地说，在叠压板上设有定位销，而氮化铝生瓷片、防粘膜、金属盖板和第二填充件设有定位孔，所述的定位孔与所述定位销配合，通过对应位置的定位孔和定位销合成一个整体，优选的，可根据叠压板的定位位置，制作每层生瓷片的定位位置以及标记。
33.更进一步的，在本发明的实施例中，侧面腔体内填充的第一填充件的尺寸必须与侧面腔体尺寸很好的公差配合，防止层压时侧面腔体的坍塌，同时要求第一填充件的表面光滑，易于叠压后去除。具体的说，所述第一填充件的长度方向l的尺寸与所述侧面腔体相同，其宽度方向w和厚度方向h的尺寸比所述侧面腔体的宽度和高度尺寸分别小0.05mm-0.10mm。而第二填充件的外形尺寸比所述主腔体的单边尺寸小0.10-0.15mm，防止叠压时填充物挤压腔体变形。
34.s300、层压工序。
35.具体的说，将叠片后获得的层叠体真空包封后层压成型，这是由于氮化铝生瓷坯遇水容易水解，而导致材料的报废。根据本发明的实施例，具体工艺为：将层叠体放入密封袋中进行真空包封，为了防止密封袋破损，优选的采用两层密封袋进行两次密封；可以理解的是，层压成型工艺可采用本领域中常规的工艺，在本发明的实施例中，采用热等静压层压成型，其中，等静压成型的温度、压力等可根据实际情况进行调整，在本发明的一些具体的实施例中，其预热温度为40-65℃，等静压压力为6-14mpa，保压时间为300-500s。
36.s400、获得生瓷坯。
37.具体的说，在层压结束后，分别去除第一填充件、第二填充件、金属盖板和防粘膜，获得具有侧面腔体结构的生瓷坯。根据本发明的实施例，按照填充物放置的顺序倒着取出，首先取出第二填充件，然后再取出金属盖板、防粘膜、第一填充件。此外，需要说明的是，在取出第一填充件时，需在60-70℃加热台上预热15-20min进行取出，其目的是防止侧面腔体产生裂纹，通过预热后取出的侧面腔体的边缘完整。
38.s500、烧结获得氮化铝多层陶瓷。
39.具体的说，将获得的具有侧面腔体结构的生瓷坯烧结，制得氮化铝多层陶瓷。在本发明的实施例中，将侧面腔体结构的生瓷坯进行分切，对分切后的生瓷坯进行排胶、烧结、
划片，最终获得侧面开腔的氮化铝多层陶瓷。可以理解的是，分切、排胶、烧结、划片等均为本领域中的常规工序，例如分切时，可根据需要的尺寸进行切割，切割线在生瓷坯的对应位置印刷金属化图形，用来切割对位。这里不再一一阐述。
40.通过本实施例中制作方法制得的侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷，侧面腔体未发生坍塌、变形、裂纹等问题，且层压后产品状态良好，方便后期的陶瓷-金属的焊接；且该制作方法具有可操作性高的优点。
41.下面通过具体实施例对本发明进行说明，需要说明的是，下面的具体实施例仅仅是用于说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围，另外，如无特别说明，未具体记载条件或者步骤的方法均为常规方法，所采用的试剂和材料均可从商业途径获得。
42.实施例1
43.本实施例中公开了一种侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法，其具体步骤如下：
44.s1、根据产品版图设计制作相应的第一填充件10、第二填充件20、防粘膜30和金属盖板40；其中，第一填充件10为不锈钢材质且表面进行了特氟龙防粘处理；第二填充件20为硅胶材质；并且，第一填充件10的长度方向l尺寸与侧面腔体尺寸相同，其宽度w和厚度h尺寸比侧面腔体的宽度和高度尺寸小0.05mm，如图2中所示的；第二填充件20的外形尺寸比主腔体的单边尺寸小0.10-0.15mm。
45.s2、对氮化铝生瓷片进行预处理、冲孔、填孔、印制、冲空腔等工序，同时使用产品的冲空腔程序冲出防粘膜30和金属盖板40的腔体，其中，防粘膜30的开腔尺寸与产品表面腔体尺寸相同，金属盖板40的厚度为200μm，其开腔尺寸与氮化铝多层陶瓷主腔体的的尺寸相同。
46.s3、将步骤s2中的生瓷片进行去框处理，并按照产品设计顺序放置在叠压板上，获得层叠体，如图3中所示的；当放至侧面开腔的层数时，在相应的侧面腔体位置放置处理好的第一填充件10；第一填充件10放好后，再依次向上放置相应的生瓷片，生瓷片放置结束后放置防粘膜30，最后放置金属盖板40，金属盖板40的开腔位置与基板开腔位置一一对应，金属盖板40的位置固定后，放入第二填充件20。
47.s4、将叠片后的层叠体放入密封袋中进行真空包封，为防止密封袋破损，需进行两次密封，两层密封袋。
48.s5、将真空包封后的层叠体放入层压机中进行等静压成型，等静压成型的预热温度为50℃，等静压压力为10mpa，保压时间为400s。
49.s6、层压结束后，取出密封袋中层压好的生瓷坯；并在冷却后，先取出第二填充件20，再取下金属盖板40、防粘膜30、第一填充件10；值得注意的是，在取出第一填充件10时，需在65℃加热台上进行取出，预热时间17min。
50.s7、对层压后的生瓷坯根据需要的尺寸进行分切，并且切割线在生瓷坯的对应位置印刷金属化图形，用来切割对位；对分切后的生瓷坯进行排胶、烧结、砂轮划片工艺处理，得到氮化铝多层陶瓷。
51.实施例2
52.本实施例中公开了一种侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法，其具体步骤如下：
53.s1、根据产品版图设计制作相应的第一填充件10、第二填充件20、防粘膜30和金属盖板40；其中，第一填充件10为铝合金材质且表面进行了特氟龙防粘处理；第二填充件20为ab胶材质；并且，第一填充件10的长度方向l尺寸与侧面腔体尺寸相同，其宽度w和厚度h尺寸比侧面腔体的宽度和高度尺寸小0.08mm，如图2中所示的；第二填充件20的外形尺寸比主腔体的单边尺寸小0.12mm。
54.s2、对氮化铝生瓷片进行预处理、冲孔、填孔、印制、冲空腔等工序，同时使用产品的冲空腔程序冲出防粘膜30和金属盖板40的腔体，其中，防粘膜30的开腔尺寸与产品表面腔体尺寸相同，金属盖板40的厚度为300μm，其开腔尺寸与氮化铝多层陶瓷主腔体的的尺寸相同。
55.s3、将步骤s2中的生瓷片进行去框处理，并按照产品设计顺序放置在叠压板上，获得层叠体；当放至侧面开腔的层数时，在相应的侧面腔体位置放置处理好的第一填充件10；第一填充件10放好后，再依次向上放置相应的生瓷片，生瓷片放置结束后放置防粘膜30，最后放置金属盖板40，金属盖板40的开腔位置与基板开腔位置一一对应，金属盖板40的位置固定后，放入第二填充件20。
56.s4、将叠片后的层叠体放入密封袋中进行真空包封，为防止密封袋破损，需进行两次密封，两层密封袋。
57.s5、将真空包封后的层叠体放入层压机中进行等静压成型，等静压成型的预热温度为40℃，等静压压力为6mpa，保压时间为300s。
58.s6、层压结束后，取出密封袋中层压好的生瓷坯；并在冷却后，先取出第二填充件20，再取下金属盖板40、防粘膜30、第一填充件10；值得注意的是，在取出第一填充件10时，需在60℃加热台上进行取出，预热时间15min。
59.s7、对层压后的生瓷坯根据需要的尺寸进行分切，并且切割线在生瓷坯的对应位置印刷金属化图形，用来切割对位；对分切后的生瓷坯进行排胶、烧结、砂轮划片工艺处理，得到氮化铝多层陶瓷。
60.实施例3
61.本实施例中公开了一种侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷的制作方法，其具体步骤如下：
62.s1、根据产品版图设计制作相应的第一填充件10、第二填充件20、防粘膜30和金属盖板40；其中，第一填充件10为不锈钢材质且表面进行了特氟龙防粘处理；第二填充件20为ab胶材质；并且，第一填充件10的长度方向l尺寸与侧面腔体尺寸相同，其宽度w和厚度h尺寸比侧面腔体的宽度和高度尺寸小0.10mm，如图2中所示的；第二填充件20的外形尺寸比主腔体的单边尺寸小0.15mm。
63.s2、对氮化铝生瓷片进行预处理、冲孔、填孔、印制、冲空腔等工序，同时使用产品的冲空腔程序冲出防粘膜30和金属盖板40的腔体，其中，防粘膜30的开腔尺寸与产品表面腔体尺寸相同，金属盖板40的厚度为400μm，其开腔尺寸与氮化铝多层陶瓷主腔体的的尺寸相同。
64.s3、将步骤s2中的生瓷片进行去框处理，并按照产品设计顺序放置在叠压板上，获得层叠体；当放至侧面开腔的层数时，在相应的侧面腔体位置放置处理好的第一填充件10；第一填充件10放好后，再依次向上放置相应的生瓷片，生瓷片放置结束后放置防粘膜30，最
后放置金属盖板40，金属盖板40的开腔位置与基板开腔位置一一对应，金属盖板40的位置固定后，放入第二填充件20。
65.s4、将叠片后的层叠体放入密封袋中进行真空包封，为防止密封袋破损，需进行两次密封，两层密封袋。
66.s5、将真空包封后的层叠体放入层压机中进行等静压成型，等静压成型的预热温度为65℃，等静压压力为14mpa，保压时间为500s。
67.s6、层压结束后，取出密封袋中层压好的生瓷坯；并在冷却后，先取出第二填充件20，再取下金属盖板40、防粘膜30、第一填充件10；值得注意的是，在取出第一填充件10时，需在70℃加热台上进行取出，预热时间20min。
68.s7、对层压后的生瓷坯根据需要的尺寸进行分切，并且切割线在生瓷坯的对应位置印刷金属化图形，用来切割对位；对分切后的生瓷坯进行排胶、烧结、砂轮划片工艺处理，得到氮化铝多层陶瓷。
69.以上实施例中制得的侧面腔体结构的氮化铝多层陶瓷，其侧面腔体均未出现变形、裂纹、基板表面鼓起或坍塌的问题，产品状态良好，满足产品需求。
70.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。