功能陶瓷背板的制作方法

本实用新型涉及功能背板技术领域，更为具体地，涉及一种功能陶瓷背板。

背景技术：

随着3C类电子产品的迅速发展，市场对手机、平板电脑和智能穿戴类产品的功能和性能的要求越来越高，例如产品的外观质量、力学性能和背板性能等。功能陶瓷背板是以陶瓷作为外观件，以金属材料作为功能结构材料的复合件，陶瓷和金属为两种不同属性的材料，两者的烧结温度和烧结气氛均不相同，两种材料难以同时烧结。如氧化锆陶瓷的烧结在1500℃附近的大气条件，而具有良好导电性的铜金属的烧结条件通常为800℃-1000℃的还原气氛。

专利申请号为200720107762.7的实用新型专利公开了一种LTCC多层陶瓷天线，采用LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷)技术烧制陶瓷天线，烧结温度在850℃—1100℃间，低温共烧陶瓷的强度非常低，导致陶瓷材料与金属材料不够致密，不具备外观件所要求的高强度、高耐磨性和高抛光性。

专利申请号为201510777195.5的实用新型专利公开了一种功能型手机背板的制备方法，为了提高金属的烧结温度，该实用新型专利选择铂浆料、钌浆料、铑浆料等烧结温度较高的贵金属材料，在1500℃左右的氧化环境下进行烧结，以实现陶瓷材料和金属材料的高温共烧，但使用贵金属材料会大幅度地增加成本，并且所使用的贵金属材料在氧化环境下进行烧结容易被氧化，造成功能陶瓷背板性能的降低。

通过上述的分析可知，由共烧工艺制备而成的功能陶瓷背板，其性能不够优秀。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种功能陶瓷背板，以解决由共烧工艺烧制而成的功能陶瓷背板，其性能不够优秀的问题。

本实用新型提供的功能陶瓷背板，包括：至少两层陶瓷结构，每层陶瓷结构包括陶瓷层、粘接层和功能件层；其中，功能件层与粘接层设置在陶瓷层的同一面上，且粘接层设置在陶瓷层上位于边缘的位置或未设置所述功能件层的空余位置；以及，一层陶瓷结构设置有粘结层的一面与另一层陶瓷结构未设置粘接层的一面粘接连接。

另外，优选的结构是，陶瓷层为氧化锆陶瓷层、氧化铝陶瓷层、氮化硅陶瓷层、碳化硼陶瓷层、氧化硅陶瓷层中的一种，陶瓷层的厚度为0.05mm～0.25mm。

此外，优选的结构是，功能件层包括电路层、天线组件层和NFC模块层。

再者，优选的结构是，粘接层为激光活化胶层、UV胶层、AB胶层、快干胶层、泡棉胶层、VHB胶带层中一种或者几种的层叠，粘接层的厚度为0.03mm～0.25mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、陶瓷层与功能件层分别独立烧制而成，可以摆脱对功能件层所用材料的选择限制，功能件层可以选择铝、铜、银、铁、镍浆料等温度和价格相对低廉并且导电性能优异的金属浆料，从而降低成本。

2、通过粘结层实现不同陶瓷层的连接，避免在高温共烧的过程中功能件层溶解至陶瓷层中，引起陶瓷层产生缺陷，以致降低功能陶瓷背板的性能。

3、粘接层具有良好的抗震性，在跌落过程中可以有效降低功能陶瓷背板跌落破坏的几率。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例三的功能陶瓷背板的分解结构示意图；

图2为图2结合后的俯视图；

图3为图2结合后的左视图；

图4为根据本实用新型实施例四的功能陶瓷背板的分解结构示意图；

图5为图4结合后的俯视图；

图6为图4结合后的左视图。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

通过本实用新型提供的功能陶瓷背板可以应用于手机、平板电脑、智能穿戴设备等电子类产品的后盖上。

本实用新型提供的功能陶瓷背板，包括：

至少两层陶瓷结构，每层陶瓷结构包括陶瓷层、粘接层和功能件层；其中，功能件层与粘接层设置在陶瓷层的同一面上，且粘接层设置在陶瓷层上位于边缘的部分或未设置所述功能件层的空余部分；以及，一层陶瓷结构设置有粘接层的一面与另一层陶瓷结构未设置粘接层的一面粘接连接，直到所有的陶瓷结构粘接在一起。

以三层陶瓷结构为例，最底层的陶瓷结构设置有粘接层的一面与中间层的陶瓷结构未设置粘接层的一面粘接，而中间层的陶瓷结构设置粘接层的一面与最顶层的未设置粘接层的一面粘接，最顶层设置粘接层的一面与产品内部粘接。

下面分别对每层陶瓷结构的陶瓷层、粘接层和功能件层进行细致的说明。

一、陶瓷层

陶瓷层为氧化锆陶瓷层、氧化铝陶瓷层、氮化硅陶瓷层、碳化硼陶瓷层、氧化硅陶瓷层中的任意一种或者几种的层叠，陶瓷层的厚度为0.05mm～0.25mm。

上述陶瓷层是通过陶瓷生坯制作而成，具体的制作方法如下：

步骤100：将陶瓷生坯放入脱脂炉中进行脱脂，再将脱脂后的陶瓷生坯放入烧结炉中进行烧结，形成陶瓷毛坯。

制作陶瓷生坯可以采用流延法、溶胶凝胶法、注塑法、干压法中的任意一种来制作陶瓷生坯；上述的流延法、溶胶凝胶法、注塑法、干压法均为现有技术，故在此不再赘述。

所制作的陶瓷生坯可以为氧化锆陶瓷生坯、氧化铝陶瓷生坯、氮化硅陶瓷生坯、碳化硼陶瓷生坯、氧化硅陶瓷生坯的一种或者几种复合而成，优选地，采用氧化锆陶瓷生坯作为本实用新型的陶瓷生坯，氧化锆陶瓷生坯具有的优点包括：断裂韧性高、制备成本低和外观效果好。

对陶瓷生坯进行脱脂的目的在于将陶瓷生坯中的粘接物体脱除，形成具有一定形状的洁净陶瓷层，再对陶瓷粉料进行烧结形成陶瓷毛坯。

在脱脂炉内对陶瓷生坯进行脱脂的过程为：

第一步：用11个小时的时间将脱脂炉内的温度从室温加热至350℃；

第二步：在脱脂炉的炉温达到350℃时，将炉温保持在350℃并持续5小时；

第三步：在保温5小时后，用10个小时的时间将脱脂炉的炉温从350℃加热至650℃；

第四步：在脱脂炉的炉温达到650℃时，将炉温保持在650℃并持续5小时；

第五步：在650℃的炉温保温5小时后，用18小时的时间将脱脂炉的炉温从650℃冷却至室温，完成陶瓷生坯的脱脂工艺。

在陶瓷生坯完成脱脂工艺后，将脱脂后的陶瓷生坯放入烧结炉内进行烧结，在烧结炉内对经过脱脂的陶瓷生坯进行烧结的步骤，包括：

第一步：将烧结炉内的温度从室温加热至600℃，所用时间为23小时；

第二步：将烧结炉内的温度从600℃加热至1000℃，所用时为20小时；

第三步：将烧结炉内的温度从1000℃加热至1600℃，所用时为25小时；

第四步：将烧结炉内的温度从1600℃降温至800℃，所用时为11小时；

第五步：将烧结炉内的温度从800℃随炉冷却至室温，形成陶瓷毛坯。

步骤110：对陶瓷毛坯进行打磨形成陶瓷层。

陶瓷毛坯经过平面磨合与抛光后达到产品表面的质量要求，打磨后形成的陶瓷层的厚度为0.05mm—0.25mm。

二、功能件层

功能件层由功能线路构成，功能线路由金属浆料烧制而成，包括电路、天线组件和NFC模块等功能模块。其中，电路为产品的电路板，天线组件和NFC模块通过陶瓷层上的孔与产品内部连接。

将功能线路粘接到陶瓷层上的方法包括丝网印刷法、镭雕化镀法、喷涂法和3D打印法，可以为上述方法中的任意一种。本实施例中优选采用丝网印刷法将功能线路粘接在陶瓷层上，丝网印刷法具有生产效率高、制备工艺简单和生产成本低的优点。

丝网印刷法所采用的金属浆料材可以为铝、铜、银、锡等烧结温度在1400℃以下的金属浆料，可以为上述金属材料中一种或几种的配比，丝网印刷法所采用的金属浆料材也可以为熔点较高的贵金属中钨、钼、钯、铂、钌、铑、金中的一种或几种的配比，还可以为烧结温度在1400℃以下的金属与熔点较高的贵金属配比而成的金属浆料。

在每个陶瓷层上只能粘接一种功能线路，实现一种功能，在不同的陶瓷层上粘接有不同的功能线路，实现不同的功能。

三、粘接层

粘接层为激光活化胶层、UV胶层、AB胶层、快干胶层、泡棉胶层、VHB胶带层的一种或者几种的组合，粘接层的厚度为0.03mm～0.25mm。

此处，层叠是指在一层粘接层上再覆盖另一层粘接层，例如：最先在陶瓷层层粘接上UV胶层，然后在UV胶层上粘接AB胶层。由于功能陶瓷背板应用于手机等较薄的电子产品，考虑功能陶瓷背板的整体厚度，层叠的粘接层的整体厚度为0.03mm—0.25mm。上述几种粘胶的粘接工艺均为本领域内的现有技术，故在此不再赘述。

在对陶瓷层上粘接功能线路后，可以通过两种方式来制作最终的功能陶瓷背板。

第一种方式

首先，对每个印刷有功能线路的陶瓷层分别进行烧结，然后，按照预设的次序将烧结后的陶瓷层粘接在一起形成陶瓷背板。

此种方式，对印刷有功能线路的陶瓷层进行烧结的工艺包括气氛保护微波烧结法和气氛保护炉烧结法，气氛保护微波烧结法是在微波烧结炉内对印刷有功能线路的陶瓷层进行微波烧结，在烧结陶瓷层的过程中向微波烧结炉内通入还原气氛或惰性气体保护气氛，以防止由金属材料制成的功能线路被氧化。对于由钨、钼、钯、铂、钌、铑、金制成的功能线路，在微波烧结炉内，加热时间为3-5分钟，加热温度为1400℃-1500℃，对于由锡、铝、铜或银制成的功能线路，在微波烧结炉内，加热时间为3-5分钟，加热温度为900℃-1000℃。

气氛保护炉烧结法是将印刷有功能线路的陶瓷层放入气氛炉，向气氛炉内通入还原气氛或惰性气体保护气氛，同时烧结陶瓷层，在烧结陶瓷层的过程中，如果功能线路由锡、铝、铜或银制成，烧结工艺为：首先，将气氛炉的温度由室温加热至300℃，用时6小时；然后保温1小时，在保温1小时后，将炉温从300℃加热至900℃，用时6小时，再保温0.5小时，最后将炉温随炉冷却至室温。

在烧结陶瓷层的过程中，如果功能线路由钨、钼、钯、铂、钌、铑、金制成，则烧结工艺为：首先，将气氛炉的温度由室温加热至300℃，用时6小时；然后保温1小时，在保温1小时后，将炉温从300℃加热至1500℃，用时6小时，再保温1小时，最后将炉温随炉冷却至室温；

气氛保护微波烧结法和气氛保护炉烧结法实际上是针对金属浆料进行烧结，使金属浆料呈熔融状态从而形成电路的导通，而不会对已烧制好性能的陶瓷层产生影响。

本实用新型中优选采用气氛保护微波烧结法，气氛保护炉烧结法对于陶瓷层的性能产生些微的影响，而气氛保护微波烧结法不会对陶瓷层的性能产生任何影响。

第二种方式

首先，将所有印刷有功能线路的陶瓷层按照预设的次序粘接在一起，然后，再对粘接后的陶瓷层整体进行烧结形成陶瓷背板。

此种方式，由于陶瓷层通过粘接层粘接在一起，如果采用气氛保护炉烧结法，粘接层会被高温熔化，因此，不适合采用气氛保护炉烧结法对印刷有功能线路的陶瓷层进行烧结，只能采用气氛保护微波烧结法对印刷有功能线路的陶瓷层进行烧结。

无论上述哪种方式，均需要对陶瓷层进行粘接，而粘接的顺序并不对各个功能线路实现的功能造成影响。

例如：第一陶瓷层上印刷电路，第二陶瓷层上印刷天线组件，第三陶瓷层上印刷NFC模块，则陶瓷层从上至下的粘接顺序包括如下六种：

第一陶瓷层(最高层)→第二陶瓷层(中间层)→第三陶瓷层(最底层)；

第一陶瓷层→第三陶瓷层→第二陶瓷层；

第二陶瓷层→第一陶瓷层→第三陶瓷层；

第二陶瓷层→第三陶瓷层→第一陶瓷层；

第三陶瓷层→第一陶瓷层→第二陶瓷层；

第三陶瓷层→第二陶瓷层→第一陶瓷层。

在按照预设的次序粘接各个陶瓷层的过程中，在每个陶瓷层印刷功能线路的一面，且位于陶瓷层的边缘部分或未印刷功能线路的空余部分设置粘接层，具体地，将最底层的陶瓷层粘接有粘接层的一面与中间层的陶瓷层未设置粘接层的一面进行粘接，以此类推，将所有的陶瓷层粘接好，最顶层的陶瓷层设置有粘接层的一面与产品粘接。

下面将以两个具体实施例进一步阐述本实用新型所提供的功能陶瓷背板。

实施例一

如图1-图3所示，本实用新型实施例三提供的陶瓷背板包括：二层的陶瓷结构，第一层陶瓷结构包括陶瓷层11、粘接层12和功能件层13，陶瓷层11为氧化铝陶瓷层，功能件层13为电路层，粘接层12与功能件层13设置在陶瓷层11的同一面上，且，粘接层12为泡棉粘胶层，其设置在陶瓷层11上的边缘位置或未设置功能件层13的空余位置；第二层陶瓷结构包括陶瓷层21、粘接层22和功能件层23，陶瓷层21同样为氧化铝陶瓷层，功能件层23为天线组件层，天线组件层通过氧化铝陶瓷层上的孔与产品内部连接，粘接层22与功能件层23设置在陶瓷层21的同一面上，且，粘接层22同样为泡棉粘胶层，其设置在陶瓷层21上的边缘位置或未设置功能件层23的空余位置。

陶瓷层11和陶瓷层21的厚度分别为0.5mm和0.2mm，电路层与天线组件层的厚度均为0.03mm，两个泡棉粘胶层的高度均为0.1mm。

陶瓷层11通过粘接层12通过与陶瓷层21未设置粘接层21的一面粘接，实现第一层陶瓷结构与第二层陶瓷结构的结合形成功能陶瓷背板，陶瓷层21设置粘接层22的一面与产品内部粘接。

形成的陶瓷背板的总厚度为0.75mm，且以第一层陶瓷结构作为功能陶瓷背板的外观面，以第二层陶瓷结构作为与产品内部连接的内表面。

实施例二

如图4-图6所示，本实用新型实施例三提供的陶瓷背板包括：三层的陶瓷结构，第一层陶瓷结构包括陶瓷层110、粘接层120和功能件层130，陶瓷层110为氧化锆陶瓷层，功能件层130为电路层，粘接层120与功能件层130设置在陶瓷层110的同一面上，且，粘接层120为激光胶层，其设置在陶瓷层110上的边缘位置或未设置功能件层130的空余位置；第二层陶瓷结构包括陶瓷层210、粘接层220和功能件层230，陶瓷层210同样为氧化锆陶瓷层，功能件层230为天线组件层，天线组件层通过氧化锆陶瓷层上的孔与产品内部连接，粘接层220与功能件层230设置在陶瓷层210的同一面上，且，粘接层220同样为激光胶层，其设置在陶瓷层210上的边缘位置或未设置功能件层230的空余位置；第三层陶瓷结构包括陶瓷层310、粘接层320和功能件层330，陶瓷层310同样为氧化锆陶瓷层，功能件层330为NFC模块层，NFC模块层通过氧化锆陶瓷层上的孔与产品内部连接，粘接层320与功能件层330设置在陶瓷层310的同一面上，且，粘接层320同样为激光胶层，其设置在陶瓷层310上的边缘位置或未设置功能件层330的空余位置

陶瓷层110、陶瓷层210和陶瓷层310的厚度分别为0.3mm，0.1mm和0.1mm，电路层、天线组件层和NFC模块层的厚度均为0.03mm，三个激光胶层的高度均为0.05mm，宽度均为0.5mm，陶瓷层110通过粘接层120通过与陶瓷层210未设置粘接层220的一面粘接，陶瓷层210设置粘接层220的一面与陶瓷层310未设置粘接层320的一面粘接，陶瓷层310设置粘接层320的一面产品内部粘接，实现第一层陶瓷结构、第二层陶瓷结构、第三层陶瓷结构的结合形成功能陶瓷背板，形成的陶瓷背板的总厚度为0.56mm，且以第一层陶瓷结构作为功能陶瓷背板的外观面。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。