专利名称：柱面模块电路板的制作方法以及烧结支架的制作方法
技术领域：
本发明涉及低温共烧陶瓷的工艺技术，特别是一种低温共烧陶瓷柱面模块电路板的制作方法以及烧结支架。
背景技术：
近年来，多层低损耗低温共烧陶瓷技术在微波毫米波应用领域展现了较强的优势，该技术显著的解决了微波和毫米波的芯片和模块间的互联问题，被广泛的应用于微波、 毫米波的多功能组件，已成为现代有源相控阵雷达等多功能组件的关键技术之一。目前应用最多的是平面模块电路，可以用氧化铝陶瓷材料制作，也可以用柔性板等材料制作。氧化铝陶瓷可以经受高温的考验，但不能用于柱面模块电路的制作；柔性板可以制作柱面的模块，但不能满足高温条件的要求，使得柱面模块的发展受到极大限制。常规的低温共烧陶瓷模块电路都是平面结构，需要通过连接电缆及连接件和柱面结构互连还需要相关的固定结构等，这不仅增加总体器件的质量和体积还加大系统传输损耗，降低系统的可靠性。为进一步满足柱面模块对小型化、模块化、多功能化、低成本、高可靠、可生产性的更高要求，减少传输损耗，减少占用空间，研究人员开始考虑将模块直接制作在柱面结构的表面，从而避免传统的连接电缆及连接件，从结构上进一步缩小模块的占用空间，并进一步提高系统可靠性。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种柱面模块电路板的制作方法。为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是一种柱面模块电路板的制作方法，包括以下步骤
(a)、将低温共烧陶瓷的生瓷一体化制作形成生瓷毛坯；
(b)、将所述的生瓷毛坯置于烧结支架的圆弧面上通过压力装置进行柱面塑形，柱面塑形指将所述的生瓷毛坯由平面状加工成与圆弧面相吻合的圆弧状；
(C)、对经过柱面塑形的所述的生瓷毛坯进行烧结形成柱面模块电路板。在某些实施方式中，其步骤(b)为，将所述的生瓷毛坯置于所述的烧结支架的圆弧面上并将两者定位；将两者一同置于真空袋中进行真空塑封，通过所述的压力装置给予两者5-20MPa的压力5-40min将生瓷毛坯加工成与圆弧面相吻合的圆弧状；将塑封着的所述的生瓷毛坯以及所述的烧结支架置于25°C 士5°C的室温下保持10h，从所述的真空袋中取出所述的生瓷毛坯以及所述的烧结支架。在某些实施方式中，其步骤(C)为，将用于防止所述的生瓷毛坯与所述的烧结支架相粘结的防粘结粉末均勻地涂抹在所述的烧结支架的圆弧面上，将所述的烧结支架置于烘箱中，设置温度为60°C，烘烤Ih后取出；将所述的生瓷毛坯重新置于所述的烧结支架的圆弧面上，将两者一并放入烧结炉内，设置所述的烧结炉内的气流量为5m-20m，依照柱面模块多阶梯烧结曲线进行烧结。在某些进一步实施方式中，所述的防粘结粉末由酒精与陶瓷防粘结粉末按照1:1 的重量比例混合而成。在某些实施方式中，所述的柱面模块电路板的表面粗糙度为0. 8-12. 5。在某些实施方式中，所述的柱面模块电路板的半径> 100mm，所述的柱面模块电路板的弧度为20° -120°。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种烧结支架。为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是一种烧结支架，包括底座、设置于所述的底座上的用于放置所述的生瓷毛坯的圆弧面、设置于所述的圆弧面一侧的用于将所述的生瓷毛坯定位的凸起状格挡。在某些实施方式中，所述的烧结支架由碳素体不锈钢制成。本发明的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点通过本发明采用低温共烧陶瓷异形基板工艺技术，再通过烧结支架进行柱面塑形，再经过烧结与检测，最终形成柱面模块电路板，由于其特定的形状，使电路板体积与质量较小，且温度适应能力较强，性能较高。
附图1为柱面模块电路板的主视图； 附图2为柱面模块电路板的立体附图3为柱面模块电路板与烧结支架在烧结时的相对位置示意图； 附图4为烧结支架的立体图； 附图5为工艺流程简图。其中1、柱面模块电路板；2、烧结支架；3、防粘结粉末；4、底座；5、圆弧面；6、凸起状格挡。
具体实施例方式如附图5所示，一种柱面模块电路板的制作方法，包括以下步骤
(a)、将低温共烧陶瓷的生瓷一体化制作形成生瓷毛坯；其具体工艺流程包括
①选择材料体系、生瓷落片、打孔；根据版图进行单片版图处理，拼图制作切割线与网印对准孔，选择合适的材料体系进行基板加工，这里我们选用Ferro公司A6M生瓷。把 A6M生瓷裁为8英寸X8英寸的尺寸，在生瓷上面用激光按照版图设计位置打孔，通孔直径 150 μ m士 10 μ m,打孔后用3D测量仪监测通孔精度；
②层间互连金属化、信号线与地线制作和检查首先用0.5mm厚的铜皮制作填孔掩膜版，通过填孔掩膜版在生瓷通孔中填充金属浆料，干燥、整平使生瓷上、下表面可以通过金属化通孔互连。选取合适的丝网目数、张力、角度、丝径等参数制作丝网印刷网版，然后用电子浆料通过丝网印刷在填孔后的生瓷表面形成信号线或地线，烘干，测量信号线的膜层厚度与线条精度，保持膜层厚度、线条精度。把网印干燥后的生瓷进行图形检查，通过机器的扫描确保线条印刷质量与精度；
③空腔填充模块的制作选用道康宁SILASTICJ RTV型双组份硅橡胶与二氧化硅 (Si02)粉混合均勻后，在28 29英寸汞柱的真空下脱去混入的空气，将混合物迅速地倒在空腔模板上并均勻摊开，在室温(22°C 24°C)下6 8小时之后便固化成弹性橡胶，然后即可脱模备用；
④空腔后划与一体化制作把图形检查合格的十几层生瓷，用激光后在生瓷上面按照设计版图划制空腔。把完成空腔后划的生瓷，用叠片台通过叠片对准孔，把它们依次叠在一起，叠片完成后把空腔塞子填充到叠片后的生瓷中，盖上叠片盖板，抽取真空后通过加温加压把十几层生瓷压在一起形成一个整体，形成生瓷毛坯。用切割机把层压过的生瓷毛坯按照设计做好的切割线进行切割，把生瓷毛坯切割成需要的尺寸。(b)、将所述的生瓷毛坯置于烧结支架2的圆弧面5上通过压力装置进行柱面塑形，柱面塑形指将所述的生瓷毛坯由平面状加工成与圆弧面5相吻合的圆弧状；其具体工艺流程为，将所述的生瓷毛坯置于所述的烧结支架2的圆弧面5上并将两者定位；将两者一同置于真空袋中进行真空塑封，通过所述的压力装置给予两者5-20MPa的压力5-40min将生瓷毛坯加工成与圆弧面5相吻合的圆弧状；将塑封着的所述的生瓷毛坯以及所述的烧结支架2置于25°C 士5°C的室温下保持10h，从所述的真空袋中取出所述的生瓷毛坯以及所述的烧结支架2。(C)、将经过柱面塑形的所述的生瓷毛坯通过柱面模块烧结工艺进行烧结形成柱面模块电路板1 ；其具体工艺流程为，其步骤(c)中所述的柱面模块烧结工艺为，将防粘结粉末3均勻地涂抹在所述的烧结支架2的圆弧面5上，将所述的烧结支架2置于烘箱中， 设置温度为60°C，烘烤Ih后取出；将所述的生瓷毛坯重新置于所述的烧结支架2的加工面上，将两者一并放入烧结炉内，设置气流量为5m-20m依照柱面模块多阶梯烧结曲线进行烧结。其中所述的防粘结粉末3由酒精与陶瓷防粘结粉末按照1:1的重量比例混合而成。其中低温共烧陶瓷生瓷材料由陶瓷组份与有机溶剂组成，在烧结过程中首先需要经过排胶期将生瓷材料中的有机成分“燃烧”耗尽，此时的生瓷已经成为较疏松的粉体。排胶之后，随着温度的不断升高，生瓷材料中的陶瓷组份开始发生相变反应，逐渐形成熔融态相互包裹渗透结合，在高温期完成陶瓷组份的致密化过程。针对柱面模块烧制困难，拟合间隙较大的缺点，我们以现有的烧结曲线为基础，调整温度、升温速率、气流量等烧结条件烧制柱面低温共烧陶瓷基板，研究温度、升温速率、气流量等因素对柱面低温共烧陶瓷基板烧结的影响，最终形成柱面模块多阶梯烧结曲线如表1所示，
表权利要求
1.一种柱面模块电路板的制作方法，其特征在于包括以下步骤(a)、将低温共烧陶瓷的生瓷一体化制作形成生瓷毛坯；(b)、将所述的生瓷毛坯置于烧结支架(2)的圆弧面(5)上通过压力装置进行柱面塑形，柱面塑形指将所述的生瓷毛坯由平面状加工成与圆弧面(5)相吻合的圆弧状；(C)、对经过柱面塑形的所述的生瓷毛坯进行烧结形成柱面模块电路板(1)。
2.根据权利要求1所述的柱面模块电路板的制作方法，其特征在于其步骤(b)为，将所述的生瓷毛坯置于所述的烧结支架(2)的圆弧面(5)上并将两者定位；将两者一同置于真空袋中进行真空塑封，通过所述的压力装置给予两者5-20MPa的压力5-40min将生瓷毛坯加工成与圆弧面(5)相吻合的圆弧状；将塑封着的所述的生瓷毛坯以及所述的烧结支架 (2)置于25°C 士5°C的室温下保持10h，从所述的真空袋中取出所述的生瓷毛坯以及所述的烧结支架(2)。
3.根据权利要求1所述的柱面模块电路板的制作方法，其特征在于其步骤(c)为，将用于防止所述的生瓷毛坯与所述的烧结支架(2)相粘结的防粘结粉末(3)均勻地涂抹在所述的烧结支架(2)的圆弧面(5)上，将所述的烧结支架(2)置于烘箱中，设置温度为60°C， 烘烤Ih后取出；将所述的生瓷毛坯重新置于所述的烧结支架(2)的圆弧面(5)上，将两者一并放入烧结炉内，设置所述的烧结炉内的气流量为5m-20m，依照柱面模块多阶梯烧结曲线进行烧结。
4.根据权利要求3所述的柱面模块电路板的制作方法，其特征在于所述的防粘结粉末(3)由酒精与陶瓷防粘结粉末按照1:1的重量比例混合而成。
5.根据权利要求1所述的柱面模块电路板的制作方法，其特征在于所述的柱面模块电路板(1)的表面粗糙度为0. 8-12. 5。
6.根据权利要求1所述的柱面模块电路板的制作方法，其特征在于所述的柱面模块电路板(1)的半径彡100mm，所述的柱面模块电路板(1)的弧度为20° -120°。
7.一种烧结支架，其特征在于包括底座(4)、设置于所述的底座(4)上的用于放置所述的生瓷毛坯的圆弧面(5)、设置于所述的圆弧面(5)—侧的用于将所述的生瓷毛坯定位的凸起状格挡(6)。
8.根据权利要求7所述的烧结支架，其特征在于所述的烧结支架(2)由碳素体不锈钢制成。
全文摘要
一种柱面模块电路板的制作方法以及烧结支架，该制作方法，包括以下步骤(a)将低温共烧陶瓷的生瓷一体化制作形成生瓷毛坯；(b)将所述的生瓷毛坯置于烧结支架的圆弧面上通过压力装置进行柱面塑形，柱面塑形指将所述的生瓷毛坯由平面状加工成与圆弧面相吻合的圆弧状；(c)对经过柱面塑形的所述的生瓷毛坯进行烧结形成柱面模块电路板。通过本发明采用低温共烧陶瓷异形基板工艺技术，再通过烧结支架进行柱面塑形，再经过烧结，最终形成柱面模块电路板，由于其特定的形状，使电路板体积与质量较小，且温度适应能力较强，性能较高。
文档编号C04B35/622GK102355798SQ20111032672
公开日2012年2月15日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者王啸, 马涛 申请人:中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心