一种覆铜陶瓷基板双层同时烧结的方法与流程

1.本发明涉及覆铜陶瓷基板加工领域，更具体地说，它涉及一种覆铜陶瓷基板双层同时烧结的方法。


背景技术：

2.现有技术中，覆铜陶瓷基板烧结时，通常在网带上每排放置两只治具，每个治具放置一片铜，瓷片，进行烧结，这样导致烧结效率低，功耗高。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种覆铜陶瓷基板双层同时烧结的方法，通过改变治具实现双层堆叠后再改变烧结工艺，从而烧结出符合要求的产品，同时提高产能，降低能耗。
4.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种覆铜陶瓷基板双层同时烧结的方法，包括以下步骤：s1、铜片清洗；s2、铜片氧化；s3、瓷片超声清洗、烘干；s4、治具、产品放置：在烧结炉备料台上先摆放下层碳化硅烧结治具，内部放置瓷片、铜片；然后在治具上再放置上层的碳化硅治具，碳化硅治具在其边缘上表面至少具有两个凸起，其边缘下表面对应凸起的地方具有凹槽；当两层碳化硅治具叠放时，下层的碳化硅治具的凸起卡在上层碳化硅治具的凹槽内；然后在顶部再盖上陶瓷盖板；s5、运输：将产品连同治具成列依次放置在烧结炉的传输网带上，每相邻的治具紧密贴合，网带传输速度为100-200mm/min；s6、烧结：使用特定的烧结曲线，产品、治具在炉膛中经历升温，保温，降温阶段，其中升温阶段温度从rt℃到1030~1060℃，保温阶段1030~1070℃，降温阶段从1060~1070℃到rt℃；其中烧结炉升降温总功率为3-5kw；在升温过程中，炉膛内的上部的升温功率80%-100%，炉膛内的下部的升温功率70%-90%，并且炉膛内的上部的升温功率始终大于炉膛内的下部的升温功率10%；在降温过程中，炉膛内的上部的降温功率70%-90%，炉膛内的下部的降温功率80%-100%，炉膛内的上部的降温功率始终低于炉膛内的下部的降温功率10%；s7、收料。
5.本发明进一步设置为：在s1铜片清洗步骤中，铜片经过除油、微蚀、酸洗、超声波清洗烘干彻底洗净。
6.本发明进一步设置为：在s2铜片氧化步骤中，铜片经过热氧化或者化学氧化处理。
7.本发明进一步设置为：所述热氧化包括在氮气保护气氛中通500-1500ppm氧气，600-800℃，带速100-200mm/min。
8.本发明进一步设置为：所述化学氧化处理包括氧化剂0.05-0.2mol/l，温度50-75℃。
9.本发明进一步设置为：在s3瓷片超声清洗步骤中，超声波频率40khz，时间5-10min。
10.本发明进一步设置为：在s6烧结步骤中，烧结过程在氮气保护气氛中通0-50ppm氧气。
11.综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明的烧结效率双倍提升，在烧结炉网带带速相同的情况下产量提升一倍，产品单位能耗降低，专用烧结治具做了减重设计，这样可以放置双层治具，治具内放置瓷片、铜片，治具上再放置一层治具，治具内同样放上瓷片、铜片，再盖上陶瓷盖板，并且在烧结时匹配专用的烧结曲线，从而实现在保证烧结质量的前提下提示烧结效率，提高产能，降低能耗。
附图说明
12.图1为本发明的治具堆叠的结构示意图；图2为烧结炉内使用同一功率升降温后烧结出的陶瓷基板照片；图3为通过本发明工艺和治具烧结出来的陶瓷基板照片。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
14.一种覆铜陶瓷基板双层同时烧结的方法，其经过以下步骤进行：s1、铜片清洗，铜片经过除油（酸性或碱性除油剂3%-10%）、微蚀（硫酸3%-10%加过硫酸钠1%-5%）、酸洗（3%-10%）、超声波清洗40khz烘干彻底洗净，线速1.0-2.0m/min；s2、铜片氧化：洗好的铜片经过热氧化（氮气保护气氛中通500-1500ppm氧气，600-800℃，带速100-200mm/min）或化学氧化（氧化剂0.05-0.2mol/l，温度50-75℃）；s3、瓷片超声纯水清洗、烘干（超声波频率40khz，时间5-10min）；s4、治具、产品放置，在烧结炉备料台先摆放下层碳化硅烧结治具，内部放置瓷片、铜片，治具上再放置上层碳化硅治具。使用特制的碳化硅双层烧结治具，如附图1所示的结构和摆放方式，在网带上成列摆放，依次进入烧结炉进行烧结，并且相邻的治具是完全贴合的，每列分为上下两层，下层治具边缘的凸起嵌入治具底部的凹槽，顶部再盖两片陶瓷盖板，陶瓷盖板抵在上层治具的凸起上；s5、将产品连同治具如附图所示放置到烧结炉传输网带上；网带传输速度100-200mm/min；s6、使用特定的烧结曲线，产品、治具在炉膛中经历升温，保温，降温阶段，其中升温阶段温度从rt℃到1030~1060℃，保温阶段1030~1070℃，降温阶段从1060~1070℃到rt℃；其中烧结炉升降温总功率为3-5kw；在升温过程中，炉膛内的上部的升温功率80%-100%，炉膛内的下部的升温功率70%-90%，并且炉膛内的上部的升温功率始终大于炉膛内的下部的升温功率10%；在降温过程中，炉膛内的上部的降温功率70%-90%，炉膛内的下部的降温功
率80%-100%，炉膛内的上部的降温功率始终低于炉膛内的下部的降温功率10%，烧结过程中在氮气保护气氛中通0-50ppm氧气；s7、收料。
15.通过以上步骤就可以制得符合生产要求的覆铜陶瓷基板了，在以往的工艺中，因为治具材料的限制，导致单个治具比较重，当将两个治具堆叠进行烧结时，网带带不动，并且没有卡扣，容易发生移位，本发明通过改进治具，采用碳化硅作为治具材料，大大减轻了重量，并且设计凸起跟凹槽的结构，实现堆叠后依然能够保持稳定，并且在烧结时，使每个相邻的碳化硅治具能够紧挨着进入烧结炉进行烧结，这样可以保证烧结时两侧不漏，这样烧结，仅仅是第一列和最后一列烧结后，会使产品两侧铜边发红，粗糙度大，热区不稳定导致的；而中间部分的治具内烧结的产品都能够完全符合要求，并且结合治具的结构，配合烧结温度曲线的调整，在烧结时，网带在规定速度下运行时，烧结炉内的纵向的温度曲线需要调整，即上部加热效率与下部加热效率并不相同，其相差10%左右是为了弥补由于堆叠而导致的温差反应，同时因为治具结构的调整，在上层的治具和陶瓷盖板之间形成空隙，能够增加上层的温度传递效率，从而在双层烧结时，能够保证产品能够符合烧结要求。
16.下表是传统的单层烧结和本发明的双层烧结后产品的检测数据对比：由此可以得出，本发明的双层烧结工艺烧结出的产品同样能够符合生产要求，但本发明烧结工艺能够有效提升烧结效率，降低能耗。
17.并且在双层烧结时，采用本发明的治具结构，但是不采用差异化的烧结功率，即烧结炉内上下部分的升温降温功率均保持一致，这样烧结出来时，上层治具内的陶瓷基板会出现如附图2中所示的状态，即会出现大气泡现象，是因为铜瓷未键合；而图3即为通过本发明的工艺烧结出来的陶瓷基板照片，其表面较为光滑均匀，未见气泡产生。
18.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。