專利名稱：柱面模塊電路板的制作方法以及燒結(jié)支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫共燒陶瓷的工藝技術(shù)，特別是一種低溫共燒陶瓷柱面模塊電路板的制作方法以及燒結(jié)支架。
背景技術(shù)：
近年來，多層低損耗低溫共燒陶瓷技術(shù)在微波毫米波應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)了較強(qiáng)的優(yōu)勢，該技術(shù)顯著的解決了微波和毫米波的芯片和模塊間的互聯(lián)問題，被廣泛的應(yīng)用于微波、 毫米波的多功能組件，已成為現(xiàn)代有源相控陣?yán)走_(dá)等多功能組件的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前應(yīng)用最多的是平面模塊電路，可以用氧化鋁陶瓷材料制作，也可以用柔性板等材料制作。氧化鋁陶瓷可以經(jīng)受高溫的考驗，但不能用于柱面模塊電路的制作；柔性板可以制作柱面的模塊，但不能滿足高溫條件的要求，使得柱面模塊的發(fā)展受到極大限制。常規(guī)的低溫共燒陶瓷模塊電路都是平面結(jié)構(gòu)，需要通過連接電纜及連接件和柱面結(jié)構(gòu)互連還需要相關(guān)的固定結(jié)構(gòu)等，這不僅增加總體器件的質(zhì)量和體積還加大系統(tǒng)傳輸損耗，降低系統(tǒng)的可靠性。為進(jìn)一步滿足柱面模塊對小型化、模塊化、多功能化、低成本、高可靠、可生產(chǎn)性的更高要求，減少傳輸損耗，減少占用空間，研究人員開始考慮將模塊直接制作在柱面結(jié)構(gòu)的表面，從而避免傳統(tǒng)的連接電纜及連接件，從結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步縮小模塊的占用空間，并進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題是提供一種柱面模塊電路板的制作方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案是一種柱面模塊電路板的制作方法，包括以下步驟
(a)、將低溫共燒陶瓷的生瓷一體化制作形成生瓷毛坯；
(b)、將所述的生瓷毛坯置于燒結(jié)支架的圓弧面上通過壓力裝置進(jìn)行柱面塑形，柱面塑形指將所述的生瓷毛坯由平面狀加工成與圓弧面相吻合的圓弧狀；
(C)、對經(jīng)過柱面塑形的所述的生瓷毛坯進(jìn)行燒結(jié)形成柱面模塊電路板。在某些實施方式中，其步驟(b)為，將所述的生瓷毛坯置于所述的燒結(jié)支架的圓弧面上并將兩者定位；將兩者一同置于真空袋中進(jìn)行真空塑封，通過所述的壓力裝置給予兩者5-20MPa的壓力5-40min將生瓷毛坯加工成與圓弧面相吻合的圓弧狀；將塑封著的所述的生瓷毛坯以及所述的燒結(jié)支架置于25°C 士5°C的室溫下保持10h，從所述的真空袋中取出所述的生瓷毛坯以及所述的燒結(jié)支架。在某些實施方式中，其步驟(C)為，將用于防止所述的生瓷毛坯與所述的燒結(jié)支架相粘結(jié)的防粘結(jié)粉末均勻地涂抹在所述的燒結(jié)支架的圓弧面上，將所述的燒結(jié)支架置于烘箱中，設(shè)置溫度為60°C，烘烤Ih后取出；將所述的生瓷毛坯重新置于所述的燒結(jié)支架的圓弧面上，將兩者一并放入燒結(jié)爐內(nèi)，設(shè)置所述的燒結(jié)爐內(nèi)的氣流量為5m-20m，依照柱面模塊多階梯燒結(jié)曲線進(jìn)行燒結(jié)。在某些進(jìn)一步實施方式中，所述的防粘結(jié)粉末由酒精與陶瓷防粘結(jié)粉末按照1:1 的重量比例混合而成。在某些實施方式中，所述的柱面模塊電路板的表面粗糙度為0. 8-12. 5。在某些實施方式中，所述的柱面模塊電路板的半徑> 100mm，所述的柱面模塊電路板的弧度為20° -120°。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種燒結(jié)支架。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案是一種燒結(jié)支架，包括底座、設(shè)置于所述的底座上的用于放置所述的生瓷毛坯的圓弧面、設(shè)置于所述的圓弧面一側(cè)的用于將所述的生瓷毛坯定位的凸起狀格擋。在某些實施方式中，所述的燒結(jié)支架由碳素體不銹鋼制成。本發(fā)明的范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案等。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點通過本發(fā)明采用低溫共燒陶瓷異形基板工藝技術(shù)，再通過燒結(jié)支架進(jìn)行柱面塑形，再經(jīng)過燒結(jié)與檢測，最終形成柱面模塊電路板，由于其特定的形狀，使電路板體積與質(zhì)量較小，且溫度適應(yīng)能力較強(qiáng)，性能較高。


附圖1為柱面模塊電路板的主視圖； 附圖2為柱面模塊電路板的立體附圖3為柱面模塊電路板與燒結(jié)支架在燒結(jié)時的相對位置示意圖； 附圖4為燒結(jié)支架的立體圖； 附圖5為工藝流程簡圖。其中1、柱面模塊電路板；2、燒結(jié)支架；3、防粘結(jié)粉末；4、底座；5、圓弧面；6、凸起狀格擋。
具體實施例方式如附圖5所示，一種柱面模塊電路板的制作方法，包括以下步驟
(a)、將低溫共燒陶瓷的生瓷一體化制作形成生瓷毛坯；其具體工藝流程包括
①選擇材料體系、生瓷落片、打孔；根據(jù)版圖進(jìn)行單片版圖處理，拼圖制作切割線與網(wǎng)印對準(zhǔn)孔，選擇合適的材料體系進(jìn)行基板加工，這里我們選用Ferro公司A6M生瓷。把 A6M生瓷裁為8英寸X8英寸的尺寸，在生瓷上面用激光按照版圖設(shè)計位置打孔，通孔直徑 150 μ m士 10 μ m,打孔后用3D測量儀監(jiān)測通孔精度；
②層間互連金屬化、信號線與地線制作和檢查首先用0.5mm厚的銅皮制作填孔掩膜版，通過填孔掩膜版在生瓷通孔中填充金屬漿料，干燥、整平使生瓷上、下表面可以通過金屬化通孔互連。選取合適的絲網(wǎng)目數(shù)、張力、角度、絲徑等參數(shù)制作絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版，然后用電子漿料通過絲網(wǎng)印刷在填孔后的生瓷表面形成信號線或地線，烘干，測量信號線的膜層厚度與線條精度，保持膜層厚度、線條精度。把網(wǎng)印干燥后的生瓷進(jìn)行圖形檢查，通過機(jī)器的掃描確保線條印刷質(zhì)量與精度；
③空腔填充模塊的制作選用道康寧SILASTICJ RTV型雙組份硅橡膠與二氧化硅 (Si02)粉混合均勻后，在28 29英寸汞柱的真空下脫去混入的空氣，將混合物迅速地倒在空腔模板上并均勻攤開，在室溫(22°C 24°C)下6 8小時之后便固化成彈性橡膠，然后即可脫模備用；
④空腔后劃與一體化制作把圖形檢查合格的十幾層生瓷，用激光后在生瓷上面按照設(shè)計版圖劃制空腔。把完成空腔后劃的生瓷，用疊片臺通過疊片對準(zhǔn)孔，把它們依次疊在一起，疊片完成后把空腔塞子填充到疊片后的生瓷中，蓋上疊片蓋板，抽取真空后通過加溫加壓把十幾層生瓷壓在一起形成一個整體，形成生瓷毛坯。用切割機(jī)把層壓過的生瓷毛坯按照設(shè)計做好的切割線進(jìn)行切割，把生瓷毛坯切割成需要的尺寸。(b)、將所述的生瓷毛坯置于燒結(jié)支架2的圓弧面5上通過壓力裝置進(jìn)行柱面塑形，柱面塑形指將所述的生瓷毛坯由平面狀加工成與圓弧面5相吻合的圓弧狀；其具體工藝流程為，將所述的生瓷毛坯置于所述的燒結(jié)支架2的圓弧面5上并將兩者定位；將兩者一同置于真空袋中進(jìn)行真空塑封，通過所述的壓力裝置給予兩者5-20MPa的壓力5-40min將生瓷毛坯加工成與圓弧面5相吻合的圓弧狀；將塑封著的所述的生瓷毛坯以及所述的燒結(jié)支架2置于25°C 士5°C的室溫下保持10h，從所述的真空袋中取出所述的生瓷毛坯以及所述的燒結(jié)支架2。(C)、將經(jīng)過柱面塑形的所述的生瓷毛坯通過柱面模塊燒結(jié)工藝進(jìn)行燒結(jié)形成柱面模塊電路板1 ；其具體工藝流程為，其步驟(c)中所述的柱面模塊燒結(jié)工藝為，將防粘結(jié)粉末3均勻地涂抹在所述的燒結(jié)支架2的圓弧面5上，將所述的燒結(jié)支架2置于烘箱中， 設(shè)置溫度為60°C，烘烤Ih后取出；將所述的生瓷毛坯重新置于所述的燒結(jié)支架2的加工面上，將兩者一并放入燒結(jié)爐內(nèi)，設(shè)置氣流量為5m-20m依照柱面模塊多階梯燒結(jié)曲線進(jìn)行燒結(jié)。其中所述的防粘結(jié)粉末3由酒精與陶瓷防粘結(jié)粉末按照1:1的重量比例混合而成。其中低溫共燒陶瓷生瓷材料由陶瓷組份與有機(jī)溶劑組成，在燒結(jié)過程中首先需要經(jīng)過排膠期將生瓷材料中的有機(jī)成分“燃燒”耗盡，此時的生瓷已經(jīng)成為較疏松的粉體。排膠之后，隨著溫度的不斷升高，生瓷材料中的陶瓷組份開始發(fā)生相變反應(yīng)，逐漸形成熔融態(tài)相互包裹滲透結(jié)合，在高溫期完成陶瓷組份的致密化過程。針對柱面模塊燒制困難，擬合間隙較大的缺點，我們以現(xiàn)有的燒結(jié)曲線為基礎(chǔ)，調(diào)整溫度、升溫速率、氣流量等燒結(jié)條件燒制柱面低溫共燒陶瓷基板，研究溫度、升溫速率、氣流量等因素對柱面低溫共燒陶瓷基板燒結(jié)的影響，最終形成柱面模塊多階梯燒結(jié)曲線如表1所示，
表權(quán)利要求
1.一種柱面模塊電路板的制作方法，其特征在于包括以下步驟(a)、將低溫共燒陶瓷的生瓷一體化制作形成生瓷毛坯；(b)、將所述的生瓷毛坯置于燒結(jié)支架(2)的圓弧面(5)上通過壓力裝置進(jìn)行柱面塑形，柱面塑形指將所述的生瓷毛坯由平面狀加工成與圓弧面(5)相吻合的圓弧狀；(C)、對經(jīng)過柱面塑形的所述的生瓷毛坯進(jìn)行燒結(jié)形成柱面模塊電路板(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱面模塊電路板的制作方法，其特征在于其步驟(b)為，將所述的生瓷毛坯置于所述的燒結(jié)支架(2)的圓弧面(5)上并將兩者定位；將兩者一同置于真空袋中進(jìn)行真空塑封，通過所述的壓力裝置給予兩者5-20MPa的壓力5-40min將生瓷毛坯加工成與圓弧面(5)相吻合的圓弧狀；將塑封著的所述的生瓷毛坯以及所述的燒結(jié)支架 (2)置于25°C 士5°C的室溫下保持10h，從所述的真空袋中取出所述的生瓷毛坯以及所述的燒結(jié)支架(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱面模塊電路板的制作方法，其特征在于其步驟(c)為，將用于防止所述的生瓷毛坯與所述的燒結(jié)支架(2)相粘結(jié)的防粘結(jié)粉末(3)均勻地涂抹在所述的燒結(jié)支架(2)的圓弧面(5)上，將所述的燒結(jié)支架(2)置于烘箱中，設(shè)置溫度為60°C， 烘烤Ih后取出；將所述的生瓷毛坯重新置于所述的燒結(jié)支架(2)的圓弧面(5)上，將兩者一并放入燒結(jié)爐內(nèi)，設(shè)置所述的燒結(jié)爐內(nèi)的氣流量為5m-20m，依照柱面模塊多階梯燒結(jié)曲線進(jìn)行燒結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柱面模塊電路板的制作方法，其特征在于所述的防粘結(jié)粉末(3)由酒精與陶瓷防粘結(jié)粉末按照1:1的重量比例混合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱面模塊電路板的制作方法，其特征在于所述的柱面模塊電路板(1)的表面粗糙度為0. 8-12. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱面模塊電路板的制作方法，其特征在于所述的柱面模塊電路板(1)的半徑彡100mm，所述的柱面模塊電路板(1)的弧度為20° -120°。
7.一種燒結(jié)支架，其特征在于包括底座(4)、設(shè)置于所述的底座(4)上的用于放置所述的生瓷毛坯的圓弧面(5)、設(shè)置于所述的圓弧面(5)—側(cè)的用于將所述的生瓷毛坯定位的凸起狀格擋(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燒結(jié)支架，其特征在于所述的燒結(jié)支架(2)由碳素體不銹鋼制成。
全文摘要
一種柱面模塊電路板的制作方法以及燒結(jié)支架，該制作方法，包括以下步驟(a)將低溫共燒陶瓷的生瓷一體化制作形成生瓷毛坯；(b)將所述的生瓷毛坯置于燒結(jié)支架的圓弧面上通過壓力裝置進(jìn)行柱面塑形，柱面塑形指將所述的生瓷毛坯由平面狀加工成與圓弧面相吻合的圓弧狀；(c)對經(jīng)過柱面塑形的所述的生瓷毛坯進(jìn)行燒結(jié)形成柱面模塊電路板。通過本發(fā)明采用低溫共燒陶瓷異形基板工藝技術(shù)，再通過燒結(jié)支架進(jìn)行柱面塑形，再經(jīng)過燒結(jié)，最終形成柱面模塊電路板，由于其特定的形狀，使電路板體積與質(zhì)量較小，且溫度適應(yīng)能力較強(qiáng)，性能較高。
文檔編號C04B35/622GK102355798SQ20111032672
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者王嘯, 馬濤 申請人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心