浅谈PCB陶瓷基板的制造技术

陶瓷产品的制造技术类型是非常多的，据说有30多种制造工艺方法，如干压、注浆、挤压、注射、流延方法和等静压法等等，由于电子PCB陶瓷基板是“平板”型的、形状不复杂，采用干法成型和加工等的制造过程简单、成本低，因此大多采用干压成型的方法。干压平板型电子陶瓷的制造过程主要有三大内容，即坯件成型、坯件烧结和精加工在PCB基板上形成电路。

一、生坯件制造

采用高纯度的氧化铝粉末和添加剂形成“浆料”或加工料。

1、干压法制造生坯件

干压坯件就是把高纯度的氧化铝粉末加入适量的可塑剂和黏结剂，混合均匀后进行干压制坯，目前其方块或圆片的后代可达到0.50mm，甚至可≤0.3mm，它们与PCB板面尺寸有关。

干压后的坯件在烧结前可进行加工，如外型尺寸和钻孔等的加工，但应注意烧结引起尺寸收缩的补偿。

2、流延法制造生坯件

流胶液制造+流延+干燥+修整+脱脂+烧结等过程。可自动化和规模化进行生产。

二、生坯件的烧结和烧结后精加工

陶瓷基板的生坯件往往需要经过“烧结”和烧结后精加工的。

1、生坯件的烧结

陶瓷生坯的“烧结”是指干压等的生坯内的空洞、空气和杂质和有机物等通过“烧结”过程加以挥发、燃烧和挤压等而清除、而把氧化铝颗粒之间达到紧密接触或键合成长的过程，因此陶瓷生坯件烧结后会发生重量损失、尺寸收缩、形状变形、抗压强度提高和气孔率减少等变化。

陶瓷生坯的烧结方法有：

1）常压烧结方法，不加压力下进行烧结，会带来较大的变形等；

2）加压烧结方法，加压下进行的烧结，可得到好的平面性产品，这是目前大多数采用的方法；

3）热等静压烧结方法，利用高压高热气体进行烧结方法，其特点的产品的整体是处在相同温度和压力来完成的产品，各种各样性能是均衡的，成本较高，在附加值的产品上、或航天航空、国防军事的产品中多采用这种烧结方法，如军事领域的反射镜、核燃料、枪管等制品上。

干压的氧化铝生坯件的烧结温度大多数是在1200℃~1600℃之间进行的，其与组成和助熔剂有关。

2、烧结后坯件的精加工

多数的烧结陶瓷坯件是需要精加工的，其目的有：

1）获得平整的表面，生坯件在高温烧结过程中，由于生坯内的颗粒分布、空隙、杂质、有机物等的不均衡，因此会引起变形和高低不平或粗糙度过大与差别等，这些缺陷可通过表面精加工来解决；

2）获得高的光洁度表面，如镜面一样反射，或提高润滑性。

表面抛光处理是采用抛光材料或金刚石砂膏，由粗到细磨料逐级磨削进行抛光表面。一般来说，大多采用≤1μm的AlO粉末或金刚石砂膏、或用激光或超声波进行处理来实现。

3、强化处理

经过表面抛光处理后的表面，为了提高力学强度可通过电子射线真空镀膜、溅射真空镀膜、化学气相蒸镀等方法镀上一层硅化合物膜，并经过1200℃~1600℃温度下热处理，可明显提高陶瓷坯件的力学强度。

三、基板上形成导电图形

要在陶瓷基板上加工形成导电图型，首先要制造出覆铜箔陶瓷基板，然后再按PCB加工工艺技术来制造出PCB陶瓷板来。

1、形成覆铜箔陶瓷基板

目前形成覆铜箔陶瓷基板有两种方法：

1）层压方法

采用有一面氧化的铜箔与氧化铝陶瓷基板经过热压形成。即陶瓷表面经过处理获得活化或粗化的表面，然后按“铜箔+耐热粘结剂层+陶瓷+耐热粘结剂层+铜箔”层叠合一起，经1020℃~1060℃烧结而形成双面覆铜箔陶瓷层压板。

2）电镀方法

陶瓷基板经过等离子体等处理后进行“濺射钛膜+濺射镍膜+濺射铜膜，接着，进行常规电镀铜到所要求的铜厚度，即形成双面覆铜箔陶瓷基板。

2、单、双面陶瓷PCB板的制造

采用单、双面覆铜箔陶瓷基板按常规PCB制造工艺技术进行

3、陶瓷多层板的制造

1）在单、双面板上反复涂布绝缘层、烧结、布线、烧结而形成多层板，或采用流延製造技术来完成。

2）流延方法制造陶瓷多层板。在流延机上形成生坯带，然后进行钻孔、塞孔、印刷、裁剪、叠片和等静压烧结，便可形成陶瓷多层板。

总之，陶瓷印制板是属于PCB范畴，也是PCB发展和进步的派生与延伸的结果，今后可能会形成PCB领域的重要类型之一。由于陶瓷印制板具有最好的导热性绝缘介质、很高的熔点和热的尺寸稳定性等优势，因此陶瓷PCB在高温和高导热领域的应用中将会有广阔的发展前景！