CN109688699A - 陶瓷电路板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷电路板,其包括:陶瓷基底,其由多个陶瓷片材层叠烧制而成,各个陶瓷片材具有多个通孔;馈通电极,其由第一导电浆烧制而成,填充各个通孔;布线导体,其由第二导电浆烧制而成,在各个陶瓷片材之间形成布线图案,并且位于相邻的陶瓷片材的馈通电极经由布线导体连接,电子元件,其设置于陶瓷基底上;覆盖层,其由第三导电浆烧制而成,覆盖最外层的陶瓷片材的馈通电极,覆盖层连接电子元件,将各个陶瓷片材与第一导电浆、第二导电浆和第三导电浆进行共烧,且在共烧中,在陶瓷基底与馈通电极之间涂覆有陶瓷浆料。由此,在共烧过程中,处于熔融状态的陶瓷浆料能够渗入陶瓷基底与馈通电极之间的缝隙、提高陶瓷基底与馈通电极气密性。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷电路板及其制造方法。
背景技术
目前,植入式医疗器械已经广泛应用于恢复身体功能、提高生命质量或者挽救生命等各个方面。这样的植入式医疗器械例如有可植入到体内的心脏起搏器、深部脑刺激器、人工耳蜗、人造视网膜等。
由于植入式医疗器械需要植入体内并且长期保留在体内,因此植入到体内的植入式医疗器械需要面临体内的复杂生理环境,经过长期植入后,植入式医疗器械与周围组织接触的部分可能会发生老化、降解、裂解、再交联等物理或化学反应,对植入对象造成不利影响例如引起炎症等不良生物反应。因此,对于植入式医疗器械而言,生物安全性、长期植入可靠性等的要求都非常高。
为了确保植入式医疗器械的生物安全性、长期植入可靠性的要求,一方面需要使用密封壳体将植入式医疗器械中的非生物安全性部件例如芯片、印刷电路板(PCB)等与被植入部位(例如血液、组织或骨骼)隔离;另一方面,还需要从该密封壳体引出例如与刺激部件进行信号交互的功能导线。
考虑到植入式医疗器械的生物安全性和长期可靠性,密封壳体常常以生物安全性良好的玻璃、陶瓷等作为基底(substrate),并且通过在基底上覆盖生物安全性良好的金属盖体等而一起形成密封结构。在这样的密封结构中,基底通常具有多个通孔(via),在这些通孔中填充有馈通(feedthrough)电极。另外,被封装在该密封壳体内部的电子部件经由这些馈通电极而与外部进行信号交互。因此,在植入式医疗器械中,这样的基底既具有密封隔离的作用,也具有与外界交互连通的作用。
发明内容
在现有的陶瓷基板中,通常在作为基底的陶瓷片材上钻开(drill)多个圆柱形通孔,然后在这些通孔中填充金属膏体,接着进行烧结处理。然而,由于在金属膏体与陶瓷基板的烧结(共烧)处理的过程中,作为陶瓷基板的陶瓷片材往往受热不均而引起各个通孔中金属的收缩或膨胀度不同,其结果,金属与陶瓷片材的通孔的贴合性不良,导致现有的密封结构的气密性能不佳,影响植入式医疗器械使用的长期可靠性。
此外,目前在植入式医疗器械中例如通常使用氧化铝作为陶瓷片材的材料。在这样陶瓷基板中,一般而言,氧化铝的含量越高,陶瓷基板的生物安全性越好,强度也越高。然而,氧化铝含量越高,陶瓷基板的烧结温度往往也越高,例如对于氧化铝含量在99%(质量分数,下同)及以上的高纯氧化铝陶瓷而言,其烧结温度往往超过1650℃,甚至接近2000℃左右的高温,在这样的高温下,陶瓷很难与其他材料例如金属一起烧结,因此不利于高纯氧化铝陶瓷基板的应用。
本发明是有鉴于上述现有技术的状况而完成的,其目的在于提供一种即使在低温烧结(例如1450℃至1600℃)的情况下也能够提高陶瓷基底与馈通电极气密性的陶瓷电路板及其制造方法。
本发明的一方面涉及一种陶瓷电路板,其特征在于:包括:陶瓷基底,其由多个陶瓷片材层叠烧制而成,各个所述陶瓷片材具有多个通孔;馈通电极,其由第一导电浆烧制而成,填充各个所述通孔;布线导体,其由第二导电浆烧制而成,在各个所述陶瓷片材之间形成布线图案,并且位于相邻的所述陶瓷片材的所述馈通电极经由所述布线导体连接,电子元件,其设置于所述陶瓷基底上;以及覆盖层,其由第三导电浆烧制而成,且覆盖最外层的所述陶瓷片材的所述馈通电极,所述覆盖层连接所述电子元件,其中,将各个所述陶瓷片材与所述第一导电浆、所述第二导电浆和所述第三导电浆在1450℃至1600℃的温度下进行共烧,并且在所述共烧中,在所述陶瓷基底与所述馈通电极之间涂覆有陶瓷浆料。
在本发明中,在陶瓷基底上设置电子元件,通过覆盖层连接电子元件。其中,陶瓷基底通过利用多个陶瓷片材进行层叠烧制,在共烧中,在陶瓷基底与馈通电极之间涂覆有陶瓷浆料,在这种情况下,在共烧过程中,处于熔融状态的陶瓷浆料能够渗入陶瓷基底与馈通电极之间的缝隙、提高陶瓷基底与馈通电极气密性。
另外,在本发明的一方面所涉及的陶瓷电路板中,所述覆盖层的尺寸可以大于所述馈通电极的尺寸。在这种情况下,进一步提高陶瓷电路板1的气密性。
另外,在本发明的一方面所涉及的陶瓷电路板中,所述陶瓷片材可以由氧化铝陶瓷构成。由此,能够提高所构成的陶瓷电路板的生物安全性及长期可靠性。更优选地,所述陶瓷片材可以由含量不低于99.99%(质量分数,下同)的氧化铝陶瓷构成。由此,能够进一步提高所构成的陶瓷电路板的生物安全性及长期可靠性。
另外,在本发明的一方面所涉及的陶瓷电路板中,相邻的各个所述陶瓷片材的所述通孔可以错开地排列。在这种情况下,能够避免各个相邻的所述陶瓷片材上的所述通孔的重合,使得相邻的陶瓷片材之间的馈通电极错开并经由布线导体形成导电连接,如此,能够有效延长气密性泄露的路径,从而提高陶瓷电路板的气密性能。
另外,在本发明的一方面所涉及的陶瓷电路板中,所述第一导电浆和所述第二导电浆可以分别由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上的材料构成。由此,由第一导电浆和第二导电浆烧制而成的馈通电极和布线导体,与所述陶瓷基底的性能参数更加匹配、连接结构强度更高,不仅可以提高陶瓷基板的电性能,更进一步提高其长期可靠性。更优选地,所述第一导电浆与所述第二导电浆可以由铂构成。在这种情况下,所述馈通电极和所述布线导体均一致由铂构成,该一致性可以提高导电效率、提升导电等性能,从而更进一步提高了陶瓷电路板的电性能和长期可靠性。
另外,在本发明的一方面所涉及的陶瓷电路板中,可选地,所述第三导电浆与所述第一导电浆不同,所述第三导电浆由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上构成。在这种情况下,在这种情况下,可以提高陶瓷电路板1的气密性。
此外,在本发明的一方面所涉及的陶瓷电路板中,所述陶瓷片材的厚度可以为0.05mm以上且0.35mm以下。由此,陶瓷片材更易于加工,并且冲孔成型的效果更佳。
本发明的另一方面涉及一种陶瓷电路板的制造方法,其包括:准备多个陶瓷片材,并且在各个所述陶瓷片材上形成多个通孔;在各个所述陶瓷片材的各个所述通孔中填充第一导电浆作为馈通电极;采用第二导电浆作为布线导体在各个所述陶瓷片材上形成规定的布线图案;准备电子元件,并将所述电子元件排列设置于所述陶瓷片材的外表面上;在最外层陶瓷片材的外表面上采用第三导电浆形成覆盖所述馈通电极的覆盖层,并连接所述电子元件;将各个所述陶瓷片材依次层叠,使相邻的所述陶瓷片材的所述馈通电极经由所述布线导体连接;并且将各个所述陶瓷片材与所述第一导电浆、所述第二导电浆和所述第三导电浆一起在1450℃至1600℃的温度下共烧,在所述共烧中,在所述多个陶瓷片材与所述第一导电浆之间涂覆陶瓷浆料。
在本发明的另一方面中,准备多个陶瓷片材,在各个陶瓷片材上形成多个通孔,电子元件排列设置于陶瓷片材的外表面上;各个通孔中填充第一导电浆,各个陶瓷片材之间采用第二导电浆作为布线导体,在最外层陶瓷片材的外表面上采用第三导电浆形成覆盖馈通电极的覆盖层,并连接电子元件,通过利用多个陶瓷片材进行层叠烧制,在共烧中,在多个陶瓷片材与第一导电浆之间涂覆陶瓷浆料,在这种情况下,在共烧过程中,处于熔融状态的陶瓷浆料能够渗入陶瓷基底与馈通电极之间的缝隙、提高陶瓷基底与馈通电极气密性。
另外,在本发明的另一方面所涉及的陶瓷电路板的制造方法中,所述陶瓷片材可以由氧化铝陶瓷构成。由此,能够提高所构成的陶瓷电路板的生物安全性及长期可靠性。更优选地,所述陶瓷片材可以由含量不低于99.99%(质量分数,下同)的氧化铝陶瓷构成。由此,能够进一步提高所构成的陶瓷电路板的生物安全性及长期可靠性。
另外,在本发明的另一方面所涉及的陶瓷电路板的制造方法中,相邻的各个所述陶瓷片材的所述通孔可以错开地排列。在这种情况下,相邻的陶瓷电路板之间的馈通电极错开并经由布线导体形成导电连接,如此,能够有效延长气密性泄露的路径,从而提高陶瓷电路板的气密性能。
另外,在本发明的另一方面所涉及的陶瓷电路板的制造方法中,所述第一导电浆和所述第二导电浆可以分别由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上的材料构成。由此,由第一导电浆和第二导电浆烧制而成的馈通电极和布线导体,与所述陶瓷基底的性能参数更加匹配、连接结构强度更高,不仅可以提高陶瓷基板的电性能,更进一步提高其长期可靠性。更优选地,所述第一导电浆与所述第二导电浆可以由铂构成。在这种情况下,所述馈通电极和所述布线导体均一致由铂构成,该一致性可以提高导电效率、提升导电等性能,从而更进一步提高了陶瓷电路板的电性能和长期可靠性。
此外,在本发明的另一方面所涉及的陶瓷电路板的制造方法中,所述第二导电浆可以通过丝网印刷而形成所述布线图案。在这种情况下,能够更加高效便捷地制作布线导体,并使所得布线导体的尺寸大小和结构更加精准,可以有效避免布线图案中各个布线导体的非必要连接,从而避免了短路等导电事故的发生,由此可以提高陶瓷电路板的实用性和长期使用可靠性。
根据本发明,能够提供既能够降低烧结温度又能提高陶瓷基底与馈通电极气密性的陶瓷电路板及其制造方法。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是示出了本发明的实施方式所涉及的陶瓷电路板的立体结构图。
图2是示出了图1所示的陶瓷电路板的俯视图。
图3是示出了图2所示的陶瓷电路板沿着直线A-A′截取的剖切结构示意图。
图4是示出了图3所示的陶瓷电路板的局部放大图。
图5是示出了本发明的实施方式所涉及的陶瓷电路板的制作步骤的流程图。
符号说明:
1…陶瓷电路板,10…陶瓷基底,110…陶瓷片材,111…通孔,120…陶瓷片材,130…陶瓷片材,140…陶瓷片材,20…馈通电极,30…布线导体。
具体实施方式
以下,参考附图详细地说明本发明的优选实施方式。在下面的说明中,对于相同的部件赋予相同的符号,省略重复的说明。另外,附图只是示意性的图,部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。
图1是示出了本发明的实施方式所涉及的陶瓷电路板的立体结构图。图2是示出了图1所示的陶瓷电路板的俯视图。图3是示出了图2所示的陶瓷电路板沿着直线A-A'截取的剖切结构示意图。图4是示出了图3所示的陶瓷电路板的局部放大图。
在本实施方式中,如图1至图4所示,陶瓷基板1可以包括陶瓷基底10、馈通电极20和布线导体30。其中,陶瓷基底10可以由多个陶瓷片材层叠烧制而成。每个陶瓷片材可以具有多个通孔111。馈通电极20可以填充各个通孔111,并且馈通电极20可以由第一导电浆烧制而成。在各个陶瓷片材之间可以由布线导体30形成布线图案,布线导体30可以由第二导电浆烧制而成。此外,位于相邻的陶瓷片材的馈通电极20经由布线导体30连接。各个陶瓷片材与第一导电浆和第二导电浆在1450℃至1600℃的温度下共烧而成。
本实施方式所涉及的陶瓷电路板1,可以通过利用多个陶瓷片材进行层叠烧制,并且利用各个陶瓷片材的馈通电极及布线导体形成内部互连。在这种情况下,由于利用多个陶瓷片材进行层叠烧结,陶瓷片材更容易被烧成,馈通电极、布线导体与陶瓷基底之间的结合力也能够得到提高。由此,既能够降低烧结温度,也能够提高陶瓷电路板1的气密性能。
此外,本实施方式所涉及的陶瓷电路板1的馈通电极可以通过功能导线(未图示)与外部部件例如线圈和刺激部件(未图示)进行连接,从而实现对刺激信号的处理和信号交互。
在本实施方式中,陶瓷基底10可以包括多个陶瓷片材。多个陶瓷片材可以依次层叠形成陶瓷基底10。其中,在一些示例中,陶瓷基底10可以由例如四个陶瓷片材构成。如图1所示,陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140依次层叠形成陶瓷基底10。但本实施方式不限于此,构成陶瓷基底10的陶瓷片材的数量没有特别限制,例如可以由两个、三个、或五个及以上的陶瓷片材构成。由此,可以根据不同的应用需求,设置小于或大于四个的陶瓷片材层,从而可以满足不同植入式医疗器械对陶瓷电路板1结构的要求。在本实施方式中,各个陶瓷片材可以由生物陶瓷构成。在一些示例中,各个陶瓷片材可以由选自氧化铝(化学式Al2O3,其包括单晶的蓝宝石和红宝石、或者多晶α蓝宝石)、氧化锆(化学式ZrO2,其包括氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ))、氧化钇稳定的四方氧化锆多晶(Y-TZP)、氧化铈稳定的四方氧化锆多晶(Ce-TZP)等中的至少一种构成。由此,可以满足植入式医疗器械对材料生物安全性的要求。
在一些示例中,各个陶瓷片材可以由不同种类的陶瓷构成。但本实施方式不限于于此,各个陶瓷片材可以由同一种类陶瓷构成。例如,各个陶瓷片材可以由相同的陶瓷组成但各组分含量不同。各个陶瓷片材还可以由相同的陶瓷组成且各组分含量相同。
在本实施方式中,各个陶瓷片材优选由96%以上(质量分数,下同)的氧化铝(Al2O3)构成。更优选地,各个陶瓷片材可以由99%以上的氧化铝(Al2O3)构成。在一些示例中,各个陶瓷片材110至陶瓷片材140可以由99.99%以上的氧化铝(Al2O3)构成。一般而言,在各个陶瓷片材中,随着氧化铝(Al2O3)质量分数的增加,主晶相增多,各个陶瓷片材的物理性能也逐渐提高,例如抗压前度、抗弯强度、弹性模量也相应地提高。由此可以认为,质量分数更高的氧化铝(Al2O3)会呈现更好的生物安全性和长期可靠性。
另外,在本实施方式中,各个陶瓷片材可以由组分含量相同的氧化铝陶瓷构成。在一些示例中,陶瓷片材110至陶瓷片材140优选由组分含量为99.99%以上的氧化铝(Al2O3)构成。但本实施方式不限于此,各个陶瓷片材可以由组分含量不同的同一种陶瓷构成。由此,可以根据实际需要进行调整,从而满足不同环境条件下对陶瓷电路板1的不同需求。
在本实施方式中,如上所述,陶瓷基底10可以由多个陶瓷片材层叠烧制而成。但本实施方式不限于此,其当然还可以由其他方式制备而成,例如可以由多个陶瓷片材压制成型而成。由此,可以满足同条件下的工艺需求。
在本实施方式中,如图1所示,陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140可以层叠烧制而形成陶瓷基底10。在一些示例中,各个陶瓷片材(陶瓷片材110至陶瓷片材140)可以依次层叠,并与第一导电浆和第二导电浆一起共烧形成陶瓷基底10、馈通电极20(稍后描述)和布线导体30(稍后描述)。在另一些示例中,可以将陶瓷片材110至陶瓷片材140依次层叠,与第一导电浆和第二导电浆一起在1450℃至1600℃的温度下共烧形成陶瓷基底10、馈通电极20(稍后描述)和布线导体30(稍后描述)。优选地,共烧的温度可以为1550℃至1600℃。
一般而言,现有的高纯型氧化铝陶瓷(含量在99.9%以上)的烧制温度需要高达1680℃至1990℃。相对而言,在本实施方式中,通过如上述那样将陶瓷基底10的烧制温度控制在1450℃至1600℃,优选在1550℃至1600℃的条件下,一方面,既能满足金属(馈通电极20和布线导体30)的烧制成型,又能确保陶瓷(陶瓷基底10)能烧制成型;另一方面,还可以实现陶瓷片材(形成陶瓷基底10)和导电浆液(形成馈通电极20和布线导体30)的低温共烧,从而提高烧制而成的陶瓷基底10与馈通电极20和布线导体30的结合强度,并有效提高了陶瓷电路板1的制备效率,进而降低了陶瓷电路板1的生产成本。
另外,考虑到陶瓷片材与金属材料的膨胀指数的差异,在本实施方式中,还可以包括低温预热步骤。在一些示例中,可以在较低温度下(例如500℃以下)完成陶瓷(陶瓷基底10)与金属(馈通电极20和布线导体30)的预结合,以防止共烧温度过高或共烧速率过快引起的翘层、断裂等现象的发生。
一般而言,加热升温速率过快,陶瓷电路板中容易存在气体或烧结不完全的现象;加热速率过慢,将延长烧结过程的时间,降低制作效率、增加制作成本。因此,在本实施方式中,还可以包括控制共烧过程中的升温速率。由此,可以防止陶瓷电路板1中气体或烧结不完全的现象,保证陶瓷电路板1的致密度,并且可以有效提高陶瓷电路板1的制备效率,进而降低了陶瓷电路板1的生产成本。
另外,考虑到在陶瓷电路板1的制备过程中,可以加入一定量的有机成分和粘结相。在本实施方式中,还可以包括热脱脂工艺。在一些示例中,热脱脂工艺在湿氢气气氛下完成。由此,可以有效防止有机成分反应过快导致的脱除不完全、存在残余碳的现象的发生,从而有效避免了成型的陶瓷电路板1中气孔、开裂、变形等缺陷的产生。
另外,在本实施方式中,为了保证烧结后的陶瓷电路板1的气密性能,还可以包括烧结后的保温过程。并且,可以通过适当延长保温时间,增强陶瓷电路板1中陶瓷基底10与馈通电极馈通电极20和布线导体30的结合强度,提高陶瓷电路板1的烧结致密性。
另外,在本实施方式中,还可以通过其他方式制备而形成陶瓷电路板1,例如真空成型。由此,可以满足不同条件下的工艺需求。
另外,在本实施方式中,各个陶瓷片材例如陶瓷片材110至陶瓷片材140的厚度没有特别限制。在一些示例中,陶瓷片材110至陶瓷片材140的厚度可以分别为0.05mm以上且0.35mm以下,以便易于加工且冲孔成型效果好。通常情况下,当陶瓷片材的厚度太小,例如小于0.05mm时,因其厚度较小加工不方便;当陶瓷片材的厚度过大,例如大于0.35mm时,因其厚度较大冲孔成型效果较差。
另外,在一些示例中,如图1所示,陶瓷基底10可以呈大致圆柱体的形状。在本实施方式中,陶瓷基底10的形状并没有特别限制,其还可以是其它规则形状例如立方体、椭圆柱体、三角柱体等,也可以是不规则形状(包括规则形状和不规则形状结合而成的形状)。由此,可以满足不同植入式医疗器械对陶瓷电路板1形状的要求。
在本实施方式中,构成陶瓷基底10的各个陶瓷片材上可以具有多个通孔111。如图1和图2所示,陶瓷片材110可以具有多个通孔111。另外,陶瓷片材120、陶瓷片材130或陶瓷片材140均可以具有多个通孔111。为了方便表示,省略了陶瓷片材120、陶瓷片材130或陶瓷片材140的通孔111的示意。
在本实施方式中,各个陶瓷片材上各个通孔111的排列方式可以不同。在一些示例中,相邻的陶瓷片材之间的各个通孔111可以错开地排列。由此,可以使得填充相邻的陶瓷片材之间的各个通孔的各个馈通电极20(稍后描述)错开地排列,从而有效的阻隔或延长了气密性泄露的行走路径,可以有效提高陶瓷基板1的气密性能。
另外,在本实施方式中,通孔111的排列形状没有特别限制。在一些示例中,如图2所示,通孔111可以排列成规则的形状例如八边形阵列。在另一些示例中,通孔111也可以排列成其他的规则形状,例如正方形、圆形等,其还可以排列成不规则形状(包括规则形状和不规则形状结合而成的形状)。
另外,在本实施方式中,通孔111的形状没有特别限制。在一些示例中,如图2所示,通孔111的形状可以为规则的形状例如圆柱体。在另一些示例中,通孔111的形状还可以为其它规则形状例如立方体、椭圆柱体、三角柱体等,也可以为不规则形状(包括规则形状和不规则形状结合而成的形状)。
另外,在本实施方式中,通孔111的孔径与孔间距没有特别限制。在一些示例中,通孔111的孔径可以为50μm至500μm,通孔111之间的间距(孔间距)可以不小于25μm至500μm。在这种情况下,所制成的陶瓷基板1可满足小型化和高集成密度的要求,例如可以使用在植入式医疗器械用陶瓷基板。
另外,通孔111的数量没有特别限制,可以根据具体需要来决定,例如通孔的数量可以为1个,也可以为2个及以上。
在本实施方式中,如图3和图4所示,在各个陶瓷片材上设置的通孔中可以填充馈通电极20。具体而言,如图4所述,馈通电极20可以包括陶瓷片材110中的馈通电极21、陶瓷片材120中的馈通电极22、陶瓷片材130中的馈通电极23和陶瓷片材140中的馈通电极24。
在一些示例中,馈通电极20可以贯通陶瓷片材的上下表面。具体而言,如图4所述,馈通电极21可以贯通陶瓷片材110的上下表面。馈通电极22可以贯通陶瓷片材120的上下表面。馈通电极23可以贯通陶瓷片材130的上下表面。馈通电极24可以贯通陶瓷片材140的上下表面。
在一些示例中,馈通电极20可以经由布线导体30(稍后描述)连通,形成导通电连接。由此,能够提高陶瓷电路板1的电性能。具体而言,如图4所述,布线导体30可以包括布线导体31、布线导体32和布线导体33。馈通电极21、馈通电极22、馈通电极23和馈通电极24可以依次经由布线导体31、布线导体32和布线导体33形成导通电连接。
在本实施方式中,陶瓷基底10可以具有上表面10a和下表面10b(参见图4)。在一些示例中,陶瓷基底10的上表面10a与陶瓷基底10的下表面10b可以相对平行。在本实施方式中,陶瓷基底10的上表面10a与陶瓷基底10的下表面10b可以经由馈通电极20和布线导体30而电连接。也即,陶瓷基底10的上表面10a与下表面10b可以经由馈通电极20和布线导体30而形成导电通路。由此,位于上表面10a一侧的电子部件能够与位于下表面10b一侧的电子部件能够经由馈通电极20和布线导体30而电连接。
以下,结合图4描述陶瓷基底10的上表面10a与下表面10b所形成的导电通路的一个示例。如图4所示,作为例子,陶瓷基底10可以由四个陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140构成。其中,陶瓷基底10的上表面10a即为陶瓷片材110的上表面。陶瓷基底10的下表面10b即为陶瓷片材140的下表面。馈通电极20可以包括馈通电极21、馈通电极22、馈通电极23和馈通电极24。布线导体30可以包括布线导体31、布线导体32和布线导体33。
具体而言,在陶瓷基底10中,馈通电极21可以经由布线导体31与馈通电极22连接,从而使陶瓷片材110与陶瓷片材120导电连接。另外,馈通电极22可以经由布线导体32与馈通电极23连接,从而使陶瓷片材120与陶瓷片材130导电连接。此外,馈通电极23可以经由布线导体33与馈通电极24连接,从而使陶瓷片材130与陶瓷片材140导电连接。由此,通过馈通电极21、馈通电极22、馈通电极23、馈通电极24、布线导体31、布线导体32和布线导体33,使陶瓷基底10的上表面10a与下表面10b形成导电连接。
在本实施方式中,馈通电极20可以由第一导电浆烧制而成。在一些示例中,第一导电浆可以与陶瓷片材110至140在1450℃至1600℃的温度下共烧而成。由此,烧制形成的馈通电极20可以与陶瓷基底10粘结为一体,避免了陶瓷与金属的焊接等技术,简化了工艺,并进一步提高了陶瓷电路板1的气密性和长期可靠性。
在本实施方式中,烧制形成馈通电极20的第一导电浆可以由金属浆液构成。在一些示例中,第一导电浆可以由选自钨浆液、钼锰浆液、银浆液、金浆液或铂浆液当中的一种及以上构成。优选地,第一导电浆可以由铂浆液构成。由此,烧制而成的馈通电极20可以具有较小的电阻,与陶瓷基底10的性能参数更匹配,从而馈通电极20与陶瓷基底10之间的连接强度更高,能有效提高陶瓷电路板1的长期可靠性。
另外,在本实施方式中,构成馈通电极20的第一导电浆还可以包括无机组分(例如玻璃料)和有机介质成分。由此,可以便于控制金属浆液例如铂浆液的烧结行为,使之形成更接近陶瓷基底10的烧结行为,进而避免结构缺陷例如裂缝或分层的发生。
另外,在本实施方式中,构成馈通电极20的第一导电浆可以通过丝网印刷、转印等方法被填充到各个陶瓷片材的通孔中。在这种情况下,能够更加高效便捷地制作馈通电极,并使所得馈通电极的尺寸大小和结构更加精准。
另外,在本实施方式中,构成馈通电极20的第一导电浆可以将各个陶瓷片材的通孔完全填充,也可以部分填充,只要确保馈通电极20能够贯通各个陶瓷片材的上下表面。由此,可以根据陶瓷片材或第一导电浆的收缩性能等参数需求进行调整,从而满足不同条件下的不同需求。
另外,在本实施方式中,馈通电极20的形状、尺寸、排列方式等可以与通孔111保持一致。因此,可以形成陶瓷电路板1,从而提高陶瓷电路板1的气密性能。
在本实施方式中,布线导体30可以在各个陶瓷片材之间形成布线图案,并且位于相邻的陶瓷片材上的馈通电极20经由布线导体30连接。由此可以形成导通电连接的陶瓷电路板1,从而提高陶瓷电路板1的电性能。
另外,在本实施方式中,布线图案的形状没有特别限制。在一些示例中,布线图案可以是规则的形状例如直线型、S型、U型等,也可以是不规则形状(包括规则形状和不规则形状结合而成的形状)。由此,可以满足不同应用环境的不同需求。
另外,在本实施方式中,布线导体30在各个陶瓷片材之间可以设计形成多种布线图案。从而实现馈通电极20的多种不同连接方式,进一步提高陶瓷电路板1的电性能,应用范围更广泛,能满足例如医疗植入式医疗器械中对陶瓷电路板1日益提升的功能要求,还可以避免接入外部导线等对陶瓷电路板1的气密性的不利影响。
另外,在本实施方式中,布线图案的制备方式可以为物理或化学方法,例如涂覆或沉积(例如物理沉积或化学沉积)。在一些示例中,布线图案可以通过丝网印刷的方法制备得到。由此,能够更加高效便捷地制作布线图案,并使所得布线图案的结构更加精准,从而提高布线图案设置的精确度,提升陶瓷电路板1的实用性。
另外,在本实施方式中,布线导体30的尺寸没有特别限制。在一些示例中,布线导体30的尺寸可以为0.01mm至0.1mm,由此既可以实现布线导体30与馈通电极20的电连接导通,又可以有效避免应力过大引起的破裂等损坏。
在本实施方式中,布线导体30可以由第二导电浆烧制而成。在一些示例中,第二导电浆可以与第一导电浆、陶瓷片材110至140在1450℃至1600℃的温度下共烧而成。由此,烧制形成的布线导体30可以与陶瓷基底10粘结为一体,避免了陶瓷与金属的焊接等技术,简化了工艺,并进一步提高了陶瓷电路板1的气密性和长期可靠性。
在本实施方式中,烧制形成布线导体30的第二导电浆可以由金属浆液构成。在一些示例中,第二导电浆可以由选自钨浆液、钼锰浆液、银浆液、金浆液或铂浆液当中的一种及以上构成。优选地,第二导电浆可以由铂浆液构成。由此,烧制而成的布线导体30可以具有较小的电阻,与陶瓷基底10的性能参数更匹配,从而布线导体30与陶瓷基底10之间的连接强度更高,能有效提高陶瓷电路板1的电性能,更进一步提高其长期可靠性。
另外,在本实施方式中,构成布线导体30的第二导电浆还可以包括无机组分(例如玻璃料)和有机介质成分。由此,可以便于控制金属浆液例如铂浆液的烧结行为,使之形成更接近陶瓷基底10的烧结行为,进而避免结构缺陷例如裂缝或分层的发生。
在一些示例中,由第一导电浆和第二导电浆烧制而成的馈通电极和布线导体,与所述陶瓷基底的性能参数更加匹配、连接结构强度更高,不仅可以提高陶瓷电路板的电性能,更进一步提高其长期可靠性。第一导电浆与第二导电浆可以由铂构成。在这种情况下,馈通电极和布线导体均一致由铂构成,该一致性可以提高导电效率、提升导电等性能,从而更进一步提高了陶瓷电路板的电性能和长期可靠性。
另外,在本实施方式中,陶瓷电路板1可以包括电子元件(未图示)。电子元件可以设置于陶瓷基底上。电子元件的数量为一个及以上。在一些示例中,电子元件例如可以是单独的封装(如电阻器、电容器、电感器、晶体管、二极管等),在一些示例中,电子元件例如可以是各种不同复杂度的群组,例如集成电路、芯片等。电子元件可以排列于陶瓷片材上。
另外,在本实施方式中,陶瓷电路板1可以包括覆盖层(未图示)。覆盖层可以设置在陶瓷基底10的外表面(例如陶瓷基底10的上表面10a或陶瓷基底10的下表面10b)。覆盖层可以覆盖在馈通电极20之上。覆盖层连接电子元件。基于上述描述可知,陶瓷基底10可以包括多个陶瓷片材,故覆盖层可以设置在最外层的陶瓷片材的馈通电极之上。由此,能够容易将外部的电子部件经由覆盖层与陶瓷电路板结合(例如焊接在一起),从而形成电连接。
另外,在一些示例中,覆盖层的尺寸大于馈通电极20的尺寸。也即覆盖层的横截面积大于馈通电极20的横截面积。在这种情况下,覆盖层和馈通电极20及陶瓷基底10之间可以形成紧密结合,从而可以进一步提高陶瓷电路板1的气密性。当然地,覆盖层的尺寸也可以小于或等于馈通电极20的尺寸,从而可以满足不同条件下的不同需求。
在一些示例中,覆盖层可以完全覆盖馈通电极20。由此,覆盖层和馈通电极20及陶瓷基底10之间可以形成紧密结合,从而可以进一步提高陶瓷电路板1的气密性。在另一些示例中,覆盖层可以部分覆盖馈通电极20。覆盖层和馈通电极20及陶瓷基底10之间同样可以形成可靠的电连接。
在本实施方式中,覆盖层可以由第三导电浆形成。在一些示例中,第三导电浆与第一导电浆不同,第三导电浆可以由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上构成。在这种情况下,可以提高陶瓷电路板1的气密性。
在一些示例中,第三导电浆的组成可以为陶瓷材料和金属材料的混合。其中,陶瓷材料为与各个陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140构成相同的材料(例如氧化铝),金属材料为由钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上材料构成(例如铂)。在这种情况下,由第三导电浆形成的覆盖层,其一方面与陶瓷基底10的性能参数相匹配,进而使得其与陶瓷基底10连接强度更高;另一方面,覆盖层又与馈通电极20性能参数相匹配,从而使得其与馈通电极20连接强度更高。在这种情况下,可以进一步提高陶瓷电路板1的气密性,更进一步提高了陶瓷电路板1的电性能和长期可靠性。
在一些示例中,第三导电浆的组成可以为包括金属材料和无机组分。金属材料为由钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上材料构成(例如铂)。无机组分例如玻璃料和有机介质成分。
其中,覆盖层中陶瓷材料和金属材料的混合比例没有特别限制,即可以根据产品实际需要调整陶瓷材料和金属材料的比例。在一些示例中,陶瓷材料的比例可以大于金属材料的比例,由此可以提高覆盖层与陶瓷基底10的匹配度,从而提高二者连接的力强度,以进一步提高陶瓷电路板1的气密性能。
另外,在本实施方式中,第三导电浆可以与各个陶瓷片材(例如陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140)、第一导电浆、第二导电浆一起于1450℃至1600℃的温度下共烧而成。由此,能够提高覆盖层、陶瓷基底10、馈通电极20与布线导体30之间的结合强度,从而提高陶瓷电路板1的气密性。
另外,在本实施方式中,陶瓷电路板1可以包括将各个陶瓷片材与第一导电浆、第二导电浆和第三导电浆在1450℃至1600℃的温度下进行共烧,并且在共烧中,在陶瓷基底与馈通电极之间涂覆有陶瓷浆料。
在一些示例中,陶瓷浆料可以由氧化铝构成。另外,陶瓷浆料组成可以与上述的各个陶瓷片材的材料组成相同。例如,陶瓷浆料与陶瓷片材可以是不同种类的陶瓷。陶瓷浆料与陶瓷片材可以是同种类的陶瓷。例如,陶瓷浆料与陶瓷片材可以是由相同的陶瓷组成但各组分含量不同。陶瓷浆料与陶瓷片材还可以由相同的陶瓷组成且各组分含量相同。
在本实施方式中,在共烧过程中,处于熔融状态的陶瓷浆料能够渗入陶瓷基底与馈通电极之间的缝隙、提高陶瓷基底与馈通电极气密性。
另外,在本实施方式中,陶瓷电路板1可以包括连接层(未图示)。其镀覆方式包括但不限于焊接。由此,通过连接层可以进一步增强陶瓷电路板1的连接(例如焊接)性能,增强陶瓷电路板1与外部电子部件的电连接可靠性。连接层也可以称为保护层。连接层可以部分或全部覆盖覆盖层。
另外,在本实施方式中,连接层由第四导电浆形成,第四导电浆可以由选自钨、钼锰、银、金、铂、镍及它们的合金当中的一种以上的材料构成。由此,可以提高连接层的导电性,从而提升陶瓷电路板1的电性能。在一些示例中,连接层可以为镍层和金层。由此,可以满足植入式医疗器械不同的应用要求。
另外,在本实施方式中,如图1所示,陶瓷电路板1的输入和输出端可以经由连接导线(未图示)与其它部件连接,连接导线可以通过焊接(例如钎焊)等方式连接陶瓷电路板1。由此,陶瓷电路板1能够实现与其它功能部件的信号交互。
图5是示出了本发明的实施方式所涉及的陶瓷电路板的制作步骤的流程图。以下,参考图5,详细地说明本实施方式所涉及的陶瓷电路板1的制造方法。
在本实施方式中,陶瓷电路板的制造方法包括准备多个陶瓷片材,并且在各个陶瓷片材上形成多个通孔(步骤S10);在各个陶瓷片材的各个通孔中填充第一导电浆作为馈通电极(步骤S20);然后,采用第二导电浆作为布线导体在各个陶瓷片材上形成规定的布线图案(步骤S30);将各个陶瓷片材依次层叠,使相邻的陶瓷片材的馈通电极经由布线导体连接(步骤S40)。在步骤S40之后,将各个陶瓷片材与第一导电浆和第二导电浆一起在1450℃至1600℃的温度下共烧(步骤S50),通过上述的步骤S10至步骤S50可以形成陶瓷电路板1。
在本实施方式中,在步骤S10中,可以包括准备用于制作各个陶瓷片材的具有多个导柱的模具和陶瓷粉体。在一些示例中,模具可以为两个以上,并且不同模具上的多个导柱分布可以不同,例如错开分布。由此,可以使制备得到的不同的陶瓷片材上的通孔111排列不同,例如错开排列。
另外,在一些示例中,模具可以呈大致圆柱体的形状,但是模具的形状并没有特别限制,其还可以是其它规则形状例如立方体、椭圆柱体、三角柱体等,也可以是不规则形状(包括规则形状和不规则形状结合而成的形状)。由此,可以形成不同形状的各个陶瓷片材(例如陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140),从而满足不同植入式医疗器械对陶瓷电路板1形状的要求。另外,模具可以为两个以上,由此可以制备得到多层(也即多个或多片)的陶瓷片材,例如四层陶瓷片材即陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140。但本实施方式不限于此,即其当然可以为其他数量的陶瓷片材组成。由此,可以根据不同的应用需求,设置小于或大于四层的陶瓷片材层,从而可以满足不同植入式医疗器械对陶瓷电路板1结构的要求。
在本实施方式中,在步骤S10中,模具可以为两个以上并具有不同的导柱分布,并且导柱的尺寸可以不同。由此可以制备得到具有不同通孔分布的陶瓷片材,从而实现相邻陶瓷片材的通孔错开分布;也可以得到具有不同孔径和孔间距的陶瓷片材,从而可以满足不同条件下对陶瓷片材的不同需求。
另外,在本实施方式中,在步骤S10中,尽管导柱的形状为圆柱体,但导柱的形状没有特别的限制。其还可以是其它规则形状例如立方体、椭圆柱体、三角柱体等,也可以是不规则形状(包括规则形状和不规则形状结合而成的形状),从而可以形成不同形状的通孔。
另外,在本实施方式中,在步骤S10中,导柱的直径没有特别限制,例如其直径最小可以为0.05mm,导柱间距最小可以为0.25mm,由此形成的通孔直接和孔间距最佳,从而使得制成的陶瓷电路板1可满足小型化和高集成密度的要求,可替代现有的植入式医疗器械用陶瓷电路板,且生产成本较低。
另外,在本实施方式中,在步骤S10中,导柱的排布方式没有特别限制。其可以排布成如图2所示的规则形状例如八边形阵列,也可以排布成其他的不规则形状例如中空型阵列。
另外,在本实施方式中,在步骤S10中,导柱的总数为267个,但是导柱的数量没有特别的限制,导柱的数量可以根据陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140上的通孔数量的具体需要来决定,例如通孔的数量可以为1个,也可以为2个以上。
在本实施方式中,在步骤S10中,可以包括将陶瓷粉体填充到模具中。在一些示例中,陶瓷粉体由含量不低于99.99%的氧化铝陶瓷构成。由此,可以使制备得到的各个陶瓷片材由含量不低于99.99%的氧化铝陶瓷构成。一般而言,在各个陶瓷片材中,随着氧化铝(Al2O3)质量分数的增加,主晶相增多,各个陶瓷片材的物理性能也逐渐提高,例如抗压前度、抗弯强度、弹性模量也相应地提高,由此可以认为会呈现更好的生物安全性和长期可靠性。
在本实施方式中,在步骤S10中,可以利用模具将陶瓷粉体压制成型,形成各个陶瓷片材,并且各个陶瓷片材上具有多个通孔。在一些示例中,陶瓷片材110至陶瓷片材140上相邻陶瓷片材间的通孔111错开排列。由此,可以使得填充相邻陶瓷片材层的馈通电极20错开排列。在这种情况下,可以有效的阻隔或延长气密性泄露的行走路径,从而可以有效提高陶瓷电路板1的气密性能。但本实施方式不限于此,例如还可以通过其他方法例如烧制,形成各个陶瓷片材(例如陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140)。
在另一些示例中,陶瓷粉体可以完全填充模具,也可以部分填充模具,从而可以满足不同条件下对所成型各个陶瓷片材(例如陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140)的不同需求。
在本实施方式中,在步骤S20中,可以包括在各个陶瓷片材的各个通孔中填充第一导电浆作为馈通电极。在一些示例中,第一导电浆可以由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上的材料构成。优选地,第一导电浆可以由铂浆液构成。由此,由第一导电浆烧制而成的馈通电极20可以具有较小的电阻,与陶瓷基底10的性能参数更匹配,从而馈通电极20与陶瓷基底10之间的连接强度更高,能有效提高陶瓷电路板1的长期可靠性。
另外,在本实施方式中,在步骤S20中,第一导电浆可以通过丝网印刷、转印等方法被填充到各个陶瓷片材的通孔中。在这种情况下,能够更加高效便捷地制作馈通电极20,并使所得馈通电极20的尺寸大小和结构更加精准。
在本实施方式中,在步骤S30中,可以采用第二导电浆作为布线导体在各个陶瓷片材上形成规定的布线图案。在一些示例中,第二导电浆可以由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上的材料构成。优选地,第二导电浆可以由铂浆液构成。由此,由第二导电浆烧制而成的布线导体30可以具有较小的电阻,与陶瓷基底10的性能参数更匹配,从而使布线导体30与陶瓷基底10之间的连接强度更高,能有效提高陶瓷电路板1的长期可靠性。
另外,在本实施方式中,在第一导电浆和第二导电浆中,还可以包括无机组分例如玻璃料和有机介质成分。由此,可以控制金属浆液例如铂浆液的烧结行为,使之形成接近陶瓷基底10的烧结行为,进而避免结构缺陷例如裂缝或分层的发生。
另外,在本实施方式中,在步骤S30中,布线图案的形状没有特别限制。在一些示例中,布线图案可以是规则的形状例如直线型、S型、U型等,也可以是不规则形状(包括规则形状和不规则形状结合而成的形状)。由此,可以满足不同应用环境的不同需求。
另外,在本实施方式中,在步骤S30中,布线导体30在各个陶瓷片材之间还可以设计同时形成多种布线图案。从而实现馈通电极20的多种不同连接方式,进一步提高陶瓷电路板1的电性能,应用范围更广泛,能满足医疗植入式医疗器械中对陶瓷电路板1日益提升的功能要求,还可以避免接入外部导线等对陶瓷电路板1的气密性的不利影响。
另外,在本实施方式中,在步骤S30中,布线图案的制备方式可以为物理或化学方法,例如涂覆、沉积或刻蚀(etch)(例如物理沉积或化学沉积)。在一些示例中,布线图案可以通过丝网印刷的方法制备得到。由此,能够更加高效便捷地制作布线图案,并使所得布线图案的结构更加精准,从而提高布线图案设置的精确度,提升陶瓷电路板1的实用性。
另外,在本实施方式中,在步骤S30中,布线导体30的尺寸没有特别限制。在一些示例中,布线导体30的尺寸可以为0.01mm,由此既可以实现布线导体30与馈通电极20的电连接导通,又可以有效避免应力过大引起的破裂等损坏。
在本实施方式中,在步骤S40中,可以包括将各个陶瓷片材依次层叠。在一些示例中,陶瓷片材可以包括四个,例如为陶瓷片材110至陶瓷片材140。但本实施方式不限于此,构成陶瓷基底10的陶瓷片材的数量没有特别限制,例如可以由两个、三个或五个以上的陶瓷片材构成。由此,可以根据不同的应用需求,设置小于或大于四个的陶瓷片材层,从而可以满足不同植入式医疗器械对陶瓷电路板1结构的要求。
在本实施方式中,在步骤S40中,可以包括使相邻的陶瓷片材的馈通电极经由布线导体连接。由此可以形成导通电连接的陶瓷电路板1,从而提高陶瓷电路板1的电性能。
在本实施方式中,在步骤S50中,可以包括将各个陶瓷片材与第一导电浆和第二导电浆一起在1450℃至1600℃的温度下共烧。在一些示例中,各个陶瓷片材110至陶瓷片材140可以在1450℃至1600℃,优选1550℃至1600℃的温度下,与第一导电浆和第二导电浆一起烧制形成具有陶瓷基底10、馈通电极20和布线导体30的陶瓷电路板1。
一般而言,现有的高纯型氧化铝陶瓷(含量在99.9%以上)的烧制温度需要高达1680℃至1990℃。相对而言,在本实施方式中,通过如上述那样将烧制温度控制在1450℃至1600℃,优选在1550℃至1600℃的条件下,一方面,既能满足金属(馈通电极20和布线导体30)的烧制成型,又能确保陶瓷(陶瓷基底10)能烧制成型;另一方面,还可以实现陶瓷片材(形成陶瓷基底10)和导电浆液(形成馈通电极20和布线导体30)的低温共烧,从而提高烧制而成的陶瓷基底10与馈通电极20和布线导体30的结合强度,并有效提高了陶瓷电路板1的制备效率,进而降低了陶瓷电路板1的生产成本。
另外,考虑到陶瓷片材与金属材料的膨胀指数的差异,在本实施方式中,在步骤S50中,还可以包括低温预热步骤。在一些示例中,可以在较低温度下(例如500℃以下)完成陶瓷(陶瓷基底10)与金属(馈通电极20和布线导体30)的预结合,以防止共烧温度过高或共烧速率过快引起的翘层、断裂等现象的发生。
一般而言,加热升温速率过快,陶瓷电路板中容易存在气体或烧结不完全的现象;加热速率过慢,将延长烧结过程的时间,降低制作效率、增加制作成本。因此,在本实施方式中,在步骤S50中,还可以包括控制共烧过程中的升温速率。由此,可以防止陶瓷电路板1中气体或烧结不完全的现象,保证陶瓷电路板1的致密度,并且可以有效提高陶瓷电路板1的制备效率,进而降低了陶瓷电路板1的生产成本。
另外,考虑到在陶瓷电路板1的制备过程中,可以加入一定量的有机成分和粘结相。在本实施方式中,在步骤S50中,还可以包括热脱脂工艺。在一些示例中,热脱脂工艺在湿氢气气氛下完成。由此,可以有效防止有机成分反应过快导致的脱除不完全、存在残余碳的现象的发生,从而有效避免了成型的陶瓷电路板1中气孔、开裂、变形等缺陷的产生。
另外,在本实施方式中,在步骤S50中,为了保证烧结后的陶瓷电路板1的气密性能,还可以包括烧结后的保温过程。并且,可以通过适当延长保温时间,增强陶瓷电路板1中陶瓷基底10与馈通电极馈通电极20和布线导体30的结合强度,提高陶瓷电路板1的烧结致密性。
另外,在本实施方式中,在步骤S50中,还可以通过其他方式制备而形成陶瓷电路板1,例如真空成型。由此,可以满足不同条件下的工艺需求。
另外,在一些示例中,陶瓷电路板的制造方法还可以包括在步骤S30之后,准备电子元件,并将电子元件排列设置于陶瓷片材的外表面上。电子元件的数量为一个及以上。在一些示例中,电子元件例如可以是单独的封装(如电阻器、电容器、电感器、晶体管、二极管等),在一些示例中,电子元件例如可以是各种不同复杂度的群组,例如集成电路、芯片等。
另外,在一些示例中,陶瓷电路板的制造方法还可以包括在步骤S30之后,在最外层陶瓷片材的外表面上采用第三导电浆形成覆盖馈通电极的覆盖层,并连接电子元件。在本实施方式中,在最外层陶瓷片材的外表面上采用第三导电浆形成覆盖馈通电极的覆盖层。也即在最外层陶瓷片材的外表面(例如陶瓷片材110或陶瓷片材140)上设置第三导电浆,并使第三导电浆覆盖填充在陶瓷片材中的通孔的第一导电浆上,形成覆盖层。由此,能够容易将外部的电子部件经由覆盖层与陶瓷电路板1结合(例如焊接在一起),从而形成电连接。在一些示例中,第三导电浆形成的覆盖层可以完全覆盖馈通电极20。由此,覆盖层和馈通电极20及陶瓷基底10之间可以形成紧密结合,从而可以进一步提高陶瓷电路板1的气密性。
在一些示例中,形成的覆盖层的尺寸可以大于馈通电极20的尺寸,在这种情况下,覆盖层和馈通电极20及陶瓷基底10之间可以形成紧密结合,从而可以进一步提高陶瓷电路板1的气密性。当然地,覆盖层的尺寸也可以小于或等于馈通电极20的尺寸,从而可以满足不同条件下的不同需求。
在一些示例中,第三导电浆的组成可以为陶瓷材料和金属材料的混合。其中,陶瓷材料为与各个陶瓷片材(例如陶瓷片材110、陶瓷片材120、陶瓷片材130和陶瓷片材140)构成相同的材料(例如氧化铝),金属材料为由钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上材料构成(例如铂)。在这种情况下,由第三导电浆形成的覆盖层,其一方面与陶瓷基底10的性能参数相匹配,进而使得其与陶瓷基底10连接强度更高;另一方面,覆盖层又与馈通电极20性能参数相匹配,从而使得其与馈通电极20连接强度更高。在这种情况下,可以进一步提高陶瓷电路板1的气密性,更进一步提高了陶瓷电路板1的电性能和长期可靠性。此外,第三导电浆中陶瓷材料和金属材料的混合比例没有特别限制,即可以根据产品实际需要调整陶瓷材料和金属材料的比例。
在一些示例中,可以将各个陶瓷片材与第一导电浆、第二导电浆和第三导电浆一起在1450℃至1600℃的温度下共烧。在一些示例中,各个陶瓷片材110至陶瓷片材140可以在1450℃至1600℃,优选1550℃至1600℃的温度下,与第一导电浆、第二导电浆和第三导电浆一起烧制形成具有陶瓷基底10、馈通电极20和布线导体30的陶瓷电路板1。由此,可以提高覆盖层、陶瓷基底10、馈通电极20与布线导体30之间的结合强度,从而提高陶瓷电路板1的气密性。
在一些示例中,在步骤S50中,在共烧中,在多个陶瓷片材与第一导电浆之间涂覆陶瓷浆料。在一些示例中,陶瓷浆料可以由氧化铝构成。另外,陶瓷浆料组成可以与上述的各个陶瓷片材的材料组成相同。例如,陶瓷浆料与陶瓷片材可以是不同种类的陶瓷。陶瓷浆料与陶瓷片材可以是同种类的陶瓷。例如,陶瓷浆料与陶瓷片材可以是由相同的陶瓷组成但各组分含量不同。陶瓷浆料与陶瓷片材还可以由相同的陶瓷组成且各组分含量相同。
在本实施方式中,在共烧过程中,处于熔融状态的陶瓷浆料能够渗入陶瓷基底与馈通电极之间的缝隙、提高陶瓷基底与馈通电极气密性。
另外,在一些示例中,陶瓷电路板的制造方法还可以包括在覆盖层上采用第四导电浆镀覆形成连接层。其镀覆方式包括但不限于焊接。由此,通过连接层可以进一步增强陶瓷电路板1的连接(例如焊接)性能,增强陶瓷电路板1与外部电子部件的电连接可靠性。其中,第四导电浆可以由选自钨、钼锰、银、金、铂、镍及它们的合金当中的一种以上的材料构成。由此,可以提高连接层的导电性,从而提升陶瓷电路板1的电性能。
在一些示例中,准备多个陶瓷片材,在各个陶瓷片材上形成多个通孔,电子元件排列设置于陶瓷片材的外表面上;各个通孔中填充第一导电浆,各个陶瓷片材之间采用第二导电浆作为布线导体,在最外层陶瓷片材的外表面上采用第三导电浆形成覆盖馈通电极的覆盖层,并连接电子元件,通过利用多个陶瓷片材进行层叠烧制,在共烧中,在多个陶瓷片材与第一导电浆之间涂覆陶瓷浆料,在这种情况下,在共烧过程中,处于熔融状态的陶瓷浆料能够渗入陶瓷基底与馈通电极之间的缝隙、提高陶瓷基底与馈通电极气密性。
虽然以上结合附图和实施例对本发明进行了具体说明,但是可以理解,上述说明不以任何形式限制本发明。本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化,这些变形和变化均落入本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种陶瓷电路板,其特征在于:
包括:
陶瓷基底,其由多个陶瓷片材层叠烧制而成,各个所述陶瓷片材具有多个通孔;
馈通电极,其由第一导电浆烧制而成,填充各个所述通孔;
布线导体,其由第二导电浆烧制而成,在各个所述陶瓷片材之间形成布线图案,并且位于相邻的所述陶瓷片材的所述馈通电极经由所述布线导体连接,
电子元件,其设置于所述陶瓷基底上;以及
覆盖层,其由第三导电浆烧制而成,且覆盖最外层的所述陶瓷片材的所述馈通电极,所述覆盖层连接所述电子元件,
其中,将各个所述陶瓷片材与所述第一导电浆、所述第二导电浆和所述第三导电浆在1450℃至1600℃的温度下进行共烧,并且在所述共烧中,在所述陶瓷基底与所述馈通电极之间涂覆有陶瓷浆料。
2.如权利要求1所述的陶瓷电路板,其特征在于:
所述覆盖层的尺寸大于所述馈通电极的尺寸。
3.如权利要求1所述的陶瓷电路板,其特征在于:
所述陶瓷片材由氧化铝陶瓷构成。
4.如权利要求1所述的陶瓷电路板,其特征在于:
相邻的各个所述陶瓷片材的所述通孔错开地排列。
5.如权利要求1所述的陶瓷电路板,其特征在于:
所述第一导电浆和所述第二导电浆分别由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上的材料构成。
6.如权利要求1所述的陶瓷电路板,其特征在于:
所述第三导电浆与所述第一导电浆不同,所述第三导电浆由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上构成。
7.一种陶瓷电路板的制造方法,其特征在于:
包括:
准备多个陶瓷片材,并且在各个所述陶瓷片材上形成多个通孔;
在各个所述陶瓷片材的各个所述通孔中填充第一导电浆作为馈通电极;
采用第二导电浆作为布线导体在各个所述陶瓷片材上形成规定的布线图案;
准备电子元件,并将所述电子元件排列设置于所述陶瓷片材的外表面上;
在最外层陶瓷片材的外表面上采用第三导电浆形成覆盖所述馈通电极的覆盖层,并连接所述电子元件;
将各个所述陶瓷片材依次层叠,使相邻的所述陶瓷片材的所述馈通电极经由所述布线导体连接;并且
将各个所述陶瓷片材与所述第一导电浆、所述第二导电浆和所述第三导电浆一起在1450℃至1600℃的温度下共烧,在所述共烧中,在多个陶瓷片材与所述第一导电浆之间涂覆陶瓷浆料。
8.如权利要求7所述的制造方法,其特征在于:
所述陶瓷片材由氧化铝陶瓷构成。
9.如权利要求7所述的制造方法,其特征在于:
相邻的各个所述陶瓷片材的所述通孔错开地排列。
10.如权利要求7所述的制造方法,其特征在于:
所述第一导电浆和所述第二导电浆分别由选自钨、钼锰、银、金、铂及它们的合金当中的一种以上的材料构成。
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