CN112776122A - 基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，采用同轴叠层冷压法，首先对上下同轴盲腔结构进行分别叠压，制备新型结合胶提供层间结合驱动剂，利用高精度叠片技术实现粘合，最后采用单轴冷压技术提供成型驱动力，实现生片成型。该成型方法具体如下优点：1)相比传统热压，可以在室温下实现同轴双面盲腔陶瓷片的叠层，受力传递更加均匀，有效解决叠层形变、塌陷等缺陷；2)可实现同轴腔体高精度定位，减小盲腔间距，提高管壳基板布线密度；3)成型方法简单，具有较高精度，能用于任意形状的腔体结构，制作成本低，便于批量生产。

Description

基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法
技术领域
本发明属于陶瓷高密度外壳制造领域，特别是一种基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法。
背景技术
目前基于多层陶瓷技术开发的TR组件外壳大多都为非同轴结构，如图1所示，一般在生瓷料片2底部盲腔处插入类似硅胶等软性物质1填充腔体变为平面结构，上表面使用金属掩膜板3覆盖硅胶垫4，然后包封放入设备等静压成型。
在实现同轴双面盲腔结构会存在以下问题：(1)由于盲腔厚度薄，叠层后结构的形变量大，易产生塌陷等缺陷；(2)盲腔腔体平整度差，无法满足芯片的表面贴装要求；(3)盲腔同轴同心度差，外壳集成度低，不利于批产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，包含以下步骤：
(1)制备多腔体镂空结构陶瓷上下料片；
(2)将经过步骤(1)工序加工的相同结构的料片层压，分别形成多层多腔体结构；
(3)制备新型结合胶为上下层间提供结合驱动剂；
(4)利用高精度同轴叠片技术，实现上下多层料片粘合；
(5)利用单轴冷压技术为层间结合提供成型驱动力，实现生片成型。
所述的盲腔成型为整体设计，是在累计叠片法基础模型上开发的同轴叠层冷压法。
使用的结合驱动剂成份主要由溶剂、胶黏剂、增塑剂组成，按照质量比(4～6):2:1进行调配，充分搅拌溶解；其中溶剂选用松油醇；胶黏剂选用聚乙烯醇缩丁醛和乙基纤维素中一种或几种；增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯和柠檬酸三丁酯中一种或几种。
使用的结合驱动剂兼容多层陶瓷丝网印刷工艺，图形与盲腔尺寸相同，同时选用感光膜厚度为15—20μm，开口率为40—50％的丝网，将印刷速度设置为2—4inches/sec，刮刀高度设置为50—70μm，离网间距设置为50—70μm实现结合驱动剂丝网印刷。
采用激光在上下多层陶瓷带上加工镂空定位图形，废料保留，利用叠片板或者叠片机实现上下片陶瓷带定位，再将废料填充于镂空部分固定，以实现上下片高精度同轴盲腔定位粘合。
所述单轴冷压技术在常温就可以实现，不需要单独升温的过程。
所述单轴冷压技术，通过缓冲绵将力均匀传递到生瓷片上，同时将单轴压力设置为(0.1—0.3)Kpsi、增压时间设置为(50-150)S、运行时间设置为(80-120)S，实现同轴双面盲腔成型
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)依托结合助剂，在常温下实现叠层结合，叠层过程没有较大的物质流动，能够显著地降低叠层结构的变形，保证成型精度同时结合助剂应在烧结后能够完全排出，利用单项施加很小的压力，通过缓冲绵将力均匀传递置生瓷片上，解决生瓷件形变、沉降等缺陷。
(2)可实现高精度同轴腔体定位，减小盲腔间距，解决同轴同心度，平面度差问题，提高管壳基板布线密度。
(3)满足基于多层陶瓷技术多通道TR组件外壳高密度、集成化、轻量化的需求，加工成型方法简单，制作成本低，便于批量生产，可以兼容多层陶瓷工艺。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术生产过程中外壳集成度低，不利于批产无法满足芯片表面贴装要求，叠层后盲腔同轴同心度、平面度差，易产生塌陷等缺陷重新进行全新的工艺开发。通过累加结合剂叠层冷压法，提供一种同轴双面盲腔成型的方法。
下面结合附图2对本发明技术方案进一步说明。
如附图2所示，一种基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，该制作方法包含以下工艺步骤：
首先采用92～98wt％氧化铝单张生瓷料片经过打孔、填孔、印刷、开腔工序后，使其具备多腔体镂空图形。然后单张上下层料片使用金属掩膜板覆盖硅胶垫或硅胶塞等软性物质将盲腔部分填充变成平面结构叠片，通过真空包封、等层压处理，分别形成多层内部镂空多腔体结构5。
接着制备新型结合胶为上下层间提供结合驱动剂6，胶是由溶剂、胶黏剂、增塑剂按照4:2:1～6:2:1进行调配，充分搅拌溶解，其中溶剂选用松油醇；胶黏剂选用聚乙烯醇缩丁醛和乙基纤维素中一种或几种；增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯和柠檬酸三丁酯中一种或几种。
选用合适的感光膜厚度、开口角度的丝网，采用丝网印刷技术，同时对印刷速度，刮刀角度、丝网高度等参数进行有效控制，在层间结合处印胶。
采用激光在上下多层陶瓷带上加工镂空定位图形，废料保留，利用带有硅胶塞叠片板或者高精度叠片机实现上下片陶瓷带定位7，再将废料填充于镂空部分固定，以实现上下片高精度同轴盲腔定位粘合。
最后采用单轴冷压技术为层间结合提供成型驱动力8，利用单项加压原理，在生瓷片下部承压板支撑，上部施加很小的压力，通过缓冲绵将力均匀传递置生瓷片上，同时陶瓷本身韧性可以完全支撑小压力，通过对单轴压力、增压时间、运行时间等参数的控制，可以实现冷压效果的有效调控。
相比传统热压，本发明可以在室温下实现同轴双面盲腔陶瓷片的叠层，受力传递更加均匀，有效解决叠层形变、塌陷等缺陷。可实现同轴腔体高精度定位，减小盲腔间距，提高管壳基板布线密度。成型方法简单，具有较高精度，能用于任意形状的腔体结构，制作成本低，便于批量生产。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，该制作方法包含以下工艺步骤：
采用98wt％氧化铝单张生瓷料片经过打孔、填孔、印刷、开腔工序后，使其具备多腔体镂空图形。
然后单张上下层料片使用金属掩膜板覆盖硅胶垫变成平面结构叠片，通过真空包封、等层压处理，分别形成多层内部镂空多腔体结构。
接着制备新型结合胶为上下层间提供结合驱动剂，胶是由溶剂、胶黏剂、增塑剂按照4:2:1进行调配，其中溶剂选用松油醇；胶黏剂选用聚乙烯醇缩丁醛；增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯和柠檬酸三丁酯混合，充分搅拌溶解。选用感光膜厚度为20μm，开口率50％丝网，将印刷速度为4inches/sec，刮刀高度为70μm，离网间距为60μm，实现上下层间结合胶均匀涂覆。
然后采用激光在上下多层陶瓷带上加工镂空定位图形，废料保留，利用带有硅胶塞叠片板实现上下片陶瓷带定位，再将废料填充于镂空部分固定，以实现上下片高精度同轴盲腔定位粘合。
最后采用单轴冷压技术为层间结合提供成型驱动力，利用单项加压原理，将单轴压力设置为0.2Kpsi、增压时间设计为80S、运行时间设置为：100S，实现冷压效果的有效调控。
实施例2
一种基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，该制作方法包含以下工艺步骤：
采用95wt％氧化铝单张生瓷料片经过打孔、填孔、印刷、开腔工序后，使其具备多腔体镂空图形。
然后单张上下层料片使用金属掩膜板覆盖硅胶垫变成平面结构叠片，通过真空包封、等层压处理，分别形成多层内部镂空多腔体结构。
接着制备新型结合胶为上下层间提供结合驱动剂，胶是由溶剂、胶黏剂、增塑剂按照5:2:1的质量比进行调配，其中溶剂选用松油醇；胶黏剂选用聚乙烯醇缩丁醛和乙基纤维素混合；增塑剂选用柠檬酸三丁酯，充分搅拌溶解。
选用感光膜厚度为18μm，开口率45％丝网，将印刷速度为3inches/sec，刮刀高度为60μm，离网间距为70μm，实现上下层间结合胶均匀涂覆。
然后采用激光在上下多层陶瓷带上加工镂空定位图形，废料保留，利用高精度叠片机实现上下片陶瓷带定位，再将废料填充于镂空部分固定，以实现上下片高精度同轴盲腔定位粘合。
最后采用单轴冷压技术为层间结合提供成型驱动力，利用单项加压原理，将单轴压力设置为0.25Kpsi、增压时间设计为100S、运行时间设置为：90S，实现冷压效果的有效调控。

Claims (5)

1.一种基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)制备多腔体镂空结构陶瓷上下料片；
(2)将经过步骤(1)工序加工的相同结构的料片层压，形成多层多腔体结构；
(3)制备结合胶为上下层间提供结合驱动剂；
(4)利用同轴叠片技术，实现上下多层料片粘合；
(5)利用单轴冷压技术为层间结合提供成型驱动力，实现生片成型。
2.根据权利要求1所述的基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，其特征在于，使用的结合驱动剂成份主要由溶剂、胶黏剂、增塑剂组成，按照质量比(4～6):2:1进行调配，充分搅拌溶解；其中溶剂选用松油醇；胶黏剂选用聚乙烯醇缩丁醛和乙基纤维素中一种或几种；增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯和柠檬酸三丁酯中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，其特征在于，使用的结合驱动剂兼容多层陶瓷丝网印刷工艺，图形与盲腔尺寸相同，同时选用感光膜厚度为15—20μm，开口率为40—50％的丝网，将印刷速度设置为2—4inches/sec，刮刀高度设置为50—70μm，离网间距设置为50—70μm实现结合驱动剂丝网印刷。
4.根据权利要求1所述的基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，其特征在于，采用激光在上下多层陶瓷带上加工镂空定位图形，废料保留，利用叠片板或者叠片机实现上下片陶瓷带定位，再将废料填充于镂空部分固定，以实现上下片高精度同轴盲腔定位粘合。
5.根据权利要求1所述的基于多层陶瓷工艺同轴双面盲腔成型方法，其特征在于，所述单轴冷压技术，通过缓冲绵将力均匀传递到生瓷片上，同时将单轴压力设置为(0.1—0.3)Kpsi、增压时间设置为(50-150)S、运行时间设置为(80-120)S，实现同轴双面盲腔成型。
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