[发明专利]一种陶瓷表面选择性金属化方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷领域，具体涉及一种陶瓷表面选择性金属化方法。

背景技术

在陶瓷表面形成立体电路，能够形成立体的、集机电功能于一体的电路载体。同时，表面具有立体线路的陶瓷器件具有较高的导热系数和机械强度、较长的使用寿命、较强的耐老化性能等，因此在电子领域将得到广泛应用。目前，在陶瓷表面形成立体电路的工艺是：表面除油-机械粗化-化学粗化-敏化活化-化学镀，工艺繁琐，且得到的金属镀层即电路与陶瓷基材的附着力较低。

例如，CN101550546A中公开了一种陶瓷基材表面的化学镀制备方法，通过在陶瓷表面包覆半导体纳米无机粉体，然后直接浸入含有表面所需负载金属的金属盐的化学镀液中，在波长为200-400nm的紫外光下照射进行化学镀，从而在陶瓷基材表面负载金属，得到表面金属化的陶瓷材料。其中半导体纳米无机粉体为纳米二氧化钛、纳米氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化锡或经过掺杂改性的半导体纳米无机粉体，其中掺杂改性为稀土掺杂、稀土氧化物掺杂、金属掺杂或氮掺杂。该方法中，通过半导体纳米无机粉体在激光照射下产生金属原子，从而实现化学镀，但是半导体纳米无机粉体成本较高，大大限制其应用。另外，该方法中，半导体无机粉体分布于陶瓷表面，难以保证其余陶瓷基材的附着力，也难以保证化学镀层与基材的附着力。

CN101684551A中公开了一种利用γ射线制备表面金属化的陶瓷的方法，通过配制含有金属离子的溶液，在陶瓷工件表面预定区域按所需形状分布金属离子溶液，然后用γ射线辐射该区域，最后在该区域进行化学镀形成金属层。该方法中，通过γ射线的辐射，同时完成陶瓷材料表面的粗化和化学镀活性中心的形成，工艺简化。但是该方法中，金属离子的溶液分布于陶瓷表面，辐射还原后形成的金属活性中心存在于陶瓷表面，与陶瓷基材的附着力仍较弱，使得化学镀层与陶瓷基材的附着力也相应较弱。另外，该方法中采用高能量的γ射线，成本太高。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的陶瓷表面金属层与基材附着力低、以及陶瓷表面金属化成本高的技术问题。

本发明提供了一种陶瓷表面选择性金属化方法，包括以下步骤：

A、将陶瓷组合物成型后在非还原性氛围中烧制，得到陶瓷基材；所述陶瓷组合物包括陶瓷粉体和分散于陶瓷粉体中的功能粉体；所述功能粉体选自M的氧化物或M单质中的一种或多种，M为Mn、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In 、Ti、Co、Ni、Mo、Sn、Pb、Cu、Tc、Po、Hg、Ag、Rh、Pd、Pt或Au；陶瓷粉体选自E的氧化物、氮化物、氧氮化物、碳化物中的一种或多种，E为非金属或金属活性高于H₂的各种金属；

B、将陶瓷基材在还原氛围中进行还原，在陶瓷基材表面形成金属单质活性中心；所述还原氛围为H₂气氛、CO气氛或单质碳氛围；

C、将经过步骤B的陶瓷基材放入化学镀液中进行化学镀，在陶瓷基材表面形成金属层；

D、对经过步骤C的陶瓷基材表面的金属层的部分区域进行蚀刻。

本发明提供的陶瓷表面选择性金属化方法，通过先将含有陶瓷粉体和功能粉体的陶瓷组合物成型烧制陶瓷基材，然后将该陶瓷基材在还原氛围中进行还原，陶瓷基材表面的功能粉体转化为金属单质活性中心，再进行化学镀，在该金属单质活性中心表面形成化学镀层（即金属层），然后根据需求对金属层的部分区域进行蚀刻，即完成陶瓷表面的选择性金属化。由于本发明中，功能粉体在陶瓷粉体中均匀分散，因此在陶瓷烧制过程中，功能粉体与相邻的部分陶瓷粉体发生反应形成复合结构，使得功能粉体后续还原转化为金属单质活性中心后，仍与陶瓷基材具有良好的附着力，从而使得化学镀层也与陶瓷基材具有较高的附着力。另外，本发明通过对功能粉体和陶瓷粉体的种类进行选择，发现功能粉体采用M的氧化物或M单质中的一种或多种，M为Mn、Nb、Zn、Cr、Ga、Fe、Cd、In 、Ti、Co、Ni、Mo、Sn、Pb、Cu、Tc、Po、Hg、Ag、Rh、Pd、Pt或Au，陶瓷粉体选自E的氧化物、氮化物、氧氮化物、碳化物中的一种或多种，E为非金属或金属活性高于H₂的各种金属，通过功能粉体与陶瓷粉体的匹配，使得形成的陶瓷基材中陶瓷组分与功能组分相容性较好，在烧制过程中形成共晶液相从而降低陶瓷基材的烧结温度、增加陶瓷基材的烧结致密度，同时能有效保证后续还原时陶瓷基材中的陶瓷组分不被还原，保证陶瓷基材具有较高的机械性能。   

具体实施方式

本发明提供了一种陶瓷表面选择性金属化方法，包括以下步骤：