[发明专利]一种陶瓷表面选择性金属化的方法和一种陶瓷

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷领域，尤其涉及一种陶瓷表面选择性金属化方法和一种陶瓷。

背景技术

为了将线路板的电气互联集成于结构件中，尤其是具有立体三维结构的器件中，实现器件保护，结构支撑等功能于一体，最终提高器件可靠性，减少体积，实现多功能化。最近发展了不少在陶瓷表面形成三维线路的方法，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：在陶瓷中掺杂金属氧化物或具有尖晶石结构的复盐，然后用激光将氧化物或复盐中的金属还原出来，诱导化学镀液液沉积金属，形成电路。

如申请人的专利CN201110123029.5，公开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、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、氮化物、氧氮化物、碳化物或M单质中的一种或多种； B．采用能量束辐射陶瓷基材表面的选定区域，在选定区域形成化学镀活性中心；C．对经过步骤B的陶瓷基材表面进行化学镀，选定区域形成金属层。该专利虽然可以在陶瓷表面进行选择性金属化，但是该方法是在基体中掺杂可与激光作用的金属氧化物或具有尖晶石结构的复盐，这些外来物质的掺杂会影响基体本身的性质，如颜色，介电常数，介电损耗，热导率，强度等性能。所以在功能陶瓷烧结过程中，要求尽量减少杂质的含量。在激光与掺杂金属离子作用的同时，也和基体发生作用，使基体材料表面损伤，形成缺陷或裂纹，影响镀层金属和其结合力。掺杂物质是分散在基体中，所以化学镀由这些点开始，逐渐蔓延到整个线路，要镀一定时间金属才能铺满线路，镀速较慢。

发明内容

本发明为解决现有的陶瓷表面选择性金属化存在会破坏陶瓷本身的性能、结合力差的技术问题，提供一种不会破坏陶瓷本身性能且结合力好的陶瓷表面选择性金属化方法及陶瓷。

本发明公开了一种陶瓷表面选择性金属化方法，该方法包括以下步骤：

S1、在陶瓷基体表面形成一金属薄膜层；

S2、用激光在金属薄膜层表面选定区域进行辐射；

S3、除去未选定区域的金属薄膜层；

S4、对辐射的区域进行化学镀；

其中，所述金属薄膜层的金属为Cu、Ni、Zn和Ti中的至少一种。

本发明还公开了一种陶瓷，所述陶瓷包括陶瓷基体和陶瓷基体表面选定区域的金属层；所述金属层由本发明所述方法制备得到。

本发明在陶瓷基体中没有杂质掺杂，陶瓷材料保持原有性质，陶瓷配方工艺无需改变，避免材料电学、机械、热学、光学等性能的改变。另外，本发明激光与基体无直接作用，不会对陶瓷基体产生破坏，影响陶瓷和金属的结合力。相反，本发明由于激光的局部高温作用，使得金属向陶瓷扩散，和陶瓷进行反应和熔焊，提高了结合力。同时，本发明处理过的激光辐射区域中金属单质多，表面均匀，容易诱导化学镀液中的金属沉积到其上，故沉积速度快。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种陶瓷表面选择性金属化方法，该方法包括以下步骤：

S1、在陶瓷基体表面形成一金属薄膜层；

S2、用激光在金属薄膜层表面选定区域进行辐射；

S3、除去未选定区域的金属薄膜层；

S4、对辐射的区域进行化学镀；

其中，所述金属薄膜层的金属为Cu、Ni、Zn和Ti中的至少一种。

本发明的技术方案是在陶瓷表面形成Cu、Ni、Zn、Ti金属薄膜层，然后利用激光进行辐射，绘制电路。被激光作用后的金属在局部高温作用下向陶瓷扩散、与陶瓷反应和重新熔化而焊接，与陶瓷形成紧密连接。接着将其放入可以溶解这种金属的溶液中。实验发现，由于激光辐射过的金属结构发生了变化，所以其在溶液中溶解速度变慢。等到未被激光照射过的金属完全溶解后，在激光照射过的地方还仍然有金属存在。最后将其放入化学镀液中，以这些金属为中心，镀液中金属不断沉积于其上，形成线路。