[发明专利]一种三维陶瓷电路板及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷电路板制备领域，并公开了一种三维陶瓷电路板及其制备方法。三维陶瓷电路板包括表面含金属线路层的平面陶瓷基板和设于平面陶瓷基板上的三维陶瓷结构。本发明还提供该三维陶瓷电路板的制备方法，包括三维结构设计、陶瓷浆料制备、直写成型三维结构和对三维结构进行热处理等步骤。本发明具有工艺简单、材料成本低、生产效率高、可制备含腔体结构的三维陶瓷电路板等优点，所制备的三维陶瓷电路板强度高、耐热性好、耐腐蚀、可满足电子器件气密封装要求。

技术领域

本发明属于陶瓷电路板制备领域，更具体地，涉及一种三维陶瓷电路板及其制备方法。

背景技术

陶瓷基板因其具有热导率高、热稳定性好、热膨胀系数与芯片相匹配、高频性能突出、耐腐蚀(耐酸、耐碱、耐水)等优点而被广泛作为功率器件的封装基板；随着现代电子制造技术的高速发展，其对电子器件的封装也提出了新的要求，对电子器件而言，气密封装有利于保护电子器件，提高其使用寿命。然而，平面陶瓷基板难以实现气密封装，为此业界提出了一种含腔体结构的三维基板。

现有技术中，陶瓷基板的腔体结构可用金属材料、高分子材料或陶瓷材料制成，如专利CN105826458A中利用金属焊料在高温下将金属腔体和DPC陶瓷基板将其焊接，得到含金属腔体的三维DPC陶瓷基板。这种方法最大的弊端是金属材料与陶瓷材料的热膨胀系数不一致，需在高温下作业，耗能大且容易对电子产品造成损坏，采用高分子材料制备腔体，虽然制作工艺简单，但由于高分子材料不是气密材料，无法实现气密封装，并且高分子材料难以耐受高温，容易在固晶或高温使用下失效。

陶瓷腔体相比于金属腔体、高分子腔体具有很多优势，如与陶瓷基板的热膨胀系数相匹配、耐腐蚀、气密性好，目前，LTCC/HTCC陶瓷基板因其采用多层叠压共烧技术，可以制备陶瓷腔体，但尺寸精度不高，并且采用厚膜印刷工艺制作线路，线路表面较为粗糙Ra约为1～3μm，这些因素导致LTCC基板(低温共烧陶瓷基板)/HTCC基板(高温共烧陶瓷基板)的应用受到了限制，此外，这种工艺难以在高线路精度的平面陶瓷基板上制备腔体结构，如DPC基板(电镀陶瓷基板)、DBC基板(高温键合陶瓷基板)，为此，人们迫切寻求一种工艺简单、可兼容各种陶瓷基板制备工艺的陶瓷腔体制备方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三维陶瓷电路板及其制备方法，本发明通过选用平面陶瓷基板，并且在该陶瓷基板上成直写成形闭合环状陶瓷三维结构，以此形成全无机三维陶瓷电路板，且陶瓷电路板上两部分材料成分类似，热膨胀系数相近，制备工艺简单。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种三维陶瓷电路板，其特征在于，

所述陶瓷电路板包括平面陶瓷基板和设置在该基板上的三维陶瓷结构，所述平面陶瓷基板上设置有金属线路层，用于实现电子器件的电连接，所述三维陶瓷结构采用陶瓷浆料在所述平面陶瓷基板上直写成型，其与所述陶瓷基板围成开放的腔体结构，该腔体内放置电子器件。

进一步优选地，可采用厚膜陶瓷基板(TFC)、高温键合陶瓷基板(DBC)、电镀陶瓷基板(DPC)。

进一步优选地，所述三维陶瓷结构厚度为0.1mm～10.0mm。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种如上述所述的陶瓷电路板的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)制备含金属线路层的平面陶瓷基板，设计所需的三维陶瓷结构的三维模型，并根据该三维模型生产相应的加工路径；

(b)制备用于成型所述三维陶瓷结构的陶瓷浆料；

(c)在所述平面陶瓷基板上，采用所述陶瓷浆料按照所述加工路径直写成型所述三维陶瓷结构，加热固化，以此获得所需的陶瓷电路板。