陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠及涂覆裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及陶瓷基板的激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法，包括以下步驟：配制涂層溶膠；將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上，并形成薄膜；采用激光器對(duì)陶瓷基板進(jìn)行鉆孔；分離陶瓷基板上的薄膜。本發(fā)明還涉及一種用于陶瓷基板的涂層溶膠和一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置。本發(fā)明通過(guò)陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠以及涂覆裝置，采用涂覆裝置將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上再進(jìn)行鉆孔，該涂層溶膠增加陶瓷基板對(duì)激光的吸收率，使激光鉆孔加工避免漏鉆現(xiàn)象，且溶膠涂覆均勻，鉆孔后容易從陶瓷基板上分離下來(lái)，不會(huì)出現(xiàn)清洗不凈的現(xiàn)象。
【專利說(shuō)明】陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠及涂覆裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷基板的激光加工領(lǐng)域，具體涉及陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠及涂覆裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無(wú)機(jī)非金屬材料，它具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn)，故在電子工業(yè)中大量作為電容器、電阻器、高溫高頻器件、變阻器、電路基板及散熱基板等領(lǐng)域。許多陶瓷基板上存在大量微孔，如散熱陶瓷基板上的導(dǎo)熱微孔，或手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品上聽(tīng)筒、話筒的微孔。這些陶瓷基板微孔的孔徑約為80?150 μ m，若采用機(jī)械方式鉆孔，一方面受限于機(jī)械鉆頭的尺寸而難以加工，另外一方面由于陶瓷材料是脆性材料，機(jī)械鉆頭與陶瓷直接接觸加工，陶瓷易出現(xiàn)開(kāi)裂、崩邊的現(xiàn)象。
[0003]若采用激光加工工藝，現(xiàn)有陶瓷基板的激光鉆孔方法主要有CO2激光器鉆孔和光纖激光器鉆孔兩種。對(duì)陶瓷基板進(jìn)行CO2激光器鉆孔，由于陶瓷基板表面對(duì)CO2激光吸收率比較高，可直接進(jìn)行激光鉆孔，但是其具有加工速度相對(duì)較慢、熱影響區(qū)域過(guò)大和熔渣較多等問(wèn)題。而采用光纖激光器鉆孔，由于陶瓷基板表面對(duì)光纖激光聚焦光束具有較強(qiáng)的反射性，使激光能量不能有效聚集，導(dǎo)致光纖激光器加工陶瓷基板時(shí)因激光能量反射過(guò)多而出現(xiàn)漏鉆孔現(xiàn)象，進(jìn)而降低了陶瓷激光加工的良品率，具體漏鉆孔現(xiàn)象參考圖1。
[0004]為了提高陶瓷的切割速度及改善其切割效果，傳統(tǒng)的加工方法如圖2所示，在陶瓷基板表面涂刷一層有色油墨，以增強(qiáng)其對(duì)光的吸收作用，保證陶瓷基板的正常加工。但是光纖激光器加工陶瓷基板的過(guò)程中，前期的油墨涂覆會(huì)出現(xiàn)涂層不均，激光加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漏孔等現(xiàn)象，后期會(huì)有陶瓷基板清洗不干凈等問(wèn)題，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，且整個(gè)流程效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法，克服激光鉆孔出現(xiàn)漏孔現(xiàn)象和覆膜難清洗等問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是:提供一種用于陶瓷基板的涂層溶膠，克服現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷基板上的涂層不均勻，且清洗不干凈的缺陷。
[0007]本發(fā)明要解決的又一技術(shù)問(wèn)題是:提供一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷基板涂層不均勻的缺陷。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法，包括以下步驟:
[0009]S1、配制涂層溶膠；
[0010]S2、將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上，并形成薄膜；
[0011]S3、采用激光器對(duì)陶瓷基板進(jìn)行鉆孔；[0012]S4、分離陶瓷基板上的薄膜。
[0013]本發(fā)明還提供一種用于陶瓷基板的涂層溶膠，包括聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯(lián)劑混合形成的混合物，以及過(guò)量的溶劑；
[0014]其中，所述混合物中的聚氯乙烯的質(zhì)量百分比是92%?95%，碳納米顆粒的質(zhì)量百分比是4%?6%，分散劑的質(zhì)量百分比是0.3%?0.8%，偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比是
0.6%?1.2%。
[0015]本發(fā)明還提供一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置，包括控制系統(tǒng)，還包括用于承載陶瓷基板的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與一動(dòng)力裝置相連接；用于盛裝涂層溶膠的盛液箱，該盛液箱包括一液嘴，該液嘴設(shè)置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的上方。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠以及涂覆裝置，采用涂覆裝置將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上再進(jìn)行鉆孔，該涂層溶膠增加陶瓷基板對(duì)激光的吸收率，使激光鉆孔加工避免漏鉆現(xiàn)象，且溶膠涂覆均勻，鉆孔后容易從陶瓷基板上分離下來(lái)，不會(huì)出現(xiàn)清洗不凈的現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0018]圖1是現(xiàn)有陶瓷漏鉆的示意圖；
[0019]圖2是現(xiàn)有陶瓷油墨鉆孔方法的示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明溶膠材料的示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明碳納米顆粒的示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明涂覆裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是本發(fā)明旋涂臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7是本發(fā)明光纖激光鉆孔方法的流程圖；
[0025]圖8是本發(fā)明光纖激光鉆孔方法的工藝流程圖；
[0026]圖9是本發(fā)明電磁攪拌器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]本發(fā)明通過(guò)一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法、涂層溶膠以及涂覆裝置，對(duì)所述的陶瓷基板進(jìn)行激光鉆孔處理。
[0029]如圖3和圖4所示，提供本發(fā)明一種用于陶瓷基板的涂層溶膠，所述的涂層溶膠用于涂敷在陶瓷基板上，克服現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷基板上的涂層不均勻，且清洗不干凈的缺陷。
[0030]所述的涂層溶膠配置過(guò)程包括:
[0031](I)聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯(lián)劑按一定質(zhì)量百分比進(jìn)行混合，通過(guò)攪拌器攪拌均勻形成混合物；
[0032](2)將上述混合物溶于四氫呋喃中，該四氫呋喃的量大于混合物的量，在20?55°C的溫度下加熱，形成黑色懸濁液溶膠；
[0033]所述混合物中的聚氯乙烯的質(zhì)量百分比是92 %?95 %，碳納米顆粒的質(zhì)量百分比是4%?6%，分散劑的質(zhì)量百分比是0.3%?0.8%，偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比是0.6%?1.2%。
[0034]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯(lián)劑按質(zhì)量百分比為93.9%:4.69%:0.47%:0.94%進(jìn)行混合。
[0035]其中，聚氯乙烯用于在陶瓷基板表面形成一層薄膜，在加工完成后易將此薄膜清除；四氫呋喃用于溶解聚氯乙烯，且其具有揮發(fā)性，在配置溶膠涂覆在陶瓷基板表面并揮發(fā)完全后，形成薄膜；碳納米顆粒用于配置溶膠染色，增加激光的吸收率；分散劑用于改善配置溶膠的潤(rùn)滑性和熱穩(wěn)定性，將碳納米顆粒均勻分散于聚氯乙烯中，形成穩(wěn)定懸濁液；偶聯(lián)劑用于提高碳納米顆粒在聚氯乙烯中的分散度，獲得良好的表面質(zhì)量以及機(jī)械性能。
[0036]參考圖3，由于碳納米顆粒是無(wú)機(jī)物，聚氯乙烯是有機(jī)溶劑，碳納米顆粒在聚氯乙烯易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象；為了防止所述團(tuán)聚現(xiàn)象，加入分散劑，將碳納米顆粒分散到聚氯乙烯中，消除團(tuán)聚現(xiàn)象；同時(shí)加入偶聯(lián)劑，使碳納米顆粒在聚氯乙烯分散均勻且穩(wěn)定。
[0037]參考圖4，碳納米顆粒在聚氯乙烯易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，加入分散劑后，碳納米顆粒分散到聚氯乙烯中并形成較弱的化學(xué)鍵，參考圖4-B，分散的碳納米顆粒不穩(wěn)定，易受溫度和放置時(shí)間等因素影響，再次發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象；參考圖4-C，同時(shí)加入偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的一端連接碳納米顆粒，另一端連接聚氯乙烯分子，形成較強(qiáng)的化學(xué)鍵，使碳納米顆粒在聚氯乙烯分散均勻且穩(wěn)定。
[0038]進(jìn)一步地，本實(shí)施例中的四氫呋喃可用乙醇、乙醚及丙酮等揮發(fā)性的有機(jī)溶劑代替；所述的分散劑優(yōu)選硬脂酰胺，所述的偶聯(lián)劑優(yōu)選鋁酸脂。
[0039]如圖5和圖6所示，提供一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置，用于將涂層溶膠涂敷在陶瓷基板上，克服現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷基板涂層不均勻的缺陷。
[0040]所述的涂覆裝置包括控制單元311、用于承載陶瓷基板I的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)32和用于盛裝涂層溶膠2的盛液箱331 ;旋轉(zhuǎn)平臺(tái)32上設(shè)置有用于吸附并固定陶瓷基板I的吸附孔321，并與一動(dòng)力裝置34和一真空泵35相連接，盛液箱331包括一液嘴332并設(shè)置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)32的上方。其中，涂覆裝置還包括用于回收多余涂層溶膠2的收液箱37和用于防止涂層溶膠2四濺的外罩36。
[0041]進(jìn)一步的，所述的控制單元311包括:用于控制動(dòng)力裝置34的電機(jī)轉(zhuǎn)速的電機(jī)控制模塊；用于控制真空泵35產(chǎn)生負(fù)壓吸附陶瓷基板I的真空泵控制模塊；以及用于控制盛液箱331內(nèi)涂層溶膠2滴出量的溶膠控制模塊?？刂茊卧?11還與控制面板312連接，控制面板312用于人機(jī)交互，并向控制單元311發(fā)送操作信號(hào)，控制單元311通過(guò)操作信號(hào)控制電機(jī)控制模塊、真空泵控制模塊和溶膠控制模塊工作，完成涂覆操作。
[0042]其中，電機(jī)控制模塊中動(dòng)力裝置34的電機(jī)使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)32旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍是2500?3000轉(zhuǎn)/min，本發(fā)明優(yōu)選3000轉(zhuǎn)/min。
[0043]其中,溶膠控制模塊中設(shè)有絲桿傳動(dòng)電機(jī)333,絲桿的一端連接一電機(jī),另一端連接盛液箱331內(nèi)部的圓形滑塊，絲杠通過(guò)電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)圓形滑塊在盛液箱331做縱向運(yùn)動(dòng)，將涂層溶膠2滴從液嘴332滴出。液嘴332滴出涂層溶膠2的量?jī)?yōu)選10ml/min。
[0044]如圖7和圖8所示，本發(fā)明提供一種陶瓷基板涂覆鉆孔方法的優(yōu)選實(shí)施例。包括以下步驟:
[0045]S1、配制涂層溶膠；
[0046]S2、將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上，并形成薄膜；[0047]S3、采用激光器對(duì)陶瓷基板進(jìn)行鉆孔；
[0048]S4、分離陶瓷基板上的薄膜。
[0049]其中，所述的涂層溶膠的配置流程已在上述實(shí)施例中闡述說(shuō)明，在此就不一一描述。
[0050]參考圖8，步驟S2具體包括:準(zhǔn)備一表面光滑平整的陶瓷基板1，陶瓷基板I放置在旋涂裝置中，將涂層溶膠2涂覆在陶瓷基板I 一側(cè)表面，形成黑色薄膜4。
[0051]進(jìn)一步地，所述涂覆方式包括:通過(guò)涂覆裝置，將陶瓷基板I以垂直于自身表面的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將涂層溶膠2滴在陶瓷基板I表面上，等待涂層溶膠2中溶劑揮發(fā)之后，在陶瓷基板I表面形成黑色薄膜4。其中，所述的涂覆裝置已在上述實(shí)施例中闡述說(shuō)明，在此就不再 描述。
[0052]步驟S3具體包括:設(shè)定激光器5的參數(shù)，通過(guò)激光器5對(duì)陶瓷基板I的覆膜面進(jìn)行激光鉆孔加工，形成如圖8-F中的陶瓷基板完成品。
[0053]進(jìn)一步地，所述參數(shù)包括:激光頻率是0.3?0.5kHz，激光脈寬是0.1?0.3ms,鉆孔速度是300?500孔/s ;激光器5設(shè)有氣嘴，氣嘴的孔徑是0.8mm,氣嘴與陶瓷基板I覆膜表面的距離是0.5mm ;激光加工輔助氣體采用氮?dú)?，其氣壓?.0MPa ;激光器5采用QCW150/1500的光纖激光器，該光纖激光器的平均功率為150W，峰值功率為1500W，實(shí)際使用的功率為26%。
[0054]其中，由于本發(fā)明采用特制的涂層溶膠2，故涂層溶膠2形成的黑色薄膜4與陶瓷基板I的吸附力強(qiáng)，在激光加工過(guò)程中不易掉落；黑色薄膜4的韌性好，易直接與陶瓷基板I分離，去除黑色薄膜4后，陶瓷基板完成品干凈無(wú)污染。
[0055]如圖9所示，提供一種攪拌器，攪拌器優(yōu)選電磁攪拌器。
[0056]電磁攪拌器包括加熱模塊和攪拌模塊，加熱模塊包括加熱控制面板611、水浴溫控探針612、溶液溫控探針613、加熱板614和測(cè)溫針615，加熱板614上設(shè)有用于水浴加熱的燒瓶631和水浴缸632，攪拌模塊包括電磁攪拌裝置621和小磁棒622。其中，加熱板614用于對(duì)水浴缸632內(nèi)的液體加熱，水浴溫控探針612與溶液溫控探針613用于探測(cè)水浴缸632盛裝的液體和燒瓶631盛裝的液體的溫度是否一致，通過(guò)加熱模塊的溫控系統(tǒng)進(jìn)行恒溫調(diào)節(jié)，測(cè)溫針615探測(cè)燒瓶631盛裝的液體的溫度，小磁棒622通過(guò)電磁攪拌裝置621在燒瓶631對(duì)液體進(jìn)行攪拌。其中，本發(fā)明將聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯(lián)劑按一定質(zhì)量百分比放入燒瓶631中。
[0057]進(jìn)一步地，水浴溫度設(shè)置范圍是40?60°C，小磁棒622旋轉(zhuǎn)速度為200?500轉(zhuǎn)/min，加熱時(shí)間為I?3小時(shí)，使碳納米顆粒充分分散到聚氯乙烯中。其中，所述水浴溫度會(huì)在加熱控制面板611上顯示。
[0058]本發(fā)明還提供一種碳納米顆粒的制備流程，包括步驟:
[0059](I)將氮化鈉和聚四氟乙烯按摩爾比為4:1的比例混合；
[0060](2)將上述混合后的氮化鈉和聚四氟乙烯裝入反應(yīng)釜中至500?600°C后恒溫8?12小時(shí)，優(yōu)選至550°C后恒溫10小時(shí)；
[0061](3)冷卻至室溫后洗滌，再在50?70°C溫度下真空干燥4?6小時(shí)，得到碳納米顆粒，優(yōu)選干燥5小時(shí)。
[0062]其中，碳納米顆粒的顆粒粒徑是50?150nm。[0063]以上所述者，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷基板的涂覆鉆孔方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、配制涂層溶膠； 52、將涂層溶膠涂覆于陶瓷基板上，并形成薄膜； 53、采用激光器對(duì)陶瓷基板進(jìn)行鉆孔； 54、分離陶瓷基板上的薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述SI步驟中涂層溶膠配制包括: (1)聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯(lián)劑按一定質(zhì)量百分比進(jìn)行混合，通過(guò)攪拌器攪拌均勻形成混合物； (2)將上述混合物溶于四氫呋喃中，該四氫呋喃的量大于混合物的量，形成黑色懸濁液溶膠； 其中，所述混合物中的聚氯乙烯的質(zhì)量百分比是92%~95%，碳納米顆粒的質(zhì)量百分比是4 %~6 %，分散劑的質(zhì)量百分比是0.3 %~0.8 %，偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比是0.6 %~1.2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述的聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯(lián)劑按質(zhì)量 百分比為93.9%:4.69%:0.47%:0.94%進(jìn)行混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述碳納米顆粒的制備方法包括: (1)將氮化鈉和聚四氟乙烯按摩爾比為4:1的比例混合； (2)將上述混合后的氮化鈉和聚四氟乙烯裝入反應(yīng)釜中至500~600°C后恒溫8~12小時(shí)； (3)冷卻至室溫后洗滌，再在50~70°C溫度下真空干燥4~6小時(shí)，得到碳納米顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述的攪拌器是電磁攪拌器，該電磁攪拌器的轉(zhuǎn)速為250~350轉(zhuǎn)/分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述的S2步驟中，所述涂層溶膠通過(guò)涂覆裝置涂覆于陶瓷基板上，該涂覆裝置包括旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，陶瓷基板放置于該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度為2500~3500轉(zhuǎn)/分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆鉆孔方法，其特征在于:所述S3步驟的激光頻率是0.3~0.5kHz，脈寬的是0.1~0.3ms，鉆孔速度是300~500孔/s。
8.一種用于陶瓷基板的涂層溶膠，其特征在于:包括聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯(lián)劑混合形成的混合物，以及過(guò)量的溶劑； 其中，所述混合物中的聚氯乙烯的質(zhì)量百分比是92%~95%，碳納米顆粒的質(zhì)量百分比是4%~6%，分散劑的質(zhì)量百分比是0.3%~0.8%，偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比是0.6%~1.2%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的涂層溶膠，其特征在于:所述的聚氯乙烯、碳納米顆粒、分散劑和偶聯(lián)劑按質(zhì)量百分比為93.9%:4.69%:0.47%:0.94%進(jìn)行混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的涂層溶膠，其特征在于:所述溶劑是四氫呋喃，分散劑是硬脂酰胺，偶聯(lián)劑是鋁酸脂。
11.一種陶瓷基板涂層的涂覆裝置，包括控制單元，其特征在于:還包括用于承載陶瓷基板的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)與一動(dòng)力裝置相連接；用于盛裝涂層溶膠的盛液箱，該盛液箱包括一液嘴，該液嘴設(shè)置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的上方。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的涂覆裝置，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上連接有一真空泵，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上設(shè)置有吸附并固定陶瓷基板的吸附孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的涂覆裝置，其特征在于:所述的控制單元包括: 用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的電機(jī)控制模塊； 用于控制真空泵產(chǎn)生負(fù)壓吸附陶瓷基板的真空泵控制模塊； 以及用于控制盛液箱 內(nèi)涂層溶膠滴出量的溶膠控制模塊。
【文檔編號(hào)】C09D127/06GK104014940SQ201410234728
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】肖磊, 閆振峰, 褚志鵬, 楊錦彬, 寧艷華, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司