一种用于集成封装的陶瓷基板

技术领域

本发明涉及陶瓷基板加工技术领域，具体涉及一种用于集成封装的陶瓷基板。

背景技术

陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。陶瓷基板被超高亮度LED灯使用越来越多。目前，电路板系统集成的一个显著特点是集成规模大，集成密度高，表现为元器件数量多、集成大量的超大规模和大规模集成电路芯片。

现有的陶瓷基板的导热率不高，容易影响各元件之间的使用寿命。同时陶瓷基板在生产过程中的切割效率不高，无法将整块陶瓷基板一次性切割成多片陶瓷基板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于集成封装的陶瓷基板，解决以下技术问题：(1)以氮化铝、氮化硼、氧化铝和氧化铍作为主要原料，同时添加了玻璃烧结助剂、铜铝合金纳米颗粒、稀土氧化物、溶剂、增塑剂、分散剂和粘结剂等添加剂，进一步优化了陶瓷基板的物化性能，根据GB/T 36133-2018，该用于集成封装的陶瓷基板的导热率为470W/(m·k)-导热率为495W/(m·k)；(2)将用于集成封装的陶瓷基板放在两个存放盒的第一存放腔内，而后开启两个升降电机，升降电机输出轴带动第一丝杠转动，第一丝杠带动升降板沿导向杆上升，升降板带动存放盒上升，两个存放盒上升至上支撑板两侧，开启侧移电机，侧移电机输出轴带动第二丝杠转动，第二丝杠带动两个侧移架反向移动，两个侧移架分别移动至两个第一存放腔上方，开启导向气缸，导向气缸活塞杆向下推动连接板，连接板带动六个负压吸盘下降，六个负压吸盘将用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后导向气缸活塞杆收缩将连接板提起，侧移电机输出轴反向转动，两个连接板相向移动，进而两个用于集成封装的陶瓷基板移动至上支撑板上方，连接板下降，两个用于集成封装的陶瓷基板被放在上支撑板上，通过以上结构设置，该切割设备可以同时对两个陶瓷基板进行切割切割效率高，同时整个上料以及下料过程自动化，无需操作人员参与；(3)通过开启位移电机，位移电机输出轴带动第三丝杠转动，第三丝杠通过下支撑板带动上支撑板朝向切割架移动，开启调节电机，调节电机输出轴带动第五丝杠转动，第五丝杠带动安装座下降，两个激光切割头分别对两个用于集成封装的陶瓷基板进行切割，而后开启平移电机，平移电机输出轴带动皮带轮一转动，皮带轮一通过皮带带动皮带轮二转动，皮带轮二带动第四丝杠转动，两个平移座的间距，开启翻转气缸，翻转气缸输出轴带动上支撑板旋转90°，而后位移电机输出轴反向转动，两个激光切割头对两个用于集成封装的陶瓷基板依次切割，用于集成封装的陶瓷基板被切割成六片，连接板上的六个负压吸盘将六片用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后侧移电机输出轴反向转动，六个负压吸盘将用于集成封装的陶瓷基板放在第二存放腔内，通过以上结构设置，该切割设备通过上支撑板与下支撑板的配合旋转，可以将陶瓷基板切割呈六片，同时可以完成不同大小的陶瓷基板切割，切割高效。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于集成封装的陶瓷基板，由下述重量份原料制备得到：氮化铝30-40份、氮化硼30-40份、氧化铝30-40份、氧化铍10-20份、玻璃烧结助剂5-10份、铜铝合金纳米颗粒5-10份、稀土氧化物2-5份、有机溶剂5-10份、增塑剂1-2份、分散剂1-2份、粘结剂1-2份；

其中，该用于集成封装的陶瓷基板通过下述步骤制备得到：

步骤一：将氮化铝、氮化硼、氧化铝、氧化铍、铜铝合金纳米颗粒、稀土氧化物、有机溶剂、增塑剂、分散剂、粘结剂、玻璃烧结助剂加入球磨机中，湿法球磨3-5h，制备得到陶瓷浆料；

步骤二：将陶瓷浆料压入模具内，凝胶后干燥，得到陶瓷坯片；

步骤三：将陶瓷坯片放入热压模具，并置于热压炉中烧结，自然降温冷却后制得用于集成封装的陶瓷基板；

步骤四：将用于集成封装的陶瓷基板放在切割设备的两个存放盒的第一存放腔内，而后开启两个升降电机，升降电机输出轴带动第一丝杠转动，第一丝杠带动升降板沿导向杆上升，升降板带动存放盒上升，两个存放盒上升至上支撑板两侧，开启侧移电机，侧移电机输出轴带动第二丝杠转动，第二丝杠带动两个侧移架反向移动，两个侧移架分别移动至两个第一存放腔上方，开启导向气缸，导向气缸活塞杆向下推动连接板，连接板带动六个负压吸盘下降，六个负压吸盘将用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后导向气缸活塞杆收缩将连接板提起，侧移电机输出轴反向转动，两个连接板相向移动，进而两个用于集成封装的陶瓷基板移动至上支撑板上方，连接板下降，两个用于集成封装的陶瓷基板被放在上支撑板上，开启位移电机，位移电机输出轴带动第三丝杠转动，第三丝杠通过下支撑板带动上支撑板朝向切割架移动，开启调节电机，调节电机输出轴带动第五丝杠转动，第五丝杠带动安装座下降，两个激光切割头分别对两个用于集成封装的陶瓷基板进行切割，而后开启平移电机，平移电机输出轴带动皮带轮一转动，皮带轮一通过皮带带动皮带轮二转动，皮带轮二带动第四丝杠转动，两个平移座的间距，开启翻转气缸，翻转气缸输出轴带动上支撑板旋转90°，而后位移电机输出轴反向转动，两个激光切割头对两个用于集成封装的陶瓷基板依次切割，用于集成封装的陶瓷基板被切割成六片，连接板上的六个负压吸盘将六片用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后侧移电机输出轴反向转动，六个负压吸盘将用于集成封装的陶瓷基板放在第二存放腔内。

进一步的，玻璃烧结助剂由下述步骤制备得到：称取氧化硅70份、氧化硼10份、氧化铍10份、氧化钙10份、氧化铝5份、五氧化二磷3份、氧化锂3份，将上述原料混料、研磨，混合均匀后置于坩埚中，在1650～1750℃保温3h熔融，倒入蒸馏水中淬冷，得玻璃碎粒，将玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃烧结助剂。

进一步的，稀土氧化物为粒径小于100nm的Y2O3、La2O3、Yb2O3、Eu2O3的一种，有机溶剂为丙酮、异丙醇二元混合有机溶剂体系，分散剂为PEG分散剂，粘结剂为PVB粘结剂，铜铝合金纳米颗粒的粒径为5-20纳米。

进一步的，切割设备包括底座，所述底座上安装有台架，所述台架两侧对称设置有四个导向杆，四个导向杆上滑动设置有两个升降板，所述升降板上安装有存放盒，所述存放盒内设置有第一存放腔、第二存放腔；

所述台架上设置有支撑架，所述支撑架上安装有第一安装壳，所述第一安装壳上滑动设置有两个侧移架，所述侧移架上安装有导向气缸，所述导向气缸活塞杆端部安装有连接板，所述连接板上安装有六个负压吸盘；

所述台架上滑动设置有下支撑板，所述下支撑板上转动设置有上支撑板，所述台架上设置有切割架，所述切割架上设置有第二安装壳，所述第二安装壳上滑动设置有两个平移座，所述平移座上滑动设置有安装座，所述安装座上安装有激光切割头。

进一步的，所述底座内设置有两个升降电机，所述底座上转动安装有两个第一丝杠，两个第一丝杠与两个升降电机一一对应，所述第一丝杠安装于升降电机输出轴端部，所述第一丝杠螺纹连接升降板。

进一步的，所述第一安装壳内转动设置有第二丝杠，所述第一安装壳一侧安装有侧移电机，所述侧移电机输出轴连接第二丝杠，所述第二丝杠两端螺纹面沿中部呈对称分布，所述第二丝杠两端螺纹连接两个侧移架。

进一步的，六个负压吸盘呈矩形阵列状安装于连接板上，所述台架顶部一侧安装有位移电机，所述位移电机输出轴端部安装有第三丝杠，第三丝杠螺纹连接下支撑板，所述下支撑板上设置有凹槽，所述凹槽开设于下支撑板上表面中间位置，所述凹槽内安装有翻转气缸，所述翻转气缸输出轴连接上支撑板。

进一步的，所述第二安装壳内转动设置有第四丝杠，所述第二安装壳一侧设置有平移电机，所述平移电机输出轴端部安装有皮带轮一，所述第四丝杠一端套设有皮带轮二，皮带轮一与皮带轮二之间通过皮带传动连接，所述第四丝杠两端螺纹面沿中部呈对称分布，所述第四丝杠两端螺纹连接两个滑动块，两个滑动块与两个平移座一一对应，所述滑动块与平移座固定连接，所述平移座上安装有调节电机，所述调节电机输出轴端部安装有第五丝杠，所述第五丝杠螺纹连接安装座。

进一步的，切割设备的工作过程如下：

将用于集成封装的陶瓷基板放在两个存放盒的第一存放腔内，而后开启两个升降电机，升降电机输出轴带动第一丝杠转动，第一丝杠带动升降板沿导向杆上升，升降板带动存放盒上升，两个存放盒上升至上支撑板两侧，开启侧移电机，侧移电机输出轴带动第二丝杠转动，第二丝杠带动两个侧移架反向移动，两个侧移架分别移动至两个第一存放腔上方，开启导向气缸，导向气缸活塞杆向下推动连接板，连接板带动六个负压吸盘下降，六个负压吸盘将用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后导向气缸活塞杆收缩将连接板提起，侧移电机输出轴反向转动，两个连接板相向移动，进而两个用于集成封装的陶瓷基板移动至上支撑板上方，连接板下降，两个用于集成封装的陶瓷基板被放在上支撑板上，开启位移电机，位移电机输出轴带动第三丝杠转动，第三丝杠通过下支撑板带动上支撑板朝向切割架移动，开启调节电机，调节电机输出轴带动第五丝杠转动，第五丝杠带动安装座下降，两个激光切割头分别对两个用于集成封装的陶瓷基板进行切割，而后开启平移电机，平移电机输出轴带动皮带轮一转动，皮带轮一通过皮带带动皮带轮二转动，皮带轮二带动第四丝杠转动，两个平移座的间距，开启翻转气缸，翻转气缸输出轴带动上支撑板旋转90°，而后位移电机输出轴反向转动，两个激光切割头对两个用于集成封装的陶瓷基板依次切割，用于集成封装的陶瓷基板被切割成六片，连接板上的六个负压吸盘将六片用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后侧移电机输出轴反向转动，六个负压吸盘将用于集成封装的陶瓷基板放在第二存放腔内。

本发明的有益效果：

(1)本发明的一种用于集成封装的陶瓷基板，以氮化铝、氮化硼、氧化铝和氧化铍作为主要原料，同时添加了玻璃烧结助剂、铜铝合金纳米颗粒、稀土氧化物、溶剂、增塑剂、分散剂和粘结剂等添加剂，进一步优化了陶瓷基板的物化性能，根据GB/T 36133-2018，该用于集成封装的陶瓷基板的导热率为470W/(m·k)-495W/(m·k)；

(2)将用于集成封装的陶瓷基板放在两个存放盒的第一存放腔内，而后开启两个升降电机，升降电机输出轴带动第一丝杠转动，第一丝杠带动升降板沿导向杆上升，升降板带动存放盒上升，两个存放盒上升至上支撑板两侧，开启侧移电机，侧移电机输出轴带动第二丝杠转动，第二丝杠带动两个侧移架反向移动，两个侧移架分别移动至两个第一存放腔上方，开启导向气缸，导向气缸活塞杆向下推动连接板，连接板带动六个负压吸盘下降，六个负压吸盘将用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后导向气缸活塞杆收缩将连接板提起，侧移电机输出轴反向转动，两个连接板相向移动，进而两个用于集成封装的陶瓷基板移动至上支撑板上方，连接板下降，两个用于集成封装的陶瓷基板被放在上支撑板上，通过以上结构设置，该切割设备可以同时对两个陶瓷基板进行切割切割效率高，同时整个上料以及下料过程自动化，无需操作人员参与；

(3)通过开启位移电机，位移电机输出轴带动第三丝杠转动，第三丝杠通过下支撑板带动上支撑板朝向切割架移动，开启调节电机，调节电机输出轴带动第五丝杠转动，第五丝杠带动安装座下降，两个激光切割头分别对两个用于集成封装的陶瓷基板进行切割，而后开启平移电机，平移电机输出轴带动皮带轮一转动，皮带轮一通过皮带带动皮带轮二转动，皮带轮二带动第四丝杠转动，两个平移座的间距，开启翻转气缸，翻转气缸输出轴带动上支撑板旋转90°，而后位移电机输出轴反向转动，两个激光切割头对两个用于集成封装的陶瓷基板依次切割，用于集成封装的陶瓷基板被切割成六片，连接板上的六个负压吸盘将六片用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后侧移电机输出轴反向转动，六个负压吸盘将用于集成封装的陶瓷基板放在第二存放腔内，通过以上结构设置，该切割设备通过上支撑板与下支撑板的配合旋转，可以将陶瓷基板切割呈六片，同时可以完成不同大小的陶瓷基板切割，切割高效。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的一种用于集成封装的陶瓷基板的结构示意图；

图2是本发明存放盒的内部结构图；

图3是本发明上支撑板的安装视图；

图4是本发明下支撑板的结构图；

图5是本发明升降板的安装视图；

图6是本发明第一安装壳的结构图；

图7是本发明连接板的侧视图；

图8是本发明切割架的立体图；

图9是本发明平移座的内部结构图；

图10是本发明第二安装壳的结构图。

图中：1、底座；2、导向杆；3、台架；4、升降板；5、存放盒；6、升降电机；7、第一丝杠；8、支撑架；9、第一安装壳；10、侧移架；11、第二丝杠；12、侧移电机；13、导向气缸；14、连接板；15、负压吸盘；16、下支撑板；17、上支撑板；18、位移电机；19、凹槽；20、翻转气缸；21、切割架；22、第二安装壳；23、平移座；24、平移电机；25、第四丝杠；26、滑动块；27、调节电机；28、第五丝杠；29、安装座；30、激光切割头；31、第一存放腔；32、第二存放腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10

实施例1

一种用于集成封装的陶瓷基板，由下述重量份原料制备得到：氮化铝30份、氮化硼30份、氧化铝30份、氧化铍10份、玻璃烧结助剂5份、铜铝合金纳米颗粒5份、稀土氧化物2份、有机溶剂5份、增塑剂1份、分散剂1份、粘结剂1份；

其中，该用于集成封装的陶瓷基板通过下述步骤制备得到：

步骤一：将氮化铝、氮化硼、氧化铝、氧化铍、铜铝合金纳米颗粒、稀土氧化物、有机溶剂、增塑剂、分散剂、粘结剂、玻璃烧结助剂加入球磨机中，湿法球磨3h，制备得到陶瓷浆料；

步骤二：将陶瓷浆料压入模具内，凝胶后干燥，得到陶瓷坯片；

步骤三：将陶瓷坯片放入热压模具，并置于热压炉中烧结，自然降温冷却后制得用于集成封装的陶瓷基板；

步骤四：将用于集成封装的陶瓷基板放在切割设备的两个存放盒5的第一存放腔31内，而后开启两个升降电机6，升降电机6输出轴带动第一丝杠7转动，第一丝杠7带动升降板4沿导向杆2上升，升降板4带动存放盒5上升，两个存放盒5上升至上支撑板17两侧，开启侧移电机12，侧移电机12输出轴带动第二丝杠11转动，第二丝杠11带动两个侧移架10反向移动，两个侧移架10分别移动至两个第一存放腔31上方，开启导向气缸13，导向气缸13活塞杆向下推动连接板14，连接板14带动六个负压吸盘15下降，六个负压吸盘15将用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后导向气缸13活塞杆收缩将连接板14提起，侧移电机12输出轴反向转动，两个连接板14相向移动，进而两个用于集成封装的陶瓷基板移动至上支撑板17上方，连接板14下降，两个用于集成封装的陶瓷基板被放在上支撑板17上，开启位移电机18，位移电机18输出轴带动第三丝杠转动，第三丝杠通过下支撑板16带动上支撑板17朝向切割架21移动，开启调节电机27，调节电机27输出轴带动第五丝杠28转动，第五丝杠28带动安装座29下降，两个激光切割头30分别对两个用于集成封装的陶瓷基板进行切割，而后开启平移电机24，平移电机24输出轴带动皮带轮一转动，皮带轮一通过皮带带动皮带轮二转动，皮带轮二带动第四丝杠25转动，两个平移座23的间距，开启翻转气缸20，翻转气缸20输出轴带动上支撑板17旋转90°，而后位移电机18输出轴反向转动，两个激光切割头30对两个用于集成封装的陶瓷基板依次切割，用于集成封装的陶瓷基板被切割成六片，连接板14上的六个负压吸盘15将六片用于集成封装的陶瓷基板吸附，而后侧移电机12输出轴反向转动，六个负压吸盘15将用于集成封装的陶瓷基板放在第二存放腔32内。

具体的，玻璃烧结助剂由下述步骤制备得到：称取氧化硅70份、氧化硼10份、氧化铍10份、氧化钙10份、氧化铝5份、五氧化二磷3份、氧化锂3份，将上述原料混料、研磨，混合均匀后置于坩埚中，在1650℃保温3h熔融，倒入蒸馏水中淬冷，得玻璃碎粒，将玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃烧结助剂。稀土氧化物为粒径小于100nm的Y2O3，有机溶剂为丙酮、异丙醇二元混合有机溶剂体系，分散剂为PEG分散剂，粘结剂为PVB粘结剂，铜铝合金纳米颗粒的粒径为5纳米。

实施例1的用于集成封装的陶瓷基板的导热率为470W/(m·k)。

实施例2

一种用于集成封装的陶瓷基板，由下述重量份原料制备得到：氮化铝40份、氮化硼40份、氧化铝40份、氧化铍20份、玻璃烧结助剂10份、铜铝合金纳米颗粒10份、稀土氧化物5份、有机溶剂10份、增塑剂2份、分散剂2份、粘结剂2份；

其中，该用于集成封装的陶瓷基板通过下述步骤制备得到：

步骤一：将氮化铝、氮化硼、氧化铝、氧化铍、铜铝合金纳米颗粒、稀土氧化物、有机溶剂、增塑剂、分散剂、粘结剂、玻璃烧结助剂加入球磨机中，湿法球磨5h，制备得到陶瓷浆料；

步骤二、三、四与实施例1相同。

具体的，玻璃烧结助剂由下述步骤制备得到：称取氧化硅70份、氧化硼10份、氧化铍10份、氧化钙10份、氧化铝5份、五氧化二磷3份、氧化锂3份，将上述原料混料、研磨，混合均匀后置于坩埚中，在1750℃保温3h熔融，倒入蒸馏水中淬冷，得玻璃碎粒，将玻璃碎粒烘干后破碎、研磨，得到玻璃烧结助剂。稀土氧化物为粒径小于100nm的Eu2O3，有机溶剂为丙酮、异丙醇二元混合有机溶剂体系，分散剂为PEG分散剂，粘结剂为PVB粘结剂，铜铝合金纳米颗粒的粒径为20纳米。

实施例2的用于集成封装的陶瓷基板的导热率为495W/(m·k)。

切割设备包括底座1，底座1上安装有台架3，台架3两侧对称设置有四个导向杆2，四个导向杆2上滑动设置有两个升降板4，升降板4上安装有存放盒5，存放盒5内设置有第一存放腔31、第二存放腔32；

台架3上设置有支撑架8，支撑架8上安装有第一安装壳9，第一安装壳9上滑动设置有两个侧移架10，侧移架10上安装有导向气缸13，导向气缸13活塞杆端部安装有连接板14，连接板14上安装有六个负压吸盘15；

台架3上滑动设置有下支撑板16，下支撑板16上转动设置有上支撑板17，台架3上设置有切割架21，切割架21上设置有第二安装壳22，第二安装壳22上滑动设置有两个平移座23，平移座23上滑动设置有安装座29，安装座29上安装有激光切割头30。

底座1内设置有两个升降电机6，底座1上转动安装有两个第一丝杠7，两个第一丝杠7与两个升降电机6一一对应，第一丝杠7安装于升降电机6输出轴端部，第一丝杠7螺纹连接升降板4。

第一安装壳9内转动设置有第二丝杠11，第一安装壳9一侧安装有侧移电机12，侧移电机12输出轴连接第二丝杠11，第二丝杠11两端螺纹面沿中部呈对称分布，第二丝杠11两端螺纹连接两个侧移架10。

六个负压吸盘15呈矩形阵列状安装于连接板14上，台架3顶部一侧安装有位移电机18，位移电机18输出轴端部安装有第三丝杠，第三丝杠螺纹连接下支撑板16，下支撑板16上设置有凹槽19，凹槽19开设于下支撑板16上表面中间位置，凹槽19内安装有翻转气缸20，翻转气缸20输出轴连接上支撑板17。

第二安装壳22内转动设置有第四丝杠25，第二安装壳22一侧设置有平移电机24，平移电机24输出轴端部安装有皮带轮一，第四丝杠25一端套设有皮带轮二，皮带轮一与皮带轮二之间通过皮带传动连接，第四丝杠25两端螺纹面沿中部呈对称分布，第四丝杠25两端螺纹连接两个滑动块26，两个滑动块26与两个平移座23一一对应，滑动块26与平移座23固定连接，平移座23上安装有调节电机27，调节电机27输出轴端部安装有第五丝杠28，第五丝杠28螺纹连接安装座29。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。