功能陶瓷背板的制作方法

本實用新型涉及功能背板技術領域，更為具體地，涉及一種功能陶瓷背板。

背景技術：

隨著3C類電子產品的迅速發展，市場對手機、平板電腦和智能穿戴類產品的功能和性能的要求越來越高，例如產品的外觀質量、力學性能和背板性能等。功能陶瓷背板是以陶瓷作為外觀件，以金屬材料作為功能結構材料的復合件，陶瓷和金屬為兩種不同屬性的材料，兩者的燒結溫度和燒結氣氛均不相同，兩種材料難以同時燒結。如氧化鋯陶瓷的燒結在1500℃附近的大氣條件，而具有良好導電性的銅金屬的燒結條件通常為800℃-1000℃的還原氣氛。

專利申請號為200720107762.7的實用新型專利公開了一種LTCC多層陶瓷天線，采用LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低溫共燒陶瓷)技術燒制陶瓷天線，燒結溫度在850℃—1100℃間，低溫共燒陶瓷的強度非常低，導致陶瓷材料與金屬材料不夠致密，不具備外觀件所要求的高強度、高耐磨性和高拋光性。

專利申請號為201510777195.5的實用新型專利公開了一種功能型手機背板的制備方法，為了提高金屬的燒結溫度，該實用新型專利選擇鉑漿料、釕漿料、銠漿料等燒結溫度較高的貴金屬材料，在1500℃左右的氧化環境下進行燒結，以實現陶瓷材料和金屬材料的高溫共燒，但使用貴金屬材料會大幅度地增加成本，并且所使用的貴金屬材料在氧化環境下進行燒結容易被氧化，造成功能陶瓷背板性能的降低。

通過上述的分析可知，由共燒工藝制備而成的功能陶瓷背板，其性能不夠優秀。

技術實現要素：

鑒于上述問題，本實用新型的目的是提供一種功能陶瓷背板，以解決由共燒工藝燒制而成的功能陶瓷背板，其性能不夠優秀的問題。

本實用新型提供的功能陶瓷背板，包括：至少兩層陶瓷結構，每層陶瓷結構包括陶瓷層、粘接層和功能件層；其中，功能件層與粘接層設置在陶瓷層的同一面上，且粘接層設置在陶瓷層上位于邊緣的位置或未設置所述功能件層的空余位置；以及，一層陶瓷結構設置有粘結層的一面與另一層陶瓷結構未設置粘接層的一面粘接連接。

另外，優選的結構是，陶瓷層為氧化鋯陶瓷層、氧化鋁陶瓷層、氮化硅陶瓷層、碳化硼陶瓷層、氧化硅陶瓷層中的一種，陶瓷層的厚度為0.05mm～0.25mm。

此外，優選的結構是，功能件層包括電路層、天線組件層和NFC模塊層。

再者，優選的結構是，粘接層為激光活化膠層、UV膠層、AB膠層、快干膠層、泡棉膠層、VHB膠帶層中一種或者幾種的層疊，粘接層的厚度為0.03mm～0.25mm。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：

1、陶瓷層與功能件層分別獨立燒制而成，可以擺脫對功能件層所用材料的選擇限制，功能件層可以選擇鋁、銅、銀、鐵、鎳漿料等溫度和價格相對低廉并且導電性能優異的金屬漿料，從而降低成本。

2、通過粘結層實現不同陶瓷層的連接，避免在高溫共燒的過程中功能件層溶解至陶瓷層中，引起陶瓷層產生缺陷，以致降低功能陶瓷背板的性能。

3、粘接層具有良好的抗震性，在跌落過程中可以有效降低功能陶瓷背板跌落破壞的幾率。

附圖說明

通過參考以下結合附圖的說明，并且隨著對本實用新型的更全面理解，本實用新型的其它目的及結果將更加明白及易于理解。在附圖中：

圖1為根據本實用新型實施例三的功能陶瓷背板的分解結構示意圖；

圖2為圖2結合后的俯視圖；

圖3為圖2結合后的左視圖；

圖4為根據本實用新型實施例四的功能陶瓷背板的分解結構示意圖；

圖5為圖4結合后的俯視圖；

圖6為圖4結合后的左視圖。

具體實施方式

在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節的情況下實現這些實施例。在其它例子中，為了便于描述一個或多個實施例，公知的結構和設備以方框圖的形式示出。

通過本實用新型提供的功能陶瓷背板可以應用于手機、平板電腦、智能穿戴設備等電子類產品的后蓋上。

本實用新型提供的功能陶瓷背板，包括：

至少兩層陶瓷結構，每層陶瓷結構包括陶瓷層、粘接層和功能件層；其中，功能件層與粘接層設置在陶瓷層的同一面上，且粘接層設置在陶瓷層上位于邊緣的部分或未設置所述功能件層的空余部分；以及，一層陶瓷結構設置有粘接層的一面與另一層陶瓷結構未設置粘接層的一面粘接連接，直到所有的陶瓷結構粘接在一起。

以三層陶瓷結構為例，最底層的陶瓷結構設置有粘接層的一面與中間層的陶瓷結構未設置粘接層的一面粘接，而中間層的陶瓷結構設置粘接層的一面與最頂層的未設置粘接層的一面粘接，最頂層設置粘接層的一面與產品內部粘接。

下面分別對每層陶瓷結構的陶瓷層、粘接層和功能件層進行細致的說明。

一、陶瓷層

陶瓷層為氧化鋯陶瓷層、氧化鋁陶瓷層、氮化硅陶瓷層、碳化硼陶瓷層、氧化硅陶瓷層中的任意一種或者幾種的層疊，陶瓷層的厚度為0.05mm～0.25mm。

上述陶瓷層是通過陶瓷生坯制作而成，具體的制作方法如下：

步驟100：將陶瓷生坯放入脫脂爐中進行脫脂，再將脫脂后的陶瓷生坯放入燒結爐中進行燒結，形成陶瓷毛坯。

制作陶瓷生坯可以采用流延法、溶膠凝膠法、注塑法、干壓法中的任意一種來制作陶瓷生坯；上述的流延法、溶膠凝膠法、注塑法、干壓法均為現有技術，故在此不再贅述。

所制作的陶瓷生坯可以為氧化鋯陶瓷生坯、氧化鋁陶瓷生坯、氮化硅陶瓷生坯、碳化硼陶瓷生坯、氧化硅陶瓷生坯的一種或者幾種復合而成，優選地，采用氧化鋯陶瓷生坯作為本實用新型的陶瓷生坯，氧化鋯陶瓷生坯具有的優點包括：斷裂韌性高、制備成本低和外觀效果好。

對陶瓷生坯進行脫脂的目的在于將陶瓷生坯中的粘接物體脫除，形成具有一定形狀的潔凈陶瓷層，再對陶瓷粉料進行燒結形成陶瓷毛坯。

在脫脂爐內對陶瓷生坯進行脫脂的過程為：

第一步：用11個小時的時間將脫脂爐內的溫度從室溫加熱至350℃；

第二步：在脫脂爐的爐溫達到350℃時，將爐溫保持在350℃并持續5小時；

第三步：在保溫5小時后，用10個小時的時間將脫脂爐的爐溫從350℃加熱至650℃；

第四步：在脫脂爐的爐溫達到650℃時，將爐溫保持在650℃并持續5小時；

第五步：在650℃的爐溫保溫5小時后，用18小時的時間將脫脂爐的爐溫從650℃冷卻至室溫，完成陶瓷生坯的脫脂工藝。

在陶瓷生坯完成脫脂工藝后，將脫脂后的陶瓷生坯放入燒結爐內進行燒結，在燒結爐內對經過脫脂的陶瓷生坯進行燒結的步驟，包括：

第一步：將燒結爐內的溫度從室溫加熱至600℃，所用時間為23小時；

第二步：將燒結爐內的溫度從600℃加熱至1000℃，所用時為20小時；

第三步：將燒結爐內的溫度從1000℃加熱至1600℃，所用時為25小時；

第四步：將燒結爐內的溫度從1600℃降溫至800℃，所用時為11小時；

第五步：將燒結爐內的溫度從800℃隨爐冷卻至室溫，形成陶瓷毛坯。

步驟110：對陶瓷毛坯進行打磨形成陶瓷層。

陶瓷毛坯經過平面磨合與拋光后達到產品表面的質量要求，打磨后形成的陶瓷層的厚度為0.05mm—0.25mm。

二、功能件層

功能件層由功能線路構成，功能線路由金屬漿料燒制而成，包括電路、天線組件和NFC模塊等功能模塊。其中，電路為產品的電路板，天線組件和NFC模塊通過陶瓷層上的孔與產品內部連接。

將功能線路粘接到陶瓷層上的方法包括絲網印刷法、鐳雕化鍍法、噴涂法和3D打印法，可以為上述方法中的任意一種。本實施例中優選采用絲網印刷法將功能線路粘接在陶瓷層上，絲網印刷法具有生產效率高、制備工藝簡單和生產成本低的優點。

絲網印刷法所采用的金屬漿料材可以為鋁、銅、銀、錫等燒結溫度在1400℃以下的金屬漿料，可以為上述金屬材料中一種或幾種的配比，絲網印刷法所采用的金屬漿料材也可以為熔點較高的貴金屬中鎢、鉬、鈀、鉑、釕、銠、金中的一種或幾種的配比，還可以為燒結溫度在1400℃以下的金屬與熔點較高的貴金屬配比而成的金屬漿料。

在每個陶瓷層上只能粘接一種功能線路，實現一種功能，在不同的陶瓷層上粘接有不同的功能線路，實現不同的功能。

三、粘接層

粘接層為激光活化膠層、UV膠層、AB膠層、快干膠層、泡棉膠層、VHB膠帶層的一種或者幾種的組合，粘接層的厚度為0.03mm～0.25mm。

此處，層疊是指在一層粘接層上再覆蓋另一層粘接層，例如：最先在陶瓷層層粘接上UV膠層，然后在UV膠層上粘接AB膠層。由于功能陶瓷背板應用于手機等較薄的電子產品，考慮功能陶瓷背板的整體厚度，層疊的粘接層的整體厚度為0.03mm—0.25mm。上述幾種粘膠的粘接工藝均為本領域內的現有技術，故在此不再贅述。

在對陶瓷層上粘接功能線路后，可以通過兩種方式來制作最終的功能陶瓷背板。

第一種方式

首先，對每個印刷有功能線路的陶瓷層分別進行燒結，然后，按照預設的次序將燒結后的陶瓷層粘接在一起形成陶瓷背板。

此種方式，對印刷有功能線路的陶瓷層進行燒結的工藝包括氣氛保護微波燒結法和氣氛保護爐燒結法，氣氛保護微波燒結法是在微波燒結爐內對印刷有功能線路的陶瓷層進行微波燒結，在燒結陶瓷層的過程中向微波燒結爐內通入還原氣氛或惰性氣體保護氣氛，以防止由金屬材料制成的功能線路被氧化。對于由鎢、鉬、鈀、鉑、釕、銠、金制成的功能線路，在微波燒結爐內，加熱時間為3-5分鐘，加熱溫度為1400℃-1500℃，對于由錫、鋁、銅或銀制成的功能線路，在微波燒結爐內，加熱時間為3-5分鐘，加熱溫度為900℃-1000℃。

氣氛保護爐燒結法是將印刷有功能線路的陶瓷層放入氣氛爐，向氣氛爐內通入還原氣氛或惰性氣體保護氣氛，同時燒結陶瓷層，在燒結陶瓷層的過程中，如果功能線路由錫、鋁、銅或銀制成，燒結工藝為：首先，將氣氛爐的溫度由室溫加熱至300℃，用時6小時；然后保溫1小時，在保溫1小時后，將爐溫從300℃加熱至900℃，用時6小時，再保溫0.5小時，最后將爐溫隨爐冷卻至室溫。

在燒結陶瓷層的過程中，如果功能線路由鎢、鉬、鈀、鉑、釕、銠、金制成，則燒結工藝為：首先，將氣氛爐的溫度由室溫加熱至300℃，用時6小時；然后保溫1小時，在保溫1小時后，將爐溫從300℃加熱至1500℃，用時6小時，再保溫1小時，最后將爐溫隨爐冷卻至室溫；

氣氛保護微波燒結法和氣氛保護爐燒結法實際上是針對金屬漿料進行燒結，使金屬漿料呈熔融狀態從而形成電路的導通，而不會對已燒制好性能的陶瓷層產生影響。

本實用新型中優選采用氣氛保護微波燒結法，氣氛保護爐燒結法對于陶瓷層的性能產生些微的影響，而氣氛保護微波燒結法不會對陶瓷層的性能產生任何影響。

第二種方式

首先，將所有印刷有功能線路的陶瓷層按照預設的次序粘接在一起，然后，再對粘接后的陶瓷層整體進行燒結形成陶瓷背板。

此種方式，由于陶瓷層通過粘接層粘接在一起，如果采用氣氛保護爐燒結法，粘接層會被高溫熔化，因此，不適合采用氣氛保護爐燒結法對印刷有功能線路的陶瓷層進行燒結，只能采用氣氛保護微波燒結法對印刷有功能線路的陶瓷層進行燒結。

無論上述哪種方式，均需要對陶瓷層進行粘接，而粘接的順序并不對各個功能線路實現的功能造成影響。

例如：第一陶瓷層上印刷電路，第二陶瓷層上印刷天線組件，第三陶瓷層上印刷NFC模塊，則陶瓷層從上至下的粘接順序包括如下六種：

第一陶瓷層(最高層)→第二陶瓷層(中間層)→第三陶瓷層(最底層)；

第一陶瓷層→第三陶瓷層→第二陶瓷層；

第二陶瓷層→第一陶瓷層→第三陶瓷層；

第二陶瓷層→第三陶瓷層→第一陶瓷層；

第三陶瓷層→第一陶瓷層→第二陶瓷層；

第三陶瓷層→第二陶瓷層→第一陶瓷層。

在按照預設的次序粘接各個陶瓷層的過程中，在每個陶瓷層印刷功能線路的一面，且位于陶瓷層的邊緣部分或未印刷功能線路的空余部分設置粘接層，具體地，將最底層的陶瓷層粘接有粘接層的一面與中間層的陶瓷層未設置粘接層的一面進行粘接，以此類推，將所有的陶瓷層粘接好，最頂層的陶瓷層設置有粘接層的一面與產品粘接。

下面將以兩個具體實施例進一步闡述本實用新型所提供的功能陶瓷背板。

實施例一

如圖1-圖3所示，本實用新型實施例三提供的陶瓷背板包括：二層的陶瓷結構，第一層陶瓷結構包括陶瓷層11、粘接層12和功能件層13，陶瓷層11為氧化鋁陶瓷層，功能件層13為電路層，粘接層12與功能件層13設置在陶瓷層11的同一面上，且，粘接層12為泡棉粘膠層，其設置在陶瓷層11上的邊緣位置或未設置功能件層13的空余位置；第二層陶瓷結構包括陶瓷層21、粘接層22和功能件層23，陶瓷層21同樣為氧化鋁陶瓷層，功能件層23為天線組件層，天線組件層通過氧化鋁陶瓷層上的孔與產品內部連接，粘接層22與功能件層23設置在陶瓷層21的同一面上，且，粘接層22同樣為泡棉粘膠層，其設置在陶瓷層21上的邊緣位置或未設置功能件層23的空余位置。

陶瓷層11和陶瓷層21的厚度分別為0.5mm和0.2mm，電路層與天線組件層的厚度均為0.03mm，兩個泡棉粘膠層的高度均為0.1mm。

陶瓷層11通過粘接層12通過與陶瓷層21未設置粘接層21的一面粘接，實現第一層陶瓷結構與第二層陶瓷結構的結合形成功能陶瓷背板，陶瓷層21設置粘接層22的一面與產品內部粘接。

形成的陶瓷背板的總厚度為0.75mm，且以第一層陶瓷結構作為功能陶瓷背板的外觀面，以第二層陶瓷結構作為與產品內部連接的內表面。

實施例二

如圖4-圖6所示，本實用新型實施例三提供的陶瓷背板包括：三層的陶瓷結構，第一層陶瓷結構包括陶瓷層110、粘接層120和功能件層130，陶瓷層110為氧化鋯陶瓷層，功能件層130為電路層，粘接層120與功能件層130設置在陶瓷層110的同一面上，且，粘接層120為激光膠層，其設置在陶瓷層110上的邊緣位置或未設置功能件層130的空余位置；第二層陶瓷結構包括陶瓷層210、粘接層220和功能件層230，陶瓷層210同樣為氧化鋯陶瓷層，功能件層230為天線組件層，天線組件層通過氧化鋯陶瓷層上的孔與產品內部連接，粘接層220與功能件層230設置在陶瓷層210的同一面上，且，粘接層220同樣為激光膠層，其設置在陶瓷層210上的邊緣位置或未設置功能件層230的空余位置；第三層陶瓷結構包括陶瓷層310、粘接層320和功能件層330，陶瓷層310同樣為氧化鋯陶瓷層，功能件層330為NFC模塊層，NFC模塊層通過氧化鋯陶瓷層上的孔與產品內部連接，粘接層320與功能件層330設置在陶瓷層310的同一面上，且，粘接層320同樣為激光膠層，其設置在陶瓷層310上的邊緣位置或未設置功能件層330的空余位置

陶瓷層110、陶瓷層210和陶瓷層310的厚度分別為0.3mm，0.1mm和0.1mm，電路層、天線組件層和NFC模塊層的厚度均為0.03mm，三個激光膠層的高度均為0.05mm，寬度均為0.5mm，陶瓷層110通過粘接層120通過與陶瓷層210未設置粘接層220的一面粘接，陶瓷層210設置粘接層220的一面與陶瓷層310未設置粘接層320的一面粘接，陶瓷層310設置粘接層320的一面產品內部粘接，實現第一層陶瓷結構、第二層陶瓷結構、第三層陶瓷結構的結合形成功能陶瓷背板，形成的陶瓷背板的總厚度為0.56mm，且以第一層陶瓷結構作為功能陶瓷背板的外觀面。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。