專利名稱：金屬基印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬基印刷版。
背景技術(shù)：
隨著高功率、高密度電子器件的發(fā)展，電子器件的散熱問題將日益突出。 普通印制線路板多為玻璃布浸以樹脂壓覆銅箔經(jīng)干燥加工而成，其導(dǎo)熱效果較 差。為解決高功率、高密度器件的散熱問題，現(xiàn)已出現(xiàn)了一些金屬基覆銅板和
覆銅型材，如專利CN200620032367.2、 CN200610145206.9，這些金屬基覆銅板 和覆銅型材是由金屬基板、樹脂絕緣層和銅箔板等構(gòu)成，金屬基板為厚度約幾 毫米的鋁板或銅板，先在金屬基板上涂布一層厚度為幾十微米到幾百微米的環(huán) 氧樹脂或填充有導(dǎo)熱金屬粒子的樹脂絕緣層，再在該樹脂絕緣層上壓覆銅箔板。 這些金屬基覆銅板和覆銅型材已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大功率器件的表面貼裝，但是它 們還存在一些缺陷
1. 在銅箔板與金屬基板之間存在一層厚度為幾十到幾百微米的較厚的樹脂 絕緣層，由于樹脂的絕緣性能和導(dǎo)熱性能都不佳，要實(shí)現(xiàn)高絕緣性能必須使絕 緣層厚度較厚，而要增強(qiáng)導(dǎo)熱性能又必須使絕緣層較薄。因此，這些金屬基覆 銅板和覆銅型材的散熱性能和絕緣性能還不夠理想。
2. 銅箔板與基板采用環(huán)氧樹脂等粘合劑粘合，銅箔板與基板之間的結(jié)合力、 耐熱性能都不佳，會(huì)給電路板的可靠性帶來影響，更不適合高溫焊接和鋁絲超 聲焊接。
3. 這些金屬基覆銅板和覆銅型材沒有設(shè)置阻擋高溫?zé)o鉛焊料溶蝕的阻擋金 屬層，所以難以承受高溫?zé)o鉛焊料溶蝕。
4. 銅箔板通過樹脂絕緣層壓覆在金屬板上，其表面的平整度很差，這給光 刻腐蝕制作印刷電路特別是制造超細(xì)線條電路帶來困難。
5. 絕緣層容易被酸堿腐蝕，鋁、銅基板也極易被腐蝕，所以上述金屬基覆銅板和覆銅型材很難用傳統(tǒng)溶液刻蝕工藝?yán)^續(xù)完成接下來的電路制作的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、絕緣性能好、散熱性能 優(yōu)良、性能穩(wěn)定、可靠、制作成本低、可以適合傳統(tǒng)線路刻蝕工藝的金屬基印 刷電路板。
本發(fā)明提供的金屬基印刷電路板是采用這樣的技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的它包 括金屬基材，其特征在于所述金屬基材的整個(gè)表面設(shè)有陶瓷絕緣層，所述金屬 基材的表面與陶瓷絕緣層之間設(shè)有噴砂面層，在該陶瓷絕緣層的表面鍍有復(fù)合 導(dǎo)電金屬層。
所述金屬基材為金屬板材和散熱型金屬型材中的一種。其材質(zhì)為導(dǎo)熱性能 良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、不銹鋼中的一種。
所述陶瓷絕緣層為金屬氧化物、金屬化合物和金屬氮化物中的一種，其厚
度為5—30pm ;它生長在金屬基板的整個(gè)外表面。
所述復(fù)合導(dǎo)電金屬層依次由過渡層和導(dǎo)電層構(gòu)成；它直接鍍覆在所述陶瓷 絕緣層的表面。
所述導(dǎo)電層上鍍覆有表面導(dǎo)電層。
由于本發(fā)明的陶瓷絕緣層直接生長在金屬基板上，在陶瓷絕緣層上直接鍍 覆了導(dǎo)電層，從而使本發(fā)明印刷電路板的絕緣層既具有很強(qiáng)的絕緣性又具有優(yōu) 良的導(dǎo)熱性能，同時(shí)該陶瓷層不易被酸堿腐蝕，所以能有效保證化學(xué)腐蝕時(shí)不 會(huì)損傷金屬基板，從而使本發(fā)明的金屬基印刷電路板可以采用傳統(tǒng)溶液刻蝕技 術(shù)低成本地在其表面腐蝕出所需電路。
另一方面，本發(fā)明的導(dǎo)電層是由過渡層、導(dǎo)電層構(gòu)成，均采用濺射工藝沉 積而成。過渡層能良好地匹配陶瓷層與導(dǎo)電層的膨脹系數(shù)，降低內(nèi)應(yīng)力，并有 效阻擋高溫?zé)o鉛焊料的溶蝕；濺射薄膜能大幅度增強(qiáng)膜層與基底的結(jié)合力，所 以本發(fā)明的金屬基印刷電路板能全方位適應(yīng)低溫焊接、高溫焊接、鋁絲超聲悍 接等多種焊接方式。 -


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)說明l-金屬基材、1-1-噴砂表面、2-陶瓷絕緣層、3-過渡層、4-導(dǎo)電層、5-任選的表面導(dǎo)電層。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括金屬基材1,所述金屬基材1的表面設(shè)有陶瓷絕緣 層2，在該陶瓷絕緣層2上依次鍍覆有過渡層3，在過渡層3上鍍覆有導(dǎo)電層4 和表面導(dǎo)電層5;在金屬基材1的表面與陶瓷絕緣層2之間設(shè)有噴砂面層1-1， 該噴砂面層1-1起著增加結(jié)合力和導(dǎo)熱面積的作用，金屬基材1為金屬板材和散 熱型金屬型材中的一種，其材質(zhì)為導(dǎo)熱性能良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、 不銹鋼中的一種；其中金屬板材的厚度不小于0.5mm，所述金屬板材和散熱形 金屬型材均由市場中購得。
所述噴砂面層1-1是對(duì)金屬基材1整個(gè)外表面進(jìn)行噴砂一化學(xué)拋光處理而成。
所述陶瓷絕緣層2為化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱性能導(dǎo)熱性能優(yōu)良的金屬氧化物、 金屬化合物和金屬氮化物中的一種絕緣層，如Al203、WC、 A1N等，采用陽極氧 化、微弧氧化、物理汽相沉積、化學(xué)汽相沉積、等離子噴鍍等方法生成，其厚 度為5—30nm 。
在所述陶瓷絕緣層2的至少一個(gè)表面上采用濺鍍工藝依次制作過渡層3、導(dǎo) 電層4構(gòu)成的復(fù)合導(dǎo)電金屬層。導(dǎo)電層4制作完成后，根據(jù)需要還可以采用電 鍍或化學(xué)鍍等工藝鍍覆任選的表面導(dǎo)電層5。
所述的復(fù)合導(dǎo)電層中的過渡層3用來匹配陶瓷與導(dǎo)電膜層的膨脹系數(shù)，降 低膜層應(yīng)力，同時(shí)也是為了在高溫焊接時(shí)阻擋焊錫對(duì)膜層的溶蝕，由鋁、鎳、 鉻、鎳銅合金中的一種材料采用濺鍍工藝制成，其厚度為0.2pm —10pm 。
所述的復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的導(dǎo)電層4由銅或銀或金等導(dǎo)電性能較好的金屬 材料，采用濺射工藝沉積而成，其厚度為O.lum—3|im 。
5所述表面導(dǎo)電層5由銅或銀、金等導(dǎo)電性能較好的金屬材料，采用電鍍或 化學(xué)鍍等工藝沉積而成，其厚度為0.1—3pm 。
實(shí)施例裁切一塊厚度為1.5mm，長、寬同為100mm的純鋁板，去除毛刺 和尖角，采用250目砂子對(duì)鋁板進(jìn)行噴砂處理，然后將經(jīng)過噴砂處理的鋁板放 入濃磷酸、濃硝酸、冰乙酸重量比為85%: 5%: 10%的混合液體中進(jìn)行化學(xué)拋 光，化學(xué)拋光的溫度保持在12(TC左右，將鋁板取出，立刻進(jìn)行陽極氧化以生成 厚度在15pm左右的氧化鋁絕緣層，并在7(TC溫度下的水中進(jìn)行封孔處理。用 等離子水清洗烘干。將鋁板放入真空中進(jìn)行磁控濺射鍍膜工序，首先是在陶瓷 絕緣層一個(gè)選定表面上濺射上一層厚度在5000A左右的重量配比為4: 6的鎳銅 合金作為過渡層，然后在同一真空周期在鎳銅膜上面同樣用磁控濺射的方法生 成一層厚度在5000A左右的銀膜。測得導(dǎo)電層的抗拉強(qiáng)度為5Kg/Cm 在360°C 的無鉛焊錫中浸10秒鐘，膜層上的焊錫飽滿，未見膜層被溶蝕；用絲網(wǎng)印刷電 路圖形，用150ml的63 %HN03 +lKg的FeNO3+800ml的H20組成的溶液中腐 蝕制備電路，電路的線條平均寬0.2mm，線條邊緣清晰，顯微鏡檢查陶瓷層未 見破壞，絕緣性能仍然為700V。用滴膠法焊接LED芯片，與涂有環(huán)氧樹脂的同 樣厚度的覆銅板印刷電路板比較，本犮明的金屬基印刷電路板之熱阻只有后者 的30%。用超聲鋁絲焊接功率IC模塊，本發(fā)明的金屬基電路板的線條在焊接后 未見起泡、短線現(xiàn)象，而帶環(huán)氧樹脂的金屬基覆銅板在焊接時(shí)多處出現(xiàn)環(huán)氧樹 脂燒焦、線條起皮等不良現(xiàn)象。試驗(yàn)說明，本發(fā)明的金屬基電路板在散熱性、 可焊性明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1、金屬基印刷電路板，包括金屬基材，其特征在于所述金屬基材的整個(gè)表面設(shè)有陶瓷絕緣層，所述金屬基材的表面與陶瓷絕緣層之間設(shè)有噴砂面層，在該陶瓷絕緣層表面鍍有復(fù)合導(dǎo)電金屬層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的金屬基印刷電路板，其特征在于所述金屬基材為 金屬板材和散熱型金屬型材中的一種，.其材質(zhì)為導(dǎo)熱性能良好的鋁、鋁合金、 銅、銅合金、不銹鋼中的一種，其中金屬板材的厚度不小于0.5mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的金屬基印刷電路板，其特征在于所述陶瓷絕緣層 為金屬氧化物、金屬化合物和金屬氮化物中的一種，其厚度為5—30pm 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的金屬基印刷電路板，其特征在于所述復(fù)合導(dǎo)電金 屬層依次由過渡層、導(dǎo)電層和一任選的表面導(dǎo)電層構(gòu)成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的金屬基印刷電路板，其特征在于所述過渡層 由鋁、鎳、鉻、鎳銅合金中的一種材料制成，其厚度為0.2pm—10pm 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的金屬基印刷電路板，其特征在于所述的導(dǎo)電 層由銅、銀、金中的一種金屬材料制成，其厚度為0.1—3pm ;所述的表面導(dǎo) 電層由銅、銀、金中的一種金屬材料制成，其厚度為0.1—3pm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬基印刷電路板，其特征在于所述導(dǎo)電層上鍍 覆有表面導(dǎo)電層。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬基印刷電路板；其特征在于所述金屬基材的整個(gè)表面設(shè)有陶瓷絕緣層，所述金屬基材的表面與陶瓷絕緣層之間設(shè)有噴砂面層，在該陶瓷絕緣層表面鍍有復(fù)合導(dǎo)電金屬層；所述金屬基材為金屬板材和散熱型金屬型材中的一種，其材質(zhì)為導(dǎo)熱性能良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、不銹鋼中的一種，其中金屬板材的厚度不小于0.5mm；它具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、絕緣性能好、散熱性能優(yōu)良、性能穩(wěn)定、可靠、制作成本低、可以適合傳統(tǒng)線路刻蝕工藝的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05K1/09GK101521986SQ20091009724
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者斌 馮, 強(qiáng) 李, 慶 王, 王德苗, 浩 金 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)