金屬基印刷電路板的製作方法
2024-03-08 08:02:15
專利名稱：金屬基印刷電路板的製作方法
技術領域：
本發明屬於電子元器件技術領域，特別是涉及一種金屬基印刷版。
背景技術：
隨著高功率、高密度電子器件的發展，電子器件的散熱問題將日益突出。 普通印製線路板多為玻璃布浸以樹脂壓覆銅箔經乾燥加工而成，其導熱效果較 差。為解決高功率、高密度器件的散熱問題，現已出現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，先在金屬基板上塗布一層厚度為幾十微米到幾百微米的環 氧樹脂或填充有導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廣泛應用於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，由於樹脂的絕緣性能和導熱性能都不佳，要實現高絕緣性能必須使絕 緣層厚度較厚，而要增強導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. 銅箔板與基板採用環氧樹脂等粘合劑粘合，銅箔板與基板之間的結合力、 耐熱性能都不佳，會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置阻擋高溫無鉛焊料溶蝕的阻擋金 屬層，所以難以承受高溫無鉛焊料溶蝕。
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 刻腐蝕製作印刷電路特別是製造超細線條電路帶來困難。
5. 絕緣層容易被酸鹼腐蝕，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溶液刻蝕工藝繼續完成接下來的電路製作的工作。
發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、設計合理、絕緣性能好、散熱性能 優良、性能穩定、可靠、製作成本低、可以適合傳統線路刻蝕工藝的金屬基印 刷電路板。
本發明提供的金屬基印刷電路板是採用這樣的技術解決方案實現的它包 括金屬基材，其特徵在於所述金屬基材的整個表面設有陶瓷絕緣層，所述金屬 基材的表面與陶瓷絕緣層之間設有噴砂面層，在該陶瓷絕緣層的表面鍍有複合 導電金屬層。
所述金屬基材為金屬板材和散熱型金屬型材中的一種。其材質為導熱性能 良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、不鏽鋼中的一種。
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外表面。
所述複合導電金屬層依次由過渡層和導電層構成；它直接鍍覆在所述陶瓷 絕緣層的表面。
所述導電層上鍍覆有表面導電層。
由於本發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 覆了導電層，從而使本發明印刷電路板的絕緣層既具有很強的絕緣性又具有優 良的導熱性能，同時該陶瓷層不易被酸鹼腐蝕，所以能有效保證化學腐蝕時不 會損傷金屬基板，從而使本發明的金屬基印刷電路板可以採用傳統溶液刻蝕技 術低成本地在其表面腐蝕出所需電路。
另一方面，本發明的導電層是由過渡層、導電層構成，均採用濺射工藝沉 積而成。過渡層能良好地匹配陶瓷層與導電層的膨脹係數，降低內應力，並有 效阻擋高溫無鉛焊料的溶蝕；濺射薄膜能大幅度增強膜層與基底的結合力，所 以本發明的金屬基印刷電路板能全方位適應低溫焊接、高溫焊接、鋁絲超聲悍 接等多種焊接方式。 -
圖l為本發明的結構示意圖。
附圖標號說明l-金屬基材、1-1-噴砂表面、2-陶瓷絕緣層、3-過渡層、4-導電層、5-任選的表面導電層。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明包括金屬基材1,所述金屬基材1的表面設有陶瓷絕緣 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上鍍覆有導電層4 和表面導電層5;在金屬基材1的表面與陶瓷絕緣層2之間設有噴砂面層1-1， 該噴砂面層1-1起著增加結合力和導熱面積的作用，金屬基材1為金屬板材和散 熱型金屬型材中的一種，其材質為導熱性能良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、 不鏽鋼中的一種；其中金屬板材的厚度不小於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是對金屬基材1整個外表面進行噴砂一化學拋光處理而成。
所述陶瓷絕緣層2為化學穩定性好、導熱性能導熱性能優良的金屬氧化物、 金屬化合物和金屬氮化物中的一種絕緣層，如Al203、WC、 A1N等，採用陽極氧 化、微弧氧化、物理汽相沉積、化學汽相沉積、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的至少一個表面上採用濺鍍工藝依次製作過渡層3、導 電層4構成的複合導電金屬層。導電層4製作完成後，根據需要還可以採用電 鍍或化學鍍等工藝鍍覆任選的表面導電層5。
所述的複合導電層中的過渡層3用來匹配陶瓷與導電膜層的膨脹係數，降 低膜層應力，同時也是為了在高溫焊接時阻擋焊錫對膜層的溶蝕，由鋁、鎳、 鉻、鎳銅合金中的一種材料採用濺鍍工藝製成，其厚度為0.2pm —10pm 。
所述的複合導電金屬層中的導電層4由銅或銀或金等導電性能較好的金屬 材料，採用濺射工藝沉積而成，其厚度為O.lum—3|im 。
5所述表面導電層5由銅或銀、金等導電性能較好的金屬材料，採用電鍍或 化學鍍等工藝沉積而成，其厚度為0.1—3pm 。
實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，採用250目砂子對鋁板進行噴砂處理，然後將經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%的混合液體中進行化學拋 光，化學拋光的溫度保持在12(TC左右，將鋁板取出，立刻進行陽極氧化以生成 厚度在15pm左右的氧化鋁絕緣層，並在7(TC溫度下的水中進行封孔處理。用 等離子水清洗烘乾。將鋁板放入真空中進行磁控濺射鍍膜工序，首先是在陶瓷 絕緣層一個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，然後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。測得導電層的抗拉強度為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 蝕製備電路，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晶片，與塗有環氧樹脂的同 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後者 的30%。用超聲鋁絲焊接功率IC模塊，本發明的金屬基電路板的線條在焊接後 未見起泡、短線現象，而帶環氧樹脂的金屬基覆銅板在焊接時多處出現環氧樹 脂燒焦、線條起皮等不良現象。試驗說明，本發明的金屬基電路板在散熱性、 可焊性明顯優於現有技術。
權利要求
1、金屬基印刷電路板，包括金屬基材，其特徵在於所述金屬基材的整個表面設有陶瓷絕緣層，所述金屬基材的表面與陶瓷絕緣層之間設有噴砂面層，在該陶瓷絕緣層表面鍍有複合導電金屬層。
2、 根據權利要求l所述的金屬基印刷電路板，其特徵在於所述金屬基材為 金屬板材和散熱型金屬型材中的一種，.其材質為導熱性能良好的鋁、鋁合金、 銅、銅合金、不鏽鋼中的一種，其中金屬板材的厚度不小於0.5mm。
3、 根據權利要求l所述的金屬基印刷電路板，其特徵在於所述陶瓷絕緣層 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、 根據權利要求l所述的金屬基印刷電路板，其特徵在於所述複合導電金 屬層依次由過渡層、導電層和一任選的表面導電層構成。
5、 根據權利要求1和4所述的金屬基印刷電路板，其特徵在於所述過渡層 由鋁、鎳、鉻、鎳銅合金中的一種材料製成，其厚度為0.2pm—10pm 。
6、 根據權利要求1和4所述的金屬基印刷電路板，其特徵在於所述的導電 層由銅、銀、金中的一種金屬材料製成，其厚度為0.1—3pm ;所述的表面導 電層由銅、銀、金中的一種金屬材料製成，其厚度為0.1—3pm。
7、 根據權利要求4所述的金屬基印刷電路板，其特徵在於所述導電層上鍍 覆有表面導電層。
全文摘要
本發明屬於電子元器件技術領域，特別是涉及一種金屬基印刷電路板；其特徵在於所述金屬基材的整個表面設有陶瓷絕緣層，所述金屬基材的表面與陶瓷絕緣層之間設有噴砂面層，在該陶瓷絕緣層表面鍍有複合導電金屬層；所述金屬基材為金屬板材和散熱型金屬型材中的一種，其材質為導熱性能良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、不鏽鋼中的一種，其中金屬板材的厚度不小於0.5mm；它具有結構簡單、設計合理、絕緣性能好、散熱性能優良、性能穩定、可靠、製作成本低、可以適合傳統線路刻蝕工藝的特點。
文檔編號H05K1/09GK101521986SQ20091009724
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者斌 馮, 強 李, 慶 王, 王德苗, 浩 金 申請人:浙江大學