專利名稱：金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于基本電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬基覆銅板、覆 銅型材的制備方法。 現(xiàn)有技術(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(wèn)題將日益突出。 普通印制線路板多為玻璃布浸以樹(shù)脂，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(wèn)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、陶瓷絕緣層、樹(shù)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，先在金屬基板上涂覆一層厚度為幾十微米到幾百微 米的環(huán)氧樹(shù)脂或填充有無(wú)機(jī)導(dǎo)熱材料的樹(shù)脂絕緣層，再在該樹(shù)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(shù)脂 絕緣層，由于樹(shù)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(shù)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(lái)影響。
3. 這些金屬基覆銅板和覆銅型材沒(méi)有設(shè)置阻擋高溫?zé)o鉛焊料溶蝕的阻擋金 屬層，所以難承受高溫焊料溶蝕，更不適合鋁絲超聲焊接。
4. 銅箔板31過(guò)樹(shù)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(lái)困難。
5. 鋁、銅基板極易被酸堿等腐蝕溶液腐蝕，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(lái)的電路制作的工作。發(fā)明目的
本發(fā)明的百的在于提供一種制作工藝簡(jiǎn)單、成品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、 能適應(yīng)傳統(tǒng)溶液腐蝕制作印刷電路的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法是采用這樣的技術(shù)解決 方案實(shí)現(xiàn)的其特征在于包括材料選擇、表面處理、表面陶瓷化處理、涂覆絕 緣層、鍍覆復(fù)合導(dǎo)電金屬層步驟，所述各步驟的內(nèi)容如下
材料選擇選擇導(dǎo)熱性能良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、不銹鋼中的一 種金屬基材，所述金屬基材為金屬基板和散熱金屬型材中的一種，其中金屬基 板的厚度不小于0.5mm。
表面處理對(duì)所選擇的金屬基材進(jìn)行去除毛刺和去尖角'的修整，然后采用 250目以上砂子對(duì)金屬基材進(jìn)行表面噴砂處理，使金屬基材的表面形成一層噴 砂表面，再對(duì)該噴砂處理表面進(jìn)行化學(xué)拋光。
表面陶瓷化處理將形成有噴砂和拋光處理的金屬基材進(jìn)行絕緣處理，使
金屬基材表面生成一層陶瓷絕緣層；
涂覆絕緣層在陶瓷絕緣層的外表面采用等離子噴涂涂覆一層特氟龍絕緣層。
鍍覆復(fù)合導(dǎo)電金屬層在絕緣層的至少一個(gè)面上依次沉積過(guò)渡層、阻擋層、 主導(dǎo)電層和任選的表面導(dǎo)電層構(gòu)成的復(fù)合導(dǎo)電金屬層。
由于本發(fā)明采用在陶瓷絕緣層的外表面涂覆了一層絕緣性、導(dǎo)熱性、化學(xué) 穩(wěn)定性、耐溫性好的特氟龍層作為絕緣層，從而本發(fā)明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)由于本發(fā)明的特氟龍絕緣層不易被酸堿腐
蝕，而且特氟龍絕緣層涂覆在金屬板的所有表面，所以化學(xué)腐蝕電路 時(shí)不會(huì)損傷金屬基板，也不會(huì)玷污試劑，從而使本發(fā)明能夠采用傳統(tǒng)溶液刻蝕 技術(shù)在其表面獲得所需電路，且保持低成本的特點(diǎn)。
另一方面，本發(fā)明的導(dǎo)電層是由過(guò)渡層、阻擋層、主導(dǎo)電層和任選的表面 導(dǎo)電層構(gòu)成的復(fù)合導(dǎo)電金屬層，過(guò)渡層能良好地匹配金屬與特氟龍的膨脹系數(shù)，降低內(nèi)應(yīng)力；濺射薄膜能大幅度增強(qiáng)膜層與基底的結(jié)合力；阻擋層能有效 阻擋高溫?zé)o鉛焊料的溶蝕，因此，采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的金屬基覆銅板、覆銅 型材結(jié)構(gòu)能全方位適應(yīng)低溫焊接、高溫焊接、鋁絲超聲焊接等多種焊接方式。


圖1為本發(fā)明的覆銅型材結(jié)構(gòu)的示意圖 圖2為本發(fā)明的金屬基覆銅板結(jié)枸的示意圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的金屬基覆銅板的制備方法包括材料選擇、表面處理、表面陶 瓷化處理、涂覆絕緣層、鍍覆復(fù)合導(dǎo)電金屬層步驟，所述各步驟的內(nèi)容如下-
材料選擇選擇導(dǎo)熱性能良好的厚度大于0.5mm的鋁、鋁合金、銅、銅合 金、不銹鋼板為金屬基材l;
表面處理對(duì)選取的金屬基板進(jìn)行去除毛刺和去尖角的修整，然后采用粒 度為250目以上砂子對(duì)金屬基材進(jìn)行表面噴砂處理，在金屬基材1的表面形成 噴砂處理表面l-l，該噴砂處理表面l-r的厚度為10—500nm;再將該鋁板放入 濃磷酸、濃硝酸、冰乙酸質(zhì)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120。C左右，約3分鐘后將純鋁板取出，立刻進(jìn)行下步 的表面陶瓷化處理。
表面陶瓷化處理將該鋁板放入15%-20%的硫酸溶液中，鋁板作為陽(yáng)極， 碳棒作為陰極，電壓20伏進(jìn)行陽(yáng)極氧化，生成厚度為為5—20um的陶瓷絕緣 層2;將生成有陶瓷絕緣層2的純鋁板放在7(TC溫度的無(wú)機(jī)顏料水溶液中進(jìn)行 著色封孔處理，生成陶瓷絕緣層2。陶瓷絕緣層2也可以采用微弧氧化、離子 噴涂、濺射、蒸發(fā)、溶膠-凝膠法中的一種工藝來(lái)完成，陶瓷絕緣層可以是金屬 氧化物，也可以是金屬氮化物。
涂覆絕緣層采用等離子水清洗烘干后，直接在陶瓷絕緣層2上進(jìn)行等離 子噴涂工藝涂覆一層厚度為5-25 um的特氟龍材質(zhì)的絕緣層3，然后在45(TC溫 度下使特氟龍材質(zhì)的絕緣層3固化；
鍍覆復(fù)合導(dǎo)電金屬層將固化有特氟龍絕緣層3的金屬基板放入真空磁控濺射鍍膜設(shè)備中，依次在特氟龍絕緣層3的至少一個(gè)表面上濺射一層厚度 在100-500A左右的鈦、鉻、鎳、鈦合金、鉻合金、鎳合金中的一種金屬作為過(guò) 渡層4-1，在所述過(guò)渡層4-1上濺射一層厚度在03-lum的鎳或銅或鎳銅合金層 作為阻擋層4-2，再在阻擋層4-2上濺射生成一層厚度在O.l-lum的銅或銀層作 為主導(dǎo)電層4-3，從而獲得發(fā)明所稱的金屬基覆銅板。
為了增加復(fù)合導(dǎo)電金屬層的導(dǎo)電能力，在獲得主導(dǎo)電層4-3后，可以繼續(xù) 在同一真空下用磁控濺射的方法再鍍上一層厚度在l-3um的銅或銀層作為表面 導(dǎo)電層4-4，或者采用電鍍工藝鍍覆一層厚度在l-3um的銅或銀層作為表面導(dǎo)電 層4-4，從而獲得發(fā)明所稱的金屬基覆銅板。
所述陶瓷絕緣層2采用陽(yáng)極氧化、微弧氧化、離子噴涂、濺射、蒸發(fā)、溶 膠-凝膠法中的一種工藝，將陶瓷絕緣層2沉積到所述金屬基板1的外表面；
所述絕緣層3的材質(zhì)為特氟龍；
本發(fā)明方法中的金屬基材1可選用金屬散熱型材，對(duì)金屬散熱型材的表面 處理、氧化處理、涂覆絕緣層、復(fù)合導(dǎo)電金屬層的制備工藝與純鋁板為材質(zhì)的 制備工藝步驟相同，因此，在此不作贅述。
所述的復(fù)合導(dǎo)電層中的過(guò)渡層4-l.為較強(qiáng)活性的金屬、合金和導(dǎo)電材料 如鈦、鋁、鉻、鎳、鈦合金、鋁合金、絡(luò)合金、鎳合金中的一種，其厚度為100 一500A。
所述的復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的阻擋層4-2由鎳、銅或鎳銅合金中的一種為制 作材料，采用濺射工藝沉積而成，其厚度為0.3—lum。
所述的復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的主導(dǎo)電層4-3由導(dǎo)電性能較好的銅或銀或中的 一種為制作材料，采用濺射工藝沉積而成，其厚度為0.1—lum。
所述的復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的的主導(dǎo)電層4-3上沉積有可選的表面導(dǎo)電層 4-4，表面導(dǎo)電層4-4由導(dǎo)電性能較好的銅或銀活金材料中的一種為制作材料， 采用濺射工藝或電鍍工藝沉積而成，其厚度為l一3um。
本發(fā)明方法制備的金屬基覆銅板或覆銅型材具有絕緣性能高、散熱性能優(yōu) 良、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)、它能夠采用常規(guī)溶液腐蝕工藝制造印刷電路。
權(quán)利要求
1、金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征在于包括材料選擇、表面處理、表面陶瓷化處理、涂覆絕緣層、鍍覆復(fù)合導(dǎo)電金屬層步驟，所述各步驟的內(nèi)容如下材料選擇選擇導(dǎo)熱性能良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、不銹鋼中的一種為金屬基材，所述金屬基材為金屬基板和散熱金屬型材中的一種，其中金屬基板的厚度不小于0.5mm；表面處理對(duì)所選擇的金屬基材進(jìn)行去除毛刺和去尖角的修整，然后采用250目以上砂子對(duì)金屬基材進(jìn)行表面噴砂處理；在金屬基材的表面形成噴砂處理表面，該噴砂處理表面的厚度為10—500nm，然后進(jìn)行化學(xué)拋光處理；表面陶瓷化處理將經(jīng)過(guò)噴砂并經(jīng)化學(xué)拋光處理的金屬基材的表面采用陽(yáng)極氧化、微弧氧化、離子噴涂、濺射、蒸發(fā)、溶膠-凝膠法中的一種工藝進(jìn)行表面陶瓷化處理，使金屬基材上生成厚度為為5—20um的陶瓷絕緣層；涂覆絕緣層在陶瓷絕緣層的外表面涂覆一層絕緣層，該絕緣層為特氟龍絕緣層，其厚度為5-25um；復(fù)合導(dǎo)電金屬層在絕緣層的至少一個(gè)面上依次沉積過(guò)渡層、阻擋層、主導(dǎo)電層和任選的表面導(dǎo)電層構(gòu)成復(fù)合導(dǎo)電金屬層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征在于所述表面處理工藝是對(duì)選取的金屬基材進(jìn)行去除毛剌和去尖角的修整，然 后采用250目以上砂子對(duì)純鋁板進(jìn)行表面噴砂處理；在金屬基材的表面形成噴 砂處理表面，該噴砂處理表面的厚度為10—500nm，再將該金屬基材放入濃磷酸、濃硝酸、冰乙酸質(zhì)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。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征在于所述表面陶瓷化處理工藝是將經(jīng)過(guò)噴砂并經(jīng)化學(xué)拋光處理的金屬基材的表面采用陽(yáng)極氧化、微弧氧化、離子噴涂，濺射、蒸發(fā)、溶膠-凝膠法中的一種工藝進(jìn)行表面陶瓷化處理，使金屬基材上生成厚度為為5—20um的陶瓷絕緣層，最后用等離子水清洗烘干。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征 在于所述涂覆絕緣層工藝是直接在陶瓷絕緣層上用等離子噴涂工藝涂覆一層厚度為5-25 um的特氟龍材質(zhì)的絕緣層，然后在45(TC溫度下使特氟龍材質(zhì)的絕 緣層固化。 .
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征在 于所述復(fù)合導(dǎo)電金屬層工藝是將固化有特氟龍絕緣層的金屬基材放入真空磁 控濺射鍍膜設(shè)備中，依次在特氟龍絕緣層上濺射上一層厚度為100—500A的金 屬層作為過(guò)渡層，在過(guò)渡層上磁控濺射一層厚度在0.3-1 um的金屬層作為阻擋 層，再在阻擋層上濺射生成一層厚度為O.l-lum的金屬層作為主導(dǎo)電層，從而 獲得金屬基覆銅板?；蛘咴谝勋@得的主導(dǎo)電層上采用濺射或電鍍工藝生成一層 厚度為l-3um的金屬層作為任選的表面導(dǎo)電層，同樣獲得金屬基覆銅板。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征在 于所述的復(fù)合導(dǎo)電層中的過(guò)渡層由較強(qiáng)活性的金屬、合金和導(dǎo)電材料如鈦、 鋁、鉻、鎳、鈦合金、鋁合金、鉻合金、鎳合金中的一種，其厚度為100—500A。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征在 于所述復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的阻擋層由鎳、銅、鎳銅合金中的一種為制作材料， 采用濺射工藝沉積而成，其厚度為0.3-lum。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征在 于所述的復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的主導(dǎo)電層由導(dǎo)電性能較好的錒或銀中的一種為制 作材料，采用濺射工藝沉積而成，其厚^為0.1—lum。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法，其特征在 于所述復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的主導(dǎo)電層上沉積有表面導(dǎo)電層，表面導(dǎo)電層由導(dǎo)電 性能較好的銅或銀材料中的一種為制作材料，采用濺射工藝或電鍍工藝沉積而 成，其厚度為1—3um。
全文摘要
本發(fā)明屬于基本電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬基覆銅板、覆銅型材的制備方法；其特征在于包括選擇導(dǎo)熱性能良好的鋁、鋁合金、銅、銅合金、不銹鋼中的一種為金屬基材，然后對(duì)金屬基材進(jìn)行去除毛刺和去尖角的修整，并用250目以上砂子對(duì)金屬基材進(jìn)行表面噴砂和化學(xué)拋光處理；將經(jīng)過(guò)噴砂并經(jīng)化學(xué)拋光處理的金屬基材的表面采用陽(yáng)極氧化、微弧氧化、離子噴涂、濺射、蒸發(fā)、溶膠-凝膠法中的一種工藝進(jìn)行表面陶瓷化處理，涂覆絕緣層在陶瓷絕緣層的外表面涂覆一層絕緣層，再在絕緣層的至少一個(gè)面上依次沉積過(guò)渡層、阻擋層、主導(dǎo)電層和任選的表面導(dǎo)電層構(gòu)成復(fù)合導(dǎo)電金屬層，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、成品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B32B18/00GK101521988SQ2009100972
公開(kāi)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)明者任高潮, 斌 馮, 慶 王, 王德苗, 浩 金 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)