專利名稱：金屬基覆銅板、覆銅型材的制作方法
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覆銅板、覆銅型材。
背景技術(shù)：
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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、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(lái)影響，更不適合鋁絲超聲焊接。
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，所以難以承受高溫?zé)o鉛焊料溶蝕。4. 銅箔板通過(guò)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(lái)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(lái)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(jiǎn)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覆 銅板、覆銅型材結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供的金屬基覆銅板、覆銅型材是采用這樣的技術(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，在該 陶瓷絕緣層整個(gè)外表面上涂覆有特氟龍絕緣層，在該特氟龍絕緣層上的至少一
個(gè)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)為鋁、鋁合 金、銅、銅合金、不銹鋼中導(dǎo)熱性能良好的任一種金屬材料。
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絕緣層，
其厚度為5—2一0um。
所述特氟龍絕緣層，其厚度為5—25um。
所述復(fù)合導(dǎo)電金屬層依次由過(guò)渡層、阻擋層、主導(dǎo)電層和一任選的表面導(dǎo) 電層構(gòu)成，所述任選的表面導(dǎo)電層在主導(dǎo)電層之上。
由于本發(fā)明的陶瓷絕緣層直接生長(zhǎng)在金屬基板上，在陶瓷絕緣層上又布置 了一層絕緣性、導(dǎo)熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐溫性遠(yuǎn)比環(huán)氧樹脂好，厚度比其薄的 特氟龍絕緣層，從而使本發(fā)明器件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)由于涂覆在金屬板上的特氟龍絕緣層不易被酸堿腐蝕，而且氟龍涂覆在所有表面上，所以能有效保證化學(xué)腐蝕時(shí)不會(huì)損傷金屬基板、玷污 試劑，從而使本發(fā)明的金屬基覆銅板或覆銅型材可以采用傳統(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(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，均采甩濺射工藝沉積而成。過(guò)渡層能良好地匹 配金屬與特氟龍涂層的膨脹系數(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，所以本發(fā)明的金屬基 覆銅板能全方位適應(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)明的結(jié)構(gòu)示意圖之一
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖之二
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明l-金屬基材、1-1-噴砂表面、2-陶瓷絕緣層、3-特氟龍絕緣 層、4-1-過(guò)渡層、4-2-阻擋層、4-3-主導(dǎo)電層、4-4-表面導(dǎo)電層。
具體實(shí)施例方式
如圖1和圖2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上涂覆有特氟龍絕緣層3，在該特氟龍絕緣層 3上鍍覆有復(fù)合導(dǎo)電金屬層4;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l-l，該噴砂面層l-l起著增加結(jié)合力和導(dǎo)熱面積的作用，所述金屬基材 l為金屬板材和散熱形金屬型材中的一種，其材質(zhì)為鋁、鋁合金、銅、銅合金、 不銹鋼中導(dǎo)熱性能良好的任一種金屬材料。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(chǎng)中購(gòu)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為金屬氧化物、金屬化合物和金屬氮化物中的一種絕緣 層，采用陽(yáng)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—20um。
在所述陶瓷絕緣層的整個(gè)外表面采用等離子噴涂工藝涂覆有厚度為5_25 um的特氟龍絕緣層3。
在所述特氟龍絕緣層3的至少一個(gè)表面上采用濺鍍工藝依次制作過(guò)渡層 4-1、阻擋層4-2和主導(dǎo)電層4-3構(gòu)成的復(fù)合導(dǎo)電金屬層。主導(dǎo)電層4-3制作完 成后，采用電鍍或化學(xué)鍍等工藝制作表面導(dǎo)電層4-4。
所述的復(fù)合導(dǎo)電層中的過(guò)渡層4-1由鈦、鉻、鎳、鈦合金、鉻合金、鎳合 金、鋁、鋁合金中的一種材料采用濺鍍工藝制成，其厚度為100—500A。
所述的復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的阻擋層4-2由鎳或鎳合金等金屬或其合金材料, 采用濺射工藝沉積而成，其厚度為0.3um—lum。
所述的復(fù)合導(dǎo)電金屬層中的主導(dǎo)電層4-3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0.1—lum。
所述的復(fù)合導(dǎo)電金屬層中任選的表面導(dǎo)電層4-4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l一3um。
實(shí)施例裁切一塊厚度為1.5mm，長(zhǎng)、寬同為50mm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(guò)噴砂處理的鋁板放 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分鐘后將鋁板取出，立刻進(jìn)行陽(yáng) 極氧化以生成厚度在10um左右的氧化物絕緣層，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后直接在氧化物表面上采用等離子噴涂工藝涂 覆一層厚度為10um左右的特氟龍絕緣層，然后在45(TC溫度下使特氟龍絕緣層固化。特氟龍絕緣層固化后即可將鋁板放入真空中進(jìn)行磁控濺射鍍膜工序，
首先是在特氟龍一個(gè)選定表面上濺射上一層厚度在200A左右的金屬鎳作為過(guò) 渡層，然后在同一真空下在金屬鎳上面同樣用磁控濺射的方法生成一層厚度在 8000A左右的鎳銅合金，再在同一真空下在鎳銅合金層上濺射生成一層厚度約 3um的金屬銅。測(cè)得導(dǎo)電層的抗拉強(qiáng)度為6Kg/Cm 在36(TC的無(wú)鉛焊錫中浸10 秒鐘，膜層上的焊錫飽滿，未見(jiàn)膜層被溶蝕；采用常規(guī)化學(xué)腐蝕工藝制備電路， 電路的線條平均寬lmm,線條邊緣清晰，絕緣性能仍然為700V。
權(quán)利要求
1、金屬基覆銅板、覆銅型材，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，在該陶瓷絕緣層外表面上涂覆有特氟龍絕緣層，在該特氟龍絕緣層上的至少一個(gè)表面鍍有復(fù)合導(dǎo)電金屬層；
2、 根據(jù)杈利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材，其特征在于所述金屬 基材的表面與陶瓷絕緣層之間設(shè)有噴砂面層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材，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、不銹鋼中在一，其中金屬板材的厚度不小于0.5mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材，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—20um。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材，其特征在于所述特氟 龍絕緣層的厚度為5—25 um。 .
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基覆銅板、覆銅型材，其特征在于所述復(fù)合 導(dǎo)電金屬層依次由過(guò)渡層、阻擋層、主導(dǎo)電層和一任選的表面導(dǎo)電層構(gòu)成，表 面導(dǎo)電層設(shè)在主導(dǎo)電層之上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬基覆銅板、覆銅型材，其特征在于所述過(guò)渡 層至少由鈦、鉻、鎳、鈦合金、鉻合金、鎳合金、鋁、鋁合金中的一種材料制 成，其厚度為100—500A。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬基覆銅板、覆銅型材，其特征在于所述阻擋 層至少由鎳、鎳合金、銅、銅合金中的一種制成，其厚度為0.3_lpm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬基覆銅板、覆銅型材，其特征在于所述的主 導(dǎo)電層由銅、銀、金中的一種金屬材料制成，其厚度為0.1—lum;所述的任選 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l一3um。
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覆銅板、覆銅型材；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，在該陶瓷絕緣層外表面上涂覆有特氟龍絕緣層，在該特氟龍絕緣層上的至少一個(gè)表面鍍有復(fù)合導(dǎo)電金屬層；它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)B32B18/00GK101521989SQ2009100972
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, 顧為民 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)