專利名稱：一種有機(jī)陶瓷線路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)熱陶瓷線路板的結(jié)構(gòu)和制備方法，更具體的說(shuō)，本發(fā)明是一種利用導(dǎo)熱陶瓷粉末和有機(jī)粘合劑，在低溫條件下制備符合導(dǎo)熱線路板要求的有機(jī)復(fù)合陶瓷基板技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域的逐步加深，線路板高度集成化成為必然趨勢(shì)，高度的集成化封裝模塊要求良好的散熱承載系統(tǒng)，而傳統(tǒng)線路板FR-4和CEM-3在TC(導(dǎo)熱系數(shù))上的劣勢(shì)已經(jīng)成為制約電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。近些年來(lái)發(fā)展迅猛的LED產(chǎn)業(yè)，也對(duì)其承載線路板的TC指標(biāo)提出了更高的要求。在大功率LED照明領(lǐng)域，往往采用金屬和陶瓷等具備良好散熱性能的材料制備線路基板，目前高導(dǎo)熱鋁基板的導(dǎo)熱系數(shù)一般為1-4W/M. K，而陶瓷基板的導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)其制備方式和材料配方的不同，可達(dá)2-220W/M. K。傳統(tǒng)陶瓷基板的制備方式可以分為HTCC、LTCC, DBC和DPC四大類，HTCC制備方式需要1300°C以上的溫度，但受電極選擇的影響，制備成本相當(dāng)昂貴；LTCC的制備需要約850°C的煅燒工藝，但制備的線路精度較差，成品導(dǎo)熱系數(shù)偏低；DBC的制備方式要求銅箔與陶瓷之間形成合金，需要嚴(yán)格控制煅燒溫度在1065-1085°C溫度范圍內(nèi)，由于DBC的制備方式對(duì)銅箔厚度有要求，一般不能低于150 300微米，因此限制了此類陶瓷線路板的導(dǎo)線寬深比。目前市面上流行的高導(dǎo)熱陶瓷基板一般采用DPC方式制備，DPC的制備方式包含真空鍍膜，濕法鍍膜，曝光顯影、蝕刻等工藝環(huán)節(jié)，因此其產(chǎn)品的價(jià)格比較高昂。另外，在外形加工方面，DPC陶瓷板需要采用激光切割的方式，傳統(tǒng)鉆銑床和沖床無(wú)法對(duì)其進(jìn)行精確加工，也制約了陶瓷基板在傳統(tǒng)線路板廠家的加工制備。最后，DPC生產(chǎn)設(shè)備投資較大，技術(shù)多被臺(tái)灣地區(qū)和國(guó)外所掌握，大陸廠商基本不生產(chǎn)，市面上的相關(guān)產(chǎn)品幾乎全為進(jìn)口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了尋求一種有機(jī)陶瓷基板的制備工藝，利用合理的材料成型結(jié)構(gòu)和制備方法，來(lái)獲得具有高導(dǎo)熱、高絕緣性，能滿足大功率LED散熱要求的有機(jī)陶瓷線路板，從而降低大功率LED散熱成本。為了達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明利用一種高導(dǎo)熱系數(shù)的有機(jī)粘合劑和陶瓷粉末作為主要原料，制備步驟包括(a)用硬質(zhì)材料制備板材框模；(b)將復(fù)合陶瓷漿料倒入步驟(a)所述板材框模內(nèi)加熱流平；(c)將步驟(b)所述加熱流平后的有機(jī)陶瓷漿料連同板材框模一起放入低溫下烘烤，使之形成有機(jī)陶瓷半固片；(d)在熱壓條件下使銅箔和有機(jī)陶瓷半固片粘合并使有機(jī)陶瓷半固片全固化，形成銅箔和有機(jī)陶瓷基板表面直接粘合的導(dǎo)熱有機(jī)陶瓷線路板，
所述熱壓條件為溫度低于200°C，壓力不超過(guò)1. SMPa/平方厘米。與傳統(tǒng)陶瓷線路基板制備方式相比，本發(fā)明具有設(shè)備要求低，工藝易控制，制備能耗低等優(yōu)勢(shì)；制備的成品具備高的導(dǎo)熱系數(shù)和高的電氣絕緣性能，熱沖擊性能良好，完全適用于目前大功率LED照明散熱基板的使用，能極大的降低高散熱的技術(shù)成本。


通過(guò)參照附圖的詳細(xì)描述，將會(huì)更清楚的理解本發(fā)明的上述特點(diǎn)，區(qū)別和優(yōu)勢(shì)。圖1是硬質(zhì)材料框模結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明覆銅結(jié)構(gòu)與燒結(jié)陶瓷板覆銅結(jié)構(gòu)對(duì)比示意圖；圖3是本發(fā)明的導(dǎo)熱有機(jī)陶瓷板制備流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。1、制作框模；首先用硬質(zhì)材料制作框模，其目的在于限定有機(jī)陶瓷板材的厚度和外形尺寸，在框模的選材上時(shí)應(yīng)選擇耐壓型變量小，與漿料粘接性能差的材料，可以是不銹鋼材料。框模的外形如圖1所示。2、灌漿；在灌漿前，首先將框模平貼在不粘膜上，以保證漿汁不漏溢；灌漿的量根據(jù)框模的尺寸預(yù)先稱好；3、加熱流平；灌漿結(jié)束后即可放置在加熱平板上加熱流平。為了保證板材厚度的一致性，事先應(yīng)對(duì)加熱平板進(jìn)行水平調(diào)節(jié)，待漿料流平至完全填充框模之后即可轉(zhuǎn)入除氣環(huán)節(jié)。4、除氣；除氣的目的是為了揮發(fā)漿料體系中的溶劑，避免在固化后產(chǎn)生氣孔或針眼而因此降低基材的耐電壓性能，除氣的過(guò)程應(yīng)分階段進(jìn)行，從60°C逐步升高至150°C。5、有機(jī)陶瓷半固片；半固化的過(guò)程是在除氣之后進(jìn)行，將溫度升高至180°C左右，放置時(shí)間30分鐘左右，此時(shí)有機(jī)陶瓷片處于半固化狀態(tài)，即在冷卻時(shí)表面堅(jiān)硬，回溫時(shí)表面軟化且具備一定的粘接性能。6、覆銅；覆銅的過(guò)程使用貼膜機(jī)，將平整銅箔在微熱狀態(tài)下貼在半固化的基板表面，在雙面均覆上銅箔后，即可進(jìn)入熱壓環(huán)節(jié)。覆銅結(jié)構(gòu)如圖2所示。7、熱壓；熱壓設(shè)備為平板熱壓機(jī)，將雙面覆好銅箔的有機(jī)陶瓷半固化片連同框模一起用不銹鋼板層架，放置在熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓，為了提高效率，熱壓機(jī)采用多層壓機(jī)。8、線路制備；最后將制備好的高導(dǎo)熱有機(jī)陶瓷覆銅板進(jìn)行開(kāi)料，鉆孔，掩膜，蝕刻等一系列傳統(tǒng)PCB制備方法進(jìn)行線路制備，即完成本發(fā)明的全部制備工序。具體的流程示意圖為圖3所示。本發(fā)明將傳統(tǒng)環(huán)氧覆銅板的制備方法和新型的復(fù)合高導(dǎo)熱陶瓷漿料相結(jié)合，利用自然流平和熱壓覆銅手段，制備出適用于大功率LED散熱基板的高導(dǎo)熱有機(jī)陶瓷基板，大大降低了高導(dǎo)陶瓷板的成本；下表可以說(shuō)明本發(fā)明相比高導(dǎo)熱鋁基板和高導(dǎo)熱陶瓷板的優(yōu)勢(shì)表一是本發(fā)明與高導(dǎo)熱鋁基板和高導(dǎo)熱陶瓷基板的性能對(duì)比。測(cè)試方法按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行ASTMD5470，IPC-TM-650CTE，IPC-TM-6502. 5. 6
表一
權(quán)利要求
1.“一種有機(jī)陶瓷線路板”所述制備方法包括 (a)用硬質(zhì)材料制備板材框模； (b)將復(fù)合陶瓷漿料倒入步驟(a)所述板材框模內(nèi)加熱流平； (C)將步驟(b)所述加熱流平后的有機(jī)陶瓷漿料連同板材框模一起放入低溫下烘烤，使之形成有機(jī)陶瓷半固片； (d)在熱壓條件下使銅箔和有機(jī)陶瓷半固片粘合并使有機(jī)陶瓷半固片全固化，形成銅箔和有機(jī)陶瓷基板表面直接粘合的導(dǎo)熱有機(jī)陶瓷線路板， 所述熱壓條件為溫度低于200°C，壓力不超過(guò)1. SMPa/平方厘米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述步驟(a)，所述硬質(zhì)材料選自不銹鋼、鑄鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)中所述步驟(C)，所述低溫烘烤優(yōu)選80-150°C。1
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)中所述的步驟(C)，所述低溫烘烤優(yōu)選180-250°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)中所述的方法，所述復(fù)合陶瓷漿料包含，按重量計(jì)，三氧化二鋁粉末25-35份，二氧化硅粉末10-15份，氮化鋁粉末5-10份，有機(jī)粘合劑35-50份和溶劑5-10份。
6.一種有機(jī)陶瓷線路板，其特征在于，包括銅箔和有機(jī)陶瓷基板，銅箔與有機(jī)陶瓷基板表面直接粘合，所述銅箔厚度為5-500微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)熱有機(jī)陶瓷線路板，其特征在于，采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法制備而成。
全文摘要
“一種有機(jī)陶瓷線路板”利用導(dǎo)熱陶瓷粉末和有機(jī)粘合劑，在低于250℃條件下制備了導(dǎo)熱系數(shù)為9-20W/m.k的導(dǎo)熱有機(jī)陶瓷線路板，其具備良好的耐電壓和機(jī)械加工性能，室溫至300℃的熱膨脹系數(shù)為12-20PPM/℃。制備過(guò)程采用直接覆銅箔熱壓成型方式，粘合過(guò)程不需要產(chǎn)生銅箔與陶瓷間的共晶熔體層，使得銅箔的厚度選擇范圍大，因此減小了導(dǎo)電線路寬深比的限制。本發(fā)明的“一種有機(jī)陶瓷線路板”技術(shù)，能很好的和目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)線路板制備工藝相匹配。
文檔編號(hào)H05K3/00GK103068164SQ20111032525
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者秦玉行, 張京平, 胡齊, 李海燕 申請(qǐng)人:張京平