專利名稱：鋁基電路板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鋁基電路板及其制造方法。
背景技術(shù)：
在實際電路中導線、阻容元件及器件等都會對電流產(chǎn)生阻礙而產(chǎn)生熱量。如果不能將系統(tǒng)內(nèi)熱盡快散發(fā)到環(huán)境中，過量的累積熱將導致電子系統(tǒng)性能下降，對其壽命和可靠性產(chǎn)生致命的威脅。金屬基電路板(金屬基印刷線路板MCPCB)便是試圖改善電路板的散熱性能而提出的，在散熱要求比較高的電路板上使用，其中尤以鋁基電路板常見。傳統(tǒng)的鋁基電路板，是由鋁基板和導體層(銅箔)以環(huán)氧樹脂作絕緣層和粘結(jié)劑經(jīng)壓制結(jié)合的，其中環(huán)氧樹脂涂層厚度為數(shù)十到數(shù)百微米，導體層厚度為20— 25微米。但環(huán)氧樹脂絕緣層低下的導熱率犧牲了鋁基板良好的導熱性能，從而未能達到預期目的。影響了采用鋁基電路板的電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命，制約了鋁基電路板在大功率、高密度的電子系統(tǒng)的應用。雖然有在鋁基板背面加裝鋁質(zhì)散熱翅的技術(shù)方案，但絕緣層的高熱阻依然存在。此外由于環(huán)氧樹脂涂層存在諸如遇高溫易軟化、與金屬基材熱膨脹系數(shù)的差別很大、固化后脆碎度高等不可克服的缺陷，影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，而且采用環(huán)氧樹脂涂層作絕緣時電路板的生產(chǎn)工序較多,材料本身對環(huán)境也要產(chǎn)生污染。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是降低鋁基板與導體層之間絕緣層的熱阻，從而提供一種散熱效果良好的鋁基電路板及其制造方法。本發(fā)明提供的鋁基電路板，由鋁基板、絕緣層和導體層組成，其中絕緣層是鋁基板表面氧化層，氧化層厚度為45— 55 μ m,導體層厚度為7 —13 μ m。本發(fā)明提供 的鋁基電路板，其絕緣層是在鋁基板表面進行氧化得到的氧化層，經(jīng)《鋁及鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜規(guī)范(GB/T 19822-2005/IS0 10074 :1994)》中相關(guān)規(guī)定檢測，該絕緣層氧化鋁的導熱系數(shù)為23— 27 W/m·。K，而環(huán)氧樹脂絕緣層的導熱系數(shù)為O. 3—3.0 ff/m*° K。另外經(jīng)《熱導性電絕緣材料的熱傳輸特性的標準試驗方法(ASTM D 5470 )測定，氧化鋁絕緣層的交流擊穿電壓為2kV，符合電路板要求。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大幅增加了絕緣層的導熱性能，從根本上提高了鋁基板的散熱效果。此外，氧化層和鋁基板表面結(jié)合致密，而且熱膨脹系數(shù)比較接近，克服了環(huán)氧樹脂絕緣層所表現(xiàn)的一系列不足。再者，絕緣層和導體層的厚度都有下降，減少了導體材料的消耗和產(chǎn)品體積。所說導體層是由三層鍍膜組成的，由氧化鋁絕緣層向外分別是以鉻、鎳、銀為靶材的真空連續(xù)磁控濺射鍍膜層，其中鉻鍍膜厚度為3—5 μ m、鎳鍍膜厚度為3—5 μ m、銀鍍膜厚度為I一3μπι。本發(fā)明經(jīng)多層鍍膜形成了“強化粘接層+阻侵層+電極層”的導體層結(jié)構(gòu)，其中強化粘接層(鉻)有效提高了金屬化膜層與鋁板的結(jié)合力；阻侵層(鎳)有效阻擋高溫金屬焊料的溶蝕，滿足了金屬化焊接的要求；電極層(銀)提高可焊性，能滿足多種焊接的要求。使導體層具有良好的附著性能、導熱性能、耐高溫性能和導電性能。所得鋁基電路板總的熱傳導率達到29W/m ·° K ;導體層剝離強度彡1. 8 N/mm ;經(jīng)熱應力實驗證明，在320°C 條件下本發(fā)明中導體層與絕緣層之間不分層、無起泡。
本發(fā)明提供的鋁基電路板的制造方法，先對鋁基板表面進行氧化，再在氧化層上用感光線路油墨印制導體線路圖的陰文圖案，再在印有陰文圖案的氧化層上以真空連續(xù)磁控濺射鍍膜工藝鍍制導體層，最后清洗去感光線路油墨得由導體層、氧化層和鋁基層構(gòu)成的招基電路板。
所說氧化采用陽極氧化工藝進行，氧化溫度為15°C—22°C，氧化電壓130— 150V， 電流密度為1. O—1. 5A/dm2，氧化時間為t=M/Dk，式中，t為時間，M為經(jīng)驗值，M=50— 60， 單位是min · A/ dm2, Dk為電流密度,單位是A/dm2。
所說氧化前先對鋁基板表面通過機械摩擦方法進行表面粗造化和用氫氧化鈉和硝酸進行化學清洗。
所說氧化后對氧化層用H2O進行封孔處理，以使氧化層更加致密。
所說真空連續(xù)磁控濺射鍍膜工藝中，依次以鉻、鎳、銀為靶材，先后在電壓為380— 430V、電流為23—25A，溫度為60— 80°C、相對氣壓為IXKT3Pa下進行，其中三層厚度分別3—5 u m 、■ 3—5 u m 、!§ I—3 y m。


圖1為本發(fā)明一實施例的斷面圖，圖中1_導體層，2-氧化層，3-鋁基板層。
具體實施方式
1、一汽車電器用鋁基電路板，其結(jié)構(gòu)斷面如圖1的示，由鋁基板層3、鋁基板表面上的氧化層2和氧化層上的導體層I構(gòu)成。氧化層厚度為55 μ m,導體層厚度為13 μ m。
2、一 LED用鋁基電路板，由鋁基板層3、鋁基板表面上的氧化層和氧化層上的導體層構(gòu)成。氧化層厚度為45 μ m,導體層由厚度為3 μ m鉻、厚度為3 μ m的鎳和厚度為I μ m 的銀三層鍍膜構(gòu)成，鉻與氧化層結(jié)合為強化粘接層，鎳在中間為阻侵層，銀在最外表為電極層。
3、一鋁基電路板的制造方法，先取鋁基板(鋁板材)對其一表面進行粗糙化處理， 然后進行酸堿處理和水清洗，再作陽極氧化。氧化溫度為15°C — 22°C，氧化電壓130— 150V,電流密度為1. 0—1. 5A/dm2，氧化時間按公式t=M/Dk確定，其中t為時間，M=50 — 60 為經(jīng)驗值(min · A/ dm2), Dk為電流密度(A/dm2)。以上數(shù)值范圍的選擇根據(jù)工件氧化的總面積大小確定，總面積越大取值越大，總面積即工件數(shù)與單個工件的氧化面積之積。氧化后在98— 100°C的蒸餾水中作封孔處理。干燥后在氧化鋁層表面用感光線路油墨印制導體線路圖的陰文圖案，再在印有陰文圖案的氧化層上以真空連續(xù)磁控濺射鍍膜工藝鍍制金屬膜。真空鍍時依次以鉻、鎳、銀為靶材，在電壓380—430V、電流23— 25A，溫度60—80°C、相對氣壓KT3Pa下進行，其中鉻鍍 膜厚度為3— 5 μ m、鎳鍍膜厚度為3— 5 μ m、銀鍍膜厚度為I一3μπι。鍍膜厚度按使用要求確定，電路板工作電流越大取值越大。最后清洗去絕緣涂料得由導體層、氧化層和鋁基層構(gòu)成的鋁基電路板。
本發(fā)明提供的無環(huán)氧樹脂鋁基電路板其導熱效率高、散熱性能出色，延長了電子元器件的壽命、改善了應用該電路板的電子產(chǎn)品的性能。
權(quán)利要求
1.一種鋁基電路板，由鋁基板、絕緣層和導體層組成，其特征是其中絕緣層是鋁基板表面氧化層，氧化層厚度為45— 55 μ m,導體層厚度為7 —13 μ m。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁基電路板，其特征是所說導體層是由三層鍍膜組成的，由氧化鋁絕緣層向外分別是以鉻、鎳、銀為靶材的真空連續(xù)磁控濺射鍍膜層，其中鉻鍍膜厚度為3—5μπι、鎳鍍膜厚度為3—5μπι、銀鍍膜厚度為I—3μπι。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋁基電路板的制造方法，其特征是先對鋁基板表面進行氧化，再在氧化層上用感光線路油墨印制導體線路圖的陰文圖案，再在印有陰文圖案的氧化層上以真空連續(xù)磁控濺射鍍膜工藝鍍制導體層，最后清洗去感光線路油墨得由導體層、氧化層和招基層構(gòu)成的招基電路板。
4.如權(quán)利要求3所述的鋁基電路板的制造方法，其特征是所說氧化采用陽極氧化工藝進行，氧化溫度為15°C—22°C，氧化電壓130— 150V，電流密度為1. O —1. 5A/dm2，氧化時間為t=M/Dk，式中t為時間，M為經(jīng)驗值，M=50— 60，單位是min · A/ dm2，Dk為電流密度，單位是A/dm2。
5.如權(quán)利要求3或4所述的鋁基電路板的制造方法，其特征是所說氧化前先對鋁基板表面通過機械摩擦方法進行表面粗造化和用氫氧化鈉和硝酸進行化學清洗。
6.如權(quán)利要求3或4所述的鋁基電路板的制造方法，其特征是所說氧化后對氧化層用H2O進行封孔處理。
7.如權(quán)利要求3所述的鋁基電路板的制造方法，其特征是所說真空連續(xù)磁控濺射鍍膜工藝中，依次以鉻、鎳、銀為靶材，先后在電壓為380— 430V、電流為23— 25A，溫度為60—80°C、相對氣壓為lX10_3Pa下進行，其中三層厚度分別為鉻3—5μπι、鎳3—5 μ m、銀I一3 μ m0
全文摘要
本發(fā)明提供的鋁基電路板，由鋁基板層[3]、絕緣層和導體層組成，其中絕緣層是鋁基板表面氧化層[2]，氧化層厚度為45—55μm，導體層[1]厚度為7—13μm。該鋁基電路板的制造方法，先對鋁基板表面進行氧化，再在氧化層上以真空鍍工藝鍍制導體層，最后清洗去感光線路油墨得由導體層、氧化層和鋁基層構(gòu)成的鋁基電路板。氧化層的導熱系數(shù)為23—27 W/m·°K。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大幅增加了絕緣層的導熱性能，從根本上提高了鋁基板的散熱效果。此外，氧化層和鋁基板表面結(jié)合致密，而且熱膨脹系數(shù)比較接近，克服了環(huán)氧樹脂絕緣層所表現(xiàn)的一系列不足。再者，絕緣層和導體層的厚度都有下降，減少了導體材料的消耗和產(chǎn)品體積。
文檔編號H05K1/09GK103068154SQ201210557250
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者劉偉, 盧大偉 申請人:浙江遠大電子開發(fā)有限公司