[發明專利]鋁基印刷電路板及其制作方法

有效

• 申請號: 200610040329.6
• 申請日: 2006-05-16
• 公開（公告）號: CN101076224A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 王勁;梁秉文;劉乃濤;高澤山
• 申請（專利權）人: 南京漢德森科技股份有限公司
• 主分類號: H05K1/03
• 分類號: H05K1/03;H05K1/00;H05K3/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳忠輝;姚姣陽

技術領域

本發明涉及印刷電路板，尤其涉及以大功率半導體發光二極管(LED)作為照明光源時使用到的鋁基印刷電路板，以及這種鋁基印刷電路板的制作方法，屬于電子與照明技術領域。

背景技術

大功率半導體發光二極管(LED)照明光源主要應用以金屬鋁材料為基材的印刷電路板，近年來，隨著LED科學研究的不斷發展和芯片工藝生產水平的不斷提升，大功率LED封裝技術日臻成熟，發光效率得以大大提高，其應用領域不斷拓展。但是，LED發光將電能轉變為光能的過程中，由于有電阻和非輻射復合，LED會產生一些熱。如果這些熱量不能充分散發出去，LED內部溫度上升，將導致LED發光效率下降；如果LED內部溫度上升過高，還可能使LED失效，難以保證LED預期的使用壽命。所以作為光源，散熱依然是LED正常工作的巨大障礙。

在大功率半導體發光二極管照明光源的設計和產品研究與開發方面，首當其沖的是選用金屬鋁基的印刷電路板作為LED的載體，鋁基板一方面起固定作用，另一方面起散熱作用，LED正常工作時產生的熱量首先通過鋁基印刷電路板導出。對于運用傳統工藝加工制造的金屬鋁基印刷電路板，在上層導電層與底層鋁基板之間承擔電氣絕緣的導熱絕緣層，其熱傳導率比較低，如：樹脂的導熱率一般為0.3w/mk，而玻璃纖維的導熱率也不足1w/mk，其中最典型的見之于用美國貝格斯導熱絕緣層壓制的鋁基覆銅板，其導熱系數也只是在1.1～2.2W/mk之間。這樣的金屬鋁基印刷電路板不能有效發揮大功率半導體發光二極管用作照明光源的優越性能，極有必要加以改進。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，從改變導熱絕緣層的構造入手，提供一種結構簡潔、易于加工、散熱效果良好的以鋁合金為基材的印刷電路板(第一個目的)，以及這種鋁基印刷電路板的制作方法(第二個目的)。

本發明的第一個目的通過以下技術方案來實現：

鋁基印刷電路板，包括底層、中間層和表面層，底層采用金屬鋁基板，中間層是導熱絕緣層，表面層是導電層，上面分布有導電電路，其特征在于：所述導熱絕緣層是陶瓷狀薄膜層，其化學成分是鋁的氧化物三氧化二鋁。

進一步地，上述的鋁基印刷電路板，其中，所述的陶瓷狀薄膜層的厚度范圍是10～400微米，其絕緣電阻≥100MΩ。

再進一步地，上述的鋁基印刷電路板，其中，所述的導電層的導電材料是銅、金、銀或鈀，導電層的局部或整體還可以涂覆銦金合金或者金錫合金。

更進一步地，上述的鋁基印刷電路板，其中，所述鋁基印刷電路板是“單面板”或者“雙面板”。

本發明的第二個目的通過以下技術方案來實現：

鋁基印刷電路板的制作方法，包括以下步驟：①采用機械或者化學方法對于金屬鋁基板的基材表面進行預處理，去油、水洗，形成清潔平整的工件平面；②采用微弧氧化或者微等離子體表面陶瓷化的方法，在預處理后的工件表面加工制作導熱絕緣層；③在導熱絕緣層的外面進一步覆蓋導電層，進而在導電層上面蝕刻制作導電線路。

進一步地，上述鋁基印刷電路板的制作方法中，步驟②采用微弧氧化的方法進行，即用微弧氧化電源在工件上施加電壓，使工件表面的金屬與電解質溶液相互作用，在工件表面形成微弧放電，在高溫及電場的作用下，鋁金屬表面形成強化陶瓷狀氧化膜，然后對此氧化膜進行封閉處理，經烘干后制成鋁基印刷電路板的導熱絕緣層。

再進一步地，上述鋁基印刷電路板的制作方法中，步驟③是先在導熱絕緣層的外面全部覆蓋導電層，然后再在導電層上面蝕刻制作導電線路；或者在導熱絕緣層的外面局部涂覆防護膜，然后在不作保護的部位通過濺射或蒸鍍的方法直接制作導電線路。

更進一步地，上述鋁基印刷電路板的制作方法中，所述鋁基印刷電路板是“雙面板”，制作過程中對于金屬鋁基板的上下兩個表面分別進行預處理，并進一步加工制作導熱絕緣層、導電層和導電線路。

這樣，本發明放棄傳統方式所采用玻璃纖維布粘結片或者環氧樹脂聚合物，采用新型結構和加工技術，開發出一種適合LED用作照明光源使用的鋁基印刷電路板，其突出的實質性特點和顯著進步體現在：

(1)鋁板表面處理成氧化鋁陶瓷狀薄膜是一種新興的技術，微弧氧化法工藝穩定可靠，加工設備簡單，制造方便，主要的化學反應在常溫下進行，易于控制，加工過程中使用的化學處理液是環保型，符合環保排放要求。