[發明專利]一種導熱鋁基核心的金屬基板及其制備方法

無效

• 申請號: 201110132947.4
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102256441A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 崔國峰;馬達明
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H05K1/05
• 分類號: H05K1/05;H05K3/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明涉及高導熱金屬基板材料，具體涉及一種高導熱鋁基核心的金屬基板及其制備方法。

背景技術

隨著電子產品向輕、薄、小、高密度、多功能化發展，線路板上元件組裝密度和集成度越來越高，功率消耗越來越大，對基板的散熱性能要求也越來越高。如果基板的散熱性不好，就會導致線路板上的元器件過熱，使整體的可靠性大大降低。因此，研究性能可靠的高導熱金屬基板已經迫在眉睫。

金屬基板一般包含三層結構，分別是導電層（用作線路）、絕緣層和金屬基層（用于導熱）。其中絕緣層是一層低熱阻、高介電常數的導熱絕緣材料，主要起到連接、絕緣和導熱的作用，是金屬基板的核心技術所在。

根據導電層與金屬基層連接方式的不同，目前的絕緣層主要有兩種：1、通過將無機聚合物（如氧化鋁或氮化鋁）粉末摻雜到有機導熱膠中，制得熱導率提高的絕緣層，把導電層和金屬基層直接粘接在一起。這類絕緣層的缺點是熱導率太低（不足2～3W/m·K），且有機導熱膠的熱膨脹比金屬大，受熱后容易變形，根本無法滿足高密度元器件組裝線路板的散熱要求。2、通過閥金屬陽極氧化制備絕緣層，如在鋁表面上陽極氧化制備氧化鋁絕緣層，然后在上面導電金屬化制造導電層。這類絕緣層的熱導率比一般有機絕緣導熱膠大得多（如氧化鋁的熱導率約30W/m·K），是一種導熱性較為理想的絕緣材料。然而由于氧化鋁與金屬導線的應力不匹配，加熱升溫后基板容易脆裂，嚴重影響了基板性能的可靠性；且氧化鋁表面的大量微孔結構也會對其絕緣性能造成一定的影響，因此用氧化鋁絕緣層制備的高導熱金屬基板仍然無法全面推廣使用。

發明內容

本發明的目的在于根據現有技術的不足，提供一種導熱率大于20?W/m·K的高導熱鋁基核心的金屬基板，具有質量輕、導熱高等優點，適合用于大功率電子元器件貼合和大功率發光二極管使用。

本發明的另一目的是提供上述高導熱鋁基核心的金屬基板的制備方法。

本發明通過以下技術方案實現上述目的：

一種高導熱鋁基核心的金屬基板，是由金屬鋁為基板（以下簡稱鋁基板），上表面經處理生成氧化鋁絕緣層，氧化鋁絕緣層外表面依次鍍上緩沖層、第一導電層、第二導電層和可焊層形成。

所述金屬鋁基板厚度為0.05~5.00?mm，氧化鋁絕緣層厚度為0.01~2.00mm，緩沖層厚度為300~800?，第一導電層厚度為300~800?，第二導電層厚度為0.05~1.00?mm，和可焊層厚度為4~20μm。

所述緩沖層金屬為鎢、鉬、鈦或其中任意兩種金屬的合金，該處緩沖層能有效地防止絕緣層和導電層之間剝落。

所述第一導電層金屬為銅、鎳、鐵、銀、金、鈀或其中任意兩種金屬的合金。

所述第二導電層金屬為銅、銀、金或其中任意兩種金屬的合金。

所述可焊層金屬為化學鍍鎳/浸金（ENIG）、化學鍍/電鍍銀（即化學鍍銀或電鍍銀）或化學鍍/電鍍錫（即化學鍍錫或電鍍錫）。這些金屬具有優良的可焊性和耐腐蝕性，可以同時作為保護層。

一種高導熱鋁基核心的金屬基板的制備方法，步驟如下：

（1）用陽極氧化溶液處理鋁基板上面，生成氧化鋁絕緣層；

（2）在氧化鋁絕緣層進行熱應力緩沖層加工，采用物理沉積法，鍍上緩沖層金屬，緩沖層的熱膨脹系數與氧化鋁的熱膨脹系數相一致；

（3）在緩沖層表面采用物理沉積法，鍍上第一導電層金屬；

（4）在第一導電層表面采用電化學沉積法，鍍上第二導電層金屬；

（5）在第二導電層表面進行貼膜、蝕刻處理，得到所需線路，然后采用電化學沉積法，鍍上可焊層金屬。

步驟（1）所述陽極氧化溶液包含有機添加劑和無機添加劑，其中有機添加劑為乙酸、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、丙三醇、磺基水楊酸或乙二胺四乙酸中的一種或幾種，無機添加劑為釔、鈰或鑭中任意一種或幾種金屬的鹽。這些添加劑使生長出來的氧化鋁表面更加致密，絕緣性能和導熱性能進一步提高。

所述物理沉積法為離子鍍、濺射或蒸鍍，所述化學沉積法為電鍍或化學鍍，均為本領域常規技術。

在上述制備方法中，首先在氧化鋁絕緣層表面進行緩沖層加工，生成一層與氧化鋁熱膨脹系數相匹配的緩沖層，再通過一定的方法使之實現導電化，接著通過電化學沉積法加厚導電層，最后鍍上耐腐蝕和可焊性好的保護層。?

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

（1）本發明提供的高導熱鋁基核心的金屬基板制備方法，采用的原料均不含重金屬，對環境友好，而且原料簡單易得，生產工藝穩定，易于操作；