[發明專利]一種金屬陶瓷復合基板及其制造方法

有效

• 申請號: 201310031092.5
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103079339A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 王新中;廖秋榮;董山山;楊向紅
• 申請（專利權）人: 深圳市泓亞光電子有限公司
• 主分類號: H05K1/02
• 分類號: H05K1/02;H05K1/05;H05K3/00;H01L33/62;H01L33/54
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于基板領域，尤其涉及一種金屬陶瓷復合基板及其制造方法。

背景技術

隨著大功率、高密度電子器件的發展，電子器件的散熱問題日益突出。特別是近年來大功率半導體照明器件的應用，例如發光二級管（LED），使得解決其散熱問題顯得異常重要。由于LED的光譜中不含紅外部分，LED芯片產生的熱量只能以熱傳導的形式通過基板進行散熱。

通常，這些電子器件一般安裝在具有絕緣基底的線路板上，例如，采用導熱系數低的環氧樹脂作為絕緣、粘接層的金屬基覆銅板，散熱效果不夠理想，已遠遠無法滿足使用的要求。

為了改進上述問題，業界采用過多種不同的方法。例如，一種方法就是在傳統的印刷電路板上嵌入金屬核心以改善電路板層面的散熱，形成金屬基印刷電路板（Metal?Core?PCB，MCPCB），然而，MCPCB存在一些限制，在電路系統運作時不能超過140℃以及在制造過程中不得超過250℃～300℃，而且其聚合物絕緣層的導熱性較差，無法獲得良好的導熱效果；另一種方法是采用陶瓷材料作為基板材料，即將銅箔在高溫下直接鍵合到氧化鋁（Al₂O₃）或氮化鋁（AlN）陶瓷基片表面（單面或雙面）上以形成陶瓷基板，雖然這類陶瓷基板具有良好的導熱性和絕緣性，但是制作高導熱的陶瓷材料需要在高溫高壓下完成，存在制造困難、成本高、難以制成大面積基板等問題。

還有一種方法是通過在金屬基板表面形成一層陶瓷薄膜的金屬陶瓷復合基板。如中國專利申請CN200710087523.4公開了一種陽極氧化金屬基板模塊以提高電路板的熱輻射性能；中國專利申請CN201010505050.7公開了一種金屬基氮化鋁絕緣基板制備方法，是在金屬基板上直接噴涂氮化鋁層；以及中國專利申請CN201010600737.9公開了一種具氮化鋁薄膜的熱擴散元件及其制造方法，是直接在金屬基板上形成一層氮化鋁薄膜。由于金屬與陶瓷在晶體結構參數、物理特性（如熱膨脹系數）等方面的差異，使得金屬表面不易形成陶瓷薄膜，陶瓷薄膜與金屬基體的結合性能也較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬陶瓷復合基板及其制造方法，旨在解決現有技術中金屬基板的導熱性差以及金屬陶瓷復合基板的結合性能差的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種金屬陶瓷復合基板包括金屬基體、設置于所述金屬基體之第一表面的陶瓷層以及設置于所述陶瓷層之背離所述金屬基體的表面的金屬線路層，所述陶瓷層位于所述金屬基體與所述金屬線路層之間。該金屬陶瓷復合基板還包括通過在所述金屬基體之第一表面上注入氮形成的并連接所述陶瓷層的金屬陶瓷過渡層，所述金屬陶瓷過渡層為金屬和金屬氮化物的混合物構成，所述陶瓷層由陶瓷薄膜構成。

進一步地，所述金屬基體由鋁或者鋁合金材料制成。

優選地，所述金屬陶瓷過渡層為鋁和氮化鋁的混合物構成，所述氮化鋁的重量比例范圍為20%~80%，所述金屬陶瓷過渡層的厚度范圍為1nm~1000nm。

進一步地，所述陶瓷薄膜為氮化物薄膜。

優選地，所述金屬線路層由銅箔層、銅箔層和在所述銅箔層之表面形成的鍍銀或者銅箔層和在所述銅箔層之表面形成的鍍鎳鈀金構成，所述銅箔層上設有通過蝕刻方式形成的電路結構。

本發明實施例的另一目的在于提供一種金屬陶瓷復合基板的制造方法，包括以下步驟：研磨并拋光金屬基體之第一表面；利用離子注入法在所述金屬基體之第一表面注入氮并形成由金屬和金屬氮化物構成的金屬陶瓷過渡層；利用氣相沉積方法在所述金屬陶瓷過渡層一表面形成由陶瓷薄膜構成的陶瓷層；以及在所述陶瓷層之背離所述金屬基體的表面設置金屬線路層，以使所述陶瓷層位于所述金屬陶瓷過渡層與所述金屬線路層之間。

進一步地，所述金屬基體由鋁或者鋁合金材料制成。

優選地，所述金屬陶瓷過渡層為鋁和氮化鋁的混合物構成，所述氮化鋁的重量比例范圍為20%~80%，所述金屬陶瓷過渡層的厚度范圍為1nm~1000nm。

進一步地，所述陶瓷薄膜為氮化物薄膜。

優選地，在所述陶瓷層之背離所述金屬基體的表面設置金屬線路層的步驟包括：在所述陶瓷層背離所述金屬基體的表面壓合、燒結、電鍍、蒸鍍或者真空濺鍍一層銅箔；以及利用掩模蝕刻的方式在所述銅箔上制作電路結構。