[發明專利]一種鋁合金基板印制電路板的制備工藝及設備

有效

• 申請號: 201710375009.4
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107858625B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王建剛;劉勇;林家寶;王雪輝
• 申請（專利權）人: 武漢華工激光工程有限責任公司
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/131;C23C4/10;C23C4/08;C23C4/18;H05K1/05;H05K3/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉秋芳

本發明公開了一種鋁合金基板印制電路板的制備工藝及設備，制備工藝包括：在鋁合金基板表面采用電弧噴涂鋁涂層作為打底層；在鋁涂層上采用等離子噴涂法噴涂陶瓷涂層；采用真空滲透完成陶瓷涂層的封孔；在陶瓷涂層表面噴涂水溶性陶瓷涂層，然后將水溶性陶瓷涂層進行烘烤，使陶瓷表面形成陶瓷薄膜層，完成陶瓷絕緣層的制備；采用激光在陶瓷絕緣層上布線。制備設備包括傳動帶、第一加熱爐、電弧噴涂裝置、等離子噴涂裝置、真空爐、噴涂水溶性陶瓷裝置、第二加熱爐、激光器。本發明實現了高散熱性、優異的電氣性能、電磁屏蔽性能以及靈活的加工方式和規模化生產鋁合金基板陶瓷電路板的制備，具有高穩定性、可靠性，并能在苛刻環境下使用，提高鋁合金電路板的使用范圍。

技術領域

本發明涉及鋁合金基板印制電路板的領域，尤其涉及一種鋁合金基板印制電路板的制備工藝及設備。

背景技術

隨著電子產品功能上越來越強,重量上越來越輕,體積卻越來越小，這就要求印制板上元件組裝密度和集成度越來越高，造成單位面積上的功率消耗越來越大，因此對PCB基板的散熱性要求越來越高。基板的散熱性差，會導致印制電路板上元器件過熱，從而使電子產品的可靠性下降。

金屬基PCB由金屬基層、絕緣層和導電層組成。由于在金屬基板上涂覆較薄的絕緣層，大幅度的提高其散熱效率。其次，金屬基PCB可以實現電路中各個元器件間的電氣連接，替代復雜的布線，減少傳統方式下的接線工作量，簡化了電子產品的裝配、焊接和調試工作。其次，采用金屬基PCB可以最大限度的縮小整機體積，降低了產品成本，提高了電子設備的質量和可靠性,具有良好的一致性，并可以采用標準化設計，有利于焊接的機械化，提高生產效率。因此，廣泛的應用于集成電路、汽車、摩托車、辦公自動化、大功率電器設備、電源設備等領域，特別是近年來的LED照明工程中。

鐵基PCB質量大，且未經處理的鐵基表面長時間暴露在空氣中會生銹，產生的銹跡層疏松、多孔，吸水、吸氣能力強，隨著時間的推移，銹跡層越來越厚，造成鐵基PCB絕緣性以及散熱性下降，且產生的銹跡容易脫落到其它電器元件中，造成電路的短路和故障，輕則造成設備不能正常運行，重則造成設備燒毀。銅基PCB在重量上也不具備優勢，并且長時間的暴露在空氣中也會產生銅銹，造成的后果跟鐵基PCB是一樣的嚴重，因而，鐵、銅等金屬不太適合用于金屬基PCB的基板。鋁合金具有耐高溫性、高散熱性、高尺寸穩定性、良好的強度及柔韌性、耐離子遷移性和高的擊穿強度和電磁屏蔽性能，且相對于鐵、銅等金屬具有重量輕，耐蝕性強，是金屬基PCB中應用最廣的一種金屬基材。

鋁合金基PCB主要由鋁合金基板、絕緣層以及線路層所組成，按照絕緣層的種類可分為有機樹脂、陶瓷及玻璃鋁合金基PCB。有機樹脂具有介電常數低，設計自由度高、加工方便及大批量生產和制造成本低廉等優點，是應用最為廣泛的一種鋁合金基板PCB，但高功率、狹小空間運行的設備在沒有外部水冷散熱的情況下，其內部環境的溫度高達80～120℃，電氣元件的溫度超過200℃，大大的超過了有機樹脂基板的承受(120℃以下)溫度，限制其應用范圍。在普通工況條件下，其制造成本遠高于常規塑料PCB，因此有機樹脂型鋁合金基PCB的應用范圍有限，很難發揮鋁合金基板的優勢。陶瓷材料具有耐熱性高、尺寸穩定性高、耐離子遷移性和高的擊穿強度等優點，是一種理想的絕緣層材料。但是陶瓷與鋁合金在物理、化學等方面存在巨大的差異，尤其是兩者的膨脹系數相差巨大，陶瓷型鋁合金PCB處于一個不間斷的冷-熱循環過程中，由熱膨脹差異導致的應力積累，長期的使用非常容易在鋁合金與陶瓷絕緣層界面處產生裂紋，造成陶瓷型鋁合金PCB失效。玻璃類陶瓷熱膨脹系數及介電常數變化范圍大、力學性能優良、電絕緣性好、結構致密、密封性好及化學溫度性好等優點。不但具有有機塑料基電路板易成型、彎曲和沖孔等特點，而且該類電路基板在400℃下不發生任何熱變現象，是一種非常有發展前景的材料，但是玻璃類陶瓷材料雖然克服了玻璃高溫軟化的問題，卻遇到了與金屬基板潤濕性差的問題，是制造玻璃型鋁合金PCB的一個難以逾越的瓶頸。