CN108323020A - 陶瓷铝基板的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷铝基板的生产方法，包括如下步骤：步骤1，在铝板的表面氧化一层陶瓷作为基板；步骤2，将步骤1中形成的基板的表面通过真空磁控溅射镀一层过渡金属钛；步骤3，将步骤2中形成的表面镀有过渡金属钛的基板再通过真空磁控溅射镀一层铜；以及步骤4，将步骤3中形成的表面铜镀层进行电镀铜加厚。该生产方法能生产导热可以达到100‑‑200W/m·K，耐击穿电压强度可以大于2.0kV的陶瓷铝基板。
Description
技术领域
本发明涉及印制线路板领域，特别涉及一种陶瓷铝基板的生产方法。
背景技术
当前市场上覆铜板主要分为铝基板、树脂基板和烧结陶瓷基板三类。导热系数表征的是覆铜板的导热性能，覆铜板作为基板使用，需要及时地将器件产生的热量传导出去，尤其表现在大功率LED等领域，如何提高导热性能一直是困扰覆铜板行业多年的问题。击穿电压表征的是覆铜板耐短时工频电压击穿的能力，为保证整机电子产品的正常、稳定的运行、使用，绝缘基板不能出现有离子迁移现象的发生。因为这种现象的发生，直接影响着整机的绝缘可靠性、耐电压，甚至会出现电路导线间的短路。
但是，传统的LED用基板导热系数低，铝基板一般导热系数1-2W/m·K,树脂基板一般导热系数小于1W/m·K，陶瓷基板一般导热系数25-30W/m·K，烧结陶瓷基板虽然导热性能很好，但是其生产过程能源消耗过大，成本很高，加工困难。铝基板的击穿电压低，基本在2kV，最高不过3kV，特别是铝基板绝缘层制约了导热性能，耐腐蚀性差。树脂基板的导热性能较差。烧结陶瓷基板经高温烧结而成，能源消耗较高，虽然导热性能很好，但是价格昂贵，加工困难，板面面积小。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷铝基板的生产方法，能生产导热可以达到100--200W/m·K，耐击穿电压强度可以大于2.0kV的陶瓷铝基板。
为实现上述目的，本发明提供了一种陶瓷铝基板的生产方法，包括如下步骤：步骤1，在铝板的表面氧化一层陶瓷作为基板；步骤2，将步骤1中形成的基板的表面通过真空磁控溅射镀一层过渡金属钛；步骤3，将步骤2中形成的表面镀有过渡金属钛的基板再通过真空磁控溅射镀一层铜；以及步骤4，将步骤3中形成的表面铜镀层进行电镀铜加厚。
优选地，铝板的表面氧化一层20-50微米的陶瓷。
优选地，过渡金属钛为3-10微米厚度。
优选地，铜镀层的厚度为3-10微米。
优选地，铜镀层通过电镀铜加厚到20-70微米。
优选地，将步骤1中形成的基板的表面清洗后进行步骤2。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过氧化加真空镀膜法制成的陶瓷铝基板，导热可以达到100--200W/m·K，耐击穿电压强度可以大于2.0kV，解决了传统铝基板导热系数低和焊接时耐高温差的问题。
附图说明
图1是根据本发明的生产方法生产的陶瓷铝基板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
参见图1，根据本发明具体实施方式的一种陶瓷铝基板的生产方法，包括如下步骤：
步骤1，在铝板1的表面氧化一层陶瓷2作为基板；
步骤2，将步骤1中形成的基板的表面通过真空磁控溅射镀一层过渡金属钛3；
步骤3，将步骤2中形成的表面镀有过渡金属钛3的基板再通过真空磁控溅射镀一层铜4；以及
步骤4，将步骤3中形成的表面铜镀层进行电镀铜加厚。
上述方案，通过氧化加真空镀膜法制成的陶瓷铝基板，导热可以达到100--200W/m·K，耐击穿电压强度，解决了传统铝基板导热系数低和焊接时耐高温差的问题。其中在步骤1中，在铝板的表面可以采取硬质阳极氧化、微弧氧化或普通氧化来氧化形成一层陶瓷。作为优选设计，铝板的表面氧化一层20-50微米的陶瓷，过渡金属钛为3-10微米厚度，铜镀层的厚度为3-10微米，铜镀层通过电镀铜加厚到20-70微米。
对于本方案中涉及到的真空磁控溅射，其工作原理：是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。
磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。
对于本方案中涉及到的硬质阳极氧化理方法，硬质阳极氧化膜一般要求厚度为25-150um，大部分硬质阳极氧化膜的厚度为50-80um，膜厚小于25um的硬质阳极氧化膜，用于齿键和螺线等使用场合的零部件，耐磨或绝缘用的阳极氧化膜厚度约为50um，在某些特殊工艺条件下，要求生产厚度为125um以上的硬质阳极氧化膜，但是必须注意阳极氧化膜越厚，其外层的显微硬度可以越低，膜层表面的粗糙度增加。硬质阳极氧化的槽液，一般是硫酸溶液以及硫酸添加有机酸，如草酸、氨基磺酸等。另外，可通过降低阳极氧化温度或降低硫酸浓度来实现硬质阳极氧化处理。对于铜含量大于5％或硅含量大于8％的变形铝合金，或者高硅的压铸造铝合金，也许还应考虑增加一些阳极氧化的特殊措施。例如，对于2XXX系铝合金，为了避免铝合金在阳极氧化过程中被烧损，可采用385g/L的硫酸加上15g/L草酸作为电解槽液，电流密度也应该提高到2.5A/dm以上。
作为优选设计，将步骤1中形成的基板的表面清洗后进行步骤2。在进行步骤2和3时，可以将步骤1中形成的基板安装到真空磁控溅射设备固定夹上进行。在进行完成步骤4后，可以进行相关品质检测，本方案生产的陶瓷铝基板已经经过实验室验证、小批量试用，可焊性良好及其他电热性能良好均可满足品质要求。
综上，本实施例的陶瓷铝基板的生产方法，通过氧化加真空镀膜法制成的陶瓷铝基板，导热可以达到100--200W/m·K，耐击穿电压强度可以大于2.0kV，解决了传统铝基板导热系数低和焊接时耐高温差的问题。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (6)
1.一种陶瓷铝基板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，在铝板的表面氧化一层陶瓷作为基板；
步骤2，将所述步骤1中形成的基板的表面通过真空磁控溅射镀一层过渡金属钛；
步骤3，将所述步骤2中形成的表面镀有过渡金属钛的基板再通过真空磁控溅射镀一层铜；以及
步骤4，将所述步骤3中形成的表面铜镀层进行电镀铜加厚。
2.根据权利要求1所述的陶瓷铝基板的生产方法，其特征在于，所述铝板的表面氧化一层20-50微米的陶瓷。
3.根据权利要求1所述的陶瓷铝基板的生产方法，其特征在于，所述过渡金属钛为3-10微米厚度。
4.根据权利要求1所述的陶瓷铝基板的生产方法，其特征在于，所述铜镀层的厚度为3-10微米。
5.根据权利要求1所述的陶瓷铝基板的生产方法，其特征在于，所述铜镀层通过电镀铜加厚到20-70微米。
6.根据权利要求1所述的陶瓷铝基板的生产方法，其特征在于，将所述步骤1中形成的基板的表面清洗后进行所述步骤2。
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