一种绝缘金属板及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种绝缘金属板及其制作方法，绝缘金属板是在金属基板(铝基板/铝合金基板)的表面直接制备阳极氧化层(氧化铝薄膜)，氧化铝薄膜具有良好的电绝缘性，可以作为绝缘层。本发明的有益之处在于：本发明的绝缘金属板，由于将氧化铝薄膜直接作为绝缘金属板的绝缘层使用，而氧化铝薄膜具有很高电绝缘性、优良热耗散特性和较好抗热冲击性能，所以本发明的绝缘金属板具有较强的散热能力和较高的可靠性，是理想的衬底材料之一；采用本发明的方法可在金属基板表面直接形成具有很高电绝缘性、优良热耗散特性和较好抗热冲击性能的氧化铝薄膜，无需再叠压一层环氧树脂，有效降低了生产成本。
【专利说明】一种绝缘金属板及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种绝缘金属板及其制作方法，属于电子材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]1969年日本三洋公司发明了绝缘金属基板(MS)，其具有较好的热耗散特性，能够满足承载器件基板的散热要求，已经在微电子封装等许多领域得到了成功的应用。
[0003]现有的绝缘金属基板通常采用下述方法制备而来:首先采用阳极氧化处理铝基板，然后在铝基板的阳极氧化层表面叠压一层环氧树脂，在环氧树脂表面叠压一层铜箔作为布线层，环氧树脂层作为绝缘层。
[0004]由于绝缘金属基板采用环氧树脂层作为绝缘层，环氧树脂层的热导率很低，所以使得绝缘金属基板的热导率也很低，绝缘金属基板热传导性能差则不利于热量扩散和器件运行温度降低，从而会导致元器件寿命变短、功率输出降低。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种机械性能好、热导率高、成本低的绝缘金属板，以及该绝缘金属板的制作方法。
[0006]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
[0007]—种绝缘金属板，其特征在于，由金属基板和阳极氧化层组成，前述阳极氧化层直接制备在前述金属基板的表面，金属基板为铝基板或者铝合金基板，阳极氧化层为具有良好电绝缘性的氧化铝薄膜。
[0008]前述的绝缘金属板，其特征在于，通过采用硫酸阳极氧化工艺直接在金属基板的表面制备阳极氧化层得来，具体包括如下步骤:
[0009](1)除油:除去金属基板表面的油污，晾干，前述金属基板为铝基板或者铝合金基板；
[0010](2)碱蚀:用碱蚀液进一步清洗金属基板表面的油污，并清除金属基板表面的自然氧化膜和划痕；
[0011](3)水洗:金属基板用蒸馏水进行多重清洗，直至表面清洁；
[0012](4)中和、出光:用5%的硝酸溶液浸洗金属基板10?30s,进行酸碱中和及出光；
[0013](5) 二次水洗:用蒸馏水浸洗金属基板；
[0014](6)阳极氧化:采用180_250g/L的硫酸溶液作为阳极氧化液，阴极材料采用紫铜，温度控制在22±2°C，电压控制在16±1V，阳极电流密度控制在0.8A/dm2，阳极氧化时间控制在 120-150min ；
[0015](7)封闭:对金属基板进行封闭处理。
[0016]前述的绝缘金属板，其特征在于，在步骤(2)中，每1L碱蚀液中含有50g氢氧化钠、45g亚硝酸钠、50g葡萄糖酸钠。
[0017]前述的绝缘金属板，其特征在于，在步骤(7)中，封闭处理金属基板的过程为:
[0018]用5g/L醋酸镍溶液加热到98°C对金属基板进行封闭处理5-10min。
[0019]本发明的有益之处在于:
[0020]1、本发明的绝缘金属板，由于将氧化铝薄膜(即阳极氧化层2)直接作为绝缘金属板的绝缘层使用，而氧化铝薄膜具有很高电绝缘性、优良热耗散特性和较好抗热冲击性能，所以本发明的绝缘金属板具有较强的散热能力和较高的可靠性，是理想的衬底材料之一；
[0021]2、采用本发明的方法可在金属基板表面直接形成具有很高电绝缘性、优良热耗散特性和较好抗热冲击性能的氧化铝薄膜，该氧化铝薄膜(即阳极氧化层2)直接作为绝缘金属板的绝缘层使用，无需再叠压一层环氧树脂，有效降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是带有铜布线层的绝缘金属板的示意图。
[0023]图中附图标记的含义:1_金属基板，2-阳极氧化层，3-铜布线层。
【具体实施方式】
[0024]以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0025]参照图1，本发明的绝缘金属板，其是通过硫酸阳极氧化工艺直接在金属基板1的表面制备阳极氧化层2，金属基板1为铝基板或者铝合金基板，阳极氧化层2为氧化铝薄膜，氧化铝薄膜具有良好的电绝缘性，可以作为金属基板1与铜布线层3之间的绝缘层。
[0026]由于将氧化铝薄膜(即阳极氧化层2)直接作为绝缘金属板的绝缘层使用，而氧化铝薄膜具有很高电绝缘性、优良热耗散特性和较好抗热冲击性能，所以本发明的绝缘金属板具有较好的机械性能、较强的散热能力和较高的热导率。
[0027]另外，由于本发明的绝缘金属板上无需再叠压一层环氧树脂，所以本发明的绝缘金属板的生产成本更低。
[0028]下面介绍上述绝缘金属板的制作方法。
[0029]制作绝缘金属板采用的是硫酸阳极氧化工艺，直接在金属基板1的表面制备阳极氧化层2，具体步骤如下:
[0030](1)除油
[0031]将2A12-T4铝合金基板依次经400#、600#、800#砂纸研磨后，先用W2.5金刚石研磨膏抛光，然后用四氯化碳溶剂超声波清洗，以除去铝合金基板表面的油污，晾干。
[0032](2)碱蚀
[0033]用碱蚀液进一步清洗铝合金基板表面的油污，并清除铝合金基板表面的自然氧化膜和划痕。
[0034]每1L碱蚀液中含有50g氢氧化钠、45g亚硝酸钠、50g葡萄糖酸钠。铝合金基板在碱蚀液中浸洗的时间为5-10min。
[0035](3)水洗
[0036]铝合金基板用蒸馏水进行多重清洗，观察表面清洁程度，必要时可重复碱蚀步骤，直至铝合金基板的表面清洁。
[0037](4)中和、出光
[0038]用5%的硝酸溶液浸洗基板10?30s，进行酸碱中和及出光。
[0039](5) 二次水洗
[0040]用蒸馏水浸洗铝合金基板，直至残液都清洗掉。
[0041](6)阳极氧化
[0042]采用180g/L的硫酸溶液作为阳极氧化液，阴极材料采用紫铜，温度控制在22±2°C，电压控制在16±1V，阳极电流密度控制在0.8A/dm2，阳极氧化时间控制在120-150min,具体视氧化进行的程度而定。
[0043](7)封闭
[0044]用5g/L醋酸镍溶液加热到98°C对铝合金基板进行封闭处理5_10min，最终得到乳白色的2A12-T4铝合金绝缘金属板。
[0045]将2A12-T4铝合金绝缘金属板置于离子镀膜机的真空室沉积铜薄膜30min，从而在2A12-T4铝合金绝缘金属板上得到铜布线层3，如图1所示。
[0046]使用胜利VC9802A数字万用表测试2A12-T4铝合金绝缘金属板的绝缘效果，测试结果如下:
[0047](1)铜布线引脚A、B两点及C、D两点之间导通(电阻在几十欧姆到一百欧姆之间)，说明铜布线导电性良好；
[0048](2)未布线处任意两点，A、C两点，A、D两点，B、C两点，B、D两点，均不导通(ΜΩ
级绝缘)，说明铜布线与基体不导通，即基板表面的绝缘效果非常理想。
[0049]由此可见，本发明的绝缘金属板在保证铜布线具有良好导电性的前提下，绝缘效果非常理想。
[0050]需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种绝缘金属板，其特征在于，由金属基板(I)和阳极氧化层(2)组成，所述阳极氧化层(2)直接制备在所述金属基板(I)的表面，金属基板(I)为铝基板或者铝合金基板，阳极氧化层(2)为具有良好电绝缘性的氧化铝薄膜。
2.根据权利要求1所述的绝缘金属板，其特征在于，通过采用硫酸阳极氧化工艺直接在金属基板的表面制备阳极氧化层得来，具体包括如下步骤: (1)除油:除去金属基板表面的油污，晾干，所述金属基板为铝基板或者铝合金基板； (2)碱蚀:用碱蚀液进一步清洗金属基板表面的油污，并清除金属基板表面的自然氧化膜和划痕； (3)水洗:金属基板用蒸馏水进行多重清洗，直至表面清洁； (4)中和、出光:用5%的硝酸溶液浸洗金属基板10?30s,进行酸碱中和及出光； (5)二次水洗:用蒸馏水浸洗金属基板； (6)阳极氧化:采用180-250g/L的硫酸溶液作为阳极氧化液，阴极材料采用紫铜，温度控制在22±2°C，电压控制在16±1V，阳极电流密度控制在0.8A/dm2，阳极氧化时间控制在120-150min ； (J)封闭:对金属基板进行封闭处理。
3.根据权利要求2所述的绝缘金属板，其特征在于，在步骤(2)中，每IL碱蚀液中含有50g氢氧化钠、45g亚硝酸钠、50g葡萄糖酸钠。
4.根据权利要求2所述的绝缘金属板的制作方法，其特征在于，在步骤(7)中，封闭处理金属基板的过程为: 用5g/L醋酸镍溶液加热到98°C对金属基板进行封闭处理5-10min。
【文档编号】C25D11/16GK104451818SQ201410654338
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】何宇廷, 侯波, 崔荣洪, 安涛, 邓乐乐 申请人:中国人民解放军空军工程大学