高导热的陶瓷铝复合基板及给铝板热镀锡的超声波设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高导热的陶瓷铝复合基板及给铝板热镀锡的超声波设备，该复合基板包括氧化铝陶瓷基板和铝板；氧化铝陶瓷基板的一面真空溅镀三层金属镀膜后形成溅镀陶瓷基板，三层金属镀膜由上至下依次为镍钒合金镀膜层、镍铜合金镀膜层和纯银镀膜层；铝板的一面超声热镀锡层后形成热镀铝板；溅镀陶瓷基板与热镀铝板热压熔焊后形成陶瓷铝复合基板。本实用新型在氧化铝陶瓷基板上采用真空溅镀工艺溅镀三层金属镀膜，由于溅镀的金属镀膜与氧化铝陶瓷基板之间附着强度高及金属镀膜之间结合力牢固，具有很高的导热性；同时，超声波热镀锡形成锡层，使得该基板具有导热性极佳、成本低及重量轻等特点。
【专利说明】高导热的陶瓷铝复合基板及给铝板热镀锡的超声波设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子陶瓷领域，尤其涉及一种高导热的陶瓷铝复合基板及给铝板热镀锡的超声波设备。
【背景技术】
[0002]随着LED照明技术向高亮度、高功率的方向的迅速发展，对LED晶片安装基板的导热性要求越来越高，现已从常规的FR4 PCB板，发展到导热率显著提高的所谓“金属核心的印刷电路板”(MCPCB)，再进一步发展到陶瓷一金属直接复合基板，使PCB板的导热率提高几十倍以上。如现有技术中就有高导热的陶瓷一铜复合基板，该基板虽然具有极高的导热率，但由于铜的比重较大，价格也较高，使用推广时受到一定局限。另外，市面上虽然尝试着采用铝制材料与陶瓷材料配合制成复合基板，但是由于铝在空气中极易氧化，生成一层致密的氧化铝薄膜覆盖在铝板表面，进而限制了陶瓷铝复合基板产生并推向市场使用。
【发明内容】
[0003]针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种导热性极佳、成本低、重量轻及耐热性强的高导热的陶瓷铝复合基板及给铝板热镀锡的超声波设备。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供一种高导热的陶瓷铝复合基板，包括氧化铝陶瓷基板和铝板；所述氧化铝陶瓷基板的一面真空溅镀三层金属镀膜后形成溅镀陶瓷基板，三层金属镀膜由上至下依次为镍钒合金镀膜层、镍铜合金镀膜层和纯银镀膜层；所述铝板的一面超声热镀锡层后形成热镀铝板；所述溅镀陶瓷基板与热镀铝板热压熔焊后形成陶瓷招复合基板。
[0005]其中，所述锡层的厚度在0.15?0.25毫米之间。
[0006]其中，所述镍钒合金镀膜层厚度在0.15?0.2微米之间。
[0007]其中，所述镍铜合金镀膜层的厚度在0.4?0.7微米之间。
[0008]其中，所述纯银镀膜层的厚度在0.2?0.3微米之间。
[0009]其中，所述锡层的表面上涂覆有助焊剂。
[0010]为实现上述目的，本实用新型还提供一种给铝板热镀锡的超声波设备，包括超声波换能器、超声波发生器、水箱、超声波焊头和盛装有锡液的超声波锡炉；所述超声波发生器与超声波换能器电连接，所述超声波换能器安装在超声波锡炉的侧壁上，所述超声波换能器的内部安装有水冷套，且所述水冷套通过冷却水管与水箱相通，所述超声波焊头贯穿超声波锡炉的炉壁后伸入锡液内，且与超声波锡炉内的铝板接触，所述铝板超声热镀后表面形成如前述的锡层。
[0011]其中，所述超声波发生器通过电缆与超声波换能器电连接。
[0012]其中，所述锡液的温度在在220?240度之间。
[0013]与现有技术相比，本实用新型提供的高导热的陶瓷铝复合基板及给铝板热镀锡的超声波设备，具有以下有益效果:在氧化铝陶瓷基板上采用溅镀工艺溅镀镍钒合金镀膜层、镍铜合金镀膜层和纯银镀膜层这三层金属镀膜，由于真空溅镀的金属镀膜与氧化铝陶瓷基板之间附着强度高及金属镀膜之间结合力牢固，因此具有很强的耐热性；同时，铝板经过超声波热镀锡形成锡层，超声波以每秒几万次的频率不断冲击破碎并清除铝板表面的氧化层，使纯净的铝表面与高温锡液直接紧密接触、摩擦，在接触面上发生原子扩散，达到牢固可靠的锡一铝焊接效果。本实用新型提供的复合基板具有导热性极佳、成本低及重量轻等特点，利于在高亮度、高功率的LED照明设备中推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型中经真空溅镀的陶瓷基板结构图；
[0015]图2为本实用新型中给铝板热镀锡的超声波设备的结构图；
[0016]图3为本实用新型中铝板经过图2设备热镀后形成热镀铝板的结构图；
[0017]图4经真空溅镀的陶瓷基板与热镀铝板热压熔焊后形成复合基板的结构图。
[0018]主要元件符号说明如下:
[0019]1、陶瓷铝复合基板10、氧化铝陶瓷基板
[0020]11、铝板12、镍钒合金镀膜层
[0021]13、镍铜合金镀膜层14、纯银镀膜层 [0022]15、锡层16、超声波换能器
[0023]17、超声波发生器18、水箱
[0024]19、超声波焊头20、超声波锡炉
[0025]21、水冷套22、冷却水管
[0026]23、锡液24、电缆
【具体实施方式】
[0027]为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
[0028]请参阅图1及图3-4，本实用新型的高导热的陶瓷铝复合基板，包括氧化铝陶瓷基板10和铝板11 ;氧化铝陶瓷基板10的一面真空溅镀三层金属镀膜后形成溅镀陶瓷基板，三层金属镀膜由上至下依次为镍钒合金镀膜层12、镍铜合金镀膜层13和纯银镀膜层14 ;铝板11的一面超声热镀锡层后形成热镀铝板；溅镀陶瓷基板与热镀铝板热压熔焊后形成陶瓷铝复合基板I。
[0029]在本实施例中，镍钒合金镀膜层12厚度在0.15~0.2微米之间，镍铜合金镀膜层13的厚度在0.4~0.7微米之间，纯银镀膜层14的厚度在0.2~0.3微米之间，锡层15的厚度在0.15~0.25毫米之间，且锡层15的表面上涂覆有助焊剂(图未示)。
[0030]请进一步参阅图2-3，为实现上述的高导热的陶瓷铝复合基板，本实用新型提供了给铝板热镀锡的超声波设备，包括超声波换能器16、超声波发生器17、水箱18、超声波焊头19和盛装有锡液23的超声波锡炉20 ;超声波发生器17与超声波换能器16电连接，超声波换能器16安装在超声波锡炉20的侧壁上，超声波换能器16的内部安装有水冷套21，且水冷套21通过冷却水管22与水箱18相通，超声波焊头19贯穿超声波锡炉20的炉壁后伸入锡液23内，且与超声波锡炉20内的铝板11接触；铝板11超声热镀后表面形成锡层15。在该结构中，超声波发生器17通过电缆24与超声波换能器16电连接。在热锡过程中，通电后超声波发生器17通过电缆24将超声波电流输送给超声波换能器16，锡液23的温度在在220?240度之间；将铝板11插入锡液23中并紧贴超声波焊头19匀速缓慢地滑过，使锡液23均匀地焊接在铝板11的表面上。最后形成如图3所示:铝板11的一面上均匀热镀了一层锡层15，锡层的厚度为0.15?0.25毫米。铝板11在镀锡前经过清洗，以清除表面污溃。
[0031]本实用新型提供的高导热的陶瓷铝复合基板，具有如下结构和工艺:
[0032]首先，采用真空溅镀工艺，依次在氧化铝陶瓷基板10上溅镀三层很薄的金属镀膜，如图1所示:在氧化铝陶瓷基板10的一面先溅镀一镍钒合金镀膜层12，该镍钒合金镀膜层12的钒含量为6%?10%，其余为镍，厚度为0.15?0.2微米；在镍钒合金镀膜层12的基础上再溅镀镍铜合金镀膜层13，镍铜合金镀膜层13的镍含量20%?30%，其余为铜，厚度为0.4?0.7微米；在镍铜合金镀膜层13的基础上再溅镀纯银镀膜层14，纯银镀膜层14的银的纯度为99.99%，厚度为0.2?0.3微米。
[0033]其次，采用超声波热镀锡设备，如图2所示，在铝板11上热镀锡层15。因为铝在空气中极易氧化，生成一层致密的氧化铝薄膜覆盖在铝板表面，所以用常规的热镀锡工艺是无法给铝板镀锡的。在该设备镀锡过程中，超声波以每秒几万次的频率不断冲击破碎并清除铝板表面的氧化层，使纯净的铝表面与高温锡液直接紧密接触、摩擦，在接触面上发生原子扩散，达到牢固可靠的锡一招焊接效果。最终，热镀形成入图3所示的热镀铝板。
[0034]最后，在锡层15的表面上涂覆助焊剂，如图4所示，把溅镀陶瓷基板上有金属镀膜的的一面向下压在铝板11的锡层15上，保持一定压力，置入恒温箱中，温度调至220?250度，保持20?30分钟，使锡层15充分熔化，然后逐步降低温度，直至50度以下，再将熔接为一体的陶瓷铝复合基板I从恒温箱中取出。
[0035]另外，为提高生产效率，可将多块陶瓷铝基板摞在一起，并在上面施加一定压力，置入恒温箱中，使各层陶瓷一招复合基板各自熔接为一体。
[0036]本实用新型提供的高导热的陶瓷铝复合基板及给铝板热镀锡的超声波设备，具有以下优势:在氧化铝陶瓷基板10上采用溅镀工艺溅镀镍钒合金镀膜层11、镍铜合金镀膜层12和纯银镀膜层13这三层金属镀膜，由于真空溅镀的金属镀膜与氧化铝陶瓷基板10之间附着强度高及金属镀膜之间结合力牢固，因此具有很强的耐热性；同时，铝板11经过超声波热镀锡形成锡层15，超声波以每秒几万次的频率不断冲击破碎并清除铝板表面的氧化层，使纯净的铝表面与高温锡液直接紧密接触、摩擦，在接触面上发生原子扩散，达到牢固可靠的锡一铝焊接效果。本实用新型提供的复合基板具有导热性极佳、成本低及重量轻等特点，利于在高亮度、高功率的LED照明设备中推广使用。
[0037]以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种高导热的陶瓷铝复合基板，包括氧化铝陶瓷基板和铝板；其特征在于，所述氧化铝陶瓷基板的一面真空溅镀三层金属镀膜后形成溅镀陶瓷基板，三层金属镀膜由上至下依次为镍钒合金镀膜层、镍铜合金镀膜层和纯银镀膜层；所述铝板的一面超声热镀锡层后形成热镀铝板；所述溅镀陶瓷基板与热镀铝板热压熔焊后形成陶瓷铝复合基板。
2.根据权利要求1所述的高导热的陶瓷铝复合基板，其特征在于，所述锡层的厚度在0.15?0.25毫米之间。
3.根据权利要求1所述的高导热的陶瓷铝复合基板，其特征在于，所述镍钒合金镀膜层厚度在0.15?0.2微米之间。
4.根据权利要求1所述的高导热的陶瓷铝复合基板，其特征在于，所述镍铜合金镀膜层的厚度在0.4?0.7微米之间。
5.根据权利要求1所述的高导热的陶瓷铝复合基板，其特征在于，所述纯银镀膜层的厚度在0.2?0.3微米之间。
6.根据权利要求2所述的高导热的陶瓷铝复合基板，其特征在于，所述锡层的表面上涂覆有助焊剂。
7.—种给铝板热镀锡的超声波设备，其特征在于，包括超声波换能器、超声波发生器、水箱、超声波焊头和盛装有锡液的超声波锡炉；所述超声波发生器与超声波换能器电连接，所述超声波换能器安装在超声波锡炉的侧壁上，所述超声波换能器的内部安装有水冷套，且所述水冷套通过冷却水管与水箱相通，所述超声波焊头贯穿超声波锡炉的炉壁后伸入锡液内，且与超声波锡炉内的铝板接触，所述铝板超声热镀后表面形成权利要求1中的锡层。
8.根据权利要求7所述的给铝板热镀锡的超声波设备，其特征在于，所述超声波发生器通过电缆与超声波换能器电连接。
9.根据权利要求7所述的给铝板热镀锡的超声波设备，其特征在于，所述锡液的温度在在220?240度之间。
【文档编号】C25D5/20GK203734914SQ201420089629
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月1日 优先权日:2014年3月1日
【发明者】邬若军 申请人:深圳市安培盛科技有限公司