专利名称：高导散热铝覆金属底材结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高导散热铝覆金属底材结构，特别是涉及一 种专供高功率电子元件传导散热使用的铝覆金属底材结构。
背景技术：
目前电子元件功率越来越大，发出热量也随之越来越大，因此必 须配置叠构散热铝基板，以加快热量传导。例如大于1W的高功率发
光二极管(HIGH POWER LED),输入功率仅有15 — 20%转换成光，其 余80—85%则转换成热能，若这些热能未适时排出至外界，那么将会 使LED晶粒界面温度过高而影响发光效率及发光寿命。
现有的叠构散热铝基板90如图1所示的结构，只有铝合金散热层 91、绝缘导热胶层92与金属电路层93。铝合金散热层91经阳极处理 或经氢氧化钠浸泡，使其表面粗糙化后，再将此粗糙化后的铝合金散 热层91、绝缘导热胶层92与金属电路层93进行热压合成为一体，使 电子元件94的导线95焊接于金属电路层93上。此种散热铝基板90 因仅用铝合金作为散热材料，以及导热胶体的导热速率受限，而无法 更有效快速的散热。更因市面上各种导热胶体材料不同、特性不一， 且导热胶体粘性的选择限制，使得热压合条件与参数变得非常复杂且 不稳定，以致目前业界最常使用商品化生产的绝缘导热胶层92无法更 有效快速散热，且绝缘导热胶层92与铝合金散热层91接触面间的粘 着力强度低，经高温30(TC热冲击后易产生分离或爆板问题，使得产品 制作困难且品质可靠度低，无法满足目前市场需求。另外，亦有业者 推出陶瓷基板如氧化铝、LTCC(低温共烧陶瓷)、氮化铝等，而钻石 基板是以钻石层来取代绝缘导热胶层，以及直接铜接合基板(DBC)等技 术作出类似相关的散热基板，但都因制造工艺上重量限制，机械加工 困难，技术门槛太高，以及制作所需成本昂贵，而无法普及市场并满 足市场需求。发明内容
本实用新型的目的是提供一种高导散热铝覆金属底材结构，以提 升现有叠构散热铝基板的导散热速率。
为达到上述目的，本实用新型提供一种高导散热铝覆金属底材结 构，用于电性连接设置电子元件；该铝覆金属底材包含有 一铝金属
散热层、 一镀着金属导热层、 一绝缘导热胶层及一金属电路层依序结 合形成多层相叠结构体，该镀着金属导热层一侧设有密集凹凸起伏状 抓着面，以结合绝缘导热胶层的相对侧面。
本实用新型通过无电解电镀、电镀或真空蒸镀技术将铝金属散热
层表面镀着上一层金属如铜金属。因铜具有良好的导电、导热性，
其中铜的热传导率(400w/mk)几乎是铝合金代号5052(150w/mk)的2倍 以上。高热传导率意味着热量能更容易从材料的一端传导到另一端， 从而保证整个散热装置的散热面积能够得到充分的利用。例如利用铜 本身很高的热传导，将电脑中央处理器(CPU)或高功率发光二极管 (HIGH POWER LED)等电子元件在工作时瞬间产生的热量快速传导至 铝金属端，使整体高导散热铝覆金属底材上部与下部温度差明显增加， 加快热量传导，从而提高铝覆金属底材整体散热效果。
本实用新型高导散热铝覆金属底材在铝金属散热层表面镀着上一 层金属如铜，再于此镀着铜金属表面做压合前处理，如棕、黑(氧) 化等方式以增加表面积，再与绝缘导热胶做热压合处理，而形成绝缘 导热胶与镀着铜金属间强有力的键结，而铜铝交接面会因在热压合时 15(TC以上高温，以通过原子迁移而自然形成一铜铝合金层，让铜与铝 合金更紧密且牢固结合，且经0 12(TC冷热冲击试验300次后完全不会 有分离的现象产生。
本实用新型高导散热铝覆金属底材能够大幅提升各层间的键结 力，且对绝缘导热胶材有更宽广的选择性，不需受限于特定绝缘导热 胶材的特性，让制作参数容易掌握，进而达成更佳的良率与产率。
图1为现有叠构散热铝基板的剖视图；图2为本实用新型较佳实施例铝覆金属底材的剖视图; 图3为本实用新型另一实施例铝覆金属底材的剖视图。 主要元件符号说明
IO铝金属散热层 ll粗糙面 20镀着金属导热层 21抓着面
30绝缘导热胶层 40金属电路层
50电子元件 51导线
具体实施方式
有关本实用新型为达成上述目的，所采用的技术手段及其功效，
兹举出可行实施例，并且配合附图说明如下
请参阅图2所示，本实用新型高导散热铝覆金属底材主要用于电 性连接设置电子元件50。本实用新型铝覆金属底材包含有 一铝金属
散热层10、 一镀着金属导热层20、 一绝缘导热胶层30及一金属电路 层40依序结合形成多层相叠结构体，并且镀着金属导热层20 —侧设 有密集凹凸起伏状抓着面21，以结合绝缘导热胶层30的相对侧面，达 到更快速导热与散热功能，以解决现有绝缘导热胶层与铝基板彼此间 粘着性或附着性不佳等缺陷，避免经高温热冲击后产生分离或爆板等 问题。
继续说明本实用新型高导散热铝覆金属底材的实际制造程序，如 图2所示，先将铝金属散热层10浸泡于氢氧化钾或氢氧化钠水溶液中 (100g 200g/1， 50 8(TC)浸泡30 60秒，使其表面粗糙化构成一侧、 双侧或多侧粗糙面11。本实用新型以无电解电镀、电镀或真空蒸镀方 式，将金属镀着于已粗糙化的铝金属散热层10的至少一侧粗糙面11 上，以形成镀着金属导热层20如镀着金属铜，再将金属铜一侧表面经 刷磨、微蚀刻、超微蚀、喷金刚砂、黑(氧)化、黑(氧)化加还原转化、 棕化、水平微蚀棕化、化学镀锡或化学镀银等方法，使镀着金属铜一 侧成型为密集凹凸起伏状抓着面21，而且抓着面21除了可因粗糙化而 形成粗糙面之外，亦可另行处理成金属氧化生成绒毛面，以增加抓着 结合力与表面积。本实用新型以现有印刷电路板(PCB)热压合方式(15(TC以上热压1
小时)，将绝缘导热胶层30 —侧面热压合粘着于镀着金属导热层20的 相对抓着面21上，同时以相同热压合方式将金属电路层40如单面铜 箔、铜板、双面(导热)印刷电路板(参阅图3)、多层(导热)印刷电路板或 高密度互连印刷电路板(HDI板)热压合粘着于绝缘导热胶层30另一侧 面结合一体。而电子元件50的导线51(导脚、焊垫)以焊锡焊接至金属 电路层40，则该电子元件50即可在本实用新型高导散热铝覆金属底材 表面运行，并且电子元件50运行时所产生高热量经由金属电路层40 传至绝缘导热胶层30，再通过镀着金属导热层20快速吸附热能，并加 速导热给铝金属散热层10，达到有效快速散热，使电子元件50比现有 叠构散热铝基板更能降低温度热量，且具有更良好的运行效率。
在图2及图3所示的较佳实施例中，本实用新型铝覆金属底材的 铝金属散热层10最好选用纯铝或铝合金材料，并且铝金属散热层10 的厚度设为0.4mm— 3.2mm，而铝金属散热层10 —侧可设有粗糙面11 ， 以结合镀着金属导热层20的相对侧面。本实用新型镀着金属导热层20 的热传导率高于铝金属散热层10，而镀着金属导热层20可选自于铜、 铜合金、镍、钯、金、锡、银与锌的其中一种，并且镀着金属导热层 20厚度最好设为0.0001mm—0.105mm。另外，绝缘导热胶层30中则 含有热传导粉体，而热传导粉体可选自于金、银、铜、铁、碳、氧化 铝、氮化铝、氮化硼、硼化钛、氧化铍、氧化锌与碳化硅粉体的其中 至少一种，并且绝缘导热胶层30的厚度最好设为0.0075 mm—0.17 mm0
本实用新型高导散热铝覆金属底材以镀着金属导热层20分别结合 铝金属散热层10与绝缘导热胶层30，能够达到更快速导热与散热功 能，以解决现有绝缘导热胶层与铝基板彼此间粘着性或附着性不佳等 缺陷，避免经高温热冲击后产生分离或爆板等问题，具备产业利用价 值。
以上所举实施例仅用于方便说明本实用新型，而并非加以限制， 在不背离本实用新型的范围，所属领域的技术人员所作的各种简易变 化与修饰，均仍应含括于权利要求书的范围中。
权利要求1、一种高导散热铝覆金属底材结构，用于电性连接设置电子元件；其特征在于，该铝覆金属底材包含有一铝金属散热层、一镀着金属导热层、一绝缘导热胶层及一金属电路层依序结合形成多层相叠结构体，该镀着金属导热层一侧设有密集凹凸起伏状抓着面，以结合绝缘导热胶层的相对侧面。
2、 根据权利要求1所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在于该镀着金属导热层一侧抓着面设为粗糙面。
3、 根据权利要求1所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在 于该镀着金属导热层一侧抓着面设为金属氧化生成绒毛面。
4、 根据权利要求2或3所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在于该镀着金属导热层的热传导率高于铝金属散热层。
5、 根据权利要求4所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在于该铝金属散热层一侧设有粗糙面，以结合镀着金属导热层的相对 侧面。
6、 根据权利要求4所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在于该镀着金属导热层选自于铜、铜合金、镍、钯、金、锡、银与锌的其中一种。
7、 根据权利要求6所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在 于该镀着金属导热层厚度设为0.0001mm—0.105mm。
8、 根据权利要求l所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在于该绝缘导热胶层中含有热传导粉体。
9、 根据权利要求8所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在于该热传导粉体选自于金、银、铜、铁、碳、氧化铝、氮化铝、氮 化硼、硼化钛、氧化铍、氧化锌与碳化硅粉体的其中至少一种。
10、根据权利要求8所述的高导散热铝覆金属底材结构，其特征在于该绝缘导热胶层的厚度设为0.0075 mm—0.17 mm。
专利摘要一种高导散热铝覆金属底材结构，用于电性连接设置电子元件；铝覆金属底材包含有一铝金属散热层、一镀着金属导热层、一绝缘导热胶层及一金属电路层依序结合形成多层相叠结构体，该镀着金属导热层一侧设有密集凹凸起伏状抓着面，以结合绝缘导热胶层的相对侧面，达到更快速导热与散热功能，以解决现有绝缘导热胶层与铝基板彼此间粘着性或附着性不佳等缺陷，避免经高温热冲击后产生分离或爆板等问题。
文档编号H01L23/34GK201349384SQ20082018422
公开日2009年11月18日 申请日期2008年12月24日 优先权日2008年12月24日
发明者彭则玮, 彭劭德 申请人:彭泰企业有限公司