专利名称：金属基覆铜板、覆铜型材的制作方法
技术领域：
本发明属于电子元器件技术领域，特别是涉及一种金属基覆铜板、覆铜型材。
背景技术：
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随着高功率、高密度电子器件的发展，电子器件的散热.问题将日益突出。 普通印制线路板多为玻璃布浸以树脂，-经干燥加工而成，其导热效果较差。为 解决高功率、高密度器件的散热问题，现已出现了一些金属基覆铜板和覆铜型
材，如专利CN200620032367.2、 CN200610145206.9，这些金属基覆铜板和覆铜 型材是由金属基板、树脂绝缘层和铜箔板等构成，金属基板为厚度约几毫米的 铝板或铜板，先在金属基板上涂布一层厚度为几十微米到几百微米的环氧树脂 或填充有导热金属粒子的树脂绝缘层，再在该树脂绝缘层上压覆铜箔板。这些 金属基覆铜板和覆铜型材已经广泛应用于大功率器件的表面贴装，但是它们还 存在一些缺陷 '
1. 在铜箔板与金属基板之间存在一层厚度为几十到几百微米的较厚的树脂 绝缘层，由于树脂的绝缘性能和导热性能都不佳，要实现高绝缘性能必须使绝 缘层厚度较厚，而要增强导热性能又必须使绝缘层较薄。因此，这些金属基覆 铜板和覆铜型材的散热性能和绝缘性能还不够理想。
2. 铜箔板与基板采用环氧树脂等粘合剂粘合，铜箔板与基板之间的结合力、 耐热性能都不佳，会给电路板的可靠性带来影响，更不适合铝丝超声焊接。
3. 这些金属基覆铜板和覆铜型材没'有设置阻挡高温无铅焊料溶蚀的阻挡金 属层，所以难以承受高温无铅焊料溶蚀。4. 铜箔板通过树脂绝缘层压覆在金属板上，其表面的平整度很差，这给光 刻腐蚀制作印刷电路特别是制造超细线条电路带来困难。
5. 绝缘层容易被酸碱腐蚀，铝、铜基板也极易被腐蚀，所以上述金属基覆 铜板和覆铜型材很难用传统溶液刻蚀工艺继续完成接下来的电路制作的工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、设计合理、绝缘性能好、散热性能 优良、性能稳定、可靠、制作成本低、可以适合传统线路刻蚀工艺的金属基覆 铜板、覆铜型材结构。
本发明提供的金属基覆铜板、覆铜型材是采用这样的技术解决方案实现的 它包括金属基材，其特征在于所述金属基材的整个表面设有陶瓷绝缘层，在该 陶瓷绝缘层整个外表面上涂覆有特氟龙绝缘层，在该特氟龙绝缘层上的至少一
个表面镀有复合导电金属层；
所述金属基材为金属板材和散热型金属型材中的一种。其材质为铝、铝合 金、铜、铜合金、不锈钢中导热性能良好的任一种金属材料。
所述陶瓷绝缘层为金属氧化物、金属化合物和金属氮化物中的一种绝缘层，
其厚度为5—2一0um。
所述特氟龙绝缘层，其厚度为5—25um。
所述复合导电金属层依次由过渡层、阻挡层、主导电层和一任选的表面导 电层构成，所述任选的表面导电层在主导电层之上。
由于本发明的陶瓷绝缘层直接生长在金属基板上，在陶瓷绝缘层上又布置 了一层绝缘性、导热性、化学稳定性、耐温性远比环氧树脂好，厚度比其薄的 特氟龙绝缘层，从而使本发明器件的绝缘层既具有很强的绝缘性又具有优良的 导热性能；同时由于涂覆在金属板上的特氟龙绝缘层不易被酸碱腐蚀，而且氟龙涂覆在所有表面上，所以能有效保证化学腐蚀时不会损伤金属基板、玷污 试剂，从而使本发明的金属基覆铜板或覆铜型材可以采用传统溶液刻蚀技术低 成本地在其表面腐蚀出所需电路。
另一方面，本发明的导电层是由过渡层、阻挡层、主导电层和任选的表面 导电层构成的复合导电金属层，均采甩溅射工艺沉积而成。过渡层能良好地匹 配金属与特氟龙涂层的膨胀系数，降低内应力；溅射薄膜能大幅度增强膜层与 基底的结合力；阻挡层能有效阻挡高温无铅焊料的溶蚀，所以本发明的金属基 覆铜板能全方位适应低温焊接、高温焊接、铝丝超声焊接等多种焊接方式。
图1为本发明的结构示意图之一
图2为本发明的结构示意图之二
附图标号说明l-金属基材、1-1-喷砂表面、2-陶瓷绝缘层、3-特氟龙绝缘 层、4-1-过渡层、4-2-阻挡层、4-3-主导电层、4-4-表面导电层。
具体实施例方式
如图1和图2所示，本发明包括金属基材1，所述金属基材1的表面设有 陶瓷绝缘层2，在该陶瓷绝缘层2上涂覆有特氟龙绝缘层3，在该特氟龙绝缘层 3上镀覆有复合导电金属层4;在金属基材1的表面与陶瓷绝缘层2之间设有喷 砂面层l-l，该喷砂面层l-l起着增加结合力和导热面积的作用，所述金属基材 l为金属板材和散热形金属型材中的一种，其材质为铝、铝合金、铜、铜合金、 不锈钢中导热性能良好的任一种金属材料。其中金属板材的厚度不小于0.5mm， 所述金属板材和散热形金属型材均由市场中购得。
所述喷砂面层1-1是对金属基材1整个外表面进行喷砂一化学抛光处理而成。所述陶瓷绝缘层2为金属氧化物、金属化合物和金属氮化物中的一种绝缘 层，采用阳极氧化、微弧氧化、物理汽相沉积、化学汽相沉积、等离子喷镀等 方法生成，其厚度为5—20um。
在所述陶瓷绝缘层的整个外表面采用等离子喷涂工艺涂覆有厚度为5_25 um的特氟龙绝缘层3。
在所述特氟龙绝缘层3的至少一个表面上采用溅镀工艺依次制作过渡层 4-1、阻挡层4-2和主导电层4-3构成的复合导电金属层。主导电层4-3制作完 成后，采用电镀或化学镀等工艺制作表面导电层4-4。
所述的复合导电层中的过渡层4-1由钛、铬、镍、钛合金、铬合金、镍合 金、铝、铝合金中的一种材料采用溅镀工艺制成，其厚度为100—500A。
所述的复合导电金属层中的阻挡层4-2由镍或镍合金等金属或其合金材料, 采用溅射工艺沉积而成，其厚度为0.3um—lum。
所述的复合导电金属层中的主导电层4-3由铜或银或金等导电性能较好的 金属材料，采用溅射工艺沉积而成，其厚度为0.1—lum。
所述的复合导电金属层中任选的表面导电层4-4由铜或银、金等导电性能 较好的金属材料，采用电镀或化学镀等工艺沉积而成，其厚度为l一3um。
实施例裁切一块厚度为1.5mm，长、宽同为50mm的纯铝板，去除毛刺 和尖角，采用250目砂子对铝板进行喷砂处理，然后将经过喷砂处理的铝板放 入浓磷酸、浓硝酸、冰乙酸质量比为85%: 5%: 10%的混合液体中进行化学抛 光，化学抛光的温度保持在120'C左右，约3分钟后将铝板取出，立刻进行阳 极氧化以生成厚度在10um左右的氧化物绝缘层，并在7(TC温度下的水中进行 封孔处理。用等离子水清洗烘干后直接在氧化物表面上采用等离子喷涂工艺涂 覆一层厚度为10um左右的特氟龙绝缘层，然后在45(TC温度下使特氟龙绝缘层固化。特氟龙绝缘层固化后即可将铝板放入真空中进行磁控溅射镀膜工序，
首先是在特氟龙一个选定表面上溅射上一层厚度在200A左右的金属镍作为过 渡层，然后在同一真空下在金属镍上面同样用磁控溅射的方法生成一层厚度在 8000A左右的镍铜合金，再在同一真空下在镍铜合金层上溅射生成一层厚度约 3um的金属铜。测得导电层的抗拉强度为6Kg/Cm 在36(TC的无铅焊锡中浸10 秒钟，膜层上的焊锡饱满，未见膜层被溶蚀；采用常规化学腐蚀工艺制备电路， 电路的线条平均宽lmm,线条边缘清晰，绝缘性能仍然为700V。
权利要求
1、金属基覆铜板、覆铜型材，包括金属基材，其特征在于所述金属基材的整个表面设有陶瓷绝缘层，在该陶瓷绝缘层外表面上涂覆有特氟龙绝缘层，在该特氟龙绝缘层上的至少一个表面镀有复合导电金属层；
2、 根据杈利要求1所述的金属基覆铜板、覆铜型材，其特征在于所述金属 基材的表面与陶瓷绝缘层之间设有喷砂面层。
3、 根据权利要求1所述的金属基覆铜板、覆铜型材，其特征在于所述金属 基材为金属板材和散热型金属型材中的一种，其材质为导热性能良好的铝、铝 合金、铜、铜合金、不锈钢中在一，其中金属板材的厚度不小于0.5mm。
4、 根据权利要求1所述的金属基覆铜板、覆铜型材，其特征在于所述陶瓷 绝缘层为金属氧化物、金属化合物和金属氮化物中的一种，其厚度为5—20um。
5、 根据权利要求1所述的金属基覆铜板、覆铜型材，其特征在于所述特氟 龙绝缘层的厚度为5—25 um。 .
6、 根据权利要求1所述的金属基覆铜板、覆铜型材，其特征在于所述复合 导电金属层依次由过渡层、阻挡层、主导电层和一任选的表面导电层构成，表 面导电层设在主导电层之上。
7、 根据权利要求6所述的金属基覆铜板、覆铜型材，其特征在于所述过渡 层至少由钛、铬、镍、钛合金、铬合金、镍合金、铝、铝合金中的一种材料制 成，其厚度为100—500A。
8、 根据权利要求6所述的金属基覆铜板、覆铜型材，其特征在于所述阻挡 层至少由镍、镍合金、铜、铜合金中的一种制成，其厚度为0.3_lpm。
9、 根据权利要求6所述的金属基覆铜板、覆铜型材，其特征在于所述的主 导电层由铜、银、金中的一种金属材料制成，其厚度为0.1—lum;所述的任选 的表面导电层由铜、银、金中的一种金属材料制成，其厚度为l一3um。
全文摘要
本发明属于电子元器件技术领域，特别是涉及一种金属基覆铜板、覆铜型材；其特征在于所述金属基材的整个表面设有陶瓷绝缘层，在该陶瓷绝缘层外表面上涂覆有特氟龙绝缘层，在该特氟龙绝缘层上的至少一个表面镀有复合导电金属层；它具有结构简单、设计合理、绝缘性能好、散热性能优良、性能稳定、可靠、制作成本低、可以适合传统线路刻蚀工艺的特点。
文档编号B32B18/00GK101521989SQ2009100972
公开日2009年9月2日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者任高潮, 斌 冯, 庆 王, 王德苗, 浩 金, 顾为民 申请人:浙江大学