专利名称：绝缘导热金属基板的制备方法
绝缘导热金属基板的制备方法技术领域：
本发明是一种绝缘导热金属基板的制备方法，特别是一种可对任何表面状 态的金属基板进行均匀镀膜的绝缘导热金属基板的制备方法。背景技术：
良好的绝缘导热基板必须具备高热传导性、绝缘性、低膨胀系数。传统绝缘导热基板制备方法之一是在塑料基板上印刷铜箔电路如FR4印刷 电路基板(PCB)，其热导率(K)约为0.36W/m，K，其缺点是热性能较差。绝缘导热基板制备方法之二是PCB基板上需贴附一片金属板如铝基板，即 所谓的Metal Core PCB基板，以提高散热效率。不过其介电层的热传导率相当 于印刷电路基板，同时操作温度局限于14(TC以内，制程温度局限于250 300 。C内。绝缘导热基板制备方法之三是直接采用烧结成型的陶瓷基板如AlN/SiC基 板，具有很好的绝缘性和导热性，但是其尺寸限于4.5平方英寸以下，无法用 于大面积的面板。除此之外，绝缘导热基板制备方法之四是在铜板和陶瓷之间通02高温下迸 行结合反应得到的直接铜接合基板(DBC:Direct Bonded Copper),兼具高导热 率及低热膨胀性和介电性。但其操作和制程温度需高于80(TC以上。目前市面上还未见到在金属基材上，运用等离子化学气相沉积法(Plasma Chemical Vapor D印osition， PCVD)之新颖的薄膜镀膜技术制备绝缘导热金属 基板之方法。
发明内容本发明的主要目的在于提供一种可对任何表面状态的金属基板进行均匀镀 膜的绝缘导热金属基板的制备方法。为达上述目的，本发明提供一种绝缘导热金属基板的制备方法，其包括以 下步骤提供一金属基材并将该金属基材置于等离子反应室中；将混有高侵蚀性气体的气体混合物通入该等离子反应室中，对该金属基材的表面做不规则性地侵蚀以形成具有纳米级表面粗糙度；于该等离子反应室中等离子化学气相沉 积，产生自由基等离子，并在该金属基材的表面形成多层高导热涂层。本发明的高导热涂层较佳包括等离子界面转换层及等离子高导热绝缘层， 且该高导热涂层为复合堆叠而成。与现有技术相比较，将等离子化学气相沉积制程使用在绝缘导热基板制备 中的薄膜沉积，有数个优点。由于等离子化学气相沉积制程是一种干式涂布制程，因此不会改变金属基材而只会改变表面特性。等离子化学气相沉积制程能 够将可气态蒸发与可凝结之化学品沉积在金属基材上。等离子化学气相沉积制 程是一种纯薄膜沉积制程，并且其可精确控制涂层之化学成分以及纳米至微米 级的沉积厚度。且本发明中等离子活化气体混合物的过程实质上产生只包含自 由基的等离子(第一 自由基等离子与第二自由基等离子)，由于自由基不带电而 呈电中性，因此自由基之分布不会受到电场(用于维持等离子)之影响。因此， 第一 自由基等离子与第二自由基等离子可均匀地分布在该金属基材的周围并均 匀沉积于该金属基材的表面，且金属基板的表面状态不会影响镀膜的均匀性。具体实施方式
本发明绝缘导热金属基板的制备方法包括以下步骤1提供一金属基材并将该金属基材置于等离子反应室(等离子反应室可为 批次式或连续式(in-line)化学气相沉积反应器)中，当金属基材放在等离子中 时，金属基材表面会带2(T30 volts的负电压。其中，该金属基材的表面为条 状、平面、曲面或三维等任何形状和任何的表面状态。该金属基材的材质为铜 合金、不锈钢、Ni-Ti合金、镁合金或铝合金等金属中的一种。且该金属基材需 经前处理，前处理包括脱脂，酸洗，清洗等步骤，使该金属基材的表面清洁。2等离子前处理将混有高侵蚀性气体(如CF4， CF2C12， Cl2等的一种或多种)的气体混合物通 入该等离子反应室中，对该金属基材的表面做不规则性地侵蚀以形成纳米级表 面粗糙度；其中，气体混合物中还包括反应性气体(可为氮气或氧气)或惰性气 体(可为Ar或He)。3等离子气相沉积于该等离子反应室中等离子化学气相沉积，以使该金属基材的表面形成多 层髙导热涂层，其中，该高导热涂层包括等离子界面转换层及等离子高导热绝缘层，且多层高导热涂层为复合堆叠而成。等离子气相沉积的具体步骤包括 等离子气相沉积渐变层及等离子气相沉积高导热绝缘层。3. 1等离子气相沉积渐变层将混有硅源前驱物(precursor,如TMS)的气体混合物通入该等离子反应 室中，其中，气体混合物中还包括反应性气体，且反应性气体包含气态氧或水 蒸气。通过等离子活化该气体混合物而在等离子反应室中产生第一自由基等离 子，第一 自由基等离子靠着低压气相扩散在该金属基材的表面产生等离子界面 转换层(例如二氧化硅)。等离子界面转换层可把金属表面疏水或亲水转换成可 控制且均一的特性表面，并且会大辐降低表面粗造度。可以控制等离子界面转 换层的厚度从10纳米到10微米左右。可以在任意时间改变气相成份组成而达 成不同性质的等离子界面转换层，且该等离子界面转换层的结构可为单层膜或 多层膜，且多层膜的膜层之间呈渐变状。3. 2.等离子气相沉积高导热绝缘层将混有高导热化学前趋物的气体混合物通入该等离子反应室中，其中，气 体混合物中包括有金属或陶瓷的高导热化学前趋物(如Tatanluffl的前趋物 Ta(EtCp)2(C0)服tCp或Al(CH3)3)、反应性气体(如02, N2， H20，肌等)及惰性气 体(如Ar， He等等)。通过等离子活化该气体混合物而在等离子反应室中产生第 二自由基等离子，第二自由基等离子靠着低压气相扩散在该等离子界面转换层 的表面产生等离子高导热绝缘层，其中，所产生的高导热绝缘层可为 A1203， A1N， BeO和Ta205。高导热绝缘层厚度控制从20纳米到10微米左右。
权利要求
1.一种绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)提供一金属基材并将该金属基材置于等离子反应室中；(2)将混有高侵蚀性气体的气体混合物通入该等离子反应室中，对该金属基材的表面做不规则性地侵蚀以形成纳米级表面粗糙度；(3)于该等离子反应室中等离子化学气相沉积，产生自由基等离子，并在该金属基材的表面形成多层高导热涂层。
2. 根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于该 等离子反应室为批次式或连续式化学气相沉积反应器。
3. 根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于该金属基材的表面为条状、平面、曲面或三维形状。
4. 根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于该金属基材的材质为铜合金、不锈钢、Ni-Ti合金、镁合金或铝合金中的任何一种。
5. 根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于该金属基材在进入等离子反应室前已经过前处理，前处理包括脱脂，酸洗，清洗。
6. 根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于步骤(2)中的气体混合物中还包括反应性气体或惰性气体。
7. 根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于步骤(2)中的高侵蚀性气体为CF4， CF2C12， Cl2中的一种或几种。
8. 根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于该高导热涂层包括等离子界面转换层及等离子高导热绝缘层，且多层高导热涂层 为复合堆栈而成。
9. 根据权利要求8所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于步 骤(3)的具体步骤包括(3. l)将混有硅源前驱物的气体混合物通入该等离子反应室中，通过等离子活化该气体混合物而在等离子反应室中产生第一 自由基等离子，第一 自由基等离子靠着低压气相扩散在该金属基材的表面产生等离子界面转f奂层；(3. 2)将混有金属或陶瓷的化学前趋物的气体混合物通入该等离子反应室中；通过等离子活化该气体混合物而在等离子反应室中产生第二自由基等离子，第二 自由基等离子靠着低压气相扩散在该等离子界面转换层的表面产生等离子高导 热绝缘层。
10. 根据权利要求9所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于步 骤(3. l)的气体混合物还包括反应性气体，反应性气体为气态氧或水蒸气。
11. 根据权利要求9所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于:等离子界面转换层为单层膜。
12. 根据权利要求9所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于等 离子界面转换层为多层膜。
13. 根据权利要求9所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于步 骤(3. 2)的金属或陶瓷的化学前趋物为(Ta(EtCp)2 (CO) HEtCp或Al (CH3)3中的一 种。
14. 根据权利要求9所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于步骤(3. 2)的气体混合物还包括反应性气体和惰性气体。
15. 根据权利要求14所述的绝缘导热金属基板的制备方法，其特征在于 步骤(3.2)的反应性气体为02， N2， H20， NH3。
全文摘要
本发明提供一种绝缘导热金属基板的制备方法，其包括以下步骤提供一金属基材并将其置于等离子反应室中；将混有高侵蚀性气体的气体混合物通入该等离子反应室中，对该金属基材的表面做不规则性地侵蚀；于该等离子反应室中等离子化学气相沉积，产生自由基等离子，并在该金属基材的表面形成多层高导热涂层。本发明可对任何表面状态的任何金属基板进行均匀镀膜。
文档编号C23C16/513GK101298673SQ20071002210
公开日2008年11月5日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者吴政道, 胡振宇, 郭雪梅 申请人:汉达精密电子(昆山)有限公司