专利名称：金属基电路载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制作电路和承载电路器件的金属基电路载体，尤其涉及一种纳米复合电介质及复合电路层的金属基电路载体，属于电路载体技术领域。
背景技术：
目前，现有技术中的电路载体一般都采用塑料、胶木或其它绝缘材料制作，这些采用绝缘材料制作的电路载体(如印刷电路板载体)虽然具有绝缘性能好的优点，但却存在着体积大、散热性能差、机械强度较低的问题。因此现有的电路载体在使用时，其使用效果还是不够理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热性能好、体积较小、机械强度较高的金属基电路载体，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的该电路载体由基体(1)、绝缘薄膜层(2)和复合金属层组成，基体(1)为金属材料制作成的平板式金属基体，在平板式金属基体的表面覆盖有一层绝缘薄膜层(2)，在绝缘薄膜层(2)上设有用于制作电路或焊接电路元器件的复合金属层。
制作基体(1)的金属材料为铝、铜、铁、钢材、钛、钼或镍金属材料。
制作基体(1)的金属材料为铝合金、铜合金、铁合金、钛合金、钼合金或镍合金金属合金材料。
绝缘薄膜层(2)的材料为纳米复合电介质材料，并且绝缘薄膜层(2)的薄膜厚度不大于30微米。
绝缘薄膜层(2)为采用低温电化学或等离子方法制备得的金属化合物纳米电介质。
用于制备绝缘薄膜层(2)的低温电化学溶液为制备Al、Ti、Ta、Ni、Cr、Si、Zn元素形成氧化物的溶液。
复合金属层由覆盖在绝缘薄膜层(2)表面的过渡层(3)和连接在过渡层(3)表面的导电层(4)组成。
过渡层(3)的材料为镍或铬金属材料或镍、铬合金材料，并且采用化学镀法或物理气相沉积法在绝缘薄膜层(2)上制备出过渡层(3)。
复合金属层由覆盖在绝缘薄膜层(2)表面的金属膜电阻层(5)和与金属膜电阻层(5)连接的导电层(4)组成。
金属膜电阻层(5)是采用化学镀法、物理气相沉积法或热压粘接的工艺方法制备而得。
导电层(4)的材料为铜或银金属材料，并采用电镀法或化学镀法进行制备导电层(4)；还可采用热压粘接的工艺方法在过渡层(3)上或金属膜电阻层(5)上制备导电层(4)。
复合金属层由覆盖在绝缘薄膜层(2)表面的过渡层(3)和连接在过渡层(3)上的可焊接层(6)组成。
可焊接层(6)的材料为Sn、Ag、Ni、Au，并采用化学镀、电镀、等离子蒸发或溅射方法进行制备。
将用于制作电路或焊接电路元器件的复合金属层制作电路时，可采用印刷刻蚀法将复合金属层制作成电路。
绝缘薄膜层(2)和用于制作电路或焊接电路元器件的复合金属层设在基体(1)的单面或双面。
由于采用了上述技术方案，本发明利用金属即金属基作为电路或微电路的载体。金属一般都是良导体，要作为电路或微电路载体材料，必须解决电路制作或安装电路元器件时其金属基表面的绝缘问题。一旦绝缘隔离问题得到解决，金属板材可以作为电路或微电路制作的载体材料，这样即可部分替代传统的电路载体材料，使电路系统设备的集成度、片式电子元器件的储备功率和可靠性大大提高。而本发明有效地解决了金属基表面的绝缘问题。本发明的电介质薄膜材料成膜晶粒粒径在纳米数量级(10纳米)，膜厚10微米～20微米左右。在击穿电场强度5×104V/mm的条件下，材料表面绝缘电阻率大于1012Ω·cm，表面耐压强度为200～1000伏，材料击穿电场强度大于105V/mm。本发明采用等离子体技术淀积和电化学生长技术结合将金属氧化物电介质微颗粒制作在金属表面，形成电介质薄膜，该电介质膜以纳米级粒径结构成膜和金属表面结合形成致密的绝缘隔离层，从而构成了复合基体材料。本发明通过大量实验、研究和总结，选择出了合适的金属氧化物材料和金属基材，获得了绝缘强度高、电化学性能稳定的纳米复合电介质材料的绝缘薄膜层，并在绝缘薄膜层上制作出复合金属层，即在绝缘薄膜层上进行金属导电带(导线)和金属电阻带的等离子淀积，电镀加厚，以构成电路板材，或以粘贴铜箔、镍铬合金箔构成金属覆铜板和金属电阻板，这样即可用印刷刻蚀法在本发明的金属基电路载体上按使用要求制作出具体的电路结构，或构成厚、薄膜或SMT工艺。
因此，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有散热性能好、体积较小、机械强度高的优点，而且本发明还具有抗老化、无有机挥发物、工程安装方便等优点，并且本发明还可以回收再利用，减少电子垃圾对环境的污染。
附图1为本发明的复合金属层由过渡层和导电层组成并且绝缘薄膜层和复合金属层设在基体单面时的结构示意图；附图2为本发明的复合金属层由金属膜电阻层和导电层组成并且绝缘薄膜层和复合金属层设在基体单面时的结构示意图；附图3为本发明的复合金属层由过渡层和可焊接层组成并且绝缘薄膜层和复合金属层设在基体双面时的结构示意图。
具体实施例方式本发明的实施例1用铝、铜、铁、钢材、钛、钼、镍或现有技术中的铝合金、铜合金、铁合金、钛合金、钼合金或镍合金等其中之一种金属板材料作为基体(1)的材料，将该块基体(1)先进行表面平整研磨、抛光、去油等预处理后，再采用现有技术中的低温电化学或等离子方法在基体(1)的表面制备出一层金属化合物纳米电介质材料层作为绝缘薄膜层(2)，当采用低温电化学法在基体(1)的表面制备金属化合物纳米电介质材料层时，所采用的低温电化学溶液为制备Al、Ti、Ta、Ni、Cr、Si、Zn元素形成氧化物的溶液，将绝缘薄膜层(2)的薄膜厚度控制在不大于30微米；然后在绝缘薄膜层(2)上制作复合金属层，复合金属层由过渡层(3)和导电层(4)组成，制作时，用镍、铬或镍、铬合金为材料并采用现有技术中的化学镀法或物理气相沉积法在绝缘薄膜层(2)上制备出一层过渡层(3)，该过渡层(3)主要是用于增强绝缘薄膜层(2)的电介质表面的附着力；在制作好过渡层(3)之后，采用传统的电镀法或化学镀法在过渡层(3)上制作出一层以铜或银为导电金属材料的导电层(4)，也可采用传统的热压粘接的工艺方法在过渡层(3)上粘贴一层铜箔或银箔作为导电层(4)，这样即可制得本发明的金属基电路载体。制作时可根据使用的需要按上述方法将绝缘薄膜层(2)和用于制作电路或焊接电路元器件的复合金属层制作在基体(1)的单面或双面。将本发明的金属基电路载体用于制作具体的应用电路时，可根据使用的需要，采用传统的印刷刻蚀法将复合金属层制作成实际应用的电路即可。
本发明的实施例2按实施例1所述的方法先制作出基体(1)和绝缘薄膜层(2)，然后在绝缘薄膜层(2)上制作出由金属膜电阻层(5)和导电层(4)组成的复合金属层，制作金属膜电阻层(5)时，可采用常规的金属膜电阻材料并按传统的化学镀法或物理气相沉积法在绝缘薄膜层(2)的表面上制作出一层金属膜电阻层(5)，也可采用传统的热压粘接的工艺方法在绝缘薄膜层(2)上粘贴一层镍铬合金箔作为金属膜电阻层(5)，然后再按实施例1所述的方法在金属膜电阻层(5)上制作出一层导电层(4)，这样即可制得本发明的另一种金属基电路载体。使用该金属基电路载体时，可根据使用的需要，采用传统的分布腐蚀法按实际使用的要求将其复合金属层制作成实际应用的并设有电阻的电路即可。
本发明的实施例3按实施例1所述的方法先制作出基体(1)和绝缘薄膜层(2)，然后在绝缘薄膜层(2)上制作出由过渡层(3)和可焊接层(6)组成的复合金属层，其过渡层(3)可采用实施例1的方法进行制作，然后采用传统的化学镀、电镀、等离子蒸发或溅射等方法在过渡层(3)的表面制作一层用Sn、Ag、Ni或Au为材料的可焊接层(6)，这样即可制得本发明的又一种金属基电路载体。使用该金属基电路载体时，可根据使用的需要，采用传统的印刷刻蚀法按实际使用电路的要求将其复合金属层制作成实际应用的并设有可焊接层的电路即可。
权利要求
1.一种金属基电路载体，其特征在于该电路载体由基体(1)、绝缘薄膜层(2)和复合金属层组成，基体(1)为金属材料制作成的平板式金属基体，在平板式金属基体的表面覆盖有一层绝缘薄膜层(2)，在绝缘薄膜层(2)上设有用于制作电路或焊接电路元器件的复合金属层。
2.根据权利要求1所述的金属基电路载体，其特征在于制作基体(1)的金属材料为铝、铜、铁、钢材、钛、钼或镍金属材料。
3.根据权利要求1所述的金属基电路载体，其特征在于制作基体(1)的金属材料为铝合金、铜合金、铁合金、钛合金、钼合金或镍合金金属合金材料。
4.根据权利要求1所述的金属基电路载体，其特征在于绝缘薄膜层(2)的材料为纳米复合电介质材料，并且绝缘薄膜层(2)的薄膜厚度不大于30微米。
5.根据权利要求4所述的金属基电路载体，其特征在于绝缘薄膜层(2)为采用低温电化学或等离子方法制备得的金属化合物纳米电介质。
6.根据权利要求5所述的金属基电路载体，其特征在于用于制备绝缘薄膜层(2)的低温电化学溶液为制备Al、Ti、Ta、Ni、Cr、Si、Zn元素形成氧化物的溶液。
7.根据权利要求1所述的金属基电路载体，其特征在于复合金属层由覆盖在绝缘薄膜层(2)表面的过渡层(3)和连接在过渡层(3)表面的导电层(4)组成。
8.根据权利要求7所述的金属基电路载体，其特征在于过渡层(3)的材料为镍或铬金属材料或镍、铬合金材料，并且采用化学镀法或物理气相沉积法在绝缘薄膜层(2)上制备出过渡层(3)。
9.根据权利要求1所述的金属基电路载体，其特征在于复合金属层由覆盖在绝缘薄膜层(2)表面的金属膜电阻层(5)和与金属膜电阻层(5)连接的导电层(4)组成。
10.根据权利要求9所述的金属基电路载体，其特征在于金属膜电阻层(5)是采用化学镀法、物理气相沉积法或热压粘接的工艺方法制备而得。
11.根据权利要求7或9所述的金属基电路载体，其特征在于导电层(4)的材料为铜或银金属材料，并采用电镀法或化学镀法进行制备导电层(4)。
12.根据权利要求7或9所述的金属基电路载体，其特征在于还可采用热压粘接的工艺方法在过渡层(3)上或金属膜电阻层(5)上制备导电层(4)。
13.根据权利要求1所述的金属基电路载体，其特征在于复合金属层由覆盖在绝缘薄膜层(2)表面的过渡层(3)和连接在过渡层(3)上的可焊接层(6)组成。
14.根据权利要求13所述的金属基电路载体，其特征在于可焊接层(6)的材料为Sn、Ag、Ni、Au，并采用化学镀、电镀、等离子蒸发或溅射方法进行制备。
15.根据权利要求1所述的金属基电路载体，其特征在于将用于制作电路或焊接电路元器件的复合金属层制作电路时，可采用印刷刻蚀法将复合金属层制作成电路。
16.根据权利要求1所述的金属电路载体，其特征在于绝缘薄膜层(2)和用于制作电路或焊接电路元器件的复合金属层设在基体(1)的单面或双面。
全文摘要
本发明公开了一种金属基电路载体，该电路载体由基体、绝缘薄膜层和复合金属层组成，基体为金属材料制作成的平板式金属基体，在平板式金属基体的表面覆盖有一层绝缘薄膜层，在绝缘薄膜层上设有用于制作电路或焊接电路元器件的复合金属层。本发明有效地解决了金属基表面的绝缘问题。采用本发明作为电路载体，不仅具有散热性能好、体积较小、机械强度高的优点，而且还具有抗老化、无有机挥发物、工程安装方便等优点，并且本发明还可以回收再利用，减少电子垃圾对环境的污染。
文档编号H05K1/09GK1747622SQ20051000314
公开日2006年3月15日 申请日期2005年7月26日 优先权日2005年7月26日
发明者刘桥, 王忠良 申请人:刘桥, 王忠良