[发明专利]绝缘导热金属基板的制备方法

说明书

【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140℃以内，制程温度局限于250～300℃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高温下进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800℃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(PlasmaChemical Vapor Deposition，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20~30volts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，CF₂Cl₂，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高导热涂层，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