[发明专利]绝缘导热金属基材的制造方法

说明书

【技术领域】

本发明是一种绝缘导热金属基材的制造方法，特别是一种可对任何表面状态的金属基材进行均匀镀膜的绝缘导热金属基材的制造方法。

【背景技术】

良好的绝缘导热基材必须具备高热传导性、绝缘性、低膨胀系数。

传统绝缘导热基材制备方法之一是在塑料基材上印刷铜箔电路如FR4印刷电路基材(PCB)，其热导率(K)约为0.36W/m·K，其缺点是热性能较差。

绝缘导热基材制备方法之二是PCB基材上需贴附一片金属板如铝基材，即所谓的Metal Core PCB基材，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材，同时操作温度局限于140℃以内，制程温度局限于250～300℃内。

绝缘导热基材制备方法之三是直接采用烧结成型的陶瓷基材如AlN/SiC基材，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，绝缘导热基材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材(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 Deposit ion，PCVD)与反应性胶体涂布两种方法结合之新颖的薄膜镀膜技术制备绝缘导热金属基材之方法。

【发明内容】

本发明目的在于提供一种可对任何表面状态的金属基材进行均匀镀膜的绝缘导热金属基材的制造方法。

为达成上述目的，本发明的绝缘导热金属基材的制造方法包括如下步骤：(1)提供一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的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；(4)涂布一层高导热绝缘胶。

其中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，且该高导热涂层为等离子化学气相沉积迭加而成。

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，即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，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，且最后涂布一层高导热绝缘胶，如此可通过高导热胶中高导热因子的种类、数量以及高导热胶厚度控制其热传导性能，实现热传导性能的数量化控制。

【具体实施方式】

本发明绝缘导热金属基材的制造方法包括如下步骤：

1、提供一金属基材，该基材可为铜合金、不锈钢、Ni-Ti合金、镁合金或铝合金，且该金属基材的表面为条状、平面、曲面或三维形状，并对该基材进行前处理，具体包括脱脂、酸洗、清洗等步骤，使其表面清洁，并将该金属基材置于等离子反应室中，此时，金属基材表面会带20～30伏特的负电压。

上述等离子反应器室可为批次式或连续式(in-line)化学气相沉积反应室。

2、等离子前处理

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侵蚀以形成纳米级表面粗糙度，其中，该气体混合物中还包括反应性气体(可为O₂或N₂)或惰性气体(可为Ar或He)。

上述高侵蚀性气体可为CF₄、CF₂Cl₂或Cl₂之一种或多种。

3、等离子气相沉积

该金属基材于该等离子反应室中进行等离子化学气相沉积，以使其表面形成多层高导热涂层，其中，该高导热涂层以等离子界面转换层和等离子高导热绝缘层迭加而成，且等离子气相沉积具体包括以下两个细分步骤：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