[发明专利]一种导热氮化铝绝缘金属基板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热的金属印制线路基板的制备方法，具体涉及一种以高导热的氮化铝陶瓷板为基体，经多步工序制得的高导热金属基板材料。

背景技术

随着电子产品向轻、薄、小、高密度、多功能化发展，线路板上元件组装密度和集成度越来越高，功率消耗越来越大，对基板的散热性能要求也越来越高。如果基板的散热性不好，就会导致线路板上的元器件过热，使整体的可靠性大大降低。在此情况下，研究性能可靠的高导热金属基板已经迫在眉睫。

金属基板一般包含三层结构，分别是导电层（用作线路）、绝缘层和金属基层（用于导热）。其中绝缘层是一层低热阻、高介电常数的导热绝缘材料，主要起到连接、绝缘和导热的作用，是金属基板的核心技术所在。

目前导热性较好的金属基板，一般通过阀金属阳极氧化制备绝缘层，如在铝表面上阳极氧化制备氧化铝绝缘层，然后在上面导电金属化制造导电层获得。但是氧化铝绝缘层的热导率只有30W/m·K，仍然是导热金属基板散热的瓶颈，由其制得的绝缘导热金属基板仍难以满足未来越来越高的散热要求。而氮化铝，单晶的热导率约270 W/m·K，一般氮化铝陶瓷片的热导率也有180～200 W/m·K，是一种超高导热的绝缘材料。但是由于氮化铝绝缘薄膜的制备方法方法复杂，制造成本高，大大限制了用氮化铝作绝缘层制备导热金属基板的应用范围。

中国专利申请200710019440.1（公开号101232774，公开日2008年7月30日）公开了一种高热导率陶瓷基印刷电路板及其制作方法，该电路板包括氮化铝陶瓷层底层、环氧玻纤布粘结片或高导热环氧树脂聚合物形成的中间绝缘层和表面导电层。选用清洁平整的环氧树脂覆铜薄绝缘层，采用气相淀积法表面陶瓷化的方法在绝缘层表面加工制作散热陶瓷层，在绝缘层的外面进一步覆盖导电层，进而在导电层上面蚀刻制作导电线路。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种导热率大于20 W/m·K的高导热氮化铝绝缘金属基板。

本发明的另一目的是提供上述金属基板的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种高导热氮化铝绝缘金属基板，是以氮化铝陶瓷板作导热绝缘层，绝缘层上下两面均镀上缓冲层，两个缓冲层外表面均镀上第一导电层；其中，下方的第一导电层表面镀金属基层，上方的第一导电层表面镀第二导电层，第二导电层外镀保护层。

所述的金属基板，氮化铝陶瓷板厚度为0.1~2.0mm，缓冲层厚度为300~800?，第一导电层厚度为300~800?，金属基层厚度为0.05~2.00mm，第二导电层厚度为0.01~1.00 mm，保护层厚度为4~20μm。

所述缓冲层的金属为钨、钼或钛，或其中任意两种金属的合金；该缓冲层可以有效防止绝缘层和导电层之间剥落。

所述第一导电层为铜、镍、铁、银、金、钯或其中任意两种金属的合金。

所述金属基层的金属为铜、银、铝、镍或其中任意两种金属的合金，主要起支撑和导热的作用。

所述第二导电层为铜、铝、银、金或其中任意两种金属的合金，主要加厚导电层，提高线路的导电能力。

所述保护层为化学镀镍/浸金（ENIG）、化学镀/电镀银（即化学镀银或电镀银）或化学镀/电镀锡（即化学镀锡或电镀锡）。

上述金属基板的制备方法，步骤如下：

（1）对氮化铝绝缘陶瓷板上下两面进行热应力缓冲层加工，采用物理沉积法，镀上缓冲层金属，缓冲层的热膨胀系数与氮化铝陶瓷的热膨胀系数相一致；

（2）在两个缓冲层外表面采用物理沉积法，均镀上第一导电层；

（3）对其中下方的第一导电层表面采用电化学沉积法，镀上金属基层；

（4）对上方的第一导电层表面采用电化学沉积法，镀上第二导电层，该导电层为高导电金属；

（5）在第二导电层表面采用电化学沉积法，镀上保护层。

所述物理沉积法为离子镀、溅射或蒸镀；所述电化学沉积法为电镀或化学镀，均为本领域常规制备方法。

在上述制备方法中，首先在氮化铝绝缘层两表面进行缓冲层加工，生成一层与氮化铝热膨胀系数相匹配的缓冲层，再通过一定的方法使之实现导电化，接着一面通过电化学沉积法，镀上较厚的金属层，用于支撑金属基板，另一面则通过电化学沉积法加厚导电层，最后在导电层表面镀上耐腐蚀和可焊性好的保护层。 

与现有技术相比，本发明具有以下优异性能：