[发明专利]一种高导热的金属基电路板及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及印刷电路板技术领域，尤其涉及一种高导热的金属基电路板及其制作方法。

背景技术

随着现代电子工业的飞速发展，电子产品的体积越来越小，功率密度越来越大，散热成为决定电子产品使用寿命的关键因素。电子元器件表面贴装所需的印刷电路板(PCB)机械承载和固定了电子元器件，同时承担了散热通道的作用。所以，PCB的导热性能至关重要。

随着整流和逆变电路等半导体功率器件和模块的集成化小型化发展，以及大功率LED的普遍使用，电流密度也来越大，散热要求也越来越高。传统的玻纤类印刷电路板，如FR4板，已经无法满足散热的需求。因此，金属基印制电路板由于具有良好的散热性能获得了快速的应用，它由独特的三层结构所组成，即电路层、绝缘层和金属基层。功率元器件表面贴装在电路层上，器件运行时所产生的热量通过绝缘层传导到金属基层，然后由金属基层将热量传递出去，从而实现对器件的散热。

然而，即使目前散热较好的金属基板，其绝缘层主要成分仍然是环氧树脂，只是添加了陶瓷粉末增加其散热性能，其导热系数一般小于2W/m.K，对于高功率密度的应用环境来说，仍然是散热的瓶颈。此外，随着半导体器件的发展，高压应用场合(几千伏)也来也多，普通的铝基板耐压只有几百伏，为了提高其耐压，只能增加绝缘层厚度，但这样造成的直接后果就是使PCB板导热性能变差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种高导热的金属基电路板及其制作方法，该金属基电路板采用AlN薄膜作为绝缘层，能大大提高电路板的导热性能，同时保证较高的击穿电压，克服了现有金属基电路板绝缘层在散热和绝缘方面上的矛盾。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种高导热的金属基电路板，包括金属基板、氮化铝绝缘层、导电金属层。氮化铝绝缘层设置在金属基板的上表面。导电金属层设置在氮化铝绝缘层的上表面。

进一步地，氮化铝绝缘层喷涂在导电金属层的上表面。氮化铝绝缘层的厚度范围为0.2-3mm。

进一步地，导电金属层包括导电层，及用于电镀导电层的种子金属层。种子金属层设置在氮化铝绝缘层上。导电层设置在种子金属层上。

进一步地，金属基板的底面设置有散热鳍片或齿面。

进一步地，金属基板为铝基板或铜基板。

进一步地，导电金属层为铜导电层或铜银导电层。

进一步地，种子金属层包含钛层、第一铜层；第一铜层设置在钛层上。导电层包含镍层、第二铜层；镍层设置在第一铜层上；第二铜层设置在镍层上。

一种高导热的金属基电路板制作方法，包括以下步骤：

步骤1：对金属基板表面进行预处理；

步骤2：采用纳米粉末等离子喷涂方法，向预处理后的金属基板表面喷涂氮化铝绝缘层；

步骤3：在氮化铝绝缘层表面印制导电金属层，然后烧结。

一种高导热的金属基电路板制作方法，包括以下步骤：

步骤1：将金属基板进行表面清洗，然后进行细粒径的喷砂处理，去掉氧化膜和表面污染物；

步骤2：采用纳米粉末等离子喷涂方法，向处理后的金属基板表面喷涂氮化铝绝缘层；然后采用精密磨床对喷涂后的氮化铝绝缘层表面进行磨平处理；

步骤3：用磁控溅射工艺在磨平并清洗后的氮化铝绝缘层表面上形成钛层和第一铜层；用光刻方式在第一铜层表面形成电路图案；采用电镀方法在第一铜层表面形成镍层和第二铜层；将光刻胶和钛层和第一铜层去除。

一种高导热的金属基电路板制作方法，包括以下步骤：

步骤1：将金属基板进行表面清洗，然后进行细粒径的喷砂处理，去掉氧化膜和表面污染物；

步骤2：采用纳米粉末等离子喷涂方法，向处理后的金属基板表面喷涂氮化铝绝缘层；

步骤3：在氮化铝绝缘层表面均匀刷上一层金属浆料，然后烧结。

本发明的有益效果：

(1)该金属基电路板采用氮化铝薄膜作为绝缘层，能大大提高电路板的导热性能，同时保证较高的击穿电压，可大大提高电子元器件的使用寿命和可靠性。

(2)该金属基电路板制作方法可以直接在半导体功率模块或LED的散热器上实现电路制作，从而省掉器件和散热器中间的电路基板，极大的提高大功率密度应用场合下的散热效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例剖面结构示意图。

图2为本发明第二实施例剖面结构示意图。

图3为本发明第三实施例剖面结构示意图。

图4为本发明第四实施例剖面结构示意图。