CN101287335A - 高导热电路基板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高导热电路基板，其包含：一金属基板；一绝缘层，形成于金属基板表面；至少一第一介层，形成于绝缘层表面；一导电层，形成于第一介层表面。本发明能够克服绝缘层与导电层的物理特性差异过大的情形，提高绝缘层与导电层的附着力，强化绝缘层与导电层之间的结构，提高结构强度的特色。

Description

高导热电路基板
技术领域
本发明与电路基板有关，特别是关于一种高导热电路基板。
背景技术
如图1、图2所示，为国内公开号第200520670号专利案「整合性散热基板之结构及其制作方法」，其包含以下步骤：a)提供一金属基板1；b)利用一阳极微弧技术(Micro Arc Oxidation；MAO)在金属基板1上形成一可供热传导的金属氧化物绝缘层2；c)利用一真空镀膜在氧化铝绝缘层2上披覆一具有预定图案的金属膜3，以界定多条金属导线并制作，以制成一整合性散热基板4。由此，该专利案通过金属基板1的散热效果及金属氧化物绝缘层2可以提供电性绝缘效果，再利用金属膜3可导电的特性进行电路布局(如图2所示)，以达到整合散热性以及电路布局的目的。
然而，该专利案是将金属氧化物绝缘层2直接形成金属膜(Cu)3，由于金属氧化物绝缘层2以及金属膜(Cu)3的物理特性差异较大(例如：膨胀系数)，又由于金属氧化物绝缘层2与金属膜(Cu)3属于先高温加工再进行低温冷却的加工程序，使得整合性散热基板4容易因为应力关系造成板面翘曲的现象，特别是大尺寸的散热基板，翘曲现象更为明显。同时，金属膜(Cu)3直接成型于金属氧化物绝缘层2上的附着强度也会较差，具有容易发生剥离的情形的缺点，也就是剥离强度(PeelStrength)较低。
另外，以电路的导电性而言，导电层的厚度至少需要在13μm以上，而对一般功率较高的电路导电性来看，导电层的厚度应该在20μm以上为最佳，然而上述专利案以真空镀膜方式形成金属膜Cu(3)的厚度最多约为9μm，超过9μm就会有剥离的问题产生，相比之下存在导电层过薄的问题，具有导电性不好的缺点。另外，以真空镀膜方式形成导电膜的方式，其制成速度较慢，具有工时较长的缺点，换言之，以真空镀膜方式形成导电膜的方式，具有导电性不好及工时较长的缺点。
其次，此种基板为利用微弧氧化阳极处理(MicroArc Oxidation；MAO)形成金属氧化物绝缘层2，由于其形成的Al2O3的结晶结构属于重叠状结晶而不是规则性的柱状排列，因此热传导率仍不好有待改善。
综上所述，习用电路基板具有上述缺点仍有待改进。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种高导热电路基板，其运用一第一介层作为缓冲接口，具有提高结构强度的特色。
本发明的次一目的在于提供一种高导热电路基板，其可以提供不同的绝缘层型态，进一步提高该绝缘层的结晶排列的规则性，增加散热效果，具有较好的导热效果。
为达到上述目的，本发明所提供的一种高导热电路基板，其特征在于包含：一金属基板；一绝缘层，形成于所述金属基板表面；至少一第一介层，形成于所述绝缘层表面；一导电层，形成于所述第一介层表面。
上述本发明的技术方案中，所述金属基板为选自铝、镁、钛以及其合金所构成族群中的其中一种。
上述本发明的技术方案中，所述绝缘层以电化学激化阳极处理形成，利用草酸(H2C2O4)为工作溶液，预定工作电压为260～400Volts，预定工作电流为2～5A/dm2。
上述本发明的技术方案中，所述绝缘层为所述金属基板表面的化合物。
上述本发明的技术方案中，所述第一介层为镁、铝、钛、钒、铬、镍、锆、钼、钨以及其化合物。
上述本发明的技术方案中，所述第一介层为氧化钛。
上述本发明的技术方案中，所述导电层为选自铝、钴、镍、铜、锌、银、锡、铂以及金其中之一。
上述本发明的技术方案中，所述导电层区分为至少一导电介层以及一导电主层，所述导电介层形成于所述第一介层表面，所述导电主层形成于所述导电介层表面。
上述本发明的技术方案中，所述导电介层的厚度在1μm以下。
上述本发明的技术方案中，所述导电主层的厚度在13μm以上。
上述本发明的技术方案中，所述绝缘层为所述金属基板的金属的氮化物。
上述本发明的技术方案中，所述绝缘层为所述金属基板的金属的氮氧化合物。
上述本发明的技术方案中，所述绝缘层为所述金属基板的金属的氧化物。
上述本发明的技术方案中，所述导电层及所述第一介层以预定图样形成。
上述本发明的技术方案中，所述导电层以预定图样形成。
采用上述技术方案，本发明运用一第一介层作为缓冲接口，能够克服绝缘层与导电层的物理特性差异过大的情形，提高绝缘层与导电层的附着力，相比于习用技术，能够强化绝缘层与导电层之间的结构，具有提高结构强度的特色。而且，本发明的整体散热基板，还具有较好的导热效果。
附图说明
图1是习用电路基板的结构示意图(一)；
图2是习用电路基板的结构示意图(二)；
图3是本发明制法第一较佳实施例的结构示意图；
图4是图3中A的局部放大图；
图5是本发明制法第二较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
现举以下实施例并结合附图对本发明的结构、特征及功效进行详细说明。
如图3、图4所示，为本发明第一较佳实施例提供的一种高导热电路基板10，包含有一金属基板20、一绝缘层30、一第一介层40以及一导电层50。
金属基板20为选自铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)以及其合金所构成族群中的其中一种，本实施例中，金属基板20以铝为例。
绝缘层30形成于金属基板20表面，为该金属的化合物，本实施例中为该金属的氧化物，绝缘层30以阳极处理形成，在此，阳极处理的方式可为一般习用的微弧氧化阳极处理(micro arc oxidation anodizing；MAO anodizing)、电浆电解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation；PEO)，但为使本发明的氧化层(Al2O3)热传导率较好，本实施例选用发明人研发的电化学激化阳极处理(electric-chemical colloid oxidationanodizing；ECCO anodizing)方式，其特点在于利用草酸(H2C2O4)为工作溶液，预定工作电压为260～400Volts，预定工作电流为2～5A/dm2，使得氧化铝绝缘层20多孔的柱状结晶，排列的规则性较好，具有较好的传热效果。
第一介层40是以物理气相沉积法(physical vapor deposition；PVD)或化学气相沉积法(chemical vapor deposition；CVD)形成于绝缘层30表面，介于绝缘层30以及导电层50之间。第一介层40为镁(Mg)、铝(Al)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、镍(Ni)、锆(Zr)、钼(Mo)、钨(W)以及其化合物，本实施例中，第一介层40为氧化钛(TiO2)。
导电层50是以物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(chemical vapordeposition；CVD)或电化学技术形成于第一介层40表面，导电层50的材质为选自铝(Al)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、银(Ag)、锡(Sn)、铂(Pt)以及金(Au)其中之一，导电层50可形成电路布局，以提供电性导通的功能。导电层50可以因加工程序不同，使导电层50可界定出一导电介层52以及一导电主层54。导电介层52形成于第一介层40表面上，本实施例中采用物理气相沉积法(PVD)成形，导电介层52为铜(Cu)且厚度约在1μm以下，导电主层54形成于导电介层52表面上，本实施例中采用电镀技术成形，导电主层54为铜(Cu)且厚度约为35μm，远远大于13μm。必需加以说明的是，本发明导电层50利用不同的加工程序成型界定出一导电介层52以及一导电主层54的主要原因，在于现有技术中物理气相沉积法的加工速度缓慢，因此本发明巧妙的在绝缘层30上沉积一极薄的导电介层52(约1μm以下)，耗费的加工时间短，再利用电镀方式快于物理气相沉积法的特性，在导电介层52的表面快速形成导电主层54，可以提高导电主层54的成膜速度，具有提高制程速度的特色。同时，也可以提高导电主层54的厚度，达到高导热电路基板50的导电效果，使高导热电路基板50具有较好的导电性。当导电主层54以及导电介层52采用相同金属形成，导电层50在材质结构上不容易区分出导电主层54与导电介层52。当导电主层54以及导电介层52采用相异金属形成，导电层50在材质结构上可轻易区分出导电主层54与导电介层52。本实施例中，因导电主层54以及导电介层52为相同金属(Cu)所形成，所以不容易区分出导电主层54与导电介层52。
采用上述结构，本发明的技术特征在于：本发明运用高导热电路基板10运用第一介层40作为缓冲接口，并通过第一介层40的物理特性介于绝缘层30与导电层50，进而缩短相对减少绝缘层30与导电层50在物理特性之间的差异，以克服绝缘层30与导电层50的物理特性差异过大的情形。换言之，第一介层40一方面可以防止高导热电路基板10发生翘曲的情形，另一方面可以提高绝缘层30与导电层50的附着力，具有较好的剥离强度(Peel Strength)。其相比于习用技术，能够强化绝缘层30与导电层50之间的结构，具有提高结构强度的特色。
再者，本发明巧妙的在导电层50上界定出一极薄的导电介层52以及一较厚的导电主层54，利用不同的加工程序成型，即通过较慢的物理气相沉积法成型极薄的导电介层52，而设置导电介层52的目的在于预先形成金属电极，以供进行下一个电镀步骤时，其加工件所需的电极，并形成导电介层52上方的导电主层54，可利用较快的电镀方式成型较厚的导电主层54，具有经济量产的特色
另外，习用以微弧氧化阳极处理方式形成重叠状结晶结构的氧化层，本发明可采用电化学激化阳极处理方式形成绝缘层30，使得氧化铝绝缘层20呈多孔的柱状结晶，排列的规则性较好，具有较好的传热效果，而以多孔的柱状结晶结构取代重叠状结晶结构，具有提高散热效果的特色。本实施例的高导热电路基板50经测试得知，其热传导系数(thermal conductivity)高达100(W/m·K)以上，具有确实提高散热效果的特色。
如图5所示，其为本发明第二较佳实施例提供的一种高导热电路基板12，其结构大致与第一较佳实施例相同，同样包含有一金属基板20、一绝缘层30、一第一介层40以及一导电层60。其差异在于：导电主层60为银(Ag)，其与第一较佳实施例以铜(Cu)作为导电主层的材质不同。
采用上述结构，本发明的导电介层60为采用两种不同种类的金属形成一导电介层62以及一导电主层64。在结构上，导电层50在剖面结构上较容易进行辨识，可区分出导电主层54与导电介层52。由此，本实施例的导电层80同样可提供电性导通的功能，达到与前一实施例相同的功效，并提供了另一种实施形态。
必需加以说明的是，本发明的绝缘层30，除了上述实施例中以阳极处理形成氧化铝外，也可对金属基板10表面施行氮化处理，从而形成氮化铝，或对金属基板10表面同时施加氧化处理及氮化处理，形成铝的氮氧化合物，其均有极好的高导热性。另外，本发明上述两实施例为成型具有整个导电层的基板，若要形成特定电路布局的基板，第一介层及导电层均以mask侵蚀方式成型一预定图案，也可单独在导电层上，采用选自铣削、mask侵蚀其中一种方式成型一预定图案。再者，本发明上述两实施例中的第一介层及导电层为单一层结构，但也不排除多层结构。
通过以上实施例可知，本发明所提供的一种高导热电路基板，其运用一第一介层作为缓冲接口，能够克服绝缘层与导电层的物理特性差异过大的情形，提高绝缘层与导电层的附着力。相比于习用技术，能够强化绝缘层与导电层之间的结构，具有提高结构强度的特色。另外，本发明的整体散热基板，具有较好的导热效果。
本发明在前述各实施例中所揭示的构成组件及方法步骤，仅为举例说明，并非用来限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围应以权利要求书所界定的范围为准，其它等效组件或步骤的替代或变化，也应涵盖在本发明的专利保护范围内。

Claims (15)

1、一种高导热电路基板，其特征在于包含：
一金属基板；
一绝缘层，形成于所述金属基板表面；
至少一第一介层，形成于所述绝缘层表面；
一导电层，形成于所述第一介层表面。
2、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述金属基板为选自铝、镁、钛以及其合金所构成族群中的其中一种。
3、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述绝缘层以电化学激化阳极处理形成，利用草酸(H2C2O4)为工作溶液，预定工作电压为260～400Volts，预定工作电流为2～5A/dm2。
4、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述绝缘层为所述金属基板表面的化合物。
5、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述第一介层为镁、铝、钛、钒、铬、镍、锆、钼、钨以及其化合物。
6、如权利要求5所述高导热电路基板，其特征在于：所述第一介层为氧化钛。
7、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述导电层为选自铝、钴、镍、铜、锌、银、锡、铂以及金其中之一。
8、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述导电层区分为至少一导电介层以及一导电主层，所述导电介层形成于所述第一介层表面，所述导电主层形成于所述导电介层表面。
9、如权利要求8所述高导热电路基板，其特征在于：所述导电介层的厚度在1μm以下。
10、如权利要求8所述高导热电路基板，其特征在于：所述导电主层的厚度在13μm以上。
11、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述绝缘层为所述金属基板的金属的氮化物。
12、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述绝缘层为所述金属基板的金属的氮氧化合物。
13、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述绝缘层为所述金属基板的金属的氧化物。
14、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述导电层及所述第一介层以预定图样形成。
15、如权利要求1所述高导热电路基板，其特征在于：所述导电层以预定图样形成。
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