CN101298674A - 绝缘导热金属基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种绝缘导热金属基板的制造方法，包括如下步骤：(1)提供一轻合金基材；(2)对该轻合金基材进行前处理，使表面清洁；(3)在该轻合金表面进行微弧氧化，形成一层薄膜；(4)清洁该薄膜表面；(5)在该薄膜表面涂覆一层高导热胶；本发明利用微弧氧化技术，能够在零件表面形成的陶瓷层，该陶瓷层具有优异的耐蚀性、耐磨性并且与该轻合金基材结合牢固，同时，该工艺具有工序简单、成本低廉、无污染。

Description

绝缘导热金属基板的制造方法
【技术领域】
本发明有关一种绝缘导热金属基板的制造方法，特别是指与高发热电子组件配合使用，易于制造并且且热传导性较佳的绝缘导热金属基板的制造方法。
【背景技术】
现有的制造该导热基板的方法有如下四种：
方法之一是在塑料基板上印刷铜箔电路形成印刷电路板，如FR4印刷电路基板，其热导率约为0.36W/mK，但其缺点是热性能较差，仅适用于低功率的LED；
方法之二是在PCB基板上贴附一片金属板(如铝基板)，形成所谓的MetalCore 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。
方法之三是直接采用烧结成型的陶瓷基板(如AlN/SiC基板)，其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。
方法之四是在铜板和陶瓷之间通氧气(O2)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。
【发明内容】
本发明目的在于提供一种绝缘导热金属基板的制造方法，以解决现有技术中制造过于复杂或所制造的导热基板应用范围有限的缺陷。
为达成上述目的，本发明绝缘导热金属基板的制造方法包括如下步骤：(1)提供一轻合金基材；(2)对该轻合金基材进行前处理，使表面清洁；(3)在该轻合金表面进行微弧氧化，形成一层薄膜；(4)清洁该薄膜表面；(5)在该薄膜表面涂布一层高导热胶。
与现有技术相比较，本发明利用在轻合金基材上通过微弧氧化形成绝缘层，从而令该轻合金基材表面具有优异的耐蚀性、耐磨性及高阻抗特性，并且所制造的导热基板热导率能够大于2～3W/mK，具有较佳的散热性能及该方法具有工序简单、成本低廉、无环保之忧等特点。
【具体实施方式】
本发明绝缘导热金属基板的制造方法包括如下步骤：
1.轻合金基板可为镁合金、铝合金
2.对该轻合金基材进行前处理，使表面清洁，此前处理过程具体包括脱脂，清洗等步骤
3.在前处理后的轻合金上进行微弧氧化上一层厚15~25微米的薄膜
微弧氧化可以在直流或脉冲的条件进行。
其中镁合金直流微弧氧化的配方和工艺：
例1.镁合金直流微弧阳极氧化溶液成分为：
KOH               1.5mol/L；
KF                0.5mol/L；
Na2HPO4·12H2O    0.25mol/L；
NaAlO2            0-1.0mol/L。
进行微弧阳极氧化的反应温度10～60℃，电流密度2～8A/dm2，反应时间15～60分钟，阴极材料采用不溶性金属材料，如不锈钢。
而对于铝合金基材，其微弧氧化的方法有二种，其配方和工艺分别如下：
第一种：直接电解法
电解液组成：
K2SiO3    5～10g/L：
Na2O2     4～6g/L：
NaF       0.5～1g/L：
CH3COONa  2～3g/L：
Na3VO3    1～3g/L。
上述成分透过水溶解后为一电解液，且该电解液的酸碱值(PH)为11～13；而其电解方式为将温度维持20～50℃，使用不锈钢板为阳极材料，将电压迅速上升至300V，并保持5～10秒，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10分钟。
第二种：  两步电解法，包括如下步骤：
第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2(钾水玻璃)水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5分钟；
第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15分钟，其中阴极材料为不锈钢板。
4.清洁该薄膜表面，即后处理過程，包括清洗，烘干等步骤；
5.涂布高导热胶，其中该导热胶为UV与热固混合型，厚度为5~30微米，及热传导率为2-3W/mK或之上，胶材裂解温度＞200℃，热阻尼在0.3-0.7W/mK，涂布方式可采用旋转涂布法(Spin)或浸渍涂布法(Dipping)或印刷方式进行。

Claims (8)

1、一种绝缘导热金属基板的制造方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
(1)提供一轻合金基材；
(2)对该轻合金基材进行前处理，使表面清洁；
(3)在该轻合金基材表面进行微弧氧化，形成一层薄膜；
(4)清洁该薄膜表面；
(5)在该薄膜表面涂布一层高导热胶。
2、如权利要求1所述的绝缘导热金属基板的制造方法，其特征在于：进行前处理的过程包括脱脂，清洗步骤。
3、如权利要求2所述的绝缘导热金属基板的制造方法，其特征在于：该轻合金基材为镁合金，镁合金直流微弧阳极氧化溶液成分为：
KOH                  1.5mol/L；
KF                   0.5mol/L；
Na2HPO4·12H2O       0.25mol/L；
NaAlO2               0-1.0mol/L；
进行微弧阳极氧化的反应温度10～60℃，电流密度2～8A/dm2，反应时间15～60分钟，阴极材料采用不溶性金属材料。
4、如权利要求2所述的绝缘导热金属基板的制造方法，其特征在于：该轻合金基材为铝合金，对其进行微弧氧化的方法为直接电解法，其电解液中之成分组成：
K2SiO3                    5～10g/L：
Na2O2                     4～6g/L：
NaF                       0.5～1g/L：
CH3COONa                  2～3g/L：
Na3VO3                    1～3g/L：
上述成分透过水溶解后为一电解液，且该电解液的酸碱值为11～13；而其电解方式为将温度维持20～50℃，使用不锈钢板为阳极材料，将电压迅速上升至300V，并保持5～10秒，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10分钟。
5、如权利要求2所述的绝缘导热金属基板的制造方法，其特征在于：该轻合金基材为铝合金，对其进行微弧氧化的方法为两步电解法，包括如下步骤：
第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5分钟；
第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15分钟，其中阴极材料为不锈钢板。
6、如权利要求3或4或5所述的绝缘导热金属基板的制造方法，其特征在于：清洁该薄膜表面的过程包括清洗，烘干等步骤。
7、如权利要求6所述的绝缘导热金属基板的制造方法，其特征在于：该导热胶厚度为5~30微米，及热传导率为2-3W/mK或之上，胶材裂解温度＞200℃，热阻尼在0.3-0.7W/mK。
8、如权利要求7所述的绝缘导热金属基板的制造方法，其特征在于：涂布导热胶方式可为用旋转涂布法或浸渍涂布法或印刷方式。
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