CN101572996B - 绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于包括以下步骤：提供一金属基材；将金属基材进行前处理，以使金属基材的表面清洁；将经前处理的金属基材配置于一真空腔体内；将惰性气体通入该腔体中，启动溅镀不锈钢靶材，进行离子冲击并植入不锈钢；同步调整不锈钢靶材的电流密度及基板偏压，关闭不锈钢靶材的电流；将惰性气体通入该腔体中，启动溅镀铝靶材，并逐步通入氮气，生成氮化铝薄膜；于生成有氮化铝薄膜的金属基材的外层溅镀上金属导电层与金属防护层；抗蚀刻膜遮罩电路图的导体部分，蚀刻去除非导体部分，再脱去抗蚀刻膜；印刷液态感光防焊油墨。本发明工艺制程简单，导热性佳，且工艺比较环保。

Description

绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法
【技术领域】
本发明是一种在绝缘基板上形成导电线路的方法，特别是采用真空溅镀工艺在绝缘导热金属基板上形成导电线路的方法。
【背景技术】
传统绝缘导热基板，如FR4印刷电路板(PCB)，热导率(K)约为0.36W/m·K，其缺点是热性能较差，而传统绝缘导热基板上导电线路制备方法为在塑料基板上依序喷导电漆，化学镀铜，再蚀刻出印刷铜箔电路，其中化学镀铜的缺点是制程中涉及到废水处理等环境问题。
目前尚未见到在绝缘导热金属基板上直接采用真空溅镀方式制作导电线路的方法。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，制程工艺简单，较少污染环境。
为达上述目的，本发明提供一种绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于包括以下步骤：提供一金属基材；将金属基材进行前处理，以使金属基材的表面清洁；将经前处理的金属基材配置于一真空腔体内；将惰性气体通入该腔体中，启动溅镀不锈钢靶材，进行离子冲击并植入不锈钢；同步调整不锈钢靶材的电流密度及基板偏压，关闭不锈钢靶材的电流；将惰性气体通入该腔体中，启动溅镀铝靶材，并逐步通入氮气，生成氮化铝薄膜；于生成有氮化铝薄膜的金属基材的外层溅镀上金属导电层与金属防护层；抗蚀刻膜遮罩电路图的导体部分，蚀刻去除非导体部分，再脱去抗蚀刻膜；印刷液态感光防焊油墨。
与现有技术相比较，本发明采用真空溅镀及蚀刻技术的结合形成导电线路，工艺制程简单，导热性佳，且工艺比较环保。
【附图说明】
图1为本发明绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本发明绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法包括以下步骤：
步骤201：提供一金属基材，其中，该金属基材的材质为不锈钢或铜；
步骤202：将金属基材进行前处理，以使金属基材的表面清洁，其中，前处理包括脱脂，酸洗，清洗；
步骤203：将经前处理的金属基材配置于一真空腔体内，腔体内的气压为10-5torr；
步骤204：将惰性气体(如氩气)通入该腔体中并使腔体内的气压维持在1～3×10-3torr，启动基板负偏压在-300～-600Volt，启动溅镀不锈钢靶材，控制不锈钢靶材的电流密度在0.1～1W/cm2，进行离子冲击并植入不锈钢，植入不锈钢的时间约为3～10min，植入的不锈钢作为中间层增加附着性；
步骤205：同步调整不锈钢靶材的电流密度至5～15W/cm2及基板偏压至20～60Volt，时间约为1～3min，关闭不锈钢靶材的电流；
步骤206：将惰性气体(如氩气)通入该腔体中并使腔体内惰性气体的气压维持在1～3×10-3torr，启动溅镀铝靶材，控制铝靶材的电流密度在5～15W/cm2，基板偏压调整在20～60Volt，时间约为1～3min后逐步通入氮气，氮气的气压维持在1～3×10-3torr，生成氮化铝薄膜；当氮化铝薄膜层的厚度为3～5μm时，关闭铝靶材的电流；
步骤207：于生成有氮化铝薄膜的金属基材的外层溅镀上金属导电层与金属防护层；其中，溅镀金属导电层与金属防护层的步骤如下：
溅镀金属导电层的具体步骤：将生成有氮化铝薄膜的金属基材置入一真空腔内，抽真空至10-5torr后，通入氩气维持在1～3×10-3torr，启动基板负偏压在-300～-600Volt，此时启动溅镀铜靶材，控制溅镀靶材的电流密度在0.1～1W/cm2，进行镀铜，铜膜厚度控制约0.5～5μm；
溅镀金属防护层的具体步骤：将溅镀有铜膜的金属基材置入另一真空腔，通入氩气维持在1～3×10-3torr，此时启动溅镀金靶材或镍金靶材，控制溅镀靶材的电流密度在0.1～1W/cm2，镀上金膜或镍金薄膜，金膜或镍金薄膜的厚度控制约0.1～1μm。
步骤208：抗蚀刻膜以印刷的方式或曝光显影的方式遮罩电路图的导体部分，蚀刻去除非导体部分，再脱去抗蚀刻膜；其中，蚀刻配方为：磷酸500ml/L，冰醋酸400ml/L，硝酸100ml/L，蚀刻温度为室温，蚀刻时间为60-120s；
步骤209：印刷液态感光防焊油墨，放入烘箱中预烤，预烤温度控制在75℃，预烤时间控制在30 min，然后通过紫外光固化，紫外光固化的参数为800mj/cm2，3m/s，紫外光固化的时间为120s。

Claims (18)

1.一种绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)提供一金属基材；
(2)将金属基材进行前处理，以使金属基材的表面清洁；
(3)将经前处理的金属基材配置于一真空腔体内；
(4)将惰性气体通入该腔体中，启动溅镀不锈钢靶材，进行离子冲击并植入不锈钢；
(5)同步调整不锈钢靶材的电流密度及基板偏压，关闭不锈钢靶材的电流；
(6)将惰性气体通入该腔体中，启动溅镀铝靶材，并逐步通入氮气，生成氮化铝薄膜；
(7)于生成有氮化铝薄膜的金属基材的外层溅镀上金属导电层与金属防护层；
(8)抗蚀刻膜遮罩电路图的导体部分，蚀刻去除非导体部分，再脱去抗蚀刻膜；
(9)印刷液态感光防焊油墨。
2.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：该金属基材的材质为不锈钢。
3.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：该金属基材的材质为铜。
4.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：该金属基材在进入腔体前已经过前处理，前处理包括脱脂，酸洗，清洗。
5.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(3)中腔体内的气压为10-5torr。
6.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(4)中腔体内的气压维持在1～3x10-3torr。
7.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(6)中腔体内惰性气体的气压维持在1～3x10-3torr，氮气的气压维持在1～3x10-3torr。
8.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：启动溅镀不锈钢靶材时，需将基板负偏压控制在-300～-600Volt，并将不锈钢靶材的电流密度控制在0.1～1W/cm2，进行离子冲击并植入不锈钢的时间为3～10min。
9.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：关闭不锈钢靶材的电流前1～3min，需将不锈钢靶材的电流密度控制在5～15W/cm2，基板偏压调整在20～60Volt。
10.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：通入氮气前1～3min，需将基板负偏压调整至20～60Volt，并将铝靶材的电流密度控制在5～15W/cm2。
11.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：当氮化铝薄膜层的厚度为3～5μm时，关闭铝靶材的电流。
12.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(7)中溅镀金属导电层的步骤包括，将生成有氮化铝薄膜的金属基材置入一真空腔内，抽真空至10-5torr后，通入氩气维持在1～3x10-3torr，启动基板负偏压在-300～-600Volt，此时启动溅镀铜靶材，控制溅镀靶材的电流密度在0.1～1W/cm2，进行镀铜，铜膜厚度控制在0.5～5μm。
13.根据权利要求12所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(7)中溅镀金属防护层的步骤包括，将溅镀有铜膜的金属基材置入另一真空腔，通入氩气维持在1～3x10-3torr，此时启动溅镀金靶材，控制溅镀靶材的电流密度在0.1～1W/cm2，进行镀金，金膜厚度控制在0.1～1μm。
14.根据权利要求12所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(7)中溅镀金属防护层的步骤包括，将溅镀有铜膜的金属基材置入另一真空腔，通入氩气维持在1～3x10-3torr，此时启动溅镀镍金靶材，控制溅镀靶材的电流密度在0.1～1W/cm2，镀上镍金薄膜，镍金薄膜的厚度控制在0.1～1μm。
15.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(8)中的蚀刻配方为：磷酸500ml/L，冰醋酸400ml/L，硝酸100ml/L，蚀刻温度为室温，蚀刻时间为60-120s。
16.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(8)中的抗蚀刻膜以印刷的方式加以遮罩。
17.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(8)中的抗蚀刻膜以曝光显影的方式加以遮罩。
18.根据权利要求1所述的绝缘导热金属基板上真空溅镀形成导电线路的方法，其特征在于：步骤(9)后还包括，放入烘箱中预烤，预烤温度控制在75℃，预烤时间控制在30min，然后通过紫外光固化，紫外光固化的参数为800mj/cm2，3m/s，紫外光固化的时间为120s。
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