CN101840988A - 汽车前大灯发热pcb基台及其制作方法 - Google Patents

汽车前大灯发热pcb基台及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车前大灯发热PCB基台及其制作方法,目的是一种成本低和制造工艺简单的汽车前大灯发热PCB的基台及其制作方法。汽车前大灯发热PCB的基台,包括基板,在所述基板的上、下两面由内向外分别设有CrNi粘接金属层、Cu传导金属层、Ni扩散阻挡金属层和Au合金金属层,所述Ni扩散阻挡金属层从外面三面包覆Cu传导金属层,所述Au合金金属层从外面三面包覆所述Ni扩散阻挡金属层;在基板上面的Au合金金属层上表面设有AuSn焊锡金属层。

Description

汽车前大灯发热PCB基台及其制作方法
技术领域
本发明涉及光电技术领域,具体涉及一种用于黏贴汽车前大灯发热PCB的基台及其制作方法。
背景技术
现有技术的汽车前大灯发热PCB基台如图1所示,图1是汽车前大灯发热PCB基台的截面图,在Al2O3或AlN或Si或SiC的基板10的上、下两面由内向外分别设有Ti粘接金属层20、Pt扩散阻挡金属层30、Au合金金属层40和AuSn焊锡金属层50,这种PCB基台的缺点是:1)表面用于传导的金属是金Au,若要降低电气特性中电阻成分的特性,就要加厚Au的厚度。2)Au合金金属层的厚度会给产品的价格带来直接性的影响。3)为了降低高电阻,当将AuSn的厚度加厚时,会降低LD及LED芯片与基台间的接合力。4)要进行两次复杂、难度较大的Lift-off工序。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷提供一种成本低和制造工艺简单的汽车前大灯发热PCB的基台及其制作方法。
实现本发明一个发明目的的技术方案是:汽车前大灯发热PCB的基台,包括基板,在所述基板的上、下两面由内向外分别设有CrNi粘接金属层、Cu传导金属层、Ni扩散阻挡金属层和Au合金金属层,所述Ni扩散阻挡金属层从外面三面包覆Cu传导金属层,所述Au合金金属层从外面三面包覆所述Ni扩散阻挡金属层;在基板上面的Au合金金属层上表面设有AuSn焊锡金属层。
本发明的基板(substrate)并不局限于特定的材料,通常使用AlN(Aluminum Nitride),Al2O3(Alumina),SiC(Silicon Carbide),Si(Silicon)或SiO2(Silicon oxide)。
所述Cu传导金属层厚度为10~100um。
为吸附Cu传导金属层,使用溅射法方法同Evaporation方法形成。
为改善所述Cu传导金属层的耐氧化特性,在金属Cu酸刻后,在Cu层之上采用电解电镀。
所述Ni扩散阻挡金属层的厚度为3~7um。
所述Au合金金属层采用电镀电解的方法形成,电镀厚度为0.3~2um。
作为本发明的进一步改进,所述基板上表面以上的部分,形成一个以上的独立单元,各单元的结构相同,用于安装多个芯片。
实现本发明另一发明目的的技术方案是:汽车前大灯发热PCB基台其制作方法,包括下列步骤:
1)在准备好的基板(Substrate)上,吸附Cr/Ni层,采用溅射法形成Cu金属层;
2)在Cu金属层上面进行酸刻(蚀刻);
3)进行Ni扩散阻挡金属层的涂布和Au合金层的电解电镀;
4)对基板上面的基板面、Au合金层部分表面进行Lift-off光刻胶涂布后,再按光刻工艺进行,在需要成形的部位去除光刻胶,吸附AuSn形成薄膜;
5)去除余留的Lift-off光刻胶上端的AuSn金属层;
6)剥离Lift-off光刻胶。
上本发明的有益效果是:1)因设有Cu传导金属层,所以电气电阻成分会很低。2)因电气电阻成分很低,所以消耗的电力就低。3)将耐氧化性较弱的金属铜Cu,三面地用耐氧化性优良的Au及Ni金属层保护起来,可有效地防止金属铜Cu氧化且环保。4)Au及Ni层吸附,因是利用电解电镀,所以除电镀费用外,不需要工序费用。5)仅进行一次非常复杂的Lift-off工序,可减少工序费用。6)金属Cu的热传导率非常高,可大大改善LD及LED芯片受热量渐变的影响,光的效率会降低的现象。
本发明所实现的发热PCB基台产品,应用于利用LED芯片进行照明。
附图说明
图1是本发明背景技术的结构示意图
图2是本发明实施例1的汽车前大灯发热PCB基台结构示意图
图3是本发明实施例1基板吸附了Cr/Ni层及Cu金属层后的结构示意图
图4是本发明实施例1Cu金属层涂抹光刻胶或干膜后的结构示意图
图5是本发明实施例1Au层电解电镀后的结构示意图
图6是本发明实施例1吸附AuSn形成薄膜的结构示意图
图7是本发明实施例1去除Lift-off光刻胶上端的AuSn金属层后的结构示意图
图8是本发明实施例1剥离Lift-off光刻胶的结构示意图
图9是本发明实施例2的汽车前大灯发热PCB基台俯视图
图10是本发明实施例2的汽车前大灯发热PCB基台仰视图
图11是图9和图10A-A截面图
图12本发明实施例2大功率LED芯片和基台结合后的示意图
图13本发明发热PCB基台上组装LED芯片后,在LED芯片上施加压力后所体现的电流-电压特性的图标。
具体实施方式
下面结合附图和实施例做进一步说明。
实施例1
如图1所示,汽车前大灯发热PCB的基台100,包括基板1,在基板的上、下两面由内向外分别设有CrNi粘接金属层2、Cu传导金属层3、Ni扩散阻挡金属层4和Au合金金属层5,Ni扩散阻挡金属层4从外面三面包覆Cu传导金属层3,Au合金金属层5从外面三面包覆所述Ni扩散阻挡金属层4;在基板上面的Au合金金属层5上表面设有AuSn焊锡金属层6。
汽车前大灯发热PCB基台其制作方法,包括下列步骤:
1)在准备好的基板(Substrate)1上,吸附CrNi层2及Cu金属层3。
图3在准备的基板(substrate)1上,两面同时用接合层CrNi合金层2与in-situ(不进行排气,直接在真空状态下吸附的方法)来吸附Cu金属层3。
各层的厚度:
CrNi层:200~50C
Figure GSA00000092049900031
Cu层:10~100μm
Cu层直接利用纯Cu金属作为靶面,吸附方法利用的是溅射法。
溅射法方法的优点:
1)吸附速度快。
2)吸附的金属膜的密度非常高。
3)吸附的金属进行无污染吸附,所以金属层形成的速度很高,并可将电阻系数(Resistivity)的增加最小化。即,还可减少Cu金属的主体中的电阻系数。
4)吸附时金属离子带有较高的能量,所以与基板的粘着力(Adhesion force)也大。
2)Cu金属层3及CrNi层2的酸刻(蚀刻)
图4在吸附有Cu及CrNi的产品的两面,利用光刻胶或干膜7形成图形,进行酸刻(etching)。酸刻结束后,要清除表面及后面残留的光刻胶或干膜7。
3)Au层5和Ni层4的电解电镀
图5在酸刻结束后的Cu层2及CrNi层2上实施电解电镀。首先,涂布Ni层4,Ni层4的涂布结束后,最后将Au层5实行电解电镀,形成与图片相同的结构。
电解电镀的优点:
与非电解电镀不同的是仅仅在金属上实行电镀,所以可不必使用掩膜,便可按Cu金属层的2维及3维的形状,将Au层5及Ni层4进行电镀并涂布。
将耐氧化性较弱的Cu金属表面,三面涂布,完全切断了金属Cu与氧气的接触,封锁了金属铜的氧化源头,防止了金属铜的腐蚀。
4)Lift-off光刻胶涂布后,吸附AuSn。
图6在产品的表面,涂上Lift-off专用的光刻胶8,再按光刻工艺进行,可去除产品表面中想要的部分的光刻胶8。同上,在所进行的产品上,将AuSn金属层6如图6所示吸附在全部表面上。
5)去除余留的Lift-off光刻胶上端的AuSn金属层。
如图7进行Lift-off工序,同上去除Lift-off光刻胶8上端的AuSn金属层6。
6)剥离Lift-off光刻胶。
如图8去除Lift-off光刻胶8便可获得最终的所发明的产品。
实施例2
如图9和图11所示,在基板1的上部根据实施例1的步骤形成若干相互独立的单元11,各单元11的结构相同。
图9和图10的图中所示为前面与后面的形态,根据上端产品的截取线,所展示的简略截面。
本发明前面的形状并没有局限在所提示的图片上,本发明的特征是使用金属铜层,其发明的目的是降低电气电阻。
图12展示了在所发明的产品上,安置大功率LED芯片10后的简略图。
图13在本发明所体现的发热PCB基台上组装LED芯片10,在LED芯片上施加压力后所体现的电流-电压特性的图标。利用传统技术制作的基台,当驱动电流为600mA时,VF值约接近14.7V,利用本发明制作的基台,当电流为600mA时,可将12.8V降低至2.4V的电压。
VF的减少可直接减少电力消耗。
消费电力(P)=电流(I)*施加电压(V)电流为600mA时,按传统的技术,需消耗8.82W,利用本发明产品,消耗电力为7.68W,可降低消费的电力。
在同样的驱动电流下,随着消费电力的减少,可直接减少LED芯片的发热量,因为减少了LED芯片的热量渐变。
LED芯片,比所施加的电压更起作用的是锁定驱动的电流量来决定亮度。所以本发明的意义在于在同样的条件下,即使利用比传统的技术更低的驱动电压,但因驱动电流均为同样的600mA,所以1)可减少消耗电力。2)可减少LED芯片的发热。3)改善LED芯片的热量渐变。4)利用Cu金属,可同时获得减少电阻,增大传达效率的效果。

Claims (10)

1.汽车前大灯发热PCB的基台,包括基板,其特征是,在所述基板的上、下两面由内向外分别设有CrNi粘接金属层、Cu传导金属层、Ni扩散阻挡金属层和Au合金金属层,所述Ni扩散阻挡金属层从外面三面包覆Cu传导金属层,所述Au合金金属层从外面三面包覆所述Ni扩散阻挡金属层;在基板上面的Au合金金属层上表面设有AuSn焊锡金属层。
2.根据权利要求1所述的汽车前大灯发热PCB的基台,其特征是,所述Cu传导金属层使用溅射法方法形成,所述Cu传导金属层厚度为10~100um。
3.根据权利要求1所述的汽车前大灯发热PCB的基台,其特征是,所述Ni扩散阻挡金属层的厚度为3~7um。
4.根据权利要求1所述的汽车前大灯发热PCB的基台,其特征是,所述Au合金金属层采用电镀电解的方法形成,电镀厚度为0.3~2um。
5.根据权利要求1所述的汽车前大灯发热PCB的基台,其特征是,所述Cr/Ni层的厚度为200~
Figure FSA00000092049800011
6.汽车前大灯发热PCB的基台制造方法,其特征是,该方法包括下列步骤:
1)在准备好的基板上,吸附CrNi层,采用溅射法形成Cu金属层;
2)在Cu金属层上面进行酸刻;
3)进行Ni扩散阻挡金属层的涂布和Au合金层的电解电镀;
4)对基板上面的基板面、Au合金层部分表面进行Lift-off光刻胶涂布后,再按光刻工艺进行,在需要成形的部位去除光刻胶,吸附AuSn形成薄膜;
5)去除余留的Lift-off光刻胶上端的AuSn金属层;
6)剥离Lift-off光刻胶。
7.根据权利要求6所述的汽车前大灯发热PCB的基台制造方法,其特征是,所述Cu传导金属层厚度为10~100um。
8.根据权利要求6所述的汽车前大灯发热PCB的基台制造方法,其特征是,所述Ni扩散阻挡金属层的厚度为3~7um。
9.根据权利要求6所述的汽车前大灯发热PCB的基台制造方法,其特征是,所述Au合金金属层采用电镀电解的方法形成,电镀厚度为0.3~2um。
10.根据权利要求6所述的汽车前大灯发热PCB的基台制造方法,其特征是,所述Cr/Ni层的厚度为200~
Figure FSA00000092049800012
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