CN102256440A - 铝基电路板、其制备方法与供该方法使用的电镀液 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铝基电路板、其制备方法与供该方法使用的电镀液。一种铝基电路板，包含本体单元，及设置在该本体单元上的金属导线单元，该本体单元包括铝层、设置在该铝层上的氧化铝层，以及连接设置在该氧化铝层与该金属导线单元间的介质物，该介质物的材质是镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合；其中，该介质物能增进该金属导线单元的附着性，且具有高热传导性，使该铝基电路板整体能产生散热快、耐击穿电压值高，且使用寿命长等高品质特性。再者，一种铝基电路板的制备方法，主要是利用一种特殊成分的电镀液内含的金属盐，使该本体单元的氧化铝层与介质物同步形成，因而整个过程能产生高品质效率、低成本与便于操作等优点。

Description

铝基电路板、其制备方法与供该方法使用的电镀液

技术领域

本发明涉及一种电路板的结构与制法，特别是一种铝基电路板、其制备方法与供该方法使用的电镀液。

背景技术

如图1所示，一般的铝基电路板1包含有依序相叠的一个铝基板层11、一个绝缘层12，与一个金属导线层13。类金刚石碳(Diamond-Like Carbon，简称DLC)为该绝缘层12的常见材质，但实际上，类金刚石碳的绝缘性并不佳，因而导致该铝基电路板1的耐击穿电压不足，甚至在使用时发生漏电或短路的情形；此外，基于DLC与该金属导线层13间的材质差异，常使得该绝缘层12与该金属导线层13会有脱落或分离的现象，而使得整个铝基电路板1失效。

另一种现有铝基电路板的制备方法，其是直接在一个铝基板的表面上进行阳极处理，使该铝基板表面的铝转化成氧化铝而成为该绝缘层12，并同步获得该绝缘层12下的铝基板层11，再利用高温来将银胶或铜胶烧结于该绝缘层12上，以作为该金属导线层13，但如此将导致该绝缘层12(氧化铝)因高温而龟裂，导致漏电。

为克服上述缺点，目前市面上常见到的铝基电路板，便是直接利用树脂将铜箔胶合在铝基板表面上，另一种较少数的做法则是在胶合时选用经过阳极处理的铝基板；然而树脂的热传导性差，会导致该铝基电路板的传热效果不佳，虽然在树脂中加入陶瓷粉粒能够改进整体的传热效果，然而效果有限，且树脂的使用仍有高温劣化及软化的疑虑存在。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种金属导线较能被附着，且易于散热、可耐高电压的铝基电路板。

本发明的铝基电路板，包含本体单元，以及金属导线单元。该本体单元包括铝层、设置在该铝层上的氧化铝层，以及连接设置在该氧化铝层与该金属导线单元间的介质物，该介质物的材质是镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合。

本发明所述的铝基电路板，该介质物是由多个分散设置在该氧化铝层上的介质体组成。

本发明所述的铝基电路板，该介质物是夹置在该氧化铝层与该金属导线单元间的层状体。

本发明所述的铝基电路板，该金属导线单元的材质是铝、金、镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合。

本发明所述的铝基电路板，该本体单元的氧化铝层包覆住铝层，该本体单元还具有多个贯穿其相反二个表面的通孔，该金属导线单元设置在该本体单元的所述表面上且填满所述通孔。

本发明所述的铝基电路板，该本体单元的氧化铝层的厚度介于10微米至300微米之间。

本发明所述的铝基电路板，该金属导线单元为一线路图样。

本发明的铝基电路板的有益效果在于：申请人首次披露以该本体单元中的介质物作为该氧化铝层与该金属导线单元二者间的连接介质，来增进该金属导线单元的附着性。申请人推测该介质物能增进该金属导线单元的附着性的理由，是基于该介质物的上述特定材质在实际应用中就常被用作为合金中的物料，因此，应当适合转用为该本体单元中的介质物；另外，上述推测也已被申请人更进一步地以实验证实。而除了增进该金属导线单元的附着性以外，该介质物因为属于金属材质，所以也能使该铝基电路板整体具有更良好的热传导性。

本发明的第二目的在于提供一种高效率且低成本的铝基电路板的制备方法。

本发明的铝基板的制备方法，包含：(a)配制一种电镀液，内含有溶剂、含量介于10重量％至50重量％之间的酸、含量介于0.01重量％至0.05重量％之间的表面活性剂，以及含量介于0.5重量％至1重量％之间的金属盐；其中，该溶剂是水、乙醇、乙二醇或者这些的组合，该酸是硫酸、草酸、酒石酸、磺基水杨酸、顺丁烯二酸、乳酸、磷酸或者这些的组合，该表面活性剂是山梨醇、磺酸钠、硝酸、柠檬酸、酒石酸钾钠或者这些的组合，该金属盐则是镍盐、铜盐、钴盐、铁盐、银盐、锡盐、钼盐或者这些的组合；(b)使铝基板的待处理的一个表面浸覆于该电镀液中以进行阳极处理，而使该铝基板转化成本体单元，该本体单元具有铝层、设置于该铝层上的氧化铝层，与设置于该氧化铝层上的介质物，该介质物的材质是镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合；及(c)最后，使该本体单元的介质物连接金属导线单元，便获得铝基电路板。

本发明所述的铝基电路板的制备方法，步骤(a)的电镀液内的金属盐是铜盐、铁盐、钼盐或者这些的组合。

本发明所述的铝基电路板的制备方法，步骤(b)的铝基板具有多个贯穿其相反二个表面的通孔，该铝基板完全浸覆于该电镀液中进行该阳极处理，在进行完毕后，该本体单元的所述通孔仍是呈开放状，在步骤(c)中，该金属导线单元设置在该本体单元的所述表面上且填满所述通孔。

本发明所述的铝基电路板的制备方法，该步骤(b)中，阳极处理的温度是0℃～40℃，操作电压是10伏特～250伏特。

本发明所述的铝基电路板的制备方法，步骤(c)中，该金属导线单元是利用蒸镀处理或电镀处理而成。

本发明的铝基电路板的制备方法的有益效果在于：主要是在于其所使用的电镀液成分和现有技术有所不同，更含有金属盐；金属盐经溶解后则释出金属离子于该电镀液中，以使得步骤(b)的该铝基板进行阳极处理时，随着该铝基板表面的材质由铝转变为氧化铝，电镀液中的金属离子也立刻形成沉积在该氧化铝层上的介质物，从而作为用以连接该氧化铝层与该金属导线单元的介质。也就因为该电镀液的特殊成份，能使该氧化铝层与该介质物被同步获得，因此本发明不只具有省时、便于操作等优点，也不需要其他特殊设备，所以在低制造成本下，便能获得传热快、耐击穿电压值高，且使用寿命长的高品质的铝基电路板。

本发明的第三目的在于提供一种能以高品质效率、低成本制造出传热快、耐击穿电压值高且使用寿命长的高品质铝基电路板的电镀液。

本发明的电镀液，包含溶剂、含量介于10重量％至50重量％之间的酸、含量介于0.01重量％至0.05重量％之间的表面活性剂，以及含量介于0.5重量％至1重量％之间的金属盐。该溶剂是水、乙醇、乙二醇或者这些的组合；该酸是硫酸、草酸、酒石酸、磺基水杨酸、顺丁烯二酸、乳酸、磷酸或者这些的组合；该表面活性剂是山梨醇、磺酸钠、硝酸、柠檬酸、酒石酸钾钠或者这些的组合；该金属盐是镍盐、铜盐、钴盐、铁盐、银盐、锡盐、钼盐或者这些的组合。

本发明所述的电镀液，该酸的含量介于15重量％至40重量％之间。

本发明所述的电镀液，该表面活性剂的含量介于0.01重量％至0.04重量％之间。

本发明所述的电镀液，该金属盐的含量介于0.55重量％至0.9重量％之间。

本发明所述的电镀液，该金属盐选自铜盐、铁盐、钼盐或者这些的组合。

至于本发明电镀液的有益效果，已如前所述，不再重复。

附图说明

图1为一剖视图，说明现有铝基电路板的结构；

图2为一剖视图，说明本发明铝基电路板的第二较佳实施例的结构；

图3是一局部放大剖视图，说明本发明铝基电路板的第一较佳实施例，其一个氧化铝层与一个介质物间的状态，其中该介质物由多个分散的介质体组成；

图4是一局部放大剖视图，说明该第二较佳实施例的一个氧化铝层与一个介质物间的状态，其中该介质物为实质连续且具有厚度的层状体；

图5为一剖视图，说明该第一较佳实施例的结构；

图6是一示意图，说明本发明铝基电路板的第三较佳实施例的部分结构；

图7是一示意图，说明本发明铝基电路板的第四较佳实施例的部分结构；

图8是一剖视图，说明该第三较佳实施例的完整结构；

图9是一剖视图，说明该第四较佳实施例的完整结构。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明并提供技术建议，而就未特别予以限制的各项条件，为本领域熟练人员可依其需求而自行决定；需强调的是，为利于说明，附图中的各元件并未依实际比例加以绘制，而本发明的电镀液内的各物料的含量是以该电镀液的总重量为计算基准。

本发明的铝基电路板的制备方法，为使金属导线单元更能附着于本体单元上、缩短过程时间，或更增进传热效果，较佳地，在步骤(a)所采用的一种电镀液内的金属盐，是铜盐、铁盐、钼盐或者这些的组合；相对地，其所形成的介质物的材质，则为铜、铁、钼或者这些的组合。在实施例中，所示例使用的金属盐为铜盐与铁盐，其中铜盐是硫酸铜与乙酸酮，铁盐则为硫酸铁。

该金属导线单元用以传导电流，因此基本上对于所采用的金属种类并无特殊限制；考虑与该介质物间的附着性，较佳地该金属导线单元的材质是铝、金、镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合，更佳地是铝、金、铜或者这些的组合。在实施例中，该金属导线单元的材质选用铜。

有关于本发明电镀液中各成份的使用目的，除了该金属盐已如前述外，表面活性剂辅助氧化铝层均匀地形成，而酸则是用以促使氧化铝层形成；另外，除了前述的基本含量范围以外，较佳地，该酸的含量介于15重量％至40重量％之间，该表面活性剂的含量介于0.01重量％至0.04重量％之间，该金属盐的含量则介于0.55重量％至0.9重量％之间。在实施例中所示例的，该酸的含量介于22重量％至30重量％之间，该表面活性剂的含量介于0.01重量％，该金属盐的含量介于0.55重量％至0.75重量％之间。

另需说明的是，本发明电镀液也可以预先配成较浓的溶液而备用，待使用前再加入适量的溶剂予以稀释后，获得其中的各成份均落在前述基本含量范围内的本发明电镀液。

而在步骤(b)中，所使用的铝基板具有相反的二个表面；当只以其中的一个表面作为待处理者，而将其浸覆于该电镀液中并进行阳极处理后，受浸覆的该表面的金属铝将会转化成氧化铝，而使得原铝基板被分隔为一个铝层2，以及一个设置于该铝层2上的氧化铝层3，如图2中所示者。

需说明的是，在微观状态下，可发现该氧化铝层3大概呈立体六角网状，并具有诸多如蜂巢状的孔隙31，如图3与图4所示。基本上，该氧化铝层3的厚度在本申请中并没有特殊限制，然而选择性地，其介于10微米至300微米之间。而有关于该阳极处理的操作条件，在本发明中并未给予特殊限制；选择性地，该阳极处理的温度介于0℃至40℃之间，并施以10伏特～250伏特的操作电压而进行。

如实施例中所示例的，该阳极处理在温度介于10℃至20℃之间，操作电压介于50伏特至60伏特之间等条件下进行；所获得的氧化铝层3的厚度为60微米。

在该阳极处理进行的同时，该电镀液中的金属离子(源自于步骤(a)的经溶解的金属盐)将同步地获得电子，并形成该介质物4沉积在该氧化铝层3上，使得该铝基板转换成该本体单元5；当该金属离子浓度较低，或该阳极处理进行的时间较短时，该介质物4的量较少且是由多个分散设置于该氧化铝层3上的介质体41组成，如局部放大的图3所示意。此时，该介质物4并未在该氧化铝层3与金属导线单元6间形成完整且连续的层状体，随后能提供该金属导线单元6连接于上；于是宏观地，如图5所示，该介质物4便以所述介质体41的形式少量地存在于该氧化铝层3与金属导线单元6的部分交界处，而所获得的本发明铝基电路板的第一较佳实施例，其包含依序叠置的该铝层2、该氧化铝层3、该介质物4，与该金属导线单元6。

随着沉积量渐增，也可在该氧化铝层3上的介质物4形成实质连续的层状体并具有厚度后，再设置该金属导线单元6，使得本发明铝基电路板的结构如图2所示，其包含依序叠置的该铝层2、该氧化铝层3、该介质物4，与该金属导线单元6，且该介质物4是位于该氧化铝层3与该金属导线单元6间的层状体；此结构形式则为本发明铝基电路板的第二较佳实施例。

另外，在本发明中，该金属导线单元6的形成方式也未受限，较佳地是利用蒸镀处理或电镀处理来进行。

除了只以原本铝基板的其中一个表面来进行阳极处理外，也能使该铝基板的相反的二个表面都接受阳极处理，而使得最后获得的本发明铝基电路板做成类似于目前常见的双面电路板的形式。

上述双面形式的本发明铝基电路板，是在制备时，在该步骤(b)中选用具有多个贯通其相反二个表面的通孔51的铝基板，且该铝基板在进行该阳极处理时是完全浸覆于该电镀液中，如此将使得所形成的该氧化铝层3包覆住该铝层2，该介质物4则是如前述地被同步形成，并视该阳极处理完毕后的该介质物4沉积量多少，而决定该介质物4的形式是如图7所示的完整层状体，或者是如图6所示由多个散落于该氧化铝层3上的介质体41组成，但必要前提是，经阳极处理完毕后而获得的该本体单元5，贯通其相反二个表面的所述通孔51仍是维持其开放状，于是所形成的层叠物的结构分别如图6与图7所示。随后，该金属导线单元6将填满所述通孔51并形成设置在该本体单元5的二个表面上，从而获得如图8与图9所示的本发明铝基电路板的第三、四较佳实施例。

另外，选择性地，图2、图5、图8与图9所示的金属导线单元6，都可再进一步经过例如各种已知的蚀刻方式，来呈现出预定的线路图样。

先前所述的技术特征与各项相关的进一步技术建议，将使得本发明铝基电路板可具有高传热性与高耐击穿电压值，所以易于散热并能承受较高的电压，从而呈现出较佳的品质与较高的使用寿命。

<实施例1、2与比较例1、2>

<化学品及其他材料>

1.铝基板：由中钢铝业公司制备。

2.硫酸、草酸：由中华硫酸公司制备。

3.硫酸铜、乙酸酮、硫酸铁：由日本岛久公司制备。

4.磺酸钠、酒石酸钾钠：由林纯公司制备。

以下实施例1及实施例2是依据上述本发明铝基电路板的制备方法的步骤(a)～(c)，并通过表1内所列的操作条件来进行，另外列出比较例1、2以供比较操作条件与功效的差异。

各实施例与各比较例所分别对应制备出的铝基电路板的结构形式及相关功效数据，也列于表1内；其中，各电镀液是以水为溶剂来配制，另外当所使用的铝基板呈完整状而无通孔时，则是单以其中的一个特定表面浸覆于该电镀液中来进行阳极反应，而如果使用形成有通孔的铝基板，则是使其整体浸覆于该电镀液中来进行阳极反应。另外，所有实施例及比较例的金属导线单元是利用电镀方式形成的。

表1

比较例1、2与实施例1、2的差异只在于，比较例1、2所使用的电镀液中，不含有金属盐。而在够长的处理时间下，实施例1、2都形成具有实质厚度的介质物；然而，比较例1、2的经阳极处理的铝基板上则没有介质物，使得金属导线单元无从附着，更无法进而形成铝基电路板，于是耐击穿电压值与散热系数也就无法测量。

反观实施例1、2，所形成的介质物使得该金属导线单元6能稳固地间接附着于该氧化铝层上，不易脱落，并使得所获得铝基电路板的耐击穿电压值与散热系数展现了优异的测量结果，因而证实本发明铝基电路板中的介质物确实有助于增进该金属导线单元的附着性，进而使本发明铝基电路板具有耐高电压、传热快等优异的功效。

综上所述，本发明铝基电路板的作为连接该氧化铝层3与该金属导线单元6的介质物4，采用可与铜或银等金属导线的普遍材质具有良好附着性的金属，如镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合，以取代常用的接着性差且易导致漏电现象的树脂或胶体，如此不但使得该金属导线单元6容易形成在该本体单元5上，而且也不易脱落，同时该介质物4的存在也有助于提高本发明铝基电路板的传热效果。

另外，由于该介质物4是通过该阳极处理而被同步形成，显示出本发明铝基电路板的制备方法在操作上具有简便、快速的优势，生产成本也自然降低。由此可见，本发明铝基电路板确实可克服一般铝基电路板的传热慢、金属导线容易脱落、耐击穿电压不足等种种问题，并为本业界提供了优异的解决方策。

Claims (17)

1.一种铝基电路板，所述铝基电路板包含本体单元以及设置在该本体单元上的金属导线单元，该本体单元包括铝层以及设置在该铝层上的氧化铝层；其特征在于，

该本体单元还包括连接设置在该氧化铝层与该金属导线单元间的介质物，该介质物的材质是镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合。

2.根据权利要求1所述铝基电路板，其特征在于，该介质物是由多个分散设置在该氧化铝层上的介质体组成。

3.根据权利要求1所述铝基电路板，其特征在于，该介质物是夹置在该氧化铝层与该金属导线单元间的层状体。

4.根据权利要求1所述铝基电路板，其特征在于，该金属导线单元的材质是铝、金、镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合。

5.根据权利要求1所述铝基电路板，其特征在于，该本体单元的氧化铝层包覆住铝层，该本体单元还具有多个贯穿其相反二个表面的通孔，该金属导线单元设置在该本体单元的所述表面上且填满所述通孔。

6.根据权利要求1所述铝基电路板，其特征在于，该本体单元的氧化铝层的厚度介于10微米至300微米之间。

7.根据权利要求1所述铝基电路板，其特征在于，该金属导线单元为一线路图样。

8.一种铝基电路板的制备方法，其特征在于，所述铝基电路板的制备方法用于制造权利要求1所述铝基电路板，并包含下列步骤：

(a)配制一种电镀液，所述电镀液包含溶剂、含量介于10重量％至50重量％之间的酸、含量介于0.01重量％至0.05重量％之间的表面活性剂，以及含量介于0.5重量％至1重量％之间的金属盐；其中，该溶剂是水、乙醇、乙二醇或者这些的组合，该酸是硫酸、草酸、酒石酸、磺基水杨酸、顺丁烯二酸、乳酸、磷酸或者这些的组合，该表面活性剂是山梨醇、磺酸钠、硝酸、柠檬酸、酒石酸钾钠或者这些的组合，该金属盐则是镍盐、铜盐、钴盐、铁盐、银盐、锡盐、钼盐或者这些的组合；

(b)使铝基板的待处理的一个表面浸覆于该电镀液中以进行阳极处理，而使该铝基板转化成本体单元，该本体单元具有铝层、设置于该铝层上的氧化铝层，与设置于该氧化铝层上的介质物，该介质物的材质是镍、铜、钴、铁、银、锌、锡、钼或者这些的组合；及

(c)最后，使该本体单元的介质物连接金属导线单元，便获得铝基电路板。

9.根据权利要求8所述铝基电路板的制备方法，其特征在于，该步骤(a)的电镀液内的金属盐是铜盐、铁盐、钼盐或者这些的组合。

10.根据权利要求8所述铝基电路板的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，铝基板具有多个贯穿其相反二个表面的通孔，该铝基板完全浸覆于该电镀液中进行该阳极处理，在进行完毕后，该本体单元的所述通孔仍是呈开放状，在步骤(c)中，该金属导线单元设置在该本体单元的所述表面上且填满所述通孔。

11.根据权利要求8所述铝基电路板的制备方法，其特征在于，该步骤(b)中，阳极处理的温度是0℃～40℃，操作电压是10伏特～250伏特。

12.根据权利要求8所述铝基电路板的制备方法，其特征在于，在步骤(c)中，该金属导线单元是利用蒸镀处理或电镀处理而成。

13.一种电镀液，所述电镀液供权利要求8所述的铝基电路板的制备方法使用，并包含溶剂、酸及表面活性剂；其特征在于，

该电镀液还包含一种金属盐，该金属盐的含量介于0.5重量％至1重量％之间，该金属盐是镍盐、铜盐、钴盐、铁盐、银盐、锡盐、钼盐或者这些的组合，该溶剂是水、乙醇、乙二醇或者这些的组合，该酸的含量介于10重量％至50重量％之间，该酸是硫酸、草酸、酒石酸、磺基水杨酸、顺丁烯二酸、乳酸、磷酸或者这些的组合，该表面活性剂的含量介于0.01重量％至0.05重量％之间，该表面活性剂是山梨醇、磺酸钠、硝酸、柠檬酸、酒石酸钾钠或者这些的组合。

14.根据权利要求13所述电镀液，其特征在于，该酸的含量介于15重量％至40重量％之间。

15.根据权利要求13所述电镀液，其特征在于，该表面活性剂的含量介于0.01重量％至0.04重量％之间。

16.根据权利要求13所述电镀液，其特征在于，该金属盐的含量介于0.55重量％至0.9重量％之间。

17.根据权利要求13所述电镀液，其特征在于，该金属盐是铜盐、铁盐、钼盐或者这些的组合。

Images