CN103068154A

CN103068154A - 铝基电路板及其制造方法

Info

Publication number: CN103068154A
Application number: CN2012105572506A
Authority: CN
Inventors: 刘伟; 卢大伟
Original assignee: Zhejiang Long-Range Electronic Development Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Long-Range Electronic Development Co Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明提供的铝基电路板，由铝基板层[3]、绝缘层和导体层组成，其中绝缘层是铝基板表面氧化层[2]，氧化层厚度为45—55μm，导体层[1]厚度为7—13μm。该铝基电路板的制造方法，先对铝基板表面进行氧化，再在氧化层上以真空镀工艺镀制导体层，最后清洗去感光线路油墨得由导体层、氧化层和铝基层构成的铝基电路板。氧化层的导热系数为23—27 W/m·°K。与现有技术相比，本发明大幅增加了绝缘层的导热性能，从根本上提高了铝基板的散热效果。此外，氧化层和铝基板表面结合致密，而且热膨胀系数比较接近，克服了环氧树脂绝缘层所表现的一系列不足。再者，绝缘层和导体层的厚度都有下降，减少了导体材料的消耗和产品体积。

Description

铝基电路板及其制造方法

技术领域

本发明涉及的是一种铝基电路板及其制造方法。

背景技术

在实际电路中导线、阻容元件及器件等都会对电流产生阻碍而产生热量。如果不能将系统内热尽快散发到环境中，过量的累积热将导致电子系统性能下降，对其寿命和可靠性产生致命的威胁。金属基电路板（金属基印刷线路板 MCPCB）便是试图改善电路板的散热性能而提出的，在散热要求比较高的电路板上使用，其中尤以铝基电路板常见。传统的铝基电路板，是由铝基板和导体层（铜箔）以环氧树脂作绝缘层和粘结剂经压制结合的，其中环氧树脂涂层厚度为数十到数百微米，导体层厚度为20—25微米。但环氧树脂绝缘层低下的导热率牺牲了铝基板良好的导热性能，从而未能达到预期目的。影响了采用铝基电路板的电子产品的稳定性、可靠性和使用寿命，制约了铝基电路板在大功率、高密度的电子系统的应用。虽然有在铝基板背面加装铝质散热翅的技术方案，但绝缘层的高热阻依然存在。此外由于环氧树脂涂层存在诸如遇高温易软化、与金属基材热膨胀系数的差别很大、固化后脆碎度高等不可克服的缺陷，影响最终产品的质量，而且采用环氧树脂涂层作绝缘时电路板的生产工序较多，材料本身对环境也要产生污染。

发明内容

针对上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是降低铝基板与导体层之间绝缘层的热阻，从而提供一种散热效果良好的铝基电路板及其制造方法。

本发明提供的铝基电路板，由铝基板、绝缘层和导体层组成，其中绝缘层是铝基板表面氧化层，氧化层厚度为45—55μm，导体层厚度为7—13μm。

本发明提供的铝基电路板，其绝缘层是在铝基板表面进行氧化得到的氧化层，经《铝及铝合金硬质阳极氧化膜规范（GB/T 19822-2005/ISO 10074：1994）》中相关规定检测，该绝缘层氧化铝的导热系数为23—27 W/m·°K，而环氧树脂绝缘层的导热系数为0.3—3.0 W/m·°K。另外经《热导性电绝缘材料的热传输特性的标准试验方法（ASTM D 5470）》测定，氧化铝绝缘层的交流击穿电压为2kV，符合电路板要求。因此，与现有技术相比，本发明大幅增加了绝缘层的导热性能，从根本上提高了铝基板的散热效果。此外，氧化层和铝基板表面结合致密，而且热膨胀系数比较接近，克服了环氧树脂绝缘层所表现的一系列不足。再者，绝缘层和导体层的厚度都有下降，减少了导体材料的消耗和产品体积。

所说导体层是由三层镀膜组成的，由氧化铝绝缘层向外分别是以铬、镍、银为靶材的真空连续磁控溅射镀膜层，其中铬镀膜厚度为3—5μm 、镍镀膜厚度为3—5μm 、银镀膜厚度为1—3μm。本发明经多层镀膜形成了“强化粘接层+阻侵层+电极层”的导体层结构，其中强化粘接层（铬）有效提高了金属化膜层与铝板的结合力；阻侵层（镍）有效阻挡高温金属焊料的溶蚀，满足了金属化焊接的要求；电极层（银）提高可焊性，能满足多种焊接的要求。使导体层具有良好的附着性能、导热性能、耐高温性能和导电性能。所得铝基电路板总的热传导率达到29W/m·°K；导体层剥离强度≥1.8 N/mm；经热应力实验证明，在320℃条件下本发明中导体层与绝缘层之间不分层、无起泡。

本发明提供的铝基电路板的制造方法，先对铝基板表面进行氧化，再在氧化层上用感光线路油墨印制导体线路图的阴文图案，再在印有阴文图案的氧化层上以真空连续磁控溅射镀膜工艺镀制导体层，最后清洗去感光线路油墨得由导体层、氧化层和铝基层构成的铝基电路板。

所说氧化采用阳极氧化工艺进行，氧化温度为15℃—22℃，氧化电压130—150V，电流密度为1.0—1.5A/dm²，氧化时间为t=M/Dk，式中，t为时间， M为经验值，M=50—60，单位是min·A/ dm²，Dk为电流密度，单位是A/dm²。

所说氧化前先对铝基板表面通过机械摩擦方法进行表面粗造化和用氢氧化钠和硝酸进行化学清洗。

所说氧化后对氧化层用H₂O进行封孔处理，以使氧化层更加致密。

所说真空连续磁控溅射镀膜工艺中，依次以铬、镍、银为靶材，先后在电压为380—430V、电流为23—25A，温度为60—80℃、相对气压为1×10^-3Pa下进行，其中三层厚度分别为铬3—5μm 、镍3—5μm 、银1—3μm。

附图说明

图1为本发明一实施例的断面图，图中：1-导体层，2-氧化层，3-铝基板层。

具体实施方式

1、一汽车电器用铝基电路板，其结构断面如图1的示，由铝基板层3、铝基板表面上的氧化层2和氧化层上的导体层1构成。氧化层厚度为55μm，导体层厚度为13μm。

2、一LED用铝基电路板，由铝基板层3、铝基板表面上的氧化层和氧化层上的导体层构成。氧化层厚度为45μm，导体层由厚度为3μm铬、厚度为3μm的镍和厚度为1μm的银三层镀膜构成，铬与氧化层结合为强化粘接层，镍在中间为阻侵层，银在最外表为电极层。

3、一铝基电路板的制造方法，先取铝基板（铝板材）对其一表面进行粗糙化处理，然后进行酸碱处理和水清洗，再作阳极氧化。氧化温度为15℃—22℃，氧化电压130—150V，电流密度为1.0—1.5A/dm²，氧化时间按公式t=M/Dk确定，其中t为时间，M=50—60为经验值（min·A/ dm²），Dk为电流密度（A/dm²）。以上数值范围的选择根据工件氧化的总面积大小确定，总面积越大取值越大，总面积即工件数与单个工件的氧化面积之积。氧化后在98—100℃的蒸馏水中作封孔处理。干燥后在氧化铝层表面用感光线路油墨印制导体线路图的阴文图案，再在印有阴文图案的氧化层上以真空连续磁控溅射镀膜工艺镀制金属膜。真空镀时依次以铬、镍、银为靶材，在电压380—430V、电流23—25A，温度60—80℃、相对气压10^-3Pa下进行，其中铬镀膜厚度为3—5μm 、镍镀膜厚度为3—5μm 、银镀膜厚度为1—3μm。镀膜厚度按使用要求确定，电路板工作电流越大取值越大。最后清洗去绝缘涂料得由导体层、氧化层和铝基层构成的铝基电路板。

本发明提供的无环氧树脂铝基电路板其导热效率高、散热性能出色，延长了电子元器件的寿命、改善了应用该电路板的电子产品的性能。

Claims

1.一种铝基电路板，由铝基板、绝缘层和导体层组成，其特征是其中绝缘层是铝基板表面氧化层，氧化层厚度为45—55μm，导体层厚度为7—13μm。

2.如权利要求1所述的铝基电路板，其特征是所说导体层是由三层镀膜组成的，由氧化铝绝缘层向外分别是以铬、镍、银为靶材的真空连续磁控溅射镀膜层，其中铬镀膜厚度为3—5μm 、镍镀膜厚度为3—5μm、银镀膜厚度为1—3μm。

3.如权利要求1或2所述的铝基电路板的制造方法，其特征是先对铝基板表面进行氧化，再在氧化层上用感光线路油墨印制导体线路图的阴文图案，再在印有阴文图案的氧化层上以真空连续磁控溅射镀膜工艺镀制导体层，最后清洗去感光线路油墨得由导体层、氧化层和铝基层构成的铝基电路板。

4.如权利要求3所述的铝基电路板的制造方法，其特征是所说氧化采用阳极氧化工艺进行，氧化温度为15℃—22℃，氧化电压130—150V，电流密度为1.0—1.5A/dm²，氧化时间为t=M/Dk，式中t为时间， M为经验值，M=50—60，单位是min·A/ dm²，Dk为电流密度，单位是A/dm²。

5.如权利要求3或4所述的铝基电路板的制造方法，其特征是所说氧化前先对铝基板表面通过机械摩擦方法进行表面粗造化和用氢氧化钠和硝酸进行化学清洗。

6.如权利要求3或4所述的铝基电路板的制造方法，其特征是所说氧化后对氧化层用H₂O进行封孔处理。

7.如权利要求3所述的铝基电路板的制造方法，其特征是所说真空连续磁控溅射镀膜工艺中，依次以铬、镍、银为靶材，先后在电压为380—430V、电流为23—25A，温度为60—80℃、相对气压为1×10^-3Pa下进行，其中三层厚度分别为铬3—5μm 、镍3—5μm 、银1—3μm。