CN107708315B - 一种镶嵌陶瓷的散热线路板及其制备方法 - Google Patents

一种镶嵌陶瓷的散热线路板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到线路板制造领域,具体涉及到一种镶嵌陶瓷的散热线路板及其制备方法。一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,至少包括以下步骤:a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,在单面覆铜板上加工出窗口;b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合;d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔;e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层。

Description

一种镶嵌陶瓷的散热线路板及其制备方法
技术领域
本发明涉及到线路板制造领域,具体涉及到一种镶嵌陶瓷的散热线路板及其制备方法。
背景技术
随着微电子集成技术的高速发展,线路板高度集成化成为必然趋势,线路板上的电子元件、逻辑电路的体积极大地缩小,但是由于电子元件以及逻辑电路的密度的增加以及其使用频率的增加,导致元器件工作环境向高压、高温方向变化。如果要使电子元器件能长时间保持稳定的工作,必须提高线路板的散热能力以及耐高压能力,保证其使用寿命和精度。
目前LED印制电路板散热主要采用金属基板或陶瓷基板。其中金属基板和铜箔之间用绝缘树脂压合,其散热能力较差,无法满足LED产品的要求;而陶瓷基板价格昂贵,在市场上难以大面积推广应用;而且以上两种基板均不适合用于制造双面或多层线路板,线路加工精度低。
针对上述技术问题,本发明提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板及其制备方法,将陶瓷块镶嵌到线路板中,通过压合使陶瓷块和散热线路板紧密结合,并在散热线路板的外层设置第四铜层,增强镶嵌陶瓷的散热线路板表面的平整性和电路的连通,所述的镶嵌陶瓷的散热线路板表面可以加工多层或高精密线路,陶瓷块可以有效提高所述镶嵌陶瓷的散热线路板的散热效果。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的第一个方面提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,至少包括以下步骤:
a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,所述的单面覆铜板一面覆有铜箔,所述的单面覆铜板的无覆铜面与半固化片直接接触;在单面覆铜板上加工出窗口,所述的窗口贯穿所述的单面覆铜板和半固化片;
b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;
c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合,使半固化片挤入陶瓷块和单面覆铜板的间隙并使之粘合,并通过研磨的方式除去表面溢出的半固化片树脂;
d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔,导电孔贯穿单面覆铜板和半固化片;
e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层,所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的单面覆铜板的基材为玻璃纤维布基板。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的陶瓷基板的材质为氮化铝陶瓷。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的钛层的厚度为0.05~0.2μm,所述的第一铜层的厚度为0.1~2μm,所述的第二铜层的厚度为10~50μm,所述的第三铜层的厚度为0.2~0.5μm。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的导电孔的直径与高度的比值为1:10~20。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的第二电镀工艺使用的电镀液,其组成,以重量份计,至少包括:硫酸铜60~100份、硫酸170~230份、聚二烷丙烷磺酸钠0.01~0.02份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0.01~5份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵0.01~1份、氯离子0.03~0.055份、去离子水1000份;所述的氯离子由盐酸或氯化铜提供。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的第二电镀工艺的工艺参数为:电流密度1.2A/dm2,电镀时间75min,电镀温度25℃。
本发明的第二个部分提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板,其特征在于,由所述的镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法制备得到。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的镶嵌陶瓷的散热线路板的后续加工流程包括:贴膜、曝光、显影、蚀刻、退膜、阻焊油墨、字符、表面处理、成型、电性能测试、最终检验、包装。
本发明的第三个部分提供了所述的镶嵌陶瓷的散热线路板在LED领域的应用。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
本发明的镶嵌陶瓷的散热线路板散热性能好,表面致密平整、光亮性好、内应力低、表面无孔洞和缝隙,导电孔内镀层厚度均匀,具有非常好的电气导通性能。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象,除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生,而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量,表示本发明并不限定于该具体数量,还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的,用“大约”、“约”等修饰一个数值,意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中,近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中,范围限定可以组合和/或互换,如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外,本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述技术问题,本发明的第一个方面提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,至少包括以下步骤:
a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,所述的单面覆铜板一面覆有铜箔,所述的单面覆铜板的无覆铜面与半固化片直接接触;在单面覆铜板上加工出窗口,所述的窗口贯穿所述的单面覆铜板和半固化片;
b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;
c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合,使半固化片挤入陶瓷块和单面覆铜板的间隙并使之粘合,并通过研磨的方式除去表面溢出的半固化片树脂;
d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔,导电孔贯穿单面覆铜板和半固化片;
e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层,所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层。
线路板
印制线路是指按照预先设计的电路,采用照相制版的方法,在绝缘基材的表面或者内部形成用于元器件之间连接的导线图形,但不包括形成的印制元器件。把带有印制线路的板称为印制线路板(Printed Wiring Board,缩写为PWB),将电子元器件安装在印制电路板上的相应位置,互联后便形成印制电路板(Printed Circuit Board,缩写为PCB)。在日常生活中,没有严格区分印制线路板和印制电路板,将它们统称为印制电路板,简称印制板或线路板。
单面覆铜板
覆铜板,全称覆铜箔层压板,又名基材,是指以纸和玻璃纤维布等基材,浸以树脂,制成粘结片,由数张粘结片组合后,单面或双面配上铜箔,经热压固化,制成的板状材料。覆铜板是电子工业的基础材料,主要用于加工制造印制电路板(PCB),广泛用在电视机、收音机、电脑、计算机、移动通讯等电子产品上。当它用于多层板生产时,也叫芯板。
市场上供应的覆铜板,从基材考虑,主要可为:纸基板、玻璃纤维布基板、合成纤维布基板、无纺布基板和复合基板等。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的单面覆铜板的基材为玻璃纤维布基板。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的单面覆铜板的基材为FR-4环氧玻璃纤维布基板。
FR-4环氧玻璃纤维布基板
FR-4是一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级,因此目前一般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类,但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
FR-4环氧玻璃纤维布基板,是以环氧树脂作粘合剂,以电子级玻璃纤维布作增强材料的一类阻燃基板,常温至150℃左右仍有较高的机械强度,具有良好的尺寸稳定性、抗冲击性和耐湿性,干态、湿态下的电气性能优良。FR-4环氧玻璃纤维布基板是覆铜板系列产品中用量最大、用途最为广泛的一类覆铜板产品,是制作多层印制电路板的重要基材。
半固化片
半固化片主要由树脂和增强材料组成,增强材料又分为玻纤布、纸基、复合材料等几种类型,而制作多层印制板所使用的半固化片大多是采用玻纤布做增强材料。它是由经过处理的玻璃纤维布浸渍上树脂胶液,再经热处理使树脂进入半固化态,又称B-Stages,而制成的薄片材料。
本发明的半固化片购自沧州市华兴电子化学有限公司,本发明的半固化片可根据实际生产所需,任选牌号为1080、7628或2116的半固化片。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的陶瓷基板的材质为氮化铝陶瓷。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的陶瓷基板的材质为导热率大于170W/m·K的氮化铝陶瓷。
本发明所使用的氮化铝陶瓷基板购自广州市铠虹飞电子有限公司,导热率为200W/m·K。
氮化铝陶瓷
氮化铝陶瓷指的是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。AIN晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物,具有纤锌矿型结构,属六方晶系。化学组成为AI 65.81%,N34.19%,比重3.261g/cm3,白色或灰白色,单晶无色透明,常压下的升华分解温度为2450℃,是一种高温耐热材料。氮化铝陶瓷热导率高,膨胀系数低,强度高,耐高温,耐化学腐蚀,电阻率高,介电损耗小,是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。它的硬度高,超过传统氧化铝,是新型的耐磨陶瓷材料。此外,氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的钛层的厚度为0.05~0.2μm,所述的第一铜层的厚度为0.1~2μm,所述的第二铜层的厚度为10~50μm,所述的第三铜层的厚度为0.2~0.5μm。
陶瓷基板的导电性差,所以需要对陶瓷基板表面进行处理,钛层的作用是增强铜与陶瓷基板的相互作用,第一铜层的作用是增强陶瓷基板表面的导电性,第二铜层的作用是通过电镀加厚镀层,进一步增强陶瓷基板的导电性。
溅镀工艺
溅镀工艺指的是在真空环境下,通入适当的惰性气体作为媒介,靠惰性气体加速撞击靶材,使靶材表面原子被撞击出来,并在表面形成镀膜的工艺。溅镀工艺具体可分为磁控溅射、偏压溅射、反应溅射、离子束溅射等镀膜工艺。
溅镀与常用的真空蒸镀法相比,溅镀获得的镀层与基材的结合力强,镀层的附着力比真空蒸镀法高10倍以上,还具有镀层致密、均匀等优点。真空蒸镀需要使金属或金属氧化物蒸发汽化,而加热的温度不能太高,否则,金属气体沉积在基材放热而烧坏基材。而溅射粒子几不受重力影响,靶材与基板位置可自由安排,薄膜形成初期成核密度高,可生产10nm以下的极薄连续膜,靶材的寿命长,可长时间自动化连续生产。靶材可制作成各种形状,配合机台的特殊设计做到更好的控制及最有效率的生产。溅镀利用高压电场来发生等离子镀膜物质,可获得几乎所有高熔点金属、合金和金属氧化物的镀层,如:铬,钼,钨,钛,银,金等。而且,它是一个强制沉积的过程,采用这种工艺获得的镀层与基材附着力远远高于真空蒸镀法。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的溅镀工艺为磁控溅射镀膜工艺。
所述的磁控溅射镀膜工艺通过磁控溅射镀膜机来完成。
压合
压合是借助半固化片将两张单面覆铜板以及陶瓷块粘合成整体的工艺,这种粘合是通过界面大分子之间的相互扩散、渗透进而交联而实现的。整个过程包括吻压、全压和冷压三个阶段。在吻压阶段使用的压力较低为15~50psi,避免板材滑动或半固化片的树脂流出太多,在此阶段半固化片中的树脂熔融成低粘度树脂,浸润全部粘合面并填充线路板空隙,逐出气泡以及逐渐提高树脂的动态粘度;然后进入全压阶段,压力为300~500psi,彻底完成排气、填隙以及树脂均匀分布直到树脂的固化交联反应完成;而冷压是为了使多层板在快速冷却时保持尺寸稳定性。为了避免绝缘的半固化片树脂影响线路板的导电性,需要通过研磨除去表面溢出的半固化片树脂。压合工艺可通过真空热压机来完成。
导电孔
印制板上的孔分为三种,即埋孔、盲孔和通孔,这三种孔统称为过孔。埋孔位于印制板内部,从表面看不到;盲孔是没有贯穿基材的孔,从印制板的一侧外表面可以看到;通孔是贯穿基材的孔,从印制板的顶层和底层都可以看到。埋孔是先钻孔然后镀覆,最后压合完成的,盲孔和通孔则是先压合再钻孔形成的。印制板上的孔的作用是连接各层之间的线路,当然有的也兼有元件连接的作用。因此过孔需要经过孔金属化来实现电气连接。导电孔是孔金属化的通孔。
孔金属化是指用化学镀和电镀的方法在绝缘的孔壁上沉积出有一定厚度的金属镀层,这种镀层可实现各层导电图形之间的电气连接,还可以当做后续加工的中间层。孔金属化的加工方法一般是先用化学镀的方式沉积一层厚度为0.5~2μm的薄铜层,然后在化学铜层上电镀铜,使铜层厚度达到20~25μm。PCB电镀对铜镀层的质量有严格的要求:铜镀层均匀细致,有良好的延伸率和抗张强度,板面镀层厚度和孔壁厚度的比值接近1:1,铜层的纯度要高。PCB电镀铜采用高分散性的酸性硫酸盐镀铜。硫酸盐镀铜体系组分简单,镀液稳定,成本低廉,在合适的添加剂下能够获得优异的深镀能力,因此酸性硫酸盐镀铜被广泛地用于印制电路板制造中。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的镶嵌陶瓷的散热线路板的厚度为80μm~15mm。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的导电孔的直径与高度的比值为1:10~20。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的第二电镀工艺使用的电镀液,其组成,以重量份计,至少包括:硫酸铜60~100份、硫酸170~230份、聚二烷丙烷磺酸钠0.01~0.02份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0.01~5份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵0.01~1份、氯离子0.03~0.055份、去离子水1000份;所述的氯离子由盐酸或氯化铜提供。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的第四铜层通过酸性硫酸铜电镀液电镀得到,所述的酸性硫酸铜电镀液的原料,以重量份计,至少包括:硫酸铜65份、硫酸210份、氯离子0.04份、聚二硫二丙烷磺酸钠0.02份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0.1份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵0.03份、去离子水1000份;所述的氯离子由盐酸或氯化铜提供。
所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层,所述的第四铜层的作用一方面是加厚第三铜层,提高导电孔的电气导通能力;另一方面是由于经过步骤c的压合工艺后单面覆铜板和陶瓷块紧密粘结在一起,但是两张单面覆铜板的高度之和与陶瓷块的高度不可能完全匹配,造成镶嵌陶瓷的散热线路板表面不平整,在线路板后续生产的自动化流程中,线路板若不平整,会引起定位不准,元器件无法插装到线路板的孔和表面贴装焊盘上,甚至会撞坏自动插装机。本发明通过第二电镀引入第四铜层,避免了由于单面覆铜板厚度超差或镶嵌陶瓷块后引入的表面不平整对线路板产品以及加工得到的电子器件的质量的影响。
硫酸铜
CuSO4是主盐,是溶液中Cu2+的来源,浓度要适度。过低则沉积速率较慢;过高则沉积速率过快,结晶颗粒粗大,并影响镀液的深镀能力,使板面与孔内厚度差别过大。
硫酸
硫酸的主要作用是提高镀液的导电性,并防止Cu2+水解。硫酸的浓度增加,镀液的导电性会增加,镀液的分散能力和深镀能力提高。硫酸浓度过高,会造成结晶粗糙,镀层的韧性下降。硫酸浓度降低,分散能力随之降低。深孔电镀理论认为,深孔电镀效果是由硫酸和硫酸铜的浓度比值决定的,比值越大,深镀能力越好。
氯离子
Cl-是酸性镀铜中必不可少的一种组分,Cl-不仅可以促进阳极正常溶解,还能与有机添加剂产生协同作用。Cl-在电场的作用下吸附到阳极表面,与阳极铜溶解产生的Cu+反应,生成附着在阳极上难溶的CuCl,导致阳极极化增大,从而使生成Cu2+反应顺利进行,促进了阳极正常溶解。Cl-与有机添加剂协同作用,可以提高镀层的光亮性。Cl-浓度过高,低电流密度区镀层发暗,阳极容易钝化;Cl-浓度过低,镀层粗糙,且存在针孔现象。
聚二硫二丙烷磺酸钠
聚二硫二丙烷磺酸钠,简称SPS,CAS:27206-35-5,是PCB酸性镀铜液中一种常用的有机添加剂。通过竞争吸附,可以取代吸附在阴极表面的抑制剂,加快成核速度;同时还可以吸附在活性点较高的晶面,使金属离子在这些活性点的反应变慢,因此SPS可以加速铜的沉积,同时使结晶细致。有研究表明SPS对Cu2+的还原起促进作用。但SPS需要在其它添加剂的配合下使用时才能够发挥其促进作用。如果仅仅使用SPS,得到的镀层是半光亮并且不平整的。在巯基杂环化合物或者硫脲衍生物的配合下,由于协同效应,能大大提升镀层的光亮性和整平性。
聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物
由于聚醚化合物能够在阴极与液界面上定向排列和产生吸附作用,从而提高了阴极极化作用,它的润湿作用不仅可以消除铜镀层产生的针孔、麻砂现象,并且能使镀层的晶粒更加均匀、细致和紧密。聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物,简称RPE,除具有一般聚醚化合物的优点外,它对SPS有很好的增溶作用,能满足装饰和增强线路板导电性的要求。SPS能溶于聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物形成的内核中,对镀层具有较好的整平能力。
氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵是一种季铵化合物,季铵化合物是最常用的整平剂之一,它是高强度的抑制剂,在其它添加剂的配合使用下可以达到整平的目的。季胺化合物中含有易极化的氮原子,所以容易吸附在带有负电荷的阴极表面,增大高电流密度区的反应阻力,改善孔内的电流密度分布,实现对镀层的整平作用。
作为本发明一种优选的技术方案,所述氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的制备方法至少包括以下步骤:
a.在烧瓶中加0.24mol二氯亚砜,冰水浴冷却,不断搅拌,于0.5h内滴加0.23mol的二甲基乙醇胺;然后移去冰浴,空气浴加热,控制温度在40~50℃继续搅拌1h;接着加入100mL无水乙醇,以分解剩余的二氯亚砜;3h后,停止加热,搅拌,趁热过滤,冷却,干燥,得到白色晶体N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐;
b.在烧瓶中加入0.10mol 2-巯基苯并咪唑、80mL苯、0.10mol N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐和10mL水,控制温度在60~65℃,搅拌1h;0.5h内滴加45mL 20wt%的NaOH,再搅拌1h;冷却,除去水相,用水洗涤有机相3次;然后用硫酸钠干燥,减压蒸馏得2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑;
c.在烧瓶中加2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑0.036mol、苄基氯0.072mol,室温下搅拌lh;加入20mL苯,再搅拌3h,过滤;最后用乙醚重结晶,得到氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵。
二甲基乙醇胺,CAS:108-01-0,购自上海麦克林生化科技有限公司。
2-巯基苯并咪唑,CAS:583-39-1,购自国药集团化学试剂有限公司。
苄基氯,CAS:100-44-7,购自国药集团化学试剂有限公司。
聚二硫二丙烷磺酸钠由于分子链短很容易扩散到导电孔中,因此它在孔中间的浓度比较高,能加快铜离子在此处的沉积;聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物的分子链长,进入导电孔中存在一定的难度,在单面覆铜板-孔口-孔中间呈梯度分布的,有效地抑制单面覆铜板表面镀层的沉积速度;氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵含有具有强正电性的季铵根会选择性吸附在微观表面凸起的部分或者电流密度较大的区域,抑制铜离子在这些位置的还原,从而改善单面覆铜板表面以及导电孔内镀层厚度的均匀性,并提高镀层的质量。氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵中含有还原性的巯基能抑制聚二硫二丙烷磺酸钠的分解,从而增强第二电镀工艺获得的第四铜层的光亮整平效果,并且由于氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵中带正电荷的氮原子能与聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物中的氧原子相互吸引,从而使氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵更多地吸附在导电孔孔口的位置,从而提高导电孔内镀层的均匀性,提高电镀液的深镀能力。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的第二电镀工艺的工艺参数为:电流密度1.2A/dm2,电镀时间75min,电镀温度25℃。
所述的第二电镀工艺可以使用任何本领域众所周知的搅拌方法。使用的搅拌方法包括但不限于镀液循环、空气搅拌、振动以及阴极移动等。
本发明的第二个部分提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板,由所述镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法制备得到。
作为本发明一种优选的技术方案,所述的镶嵌陶瓷的散热线路板的后续加工流程包括:贴膜、曝光、显影、蚀刻、退膜、阻焊油墨、字符、表面处理、成型、电性能测试、最终检验、包装。
本发明的第三个部分提供了所述的镶嵌陶瓷的散热线路板在LED领域的应用。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是,以下实施例只用于对本发明作进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
另外,如果没有其它说明,所用原料都是市售的。
实施例1:
实施例1提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,至少包括以下步骤:
a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,所述的单面覆铜板一面覆有铜箔,所述的单面覆铜板的无覆铜面与半固化片直接接触;在单面覆铜板上加工出窗口,所述的窗口贯穿所述的单面覆铜板和半固化片;
b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面分别通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;
c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合,使半固化片挤入陶瓷块和单面覆铜板的间隙并使之粘合,并通过研磨的方式除去表面溢出的半固化片树脂;
d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔,导电孔贯穿单面覆铜板和半固化片;
e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层,所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层。
所述的单面覆铜板的基材为FR-4环氧玻璃纤维布基板,购自深圳龙兴电子材料有限公司,板厚为1.5mm±0.05。所述的半固化片购自沧州市华兴电子化学有限公司,牌号为1080。
所述的陶瓷基板的材质为氮化铝陶瓷。
所述的钛层的厚度为0.05μm,所述的第一铜层的厚度为0.1μm,所述的第二铜层的厚度为10μm;所述的第三铜层的厚度为0.2μm;所述的导电孔的直径与高度的比值为1:20。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液,其组成,以重量份计,至少包括:硫酸铜60份、硫酸170份、氯离子0.03份、聚二硫二丙烷磺酸钠0.01份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0.01份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵0.01份、去离子水1000份;所述的氯离子由盐酸提供。
所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物购自南通展亿化工有限公司,牌号为L64。
所述的氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的制备方法,至少包括以下步骤:
a.在烧瓶中加0.24mol二氯亚砜,冰水浴冷却,不断搅拌,于0.5h内滴加0.23mol的2-二甲胺基乙醇;然后移去冰浴,空气浴加热,控制温度在45℃继续搅拌1h;接着加入100mL无水乙醇,以分解剩余的二氯亚砜;3h后,停止加热,搅拌,趁热过滤,冷却,干燥,得到白色晶体N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐;
b.在烧瓶中加入0.10mol 2-巯基苯并咪唑、80mL苯、0.10mol N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐和10mL水,控制温度在60℃,搅拌1h;0.5h内滴加45mL 20wt%的NaOH,再搅拌1h;冷却,除去水相,用水冲洗有机相3次;然后用硫酸钠干燥,减压蒸馏得2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑;
c.在烧瓶中加2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑0.036mol、苄基氯0.072mol,室温下搅拌lh;加入20mL苯,再搅拌3h,过滤;最后用乙醚重结晶,得到氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液的制备方法,至少包括以下步骤:
按照重量份,将硫酸缓慢加入到去离子水中,不断搅拌,待溶液冷却后向其中加入硫酸铜和氯离子,搅拌溶解后加入聚二硫二丙烷磺酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵,继续搅拌0.5h,静止在室温下陈化12h即获得所述的酸性硫酸铜电镀液。
所述的第二电镀工艺的工艺参数为:电流密度1.2A/dm2,电镀时间75min,电镀温度25℃。
实施例2:
实施例2提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,至少包括以下步骤:
a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,所述的单面覆铜板一面覆有铜箔,所述的单面覆铜板的无覆铜面与半固化片直接接触;在单面覆铜板上加工出窗口,所述的窗口贯穿所述的单面覆铜板和半固化片;
b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面分别通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;
c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合,使半固化片挤入陶瓷块和单面覆铜板的间隙并使之粘合,并通过研磨的方式除去表面溢出的半固化片树脂;
d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔,导电孔贯穿单面覆铜板和半固化片;
e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层,所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层。
所述的单面覆铜板的基材为FR-4环氧玻璃纤维布基板,购自深圳龙兴电子材料有限公司,板厚为1.5mm±0.05。所述的半固化片购自沧州市华兴电子化学有限公司,牌号为1080。
所述的陶瓷基板的材质为氮化铝陶瓷。
所述的钛层的厚度为0.2μm,所述的第一铜层的厚度为2μm,所述的第二铜层的厚度为50μm;所述的第三铜层的厚度为0.5μm;所述的导电孔的直径与高度的比值为1:17;所述的镶嵌陶瓷的散热线路板的厚度为。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液,其组成,以重量份计,至少包括:硫酸铜100份、硫酸230份、氯离子0.055份、聚二硫二丙烷磺酸钠0.02份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物5份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵1份、去离子水1000份;所述的氯离子由氯化铜提供。
所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物购自南通展亿化工有限公司,牌号为L61。
所述的氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的制备方法,至少包括以下步骤:
a.在烧瓶中加0.24mol二氯亚砜,冰水浴冷却,不断搅拌,于0.5h内滴加0.23mol的2-二甲胺基乙醇;然后移去冰浴,空气浴加热,控制温度在45℃继续搅拌1h;接着加入100mL无水乙醇,以分解剩余的二氯亚砜;3h后,停止加热,搅拌,趁热过滤,冷却,干燥,得到白色晶体N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐;
b.在烧瓶中加入0.10mol 2-巯基苯并咪唑、80mL苯、0.10mol N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐和10mL水,控制温度在60℃,搅拌1h;0.5h内滴加45mL 20wt%的NaOH,再搅拌1h;冷却,除去水相,用水冲洗有机相3次;然后用硫酸钠干燥,减压蒸馏得2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑;
c.在烧瓶中加2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑0.036mol、苄基氯0.072mol,室温下搅拌lh;加入20mL苯,再搅拌3h,过滤;最后用乙醚重结晶,得到氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液的制备方法,至少包括以下步骤:
按照重量份,将硫酸缓慢加入到去离子水中,不断搅拌,待溶液冷却后向其中加入硫酸铜和氯离子,搅拌溶解后加入聚二硫二丙烷磺酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵,继续搅拌0.5h,静止在室温下陈化12h即获得所述的酸性硫酸铜电镀液。
所述的第二电镀工艺的工艺参数为:电流密度1.5A/dm2,电镀时间45min,电镀温度25℃。
实施例3:
实施例3提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,至少包括以下步骤:
a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,所述的单面覆铜板一面覆有铜箔,所述的单面覆铜板的无覆铜面与半固化片直接接触;在单面覆铜板上加工出窗口,所述的窗口贯穿所述的单面覆铜板和半固化片;
b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面分别通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;
c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合,使半固化片挤入陶瓷块和单面覆铜板的间隙并使之粘合,并通过研磨的方式除去表面溢出的半固化片树脂;
d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔,导电孔贯穿单面覆铜板和半固化片;
e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层,所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层。
所述的单面覆铜板的基材为FR-4环氧玻璃纤维布基板,购自深圳龙兴电子材料有限公司,板厚为1.5mm±0.05。所述的半固化片购自沧州市华兴电子化学有限公司,牌号为1080。
所述的陶瓷基板的材质为氮化铝陶瓷。
所述的钛层的厚度为0.08μm,所述的第一铜层的厚度为1μm,所述的第二铜层的厚度为25μm;所述的第三铜层的厚度为0.3μm;所述的导电孔的直径与高度的比值为1:15。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液,其组成,以重量份计,至少包括:硫酸铜65份、硫酸210份、氯离子0.04份、聚二硫二丙烷磺酸钠0.02份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0.1份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵0.03份、去离子水1000份;所述的氯离子由盐酸提供。
所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物购自南通展亿化工有限公司,牌号为L62。
所述的氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的制备方法,至少包括以下步骤:
a.在烧瓶中加0.24mol二氯亚砜,冰水浴冷却,不断搅拌,于0.5h内滴加0.23mol的2-二甲胺基乙醇;然后移去冰浴,空气浴加热,控制温度在45℃继续搅拌1h;接着加入100mL无水乙醇,以分解剩余的二氯亚砜;3h后,停止加热,搅拌,趁热过滤,冷却,干燥,得到白色晶体N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐;
b.在烧瓶中加入0.10mol 2-巯基苯并咪唑、80mL苯、0.10mol N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐和10mL水,控制温度在60℃,搅拌1h;0.5h内滴加45mL 20wt%的NaOH,再搅拌1h;冷却,除去水相,用水冲洗有机相3次;然后用硫酸钠干燥,减压蒸馏得2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑;
c.在烧瓶中加2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑0.036mol、苄基氯0.072mol,室温下搅拌lh;加入20mL苯,再搅拌3h,过滤;最后用乙醚重结晶,得到氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液的制备方法,至少包括以下步骤:
按照重量份,将硫酸缓慢加入到去离子水中,不断搅拌,待溶液冷却后向其中加入硫酸铜和氯离子,搅拌溶解后加入聚二硫二丙烷磺酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵,继续搅拌0.5h,静止在室温下陈化12h即获得所述的酸性硫酸铜电镀液。
所述的第二电镀工艺的工艺参数为:电流密度1.5A/dm2,电镀时间45min,电镀温度25℃。
实施例4:
实施例4提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,至少包括以下步骤:
a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,所述的单面覆铜板一面覆有铜箔,所述的单面覆铜板的无覆铜面与半固化片直接接触;在单面覆铜板上加工出窗口,所述的窗口贯穿所述的单面覆铜板和半固化片;
b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面分别通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;
c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合,使半固化片挤入陶瓷块和单面覆铜板的间隙并使之粘合,并通过研磨的方式除去表面溢出的半固化片树脂;
d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔,导电孔贯穿单面覆铜板和半固化片;
e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层,所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层。
所述的单面覆铜板的基材为FR-4环氧玻璃纤维布基板,购自深圳龙兴电子材料有限公司,板厚为1.5mm±0.05。所述的半固化片购自沧州市华兴电子化学有限公司,牌号为1080。
所述的陶瓷基板的材质为氮化铝陶瓷。
所述的钛层的厚度为0.12μm,所述的第一铜层的厚度为0.8μm,所述的第二铜层的厚度为16μm;所述的第三铜层的厚度为0.4μm;所述的导电孔的直径与高度的比值为1:13。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液,其组成,以重量份计,至少包括:硫酸铜65份、硫酸210份、氯离子0.04份、聚二硫二丙烷磺酸钠0.02份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0.1份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵0.03份、去离子水1000份;所述的氯离子由盐酸提供。
所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物购自南通展亿化工有限公司,牌号为L64。
所述的氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的制备方法,至少包括以下步骤:
a.在烧瓶中加0.24mol二氯亚砜,冰水浴冷却,不断搅拌,于0.5h内滴加0.23mol的2-二甲胺基乙醇;然后移去冰浴,空气浴加热,控制温度在45℃继续搅拌1h;接着加入100mL无水乙醇,以分解剩余的二氯亚砜;3h后,停止加热,搅拌,趁热过滤,冷却,干燥,得到白色晶体N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐;
b.在烧瓶中加入0.10mol 2-巯基苯并咪唑、80mL苯、0.10mol N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐和10mL水,控制温度在60℃,搅拌1h;0.5h内滴加45mL 20wt%的NaOH,再搅拌1h;冷却,除去水相,用水冲洗有机相3次;然后用硫酸钠干燥,减压蒸馏得2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑;
c.在烧瓶中加2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑0.036mol、苄基氯0.072mol,室温下搅拌lh;加入20mL苯,再搅拌3h,过滤;最后用乙醚重结晶,得到氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液的制备方法,至少包括以下步骤:
按照重量份,将硫酸缓慢加入到去离子水中,不断搅拌,待溶液冷却后向其中加入硫酸铜和氯离子,搅拌溶解后加入聚二硫二丙烷磺酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵,继续搅拌0.5h,静止在室温下陈化12h即获得所述的酸性硫酸铜电镀液。
所述的第二电镀工艺的工艺参数为:电流密度1.5A/dm2,电镀时间45min,电镀温度25℃。
实施例5:
实施例5提供了一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,至少包括以下步骤:
a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,所述的单面覆铜板一面覆有铜箔,所述的单面覆铜板的无覆铜面与半固化片直接接触;在单面覆铜板上加工出窗口,所述的窗口贯穿所述的单面覆铜板和半固化片;
b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面分别通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;
c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合,使半固化片挤入陶瓷块和单面覆铜板的间隙并使之粘合,并通过研磨的方式除去表面溢出的半固化片树脂;
d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔,导电孔贯穿单面覆铜板和半固化片;
e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层,所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层。
所述的单面覆铜板的基材为FR-4环氧玻璃纤维布基板,购自深圳龙兴电子材料有限公司,板厚为1.5mm±0.05。所述的半固化片购自沧州市华兴电子化学有限公司,牌号为1080。
所述的陶瓷基板的材质为氮化铝陶瓷。
所述的钛层的厚度为0.18μm,所述的第一铜层的厚度为1.5μm,所述的第二铜层的厚度为32μm;所述的第三铜层的厚度为0.45μm;所述的导电孔的直径与高度的比值为1:10。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液,其组成,以重量份计,至少包括:硫酸铜65份、硫酸210份、氯离子0.04份、聚二硫二丙烷磺酸钠0.02份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0.1份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵0.03份、去离子水1000份;所述的氯离子由盐酸提供。
所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物购自南通展亿化工有限公司,牌号为L64。
所述的氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的制备方法,至少包括以下步骤:
a.在烧瓶中加0.24mol二氯亚砜,冰水浴冷却,不断搅拌,于0.5h内滴加0.23mol的2-二甲胺基乙醇;然后移去冰浴,空气浴加热,控制温度在45℃继续搅拌1h;接着加入100mL无水乙醇,以分解剩余的二氯亚砜;3h后,停止加热,搅拌,趁热过滤,冷却,干燥,得到白色晶体N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐;
b.在烧瓶中加入0.10mol 2-巯基苯并咪唑、80mL苯、0.10mol N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐和10mL水,控制温度在60℃,搅拌1h;0.5h内滴加45mL 20wt%的NaOH,再搅拌1h;冷却,除去水相,用水冲洗有机相3次;然后用硫酸钠干燥,减压蒸馏得2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑;
c.在烧瓶中加2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑0.036mol、苄基氯0.072mol,室温下搅拌lh;加入20mL苯,再搅拌3h,过滤;最后用乙醚重结晶,得到氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵。
所述的第二电镀工艺使用的电镀液的制备方法,至少包括以下步骤:
按照重量份,将硫酸缓慢加入到去离子水中,不断搅拌,待溶液冷却后向其中加入硫酸铜和氯离子,搅拌溶解后加入聚二硫二丙烷磺酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵,继续搅拌0.5h,静止在室温下陈化12h即获得所述的酸性硫酸铜电镀液。
所述的第二电镀工艺的工艺参数为:电流密度1.5A/dm2,电镀时间45min,电镀温度25℃。
对比例1
对比例1的具体实施方式同实施例5,不同之处在于,所述的氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的含量为0.005重量份。
对比例2
对比例2的具体实施方式同实施例5,不同之处在于,所述的氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的含量为1.2重量份。
对比例3
对比例3的具体实施方式同实施例5,不同之处在于,所述的电镀液中不加入氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵。
对比例4
对比例4的具体实施方式同实施例5,不同之处在于,将氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵更换为2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑。
性能评价:
本发明的实施例中所述的镶嵌陶瓷的散热线路板的厚度为1mm。
1.外观
观察实施例1~5和对比例1~4得到的镶嵌陶瓷的散热线路板的表面,记录为全光亮、光亮、半光亮、起雾、暗。
2.整平能力
用轮廓仪对实施例1~5和对比例1~4得到的镶嵌陶瓷的散热线路板进行测量,根据第二电镀工艺前、后镶嵌陶瓷的散热线路板表面粗糙度值的相应变化计算整平能力,公式
Figure BDA0001452947980000201
式中,R为整平能力,Ra为电镀前线路板表面平均粗糙度,μm;R'a为电镀后线路板表面粗糙度,μm。
3.深镀能力
在实施例1~5和对比例1~4得到的镶嵌陶瓷的散热线路板上选取所需的区域,铣切成小块,打磨并抛光至导电孔直径处,用微蚀液对抛光的平面进行微蚀,然后在200倍金相显微镜下进行测量电镀铜层的厚度。分别记录孔中处镀层的厚度,记为a,以及两侧孔口处镀层的厚度,记为b、c;所述的深镀能力的计算公式为
表1性能测试表
实施例 外观 整平能力 深镀能力
实施例1 光亮 81% 50%
实施例2 光亮 85% 59%
实施例3 全光亮 100% 78%
实施例4 全光亮 100% 77%
实施例5 全光亮 100% 82%
对比例1 半光亮 41% 36%
对比例2 起雾 39% 30%
对比例3 28% 21%
对比例4 光亮 33% 24%
由表1可以看出,本发明中的镶嵌陶瓷的散热线路板表面致密平整、光亮性好、内应力低、表面无孔洞和缝隙,陶瓷块的嵌入增强了所述线路板的散热能力,导电孔内镀层厚度均匀,具有非常好的电气导通性能。本发明的镶嵌陶瓷的散热线路板性能优异,能应用于LED领域。
前述的实例仅是说明性的,用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围,且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此,申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围,这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (2)

1.一种镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法,其特征在于,至少包括以下步骤:
a.覆铜板加工:将半固化片放置在两张单面覆铜板之间然后用铆钉固定,所述的单面覆铜板一面覆有铜箔,所述的单面覆铜板的无覆铜面与半固化片直接接触;在单面覆铜板上加工出窗口,所述的窗口贯穿所述的单面覆铜板和半固化片;
b.陶瓷基板加工:在陶瓷基板的上、下表面通过第一溅镀工艺镀上钛层,接着通过第二溅镀工艺镀上第一铜层,然后通过第一电镀工艺镀上第二铜层,最后切割成陶瓷块,所述的陶瓷块的尺寸与所述的窗口的尺寸相匹配;
c.压合:把切割好的陶瓷块嵌入所述的窗口中,然后进行压合,使半固化片挤入陶瓷块和单面覆铜板的间隙并使之粘合,并通过研磨的方式除去表面溢出的半固化片树脂;
d.钻孔:在单面覆铜板上加工导电孔,导电孔贯穿单面覆铜板和半固化片;
e.镀铜:通过化学镀铜的方式在导电孔内沉积上第三铜层,再通过第二电镀工艺镀上第四铜层,所述的第四铜层包覆单面覆铜板和第三铜层;
所述的单面覆铜板的基材为FR-4环氧玻璃纤维布基板,购自深圳龙兴电子材料有限公司,板厚为1.5±0.05mm,所述的半固化片购自沧州市华兴电子化学有限公司,牌号为1080;
所述的陶瓷基板的材质为氮化铝陶瓷;
所述的钛层的厚度为0.18μm,所述的第一铜层的厚度为1.5μm,所述的第二铜层的厚度为32μm;所述的第三铜层的厚度为0.45μm;所述的导电孔的直径与高度的比值为1:10;
所述的第二电镀工艺使用的电镀液,其组成,以重量份计,至少包括:硫酸铜65份、硫酸210份、氯离子0.04份、聚二硫二丙烷磺酸钠0.02份、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物0.1份、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵0.03份、去离子水1000份;所述的氯离子由盐酸提供;
所述的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物购自南通展亿化工有限公司,牌号为L64;
所述的氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵的制备方法,至少包括以下步骤:
a.在烧瓶中加0.24mol二氯亚砜,冰水浴冷却,不断搅拌,于0.5h内滴加0.23mol的2-二甲胺基乙醇;然后移去冰浴,空气浴加热,控制温度在45℃继续搅拌1h;接着加入100mL无水乙醇,以分解剩余的二氯亚砜;3h后,停止加热,搅拌,趁热过滤,冷却,干燥,得到白色晶体N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐;
b.在烧瓶中加入0.10mol 2-巯基苯并咪唑、80mL苯、0.10mol N-(2-氯乙基)二甲胺盐酸盐和10mL水,控制温度在60℃,搅拌1h;0.5h内滴加45mL 20wt%的NaOH,再搅拌1h;冷却,除去水相,用水冲洗有机相3次;然后用硫酸钠干燥,减压蒸馏得2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑;
c.在烧瓶中加2-(2-甲胺基乙基)硫代苯并咪唑0.036mol、苄基氯0.072mol,室温下搅拌lh;加入20mL苯,再搅拌3h,过滤;最后用乙醚重结晶,得到氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵;
所述的第二电镀工艺使用的电镀液的制备方法,至少包括以下步骤:
按照重量份,将硫酸缓慢加入到去离子水中,不断搅拌,待溶液冷却后向其中加入硫酸铜和氯离子,搅拌溶解后加入聚二硫二丙烷磺酸钠、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、氯化二甲基苄基[2-(2-苯并咪唑基硫代)乙基]铵,继续搅拌0.5h,静置在室温下陈化12h即获得酸性硫酸铜电镀液;
所述的第二电镀工艺的工艺参数为:电流密度1.5A/dm2,电镀时间45min,电镀温度25℃。
2.如权利要求1所述的镶嵌陶瓷的散热线路板的制备方法制得的镶嵌陶瓷的散热线路板在LED领域的应用。
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