CN109862691A - 一种金属芯陶瓷电路板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属芯陶瓷电路板的制作方法的步骤是：1、金属芯钻孔；2、金属芯表面氧化；3、在金属芯表面氧化层上涂覆一层陶瓷釉料；4、超高温真空压合铜箔；5、对孔上的铜箔开窗；6、对整板进行沉铜电镀；7、蚀刻线路。
Description
技术领域
本发明专利涉及电路板领域，尤其涉及一种金属芯陶瓷电路板的制作方法。
背景技术
伴随着电子技术的发展，对作为电子元器件承载的电路板要求也越来越高，其中重要的一点便是对其导热能力和耐热能力的要求。
普通FR-4材料是导热率不到1W/m.k的绝缘材料，添加了导热填料陶瓷的绝缘材料导热率一般为：1~3W/m.k，远远低于金属材料的导热率。
铜的导热率为：385W/m.k，铝合金的导热率为：135-180W/m.k，因此采用金属作为导热材料是比较好的。
普通FR-4材料长期耐热能力在130℃以下，Tg值由130℃到200℃的范围，到300℃有机材料会产生裂解。
常规的有机材料导热率和耐热性能都比较低，电路板行业内一般采用金属基板或者陶瓷基板来对应高导热或者高耐热的要求。
金属基板要用到导热的PP，这种PP是由高导热的陶瓷填料和树脂组合而成的，有树脂的存在就限制了耐热能力，在高温下树脂材料很容易老化，可靠性不高。
陶瓷基板一般有LTCC(低温共烧多层陶瓷)、HTCC(高温共烧多层陶瓷)或者DPC(直接镀铜基板)、DBC(直接接合铜基板)工艺的基板，由于陶瓷材料硬而脆，加工困难，工艺比较复杂，加工成本很高。
发明内容
为了解决电路板导热和耐热、高可靠性和寿命长的问题，本发明专利提供了一种金属芯陶瓷电路板的制作方法。
金属芯的使用，提高了产品的导热能力、耐热能力和可加工性。
陶瓷层在保证绝缘的要求下越薄越好，陶瓷层厚度一般为1~100um，这样厚度的陶瓷层避免了一般陶瓷基板容易碎的问题，而且便于进行机械加工和激光钻孔、激光切割。
本发明采用以下步骤实现：
步骤1、金属芯钻孔；
步骤2、金属芯表面氧化；
步骤3、在金属芯表面氧化层上涂覆一层陶瓷釉料；
步骤4、超高温真空压合铜箔；
步骤5、对孔上的铜箔开窗；
步骤6、对整板进行沉铜电镀；
步骤7、蚀刻线路。
步骤1说明：金属芯一般采用金属铜或者金属铝，铜或者铝与陶瓷的结合力比较好，导热性优良，加工性能较好。
步骤2说明：对金属芯表面进行氧化，铝材进行化学氧化、或者阳极氧化、微弧氧化；铜材进行黑化或者棕化。
对金属芯表面进行氧化的目的是提高铜箔与金属芯的绝缘能力，增加金属芯与陶瓷材料的结合力。
步骤3说明：在金属芯表面氧化层上涂覆一层陶瓷釉料，涂覆的方式采用喷涂、浸涂，陶瓷釉料采用低温陶瓷釉料或者搪瓷材料，陶瓷釉料一般由三氧化二硼、氧化铝、二氧化硅等组成。
陶瓷层起到绝缘的作用，由于一般陶瓷的导热速率不如金属，陶瓷层硬度很大容易脆裂，不容易加工，所以陶瓷层厚度做得薄一些较好，一般厚度为1~100um。
步骤4说明：超高温真空压合铜箔，铜箔表面预先进行氧化，以利于提高铜箔与陶瓷的结合力。
压合的温度采用铝芯材时为450℃~660℃，采用铜芯材压合的温度为450℃~1080℃。
步骤5说明：对孔上的铜箔开窗，采用掩模蚀刻的方法，把孔上的铜箔蚀刻掉，孔内由于有陶瓷层的保护，金属芯没有被蚀刻。
步骤6、步骤7说明：采用电路板加工常规的沉铜电镀和蚀刻，做出所需要的线路图形。
附图说明
图1、图2为本发明的流程图及结构示意图。
图1、图2中，101-金属芯材，102-金属芯材上钻的孔，201-金属芯材表面的氧化层，301-陶瓷层，401-铜箔，601-沉铜电镀层，701-蚀刻出的线路。
具体实施方式
为阐述本发明的具体实施方法，下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：
实施例1：铝芯陶瓷电路板的制作
步骤1、金属芯钻孔；
步骤2、金属芯表面氧化；
步骤3、在金属芯表面氧化层上涂覆一层陶瓷釉料；
步骤4、超高温真空压合铜箔；
步骤5、对孔上的铜箔开窗；
步骤6、对整板进行沉铜电镀；
步骤7、蚀刻线路。
步骤1说明：金属芯材101采用1.0mm厚度的铝材，长度、宽为610mm*508mm，根据需要在金属芯材上钻的孔102，孔径大小为1.2mm。
步骤2说明：对铝材进行硬质阳极氧化成为金属芯材上的氧化层201，氧化膜厚度：25um ，硬质阳极氧化膜层起到绝缘的作用和导热的作用。
步骤3说明：配制铝材搪瓷材料，各化学组成为（质量百分比）：
SiO2--- 35%，B2O3---25%，Na2O---10%，K2O---10%，TiO2---20%，Sb2O3---5%，Li2O---5%。
把以上材料经过烧结、研磨后制成的陶瓷层301釉浆采用浸涂的方式涂覆在铝芯材的表面，涂覆厚度为25um，涂覆后300℃热压烘干成型。
步骤4说明：超高温真空压合铜箔，铜箔厚度35um，采用热压烧成炉加工，热压温度为580℃，压力25Kg/cm2，时间30分钟。
步骤5说明：对孔上的铜箔401开窗，采用掩模蚀刻的方法，把孔上的铜箔蚀刻掉，孔内由于有陶瓷层301的保护，金属芯没有被蚀刻。
步骤6说明：采用电路板制作工艺中常规的沉铜电镀加工方法，沉铜电镀层601厚度35um。
步骤7说明：采用电路板加工常规的沉铜电镀和蚀刻，形成蚀刻出的线路701图形。
实施例2：铜芯陶瓷电路板的制作
步骤1、金属芯钻孔；
步骤2、金属芯表面氧化；
步骤3、在金属芯表面氧化层上涂覆一层陶瓷釉料；
步骤4、超高温真空压合铜箔；
步骤5、对孔上的铜箔开窗；
步骤6、对整板进行沉铜电镀；
步骤7、蚀刻线路。
步骤1说明：金属芯材101采用1.0mm厚度的铜板，长度、宽为610mm*508mm，根据需要在金属芯材上钻的孔102，孔径大小为1.2mm。
步骤2说明：铜材进行棕化处理形成氧化层201。
步骤3说明：配制铜材搪瓷材料，各化学组成为（质量百分比）：
SiO2--- 32%，B2O3---43%，Al2O3---13%，CaO---2%，TiO2---5%，Sb2O3---5%。
把以上材料经过烧结、研磨后制成的陶瓷层301釉浆采用浸涂的方式涂覆在铜芯材的表面，涂覆厚度为25um，涂覆后300℃热压烘干成型。
步骤4说明：超高温真空压合铜箔，铜箔401厚度35um，铜箔表面进行棕化氧化，采用热压烧成炉加工，热压温度为850℃，压力25Kg/cm2，时间30分钟。
步骤5说明：对孔上的铜箔开窗，采用掩模蚀刻的方法，把孔上的铜箔蚀刻掉，孔内由于有陶瓷层301的保护，金属芯没有被蚀刻。
步骤6说明：采用电路板制作工艺中常规的沉铜电镀加工方法，沉铜电镀层601厚度35um。
步骤7说明：采用电路板加工常规的沉铜电镀和蚀刻，形成蚀刻出的线路701图形。本发明采用金属为芯材，在金属芯材上面涂覆一层陶瓷绝缘层，由陶瓷层把金属芯材和铜箔粘合在一起。
采用本发明的方法做出的电路板，具有高的导热性、耐热性、高可靠性和长寿命，容易进行加工，成本低。
本发明只是对一种金属芯陶瓷电路板的制作方法的描述，可以按照本发明进行类似的金属芯陶瓷电路板的制造；在电路板制造领域，本发明在具体的实施方式和应用范围上会有改变之处，所以本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种金属芯陶瓷电路板的制作方法，其特征在于采用以下步骤实现：
步骤1、金属芯钻孔；
步骤2、金属芯表面氧化；
步骤3、在金属芯表面氧化层上涂覆一层陶瓷釉料；
步骤4、超高温真空压合铜箔；
步骤5、对孔上的铜箔开窗；
步骤6、对整板进行沉铜电镀；
步骤7、蚀刻线路。
2.根据权利要求1所述的生产方法步骤1，其特征在于金属芯一般采用金属铜或者金属铝，铜或者铝与陶瓷的结合力比较好，导热性优良，加工性能较好。
3.根据权利要求1所述的生产方法步骤2，其特征在于对金属芯表面进行氧化，铝材进行化学氧化、或者阳极氧化、微弧氧化；铜材进行黑化或者棕化。
4.根据权利要求1所述的生产方法步骤3，其特征在于在金属芯表面氧化层上涂覆一层陶瓷釉料，涂覆的方式采用喷涂、浸涂，陶瓷釉料采用低温陶瓷釉料或者搪瓷材料，陶瓷釉料一般由三氧化二硼、氧化铝、二氧化硅等组成，陶瓷层厚度为1~100um。
5.根据权利要求1所述的生产方法步骤4，其特征在于超高温真空压合铜箔，铜箔表面预先进行氧化，以利于提高铜箔与陶瓷的结合力；压合的温度采用铝芯材时为450℃~660℃，采用铜芯材压合的温度为450℃~1080℃。
6.根据权利要求1所述的生产方法步骤5，其特征在于对孔上的铜箔开窗，采用掩模蚀刻的方法，把孔上的铜箔蚀刻掉，孔内由于有陶瓷层的保护，金属芯没有被蚀刻。
7.根据权利要求1所述的生产方法步骤6、步骤7，其特征在于采用电路板加工常规的沉铜电镀和蚀刻，做出所需要的线路图形。
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