CN112752414A - 一种复合层氮化铝陶瓷电路板 - Google Patents

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惠宇
武海军
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尹俊美
付全
马丽华
戴华
张健康
卢绍平
姚亮
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Abstract

本发明公开了一种复合层氮化铝陶瓷电路板，该电路板自底向外依次由氮化铝陶瓷基底层、激光分解层和化学镀层组成；所述的激光分解层的厚度为10‑1000nm；所述的化学镀层的厚度为1‑100μm。所述的化学镀层可以是化学镀铜层，也可以说是在所述的化学镀层上的化学镀镍层和/或化学镀银/金层。相比于现有的陶瓷电路板的金属层与陶瓷基板之间存在一个由化学反应层及物理连接层组成的低导热层，本发明采用激光分解直接制得，不存在低导热层，显著提高整个器件系统的导热性。本发明的氮化铝陶瓷电路板不仅具有低介电常数的特点，还具有良好的导热性和导电性，其化学稳定性和焊接性能良好，制备方法简单易行，具有较好的推广价值。

Description

一种复合层氮化铝陶瓷电路板
技术领域
本发明属于陶瓷金属化领域，涉及一种氮化铝陶瓷金属化技术，尤其涉及一种复合层氮化铝陶瓷电路板。
背景技术
氮化铝(AlN)陶瓷由于其高热导率(理论值320W/m·K)、低介电常数及化学稳定性好等等优势，受到了越来越多的关注。
氮化铝陶瓷电路板的结构，从陶瓷—金属界面的微观组织结构角度分析，主要为玻璃相连接结构，是指在金属层与陶瓷基体之间存在一个玻璃层，连接金属层与陶瓷层，理想的金属层与AlN基片的断面微光组织结构是：导电相形成网状结构，熔融玻璃在重力作用下经过网孔向下流向AlN基片，浸润基片并与基片形成镶嵌结构，最终形成机械交联结构，厚膜导体中的玻璃相与AlN基片及导体中的金属均无化学反应，膜层与基片的粘附基本上是机械联接。
此种结构中，导电浆料中含有大量的玻璃相、陶瓷相、有机粘结剂等，会影响陶瓷电路板器件的整体导热性、导电性和焊接性。
发明内容
针对以上结构的氮化铝陶瓷电路板在导热性导电性和焊接性方面的不足，本发明采用一种新颖的氮化铝AlN陶瓷电路板的结构。具体结构如下：
一种复合层氮化铝陶瓷电路板，自底向外依次由氮化铝陶瓷基底层、激光分解层及化学镀层组成，其中，所述的激光分解层为使用激光雕刻机在氮化铝陶瓷表面扫描出所需电路、经过激光扫描的氮化铝在激光高温轰击下分解出的单质铝构成，所述的激光分解层厚度为10-1000nm，所述的的化学镀层厚度为1-100μm，所述的化学镀层包括化学镀镍层。
进一步地，还包括在化学镀镍层上的化学镀铜和/或化学镀金镀层。
本发明的有益效果
相比于其他陶瓷电路板，本发明的激光分解层为使用激光雕刻机在氮化铝陶瓷表面扫描出所需电路、经过激光扫描的氮化铝在激光高温轰击下分解出的单质铝构成，使用激光雕刻机可在软件中设计电路图，然后直接根据软件中的图纸，直接在氮化铝陶瓷表面扫描出电路图，此层为激光分解层，由氮化铝经过激光高温轰击分解出单质铝等物质构成。
然后化学镀铜，形成导电层，为了保护导电层氧化，再化学镀银(或金)形成抗氧化保护层，由于各层之间都由高导热材料构成，保证了电路板的高导热率。
相比于现有的陶瓷电路板结构中，由于其金属层与陶瓷基板之间通常具有一个低导热层(化学反应层，物理连接层)，这个低导热层会导致整个系统导热性的显著降低，而本发明采用激光分解直接制得，不存在低导热层，显著提高整个器件系统的导热性。本发明的氮化铝陶瓷电路板不仅具有低介电常数的特点，还具有良好的导热性和导电性，其化学稳定性和焊接性能良好，制备方法简单易行，具有较好的推广价值。
附图说明
图1为本发明的复合层氮化铝陶瓷电路板的复合结构示意图。
图2为氮化铝陶瓷片经高能激光轰击后雕刻出呈现金属光泽的“氮化铝分解层”图案。
图中：1-氮化铝基板层，2-激光分解层，3-化学镀铜层，4-化学镀镍层，5-化学镀银/金层。
具体实施例
如图1所示，一种复合层氮化铝陶瓷电路板，自底向外依次由氮化铝陶瓷基底层、激光分解层及化学镀层组成。
实施例1
本发明的复合层氮化铝陶瓷电路板，自底向外依次由氮化铝陶瓷基底层1、激光分解层2、化学镀层组成；所述的激光分解层厚度为100nm；所述的化学镀层为化学镀铜层3，其厚度为2μm。
如图2所示，在氮化铝陶瓷片经高能激光轰击后雕刻出图案“氮化铝分解层”，可见轰击区域表现出金属光泽，而氮化铝只有两种元素构成，一种是金属铝，另一种是非金属氮，由逻辑关系可以推定，金属光泽区域是分解生成的单质铝。
需要说明说的是，由于高能激光轰击后雕刻生成的激光分解层是在瞬间完成的，因此通常在激光雕刻时不需要进行惰性气体保护。当然，若采用惰性气体(如氮气)保护也不违背本发明的技术方案。
实施例2
本发明的复合层氮化铝陶瓷电路板，自底向外依次由氮化铝陶瓷基底层1、激光分解层2、化学镀层组成；所述的激光分解层厚度为100nm；所述的化学镀层由化学镀铜层3和在化学镀铜层3上镀制的化学镀镍层4组成，其厚度为1-10μm。
实施例3
本发明的复合层氮化铝陶瓷电路板，自底向外依次由氮化铝陶瓷基底层1、激光分解层2、化学镀层组成；所述的激光分解层厚度为100nm；所述的化学镀层由化学镀铜层3和在化学镀铜层3上镀制的化学镀镍层4以及在化学镀镍层4上镀制的化学镀银/金层5组成，其厚度为1-10μm。

Claims (6)

1.一种复合层氮化铝陶瓷电路板，其特征在于：
所述的电路板自底向外依次由氮化铝陶瓷基底层(1)、激光分解层(2)和化学镀层组成；
所述的激光分解层(2)为使用激光雕刻机在氮化铝陶瓷表面扫描生成的所需电路；
所述激光分解层(2)由单质铝构成；
所述激光分解层的厚度为10-1000nm；
所述的化学镀层的厚度为1-100μm。
2.根据权利要求1所述的复合层氮化铝陶瓷电路板，其特征在于：
所述的化学镀层包括化学镀铜层(3)。
3.根据权利要求2所述的复合层氮化铝陶瓷电路板，其特征在于：
还包括在所述的化学镀铜层(3)上镀制的化学镀镍层(4)。
4.根据权利要求3所述的复合层氮化铝陶瓷电路板，其特征在于：
还包括在所述的化学镀镍层(4)镀制的化学镀银/金层(5)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的复合层氮化铝陶瓷电路板，其特征在于：
所述的激光分解层的厚度为100nm。
6.根据权利要求1至4任一项所述的复合层氮化铝陶瓷电路板，其特征在于：
所述的化学镀层的厚度为1-10μm。
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