CN1233873C - 一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法 - Google Patents
一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1233873C CN1233873C CN 02123427 CN02123427A CN1233873C CN 1233873 C CN1233873 C CN 1233873C CN 02123427 CN02123427 CN 02123427 CN 02123427 A CN02123427 A CN 02123427A CN 1233873 C CN1233873 C CN 1233873C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- insulating
- aluminum plate
- aluminium sheet
- thermal shock
- metal substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
- C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法，属微电子封装技术领域。该方法以铝板为基板，首先对其进行碱洗之后，对铝板进行电解抛光，再用阳极氧化工艺在铝板表面制备绝缘层，对已具有绝缘层的铝板在烘箱中进行烘干，利用磁控溅射、蒸发、化学镀等工艺在绝缘铝基板表面沉积金属铜层，然后进行电镀，使铜层厚度增厚到10～35μm。本发明的方法，使绝缘层具有优良的抗热冲击性能，阳极氧化绝缘层在热冲击实验中不会开裂。绝缘层的绝缘性能也满足封装要求，其中绝缘电阻率大于1013Ω·cm，击穿电压大于1000V，介电常数约为7。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法，属于微电子封装技术领域。
背景技术
功率器件的散热一直是电子封装业关注的问题。绝缘金属基板(IMS)在高效率的提高封装模块散热能力的同时，还具有低成本的优势。传统的绝缘金属基板的显著特征是：在经阳极氧化处理的铝板表面上附着一层环氧树脂，作为铝基底与铜布线层之间的绝缘层。为提高绝缘层的热导率，环氧树脂层中一般添加了无机填料。同时，科研人员也提出了“理想”绝缘金属基板的概念，即直接用铝的阳极氧化膜作绝缘层的金属基板，这样可以较大地提高基板的散热效率。
然而在很多封装工艺中包含回流焊工序，回流焊一般是在250℃左右完成的。回流过程通常为：封装模块被加热到250℃左右使焊料熔化，保温一段时间后降到室温，焊料凝固起到连接作用。由于铝阳极氧化膜的热膨胀系数约为铝的三分之一，所以在升温过程中阳极氧化膜会受到铝基底施加的拉应力，当温度达到200℃以上时，氧化膜非常容易在应力作用下开裂。阳极氧化膜的开裂会降低金属基板绝缘层的绝缘性能，同时可能会使基板金属化布线层出现断路情况，从而影响封装的可靠性。正是由于阳极氧化膜容易受热开裂，限制了“理想”绝缘金属基板在封装领域的应用。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法，采用安全环保的阳极氧化工艺制备铝金属基板的绝缘层，使阳极氧化绝缘层具有优良的抗热冲击性能，从而实现“理想”绝缘金属基板的广泛应用。
本发明提出的具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法，包括以下步骤：
1、取0.5～3mm厚的铝板，要求表面无夹渣、划痕等缺陷，用碱性除油液去除铝板表面的氧化层和油污，碱性除油的工艺条件如下：
NaOH：重量百分比浓度为5wt％
温度：50℃
时间：20秒～1分钟
铝板在碱洗之后用无离子水冲洗干净。
2、对铝板进行电解抛光。将铝板作为阳极浸入电解液中，用铅板或不锈钢板作为阴极，抛光工艺条件如下：
电解液组成：
高氯酸 34.5％
醋酸酐 65.5％
抛光电流密度：2～5A/dm2
抛光时间：2～5分钟
注意：高氯酸-醋酸酐电解液的使用温度要严格控制在30℃以下，否则有发生爆炸危险。
电解抛光后将铝板用无离子水冲洗干净。
3、用阳极氧化工艺在铝板表面制备绝缘层。阳极氧化工艺参数如下：
电解液：0.2～0.6mol/L的草酸溶液，用无离子水配制。
电流密度：10～25mA/cm2，直流电源，电流恒定。
阳极氧化时间：40～80分钟
在阳极氧化过程中，控制铝板表面温度在25～40℃之间。阳极氧化后用无离子水清洗，用冷风吹干，最终生成的氧化膜厚度为20～35μm。
4、对上述已具有绝缘层的铝板在烘箱中进行烘干。烘干工艺如下：
在80～100℃下烘干0.5小时以上，然后缓慢升温至250℃，升温速率小于3℃/min。在250℃下保温0.5小时以上。
用100倍显微镜检查铝基板绝缘层表面，如果没有发现裂纹，则此铝基板为合格品。
5、首先利用磁控溅射、蒸发、化学镀等工艺在绝缘铝基板表面沉积金属铜层，使基板成为导体，然后用工业上比较成熟的电镀工艺进行电镀，使铜层厚度增厚到10～35μm。
上述方法的关键是电解液组成、电解液温度以及电流密度，以及阳极氧化后的烘干工序。另外铝板的电解抛光效果也对金属基板抗热冲击性能有较大影响。抛光效果越好，使铝板表面粗糙度越低，则金属基板抗热冲击性能也就越好。
本发明提出的具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法，使绝缘层具有优良的抗热冲击性能，阳极氧化绝缘层在热冲击实验中不会开裂。其中采用的热冲击实验过程为：从室温到250℃，热冲击5次；从室温到300℃，热冲击两次。依此工艺路线制备的铝金属基板具有优良的抗热冲击性能。绝缘层的绝缘性能也满足封装要求，其中绝缘电阻率大于1013Ω·cm，击穿电压大于1000V，介电常数约为7。
具体实施方式
实施例1：
采用如下阳极氧化工艺对1mm厚铝薄板进行阳极氧化：
1)碱性除油30秒；
2)电解电流密度为3mA/cm2，抛光3分钟；
3)阳极氧化，其中工艺条件如下：
电解液组成：草酸浓度：0.2mol/L
电流密度：20mA/cm2，直流电源，电流恒定。
阳极氧化时间：60分钟
阳极氧化过程中控制铝板表面温度为32℃
4)阳极氧化后的铝金属基板经清洗、冷风吹干后在80℃下烘干2小时，然后缓慢升温至250℃，升温速率为2℃/min。在250℃下保温0.5小时。
该金属基板表面的阳极氧化绝缘层在300℃热冲击实验中没有开裂。
实施例2：
采用如下阳极氧化工艺对3mm厚铝薄板进行阳极氧化：
1)碱性除油1分钟；
2)电解电流密度为2mA/cm2，抛光5分钟；
3)阳极氧化，其中工艺条件如下：
电解液组成：草酸：0.6mol/L
电流密度：10mA/cm2，直流电源，电流恒定。
阳极氧化时间：80分钟
阳极氧化过程中控制铝板表面温度为25℃
4)阳极氧化后的铝金属基板经清洗、冷风吹干后在90℃下烘干1小时，然后缓慢升温至250℃，升温速率为3℃/min。在250℃下保温1小时。
该金属基板表面的阳极氧化绝缘层在300℃热冲击实验中没有开裂。
实施例3：
采用如下阳极氧化工艺对0.5mm厚铝薄板进行阳极氧化：
1)碱性除油20秒；
2)电解电流密度为4mA/cm2，抛光2分钟；
3)阳极氧化，其中工艺条件如下：
电解液组成：草酸：0.2mol/L
电流密度：20mA/cm2，直流电源，电流恒定。
阳极氧化时间：60分钟
阳极氧化过程中控制铝板表面温度为40℃
4)阳极氧化后的铝金属基板经清洗、冷风吹干后在100℃下烘干0.5小时，然后缓慢升温至250℃，升温速率为2℃/min。在250℃下保温0.5小时。
该金属基板表面的阳极氧化绝缘层在300℃热冲击实验中没有开裂。
实施例4：
采用如下阳极氧化工艺对1mm厚铝薄板进行阳极氧化：
1)碱性除油20秒；
2)电解电流密度为2mA/cm2，抛光5分钟；
3)阳极氧化，其中工艺条件如下：
电解液组成：草酸：0.4mol/L
电流密度：15mA/cm2，直流电源，电流恒定。
阳极氧化时间：40分钟
阳极氧化过程中控制铝板表面温度为30℃
4)阳极氧化后的铝金属基板经清洗、冷风吹干后在90℃下烘干0.5小时，然后缓慢升温至250℃，升温速率为1℃/min。在250℃下保温0.5小时。
该金属基板表面的阳极氧化绝缘层在300℃热冲击实验中没有开裂。
实施例5：
采用如下阳极氧化工艺对3mm厚铝薄板进行阳极氧化：
1)碱性除油40秒；
2)电解电流密度为3mA/cm2，抛光3分钟；
3)阳极氧化，其中工艺条件如下：
电解液组成：草酸：0.4mol/L
电流密度：25mA/cm2，直流电源，电流恒定。
阳极氧化时间：50分钟
阳极氧化过程中控制铝板表面温度为35℃
4)阳极氧化后的铝金属基板经清洗、冷风吹干后在90℃下烘干0.5小时，然后缓慢升温至250℃，升温速率为2℃/min。在250℃下保温1小时。
该金属基板表面的阳极氧化绝缘层在300℃热冲击实验中没有开裂。
Claims (1)
1、一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)取0.5～3mm厚的铝板，对其表面用碱性除油液清洗，然后用无离子水冲洗干净；
(2)对铝板进行电解抛光，将铝板作为阳极浸入电解液中，用铅板或不锈钢板作为阴极，抛光工艺条件如下：
电解液组成：
高氯酸 34.5％
醋酸酐 65.5％
抛光电流密度：2～5A/dm2
抛光时间： 2～5分钟
电解温度低于30℃，抛光后的铝板用无离子水冲洗干净；
(3)用阳极氧化工艺在铝板表面制备绝缘层，阳极氧化工艺参数如下：
电解液：浓度为0.2～0.6mol/L的草酸溶液，用无离子水配制，
电流密度：10～25mA/cm2，
阳极氧化时间：40～80分钟，
电解温度25～40℃，最终生成的氧化膜厚度为20～35μm，绝缘层表面用无离子水冲洗干净；
(4)对上述已具有绝缘层的铝板在烘箱中进行烘干，烘干工艺如下：
在80～100℃下烘干0.5小时以上，然后缓慢升温至250℃，升温速率小于3℃/min，在250℃下保温0.5小时以上；
(5)首先在绝缘铝基板表面沉积金属铜层，然后在其表面进行电镀，使铜层厚度增厚到10～35μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 02123427 CN1233873C (zh) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | 一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 02123427 CN1233873C (zh) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | 一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1397665A CN1397665A (zh) | 2003-02-19 |
| CN1233873C true CN1233873C (zh) | 2005-12-28 |
Family
ID=4745127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 02123427 Expired - Fee Related CN1233873C (zh) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | 一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1233873C (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101117726B (zh) * | 2006-07-31 | 2012-03-07 | 国家纳米技术与工程研究院 | 一种基于铝阳极氧化膜的复型纳米孔掩模板及其制备方法和应用 |
| CN102045951B (zh) * | 2010-11-29 | 2012-10-17 | 上海申和热磁电子有限公司 | 陶瓷金属化基板金属表面电镀镍金处理方法及制成的陶瓷金属化基板 |
| CN102159024A (zh) * | 2011-02-28 | 2011-08-17 | 任正义 | 铝基印制电路板及其制备方法 |
| CN102864479B (zh) * | 2012-09-21 | 2015-04-22 | 湖北大学 | 两步法低能耗制备高绝缘性阳极氧化铝薄膜的方法 |
| CN104562052B (zh) * | 2014-12-23 | 2017-12-15 | 广东工业大学 | 一种不锈钢表面有序微孔结构的制备方法 |
| CN105463535A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-06 | 苏州市金星工艺镀饰有限公司 | 一种含离子液体的无氰铜锌电镀液的电镀方法 |
| CN105483778A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-13 | 苏州市金星工艺镀饰有限公司 | 一种含离子液体的无氰铜锌电镀液 |
| US20180298512A1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-10-18 | General Electric Company | Electropolishing and anodizing method for brush holder apparatus |
| CN112962130A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-15 | 兰州大学 | 铝绕组表面的耐高温绝缘层材料及其制备方法 |
-
2002
- 2002-06-28 CN CN 02123427 patent/CN1233873C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1397665A (zh) | 2003-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI558853B (zh) | 絕緣金屬基材 | |
| CN1233873C (zh) | 一种具有优良抗热冲击性能的绝缘金属基板的制备方法 | |
| EP3061128A1 (en) | Thermal management circuit materials, method of manufacture thereof, and articles formed therefrom | |
| CN101049055A (zh) | 电容器层形成材料以及具有采用该电容器层形成材料获得的内置电容器层的印刷电路板 | |
| CN1793425A (zh) | 一种金属镁及镁合金表面复合防护的方法 | |
| CN1288946C (zh) | 表面处理的铜箔的制备方法 | |
| CN1500372A (zh) | 电容器层形成用层压板及其制造方法 | |
| CN102560488A (zh) | 基于纳米银焊膏连接芯片的dbc基板表面处理工艺 | |
| CN101298674B (zh) | 绝缘导热金属基板的制造方法 | |
| CN1358407A (zh) | 表面处理铜箔及其制造方法以及用该表面处理铜箔制成的包铜层叠物 | |
| CN103029247A (zh) | 电绝缘的浇注制品及其制造方法 | |
| CN102330124A (zh) | 一种镀镍铜带的脉冲电化学沉积和组织调整工艺 | |
| JP5613125B2 (ja) | 生産性に優れた高耐電圧性を有するアルミニウム陽極酸化皮膜の製造方法 | |
| CN107556060B (zh) | 氮化铝陶瓷板金属化的方法 | |
| CN1831205A (zh) | 金属结构体及其制造方法 | |
| CN102312265A (zh) | 一种铝或铝合金阳极氧化膜的制备方法 | |
| JP2630858B2 (ja) | プリント配線用基板の製造方法 | |
| CN110219022B (zh) | 一种铝电解槽用可润湿性阴极材料、制备方法及应用 | |
| CN101298675A (zh) | 绝缘导热金属基材的制造方法 | |
| CN219780505U (zh) | 一种新型铝基银浆线路板 | |
| JP2002302778A (ja) | アルミニウム合金の陽極酸化皮膜上への導電部の形成方法 | |
| CN116798875A (zh) | 一种二维层状碳氮化合物和铜的层状复合材料的制备方法 | |
| JP4263020B2 (ja) | プリント回路基板用アルミニウム素板の製造方法 | |
| CN1151370C (zh) | 一种计算机控制断层扫描仪用多层电极板的制备方法 | |
| TWI437740B (zh) | 發光二極體散熱基板及其製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20051228 |