TWI558853B - 絕緣金屬基材 - Google Patents

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艾雷克西 尤若辛
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Description

絕緣金屬基材 發明領域
本發明係有關於絕緣金屬基材，例如用以支撐電子、光電子、微波、RF及電氣裝置的絕緣金屬基材。
發明背景
電子、光電、微波、RF及電氣裝置典型上係安裝在可提供支撐並可自該裝置移除熱的基材上。對於此等基材之主要要求在其等必需具有充份的介電強度及一良好熱導率。於其上可安裝一裝置的基材被稱為絕緣金屬基材(IMS)。
絕緣金屬基材(IMS)典型上係用於可產生高比熱能源之電子裝置，例如高電子電子產品、固態照明、電信及集中光伏打應用。IMS通常包含一藉一含介電材料之絕緣層而自一側或兩側覆蓋的金屬薄片基材，其可以具聚合性，例如樹脂、氟聚合物、聚醯亞胺及其等經熱導性陶瓷粉末等裝填的複合材料。此種薄片狀IMS通稱為Metal Core Printed Circuit Boards(MC PCB)，接著其等通常經由一含熱介面材料之層而連接至一heat think。
為了減少熱徑，可藉使用如GB 2162694中所述的陽極化處理，或如美國專利2008257585A1中所述的Plasma Electrolytic Oxidation(PEO)而直接在一散熱器(heat sink)上形成一介電層。
一IMS(其可以是一金屬板、一散熱器、一裝置主體或支撐框)需要介電材料以具有可確保自該裝置之電路元件之電絕緣的高介電強度，藉以避免或防止該裝置發生短路現象。亦要求介電材料之熱導率可將藉該裝置而產生的熱散逸，該熱會不利地影響該裝置的性能、可靠性及壽命。一般而言，一增加的介電強度可以使該IMS具有一較薄的絕緣層，其可減少IMS熱阻(在絕緣材料之相同熱導率下)。
就RF及微波應用而言，可有利的是，IMS包含一具有一高介電常數的介電材料。
本發明之一目標為提供一具有改良性質的IMS。
發明概要
本發明之各方面係提供用於支撐如現在應該參考之附加獨立項中所定義的裝置之絕緣金屬基材。本發明之較佳或有利特性係揭示在各附屬項內。
在第一方面中，本發明可提供一用於支撐裝置的絕緣金屬基材(IMS)。該IMS包含一具有一至少局部藉該金屬基材之該表面之一部份的氧化反應而所形之陶瓷塗覆物的金屬基材。該陶瓷塗覆物具有一大於50KW/mm之介電強度，及一大於5W/mK之熱導率。
該塗覆物之厚度較佳小於500微米、較佳小於100微米。該厚度可介於500奈米與500微米之間。該塗覆物較佳包含該基材之一金屬組份的一或多種氧化物。
在較佳實施例中，該塗覆物具有孔隙率，且在該非金 屬塗覆物之一表面中所界定的細孔具有一小於500奈米之平均大小或平均直徑。
在第二方面中，本發明可提供一含一厚度介於500奈米與500微米間之陶瓷塗覆物的絕緣金屬基材(IMS)。該陶瓷塗覆物係至少局部藉一金屬基材之氧化反應而形成。該塗覆物較佳包含該基材之一金屬組份的一或多種氧化物。
該塗覆物具有一小於500奈米之平均晶粒大小的結晶狀結構。該塗覆物具有孔隙率，且在該塗覆物之一表面中所界定的細孔具有一小於500奈米的平均大小或平均直徑。
PEO技術所製成的陶瓷塗覆物具有實質上大於500奈米之大小的細孔。反之，根據本發明該方面之IMS上的孔隙率之奈米尺度可有助於各種有利的機械及電性質。例如低平均細孔直徑可改善一塗覆物的介電強度。高介電強度可意指獲得用於任何特定應用之預定最低介電強度所需的塗覆物厚度可降低，其接著可改善該塗覆物的熱導率。而且，較低細孔大小亦可藉改善通過該塗覆物的熱流動路徑而改善該塗覆物的熱導率。
該塗覆物之細孔較佳具有一小於400奈米、更特佳小於300奈米之平均大小。
如文中使用之該等名詞“金屬”及“半金屬”有意描述材料的廣泛種類。因此，這些名詞係描述元素金屬，諸如純鋁或鎂；及元素半金屬，諸如矽；以及一或多種元素的合金，及介金屬化合物。實質上，用於本發明該等方法中之基材可能為市售金屬或半金屬組成物。
許多金屬可適於作為於其上欲形成該塗覆物以製造一IMS的基材。合適的材料可包括被分類為閥金屬的金屬。IMS可較佳自一由鋁、鎂、鈦、鋯、鉭、鈹，或這些金屬中之任一者的合金或介金屬製成的基材形成。
就IMS應用而言，一塗覆物的介電強度特別重要。一根據本發明任一方面之IMS的塗覆物可有利地提供一介於50與120kVmm-1間的介電強度。該塗覆物較佳可提供一在60至100kVmm-1範圍內的介電強度。
就IMS應用而言，一塗覆物之該熱導率較佳高。需要一可提供電絕緣在一加工電子組件或裝置與一基材之間且同時可引導熱自本組件離開以進入該基材內的絕緣塗覆物。因此，可有利的是，一根據本發明任一方面之IMS的塗覆物具有一大於4或5W/mK，例如介於4與15W/mK之間的熱導率，該熱導率較佳介於5與14W/mK之間。
就某些IMS應用而言，該介電塗覆物可較佳具有一高介電常數。當該IMS有意用於RF或微波應用時，高介電常數可更特佳。該IMS較佳包含一具有大於7之介電常數的介電塗覆物。該介電常數較佳大於7.5或大於8。該介電塗覆物較佳介於7與12之間，例如介於7.5與10之間。
在一金屬基材上所形成之陶瓷塗覆物的許多物理性質某些程度上係取決於該陶瓷塗覆物的微晶大小或晶粒大小。
一根據本發明之任一方面的IMS之塗覆物較佳為結晶狀陶瓷塗覆物，且該塗覆物較佳包含具有一小於200奈米、更特別小於100奈米，例如約50奈米或40奈米之平均直徑的 晶粒。晶粒可另外被稱為晶體或微晶。因此，IMS之一較佳實施例可包含一可被稱為奈米結構性塗覆物或奈米陶瓷塗覆物的塗覆物，由於其具有以奈米尺度計之大小或尺寸的物理特性。微細晶粒大小可改善結構均質性，及以下性質，諸如硬度、耐磨性。微細晶粒大小亦可增加一陶瓷材料的熱導率、介電強度及介電常數。由於該微細晶粒大小，所以亦可形成更平滑的表面輪廓。
藉陽極化處理法而在一金屬基材上形成的塗覆物傾向於具高多孔性。陽極化處理的塗覆物亦通常具有一多晶形結構(亦即陽極化處理的塗覆物不常具結晶狀)及一空心之似柱狀結構。典型的陽極塗覆物之該規則的似柱狀結構會使該塗覆物容易形成裂痕(尤其在該塗覆物進行熱循環後)。該容易形成裂痕的特性會限制陽極塗覆物在電力裝置之應用。詳細地說，一其中該介電層業經陽極化處理法而形成的IMS通常受限於其中該塗覆物之熱循環可減至最少的低電力應用。因此，雖然具有一藉陽極化處理而形成之介電塗覆物的IMS可適於許多低電力應用，但是此等塗覆物並不具有可用於高電力應用的足夠電壓耐受性或熱導率。
雖然藉PEO方法而製成之塗覆物具結晶狀，但是其缺點在該平均孔隙率高。其會限制該等介電性質及熱導率。
使用以填充陶瓷之聚合物為基礎且具有一至高3W/mK之高熱導率的介電塗覆物製成某些先進的IMS。本高熱導率係起因於該材料內之相當大的陶瓷顆粒之存在。然而，由於該等陶瓷顆粒之存在，藉使用本材料之絕緣層而獲得之 最小厚度受到限制。例如藉BergquistTM而製成的IMS材料之塗覆物具有38微米的最低厚度。DupontTM可產生具有一最低厚度為17微米之以聚醯亞胺為主的介電材料之IMS。可形成具有一薄於17微米之介電塗覆物的根據本發明之任一方面的IMS，其中此塗覆物厚度為所欲。
該在根據本發明之具體實施例的IMS上所形成之IMS塗覆物、與其它已知介電塗覆物的介電性質之比較結果提供在上表1內。
根據本發明之任一方面的IMS較佳為用於支撐一電子裝置、一光電子元件、一微波或RF裝置或一電氣裝置的IMS。該非金屬塗覆物之厚度較佳小於40微米、且更特佳小於20微米或小於10微米。該塗覆物愈薄，熱轉移通過該塗覆物的效率更高，且因此若該等塗覆物具有甚至更低的厚度，例如在1或2微米至10微米之範圍內，則其可特別有利。
根據本發明一實施例之IMS可較佳具有一小於11微米的塗覆物厚度，該塗覆物具有一大於的500V DC的崩潰電 壓，及一小於0.02℃ cm2/W的熱阻。
根據本發明一實施例之IMS可具有一厚度小於31微米、崩潰電壓大於1.5KV DC，及熱阻低於0.07℃ cm2/W的塗覆物。
根據本發明之任一方面的IMS可包含一業經選擇性施加至一金屬或半金屬基材或組件的一部份之介電塗覆物。該基材或組件可具任何所欲形狀，且可形成一組件，諸如平板、散熱器、加熱管、冷却裝置或發光框或發光體。於其上欲形成該塗覆物之基材或組件可，例如經遮蔽，藉此該塗覆物係僅施加至一其中介電功能為所欲的預定區域。
可較佳填充存在於該塗覆物內的任何細孔。因此，根據本發明之任一方面的IMS可包含一業經合適有機或無機材料密封或浸漬以填充該塗覆物內之任何細孔的介電塗覆物。合適的密封材料可以是，例如樹脂、氟聚合物、聚醯亞胺、甲基丙烯酸酯、聚酯、水玻璃或溶膠凝膠材料。本合適密封材料之列示並非詳盡且熟練者可確認其它合適材料。可藉許多已知方法，例如藉浸漬、噴鍍、真空密封，及PVD與CDV沈積技術而施加密封材料至該塗覆物。
根據本發明之任一方面的IMS可進一步包含已在該塗覆物之一表面上形成的金屬接觸層或區域。可藉任何習知技術，諸如網板印刷、金屬油墨印刷、無電噴鍍、電池噴鍍、金屬箔之黏度、預組裝軟質電路之黏合、化學蒸氣沈積(CVD)及電漿蒸氣沈積(PVD)噴塗，而提供此等接觸層或區域。
可藉使用熱導性黏著劑而使金屬箔(諸如銅箔)或預組裝之軟質電路與該如上述形成的塗覆物黏合以形成金屬接觸層。合適的熱導性黏著劑可包括樹脂、聚醯亞胺或氟聚合物，及用於使一金屬層與該塗覆物之該表面黏合的其它黏著劑。使用黏著劑進行之黏合可藉使該黏合材料滲入該塗覆物的任何細孔內而達成。本滲透作用可產生一具有增加的崩潰電壓之複合介電層。
根據本發明之任一方面的IMS可包含能使在該非金屬之一表面上所形成的金屬接觸層與該金屬或半金屬基材連接的金屬熱介層。可在該塗覆物形成前，藉遮蔽方法而形成此等介層。可在該塗覆物業經形成前藉蝕刻方法或藉陶瓷層的雷射燒蝕而形成介層。
雖然許多金屬可作為該用於IMS之基材，但是該基材較佳選自含鋁、鎂、鈦、鋯、鉭、鈹，或這些金屬中之任一者的合金或介金屬之材料的群組。
根據本發明一方面的IMS之一較佳實施例可包含一具有一至少局部藉該金屬基材之該表面的一部份之電解氧化反應而形成之陶瓷塗覆物的金屬基材，其中該陶瓷塗覆物具有一大於之50KVmm-1之介電強度，一大於5Wm-1K-1之熱導率、一介於500奈米與500微米間之厚度，及一具有小於500奈米之平均晶粒大小的結晶狀結構，且其中在該塗覆物之一表面內所界定的細孔具有一小於500奈米的平均直徑。
尤其適於RF或微波應用之根據本發明一方面的IMS之一較佳實施例可包含一具有一至少局部藉該金屬基材之該 表面的一部份之電解氧化反應而形成之陶瓷塗覆物的金屬基材，其中該陶瓷塗覆物具有一大於50KVmm-1之介電強度、一大於5Wm-1K-1之熱導率、一介於500奈米與500微米間之厚度、一具有小於500奈米之平均晶粒大小的結晶狀結構，及一大於7之介電常數，且其中在該陶瓷塗覆物之一表面內所界定的細孔具有一小於500奈米之平均直徑。
為了形成一根據本發明任一方面之IMS，係在一金屬或半金屬基材上形成一具有該等所欲性質的非金屬塗覆物。然後若或如必要，可在該非金屬塗覆物上形成金屬接觸層、徑跡及墊。
形成根據本發明一方面之IMS的較佳方法包括以下步驟：將一金屬或半金屬基材安置在含一水性電解質及一電極的電解室內。至少於其上欲形成一結晶狀陶瓷塗覆物之基材的該表面及該電極之一部份係與該水性電解質接觸。例如可以使該基材形成一散熱器，且可包含一於其上欲形成該塗覆物的平坦表面。
該方法包括以下另一步驟：藉施加一連串具交替極性之電壓脈衝，費時一預定時間以就該電極而言，將該基材電性偏壓。正性電壓脈衝可就該電極而言，將該基材陽極性偏壓，而負性電壓脈衝可就該電極而言，將該基材陰極性偏壓。該正性電壓脈衝之振幅具恆定電位受控性，亦即受控於電壓，而該負性電壓之振幅具恆定電流受控性，亦即受控於電流。
經由施加一連串具交替極性之電壓脈衝，其中正性脈 衝具恆定電位受控性，而負性脈衝具恆定電流受控性，可施加具高電壓之脈衝至該基材且不會誘發大程度之微放電。在該非金屬塗覆物形成期間，經由使微放電活動減至最低或避免，可控制塗覆物參數，諸如表面粗糙度及該塗覆物孔隙率的強度。因此，若必要，藉控制本方法，可形成一具有低於500奈米之平均細孔大小的塗覆物。
可有利的是在各電壓脈衝期間形成可避免電流尖脈衝形成的該等正性及負性電壓脈衝。電流尖脈衝與該塗覆物之崩潰及微放電有關。經由使可避免電流尖脈衝之電壓脈衝成形，可顯著減少或去除微放電。如上文有關於先前技藝PEO塗覆技術所述的微放電對許多塗覆物性質有不利影響，例如對該塗覆物之平均細孔大小有不利影響，因此對該塗覆物的介電強度有不利影響。
若該等正性及負性電壓脈衝之一或兩者實質上呈梯形，則可特別有利。
在其中該基材係就該電極而言經陽極性偏壓的正性電壓脈衝期間，該基材內之材料可轉化以形成一陶瓷塗覆物。當該水性電解質內之含氧物種與該基材本身反應時，可形成該塗覆物。經過相繼正性電壓脈衝後，該非金屬塗覆物的厚度增加。由於該塗覆物的厚度增加，所以該塗覆物的電阻增加且用於該外施電壓的電流較小。因此，雖然經過該預定時間後，各該正性電壓脈衝之最高電壓較佳係恆定，但是經過該預定時間後，各相繼電壓脈衝之電流會降低。
由於該塗覆物之厚度增加，所以該塗覆物之電阻增加且，因此，在各相繼負性電壓脈衝期間通過該塗覆物的電流會導致該塗覆物之電阻性加熱。在負性電壓脈衝期間，本電阻性加熱有助於增加該塗覆物內的擴散程度，且因此可協助結晶方法及在該形成的塗覆物內之晶粒形成。經由使用本方式而控制該陶瓷塗覆物之形成，較佳其中可實質上避免微放電，可形成具有極微細尺度之微晶或晶粒的稠密塗覆物。所形成該塗覆物的晶粒大小較佳小於200奈米、尤佳小於100奈米，例如小於50奈米。
該名詞“晶粒大小”係指該塗覆物內之一晶粒或晶體之平均直徑的距離。
該等電壓脈衝之脈衝重複頻率可介於0.1與20KHz之間、較佳介於1.5與15KHz之間，或介於2與10KHz之間。例如有利的脈衝重複頻率可以是2.5KHz或3KHz或4KHz。於低脈衝重複頻率下，該塗覆物會經歷長時期的成長，繼而經歷長時間的歐姆加熱。因此，與若使用較高脈衝重複頻率比較，所形成該塗覆物可具有更粗糙的結構或表面輪廓。雖然較高脈衝重複頻率可產生更微細結構及更平滑的塗覆物表面，但是會降低該方法的塗覆速率及效率。
若該方法在本身為鹼性水溶液之電解質(較佳為具有-9或更大的pH之電解質)內進行時，則可更有利。該電解質較佳具有一大於1mScm-1之電導率。合適的電解質包括鹼金屬氫氧化物、尤其含氫氧化鉀或氫氧化鈉的鹼金屬氫氧化物。
若該電解質呈膠態且包含已分散在一水相內之固體顆 粒，則可特別有利。該電解質更特佳包含一比例之具有一小於100奈米之粒度的固體顆粒。
粒度係指該顆粒之最大尺寸的長度。
在該等外施電壓脈衝期間所產生的一電場會導致已分散在該水相內之帶靜電荷的固體顆粒朝於其上正成長該非金屬塗覆物的基板之該表面傳輸。由於該等固體顆粒與該成長的陶瓷塗覆物接觸，所以其等可以與塗覆物反應並併入於其中。因此，若使用膠態電解質，則該塗覆可兼含藉該金屬基材之該表面之一部份的氧化反應而形成的陶瓷材料，及衍生自該電解質的膠態顆粒。
在該基材上形成的塗覆物係在該等正性、陽極性電壓脈衝期間產生。該塗覆物為了成長，需要在該基材與電解質之間維持一接線。雖然該成長的塗覆物並不完全稠密，但是具有一程度的孔隙率。該基材與電解質之間的接線係經由本孔隙率而維持。若該電解質呈膠態且包含固體顆粒，則可實質上修飾在該陶瓷塗覆物形成時固有的孔隙率。受到該電場之影響，已分散在該水相內之非金屬固體顆粒可遷移入該成長塗覆物的細孔內。一旦在該等細孔內，該等固體顆粒可，例如藉燒結方法而兼與該塗覆物及已遷移入該等細孔內的其它固體顆粒反應。使用本方式，可實質上減少該等細孔的尺寸且可改變該塗覆物的孔隙率並形成奈米孔隙率。例如該塗覆物內之細孔的最大尺寸可自直徑1或更大微米減至直徑小於400奈米或小於300奈米。
經由減少孔隙率，可增加該塗覆物的密度。而且，該 塗覆物內之孔隙率大小的減少，可實質上增加該塗覆物的介電強度及熱導率。
該電解質可包含自該方法開始時即已存在的固體顆粒，亦即該等顆粒原先可存在於該電解液內。或者，可在該塗覆法進行期間添加固體顆粒至該水性電解質。使用本方法，可控制該成長塗覆物的組成及/或結構且可成長該塗覆物。
該等固體顆粒較佳為陶瓷顆粒，例如結晶狀陶瓷顆粒或玻璃顆粒，且一比例之該等顆粒較佳具有低於100奈米的最大尺寸。該等固體顆粒更特佳為一選自含矽、鋁、鈦、鐵、鎂、鉭，及稀土金屬之群組的元素之一或多金屬氧化物或氫氧化物。
形成根據本發明一方面之IMS的另一較佳方法包括以下步驟：將該基材安置在一含已分散在一水相內之固體顆粒之膠態電解質的電解室內。該室亦含有一電極。至少該基材之該表面及該電極之一部份經排列可接觸該電解質。該方法包括以下步驟：有關於該電極，將該基材電性偏壓，費時一預定時間以在該基材的該表面上產生一陶瓷介電塗覆物。施加一連串雙極性電脈衝，藉以使該基材之極性就該電極而言，自陽極循環自陰極。在於其間就電極而言，該基材具陽極性的循環期間，可形成該陶瓷塗覆物。得自該膠態電解質之固體顆粒具有一特性等電點，且該相當於本等電點之pH與該電解質之水性的pH相差1.5或更大。在該等雙極性電脈衝施用期間，受到一外施電場的影響，該等 固體顆粒可朝該基材的該表面遷移且併入該非金屬層內以形成該非金屬塗覆物。
就上述任一方法而言，於其間係進行該方法之預定時間可以是提供適於一計劃用途之塗覆物的合適厚度所需之任何時間。典型上，該預定時間可介於1分鐘與2小時之間。該塗覆物的形成速率可取決於許多因素，其包括有關於該電極，用以將該基材偏壓的波形，及該膠態電解質內之顆粒的密度及大小，其中該方法係使用一膠態電解質。該預定時間更特佳介於2分鐘與30分鐘之間，例如介於3分鐘與15分鐘之間。
一適於在一金屬或半金屬基材之該表面上形成介電塗覆物以形成根據本發明一方面之IMS的裝置可包括一用於容納水性電解質的電解室、一可位於該電解室內的電極，及一可施加一連串具交替極性之電壓脈衝在該基材與電極之間的電源。該電源包含一用於產生一恆定電位受控性序列之正性電壓脈衝以就該電極而言，將該基材陽極性偏壓的第一脈衝產生器。該電源進一步包含一用於產生一恆定電流受控性序列之負性電壓脈衝以就該電極而言，將該基材陰極性偏壓的第二脈衝產生器。
該裝置可特別有利地進一步包含一含已分散在一水相內之固體顆粒的膠態電解質。如上述，已分散在此種電解質內之該等固體顆粒可併入使用該裝置所產生的塗覆物內。該膠態電解質可以是如上述有關於根據本發明該方法的任何電解質。
與先前已知的介電塗覆物(例如藉標準陽極化方法或藉PEO技術而製成的塗覆物)比較，使用上述該等方法或使用上述該裝置所形成的塗覆物具有獨特性質。因此，本發明之一方面可進一步得到含一藉上述任何方法或使用上述該裝置而形成的塗覆物之IMS。
在另一方面中，本發明可提供一可合併或安裝在根據上述任一方面的IMS上之裝置。與先前技藝之IMS比較，根據本發明之IMS具有優異介電及熱導率性質，且已安裝於其上的裝置能更有效率地操作，因為經由該IMS而自該裝置之組件轉移熱的效率改善。可藉該IMS上之塗覆物的改良介電強度(其可以使該塗覆物更薄且可提供電絕緣)，及該材料之改良熱導率的組合而獲得此種熱轉移。直接施加一絕緣層至一散熱器、加熱管、冷却裝置、發光框或主體之表面的能力可以使欲形成的裝置在工作半導體元件與金屬散熱元件之間具有最小熱徑。此等裝置之實例包括晶片直接構裝散熱器、晶片直接構裝加熱管、晶片直接構裝冷却器，及晶片直接構裝框裝置。
就某些應用而言，具有一多層結構的IMS證明有利。例如可根據上述任一方面或實施例而形成IMS，且本IMS接著可形成一多層IMS之基底。然後可在該基底IMS之金屬層的頂上形成一額外層或介電材料層及相關金屬導電層。電子裝置可有利地連接至該基底IMS之非金屬塗覆物(亦即根據上述電解法所形成的非金屬塗覆物)，其可得到高熱導率。在該基底IMS上所形成的多層結構可製成很多外接線。
較佳實施例之詳細說明
現在可參考圖式，說明本發明之較佳實施例，其中：第1圖為闡明可具體表現本發明之一絕緣金屬基材(IMS)的各該層之示意圖，第2圖為一適於在一金屬基材之該表面上形成陶瓷塗覆物以形成可具體表現本發明之IMS的電解裝置之圖解，第3圖為一適於在一金屬基材之該表面上形成陶瓷塗覆物以形成可具體表現本發明之IMS的電解裝置之圖解，第4圖為一適於第2或3圖之裝置使用的電子電源之示意圖。
第5圖闡明一用以在一金屬基材上形成陶瓷塗覆物的較佳電壓波形；第6圖為相當於第5圖中所闡明的電壓波形之一電流波形的圖解，第7圖闡明得自第5圖之波形之一正性電壓脈衝及一負性電壓脈衝的細節，第8及9圖為如實例1中所述之在一鋁合金上所形成之奈米陶瓷塗覆物的典型掃描式電子顯微照片，第10及11圖為藉電漿電化學氧化(PEO)方法而在一鋁合金上所形成之陶瓷塗覆物的典型掃式電子照片，其表示與此種方法有關的有效細孔大小，第12圖為如實例1中所述之在一鋁合金上所形成之奈米塗覆物的X射線繞射(XRD)圖， 第13圖為於其上安裝一電子裝置之可具體表現本發明之IMS的側視圖，第14圖為於其上安裝一電子裝置之可具體表現本發明之IMS(其包括熱介層)的側視圖，第15圖為於其上安裝一具有很多外接線之電子裝置之可具體表現本發明的多層IMS之側視圖，第16圖為於其上安裝一電子裝置之可具體表現本發明之具有內建式RF電路的多層IMS之側視圖。
第1圖為表示IMS之一具體實施例之結構的圖解。該IMS 10包含一金屬基材11，例如一鋁基材，其具有一藉上述任一方法而在該基材之一表面上形成的陶瓷介電塗覆物12。該陶瓷塗覆物為具有一小於500奈米之平均晶體大小的結晶狀塗覆物且，因此，可稱為奈米陶瓷塗覆物。一金屬接觸層13係在該奈米陶瓷塗覆物12的該表面上形成。
該金屬基材可具有不同形狀且可具有不同功用。例如該金屬基材可以是一用於MC PCB用途的平板、一散熱器的該表面、一液冷裝置的該表面、一加熱管的該表面，或發光框的該表面。熟練者可知許多另外的應用。
上表1提供一根據本發明之IMS的一非金屬塗覆物與先前技藝目前用於IMS應用之介電塗覆物的介電性質之比較。
如自表1可知，與先前技藝IMS介電質比較，呈根據本發明之一實施例之IMS的介電質形式形成之奈米陶瓷塗覆物具有較高熱導率。而且，就低電壓應用(例如LED)而言，該先前技藝IMS介電質之相對高的最小厚度太大。如文中所 述，僅需10微米厚度之奈米陶瓷塗覆物即可符合500 V DC崩潰電壓裝置的需求。10微米厚奈米陶瓷塗層的熱阻值小於0.02℃ cm2/W，其比表1內之其它介電層的熱阻明顯低。
可符合必要的崩潰電壓需求之較高熱導率、介電強度及可調整該塗覆物的厚度在2-100微米範圍內之能力的組合可提供能產生具有獨特熱性質之IMS的能力。
可藉在一合適金屬或非金屬上產生奈米陶瓷塗覆物而形成根據本發明之任一方面的IMS的具體實施例。就特定用途而言，可藉產生一奈米陶瓷塗覆物，然後進一步使用已知技術以一接觸金屬層或層群塗覆該奈米陶瓷塗覆物而形成IMS。
第2圖闡明用於在一金屬或半金屬基材上形成奈米陶瓷塗覆物以形成可具體表現本發明之IMS的典型裝置。該裝置包含一含電解液3之化學惰性槽2，例如自一不銹鋼合金形成的槽。該電解液3為一水性鹼性電解液，例如一氫氧化鈉或氫氧化鉀之水性溶液，且其具有大於5mScm-1之電導率。該電解質可以是含固體顆粒之膠態電解質，其中一比例之彼等顆粒具有一低於100奈米之粒度。
該基材1係電聯至脈衝電源4之第一輸出端50。一電極5係連接至該脈衝電源4之第二輸出端55，且該電極5及基材1皆浸漬在該槽2所含的電解液3內。該脈衝電源4可供應具交替極性之電脈衝以就該電極5而言，將該基材1電性偏壓。
第3圖闡明根據本發明之一或多方面或實施例之適用於製造IMS的另一電解裝置。與上文有關於第2圖所述的裝 置同樣，第3圖的裝置包含一用於含電解液3的化學惰性槽2。基材1係與脈衝電源4之第一輸出端50耦合。該電源4之第二輸出端55係電聯至第一及第二電極5’及5”，且該基材1及電極5’與5”係浸漬在該電解液3內。將這兩個電極5’、5”配置在基材1的任一側上以在該基材的表面上產生更平坦的電場且在該基材的兩側上製造更平坦的塗覆物。
值得注意的是兩個以上的電極可耦合至該脈衝電源4之一輸出端應該為所欲。同樣，一個以上的基材可同時耦合至該脈衝電源4之一輸出端，藉以使一個以上之IMS可於任何時間點形成。
第3圖之裝置進一步包含一該電解液3係循環於其間的熱交換器6。該熱交換器6可以使電解液3在槽2內循環，且進一步可控制該電解液的溫度。
適於形成可具體表現本發明之IMS之裝置或方法使用的較佳脈衝電源可供應各別的正性及負性電壓脈衝在該基材與一電極之間。一較佳脈衝產生器的示意圖係闡明在第4圖內。
第4圖之脈衝電源包含以兩各別絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)為基礎的產生器且係為一用於第2或3圖之裝置的較佳脈衝電源。第一產生器(或陽極產生器)30可作為陽極脈衝(亦即就該電極或該等電極而言，可將該基材或該等基材陽極性偏壓的脈衝)的產生器。第二產生器(或陰極產生器)35可作為陰極脈衝(亦即就該電極或該等電極而言，可將該基材或該等基材陰極性偏壓的脈衝)的產生器。
可藉控制器40而獨立控制並同步化該陽極脈衝產生器30及陰極脈衝產生器35。該陽極脈衝產生器30可產生具有一固定電壓振幅(亦即藉該陽極脈衝產生器30而產生的脈衝之電壓振幅具恆定電位受控性)之梯形脈衝。
該陰極脈衝產生器35可提供梯形脈衝，其中該平均陰極電流係維持於在相繼脈衝內之一固定值下，亦即該陰極產生器35可產生具恆定電流受控性的脈衝。
含一H橋聯電子電路之輸出端開關45可將陽極脈衝產生器30及陰極脈衝產生器35耦合至第一輸出端50及第二輸出端55。在使用期間，該第一輸出端50係電耦合至一基材，而該第二輸出端55係電耦合至一或多電極。該控制器40可將陽極脈衝產生器30及陰極脈衝產生器35之輸出端同步化且可以使該輸出端開關45產生一含一連串如第5圖內所闡明之正性及負性梯形電壓脈衝的輸出波形。
正性(陽極)脈衝之恆定電位控制，及負性(陰極)脈衝之恆定電流控制的同時使用可在該方法進行期間使該陰極及陽極脈衝之電力的比率逐漸增加，且其可產生能進行高能方法且不會產生微放電的條件。
一用於產生根據本發明之一或多方面或實施例的IMS之方法的更特佳波形係藉第5、6及7圖而闡明。
第5圖闡明一由一連串在經一段時間後所產生的交替正性及負性電壓脈衝所組成的波形。如第5圖所示，正性電壓脈衝實質上呈梯形且具有一正性脈衝間隔(Ta)。當施加在一基材與一電極之間時，正性電壓脈衝可就該電極而言， 導致該基材經陽極性偏壓。相繼正性電壓脈衝經控制可具有實質上相同電壓振幅(Va)。
負性電壓脈衝實質上呈梯形且具有一負性脈衝間隔Tc。當施加在一基材與一電極之間時，負性電壓脈衝可就該電極而言，導致該基材經陰極性偏壓。相繼負性電壓脈衝經控制可具有實質上相同電流振幅(第6圖內的Ic)。
各相繼負性電壓脈衝之振幅經控制成為一於其中一恆定位準之電流係流經該電解質的電壓。該波形之施加可在該基材之該表面上形成一非金屬塗覆物。由於該塗覆物生長增厚，所以其電阻增加且通過相同數量之電流所需的電壓增加。因此，經過一段時間後，相繼陰極電壓脈衝之振幅(Vc)增加。
第6圖為表示相當於第5圖內所闡明之電壓波形的電流波形之圖解，當施加一正性電壓脈衝時，則認為一正性電流電動，且當施加一負性電壓時，則認為一負性電流流動。該等正性電壓脈衝具恆定電位受控性，因此各相繼脈衝之振幅實質上相同。經過一段時間後，該基材之該表面上的塗覆物之厚度增加，且藉本電壓而驅動的電流減少。因此，經過一段時間後，與該等正性電壓脈衝有關的正性電流脈衝振幅(Ia)傾向降低。
如上文有關於第5圖所論述，負性電壓脈衝具恆定電流受控性，且因此這些脈衝經控制可具有一恆定電流振幅(Ic)。
第7圖闡明表示一正性電壓脈衝及一負性電壓脈衝之 第5圖該波形的一部份。各正性電壓脈衝實質上呈梯形且具有一於其間該電壓自零上升至該正性或陽極電壓振幅(Va)的間隔(Tai)。各正性電壓脈衝具有一於其間係施加恆定電壓的間隔(Tac)。本恆定電壓係於該脈衝之電壓振幅(Va)下施加。各正性電壓脈衝進一步包含一於其間該電壓係自該電壓振幅(Va)降至零的間隔(Tad)。該等間隔(Tai)及(Tad)可改變以控制與該電壓脈衝有關的電流。很不利的是，在電壓脈衝期間產生電流尖脈衝，因為電流尖脈衝會促進該成長塗覆物的崩潰且導致微放電或電漿產生。微放電活動對在該基板上所形成的介電塗覆物有不利影響。
各負性電壓脈衝實質上呈梯形且包含3個與有關於該等正性電壓脈衝所述的3個間隔類似的間隔。各陰極電壓脈衝具有一於其間電壓係自零增至該脈衝之陰極電壓振幅(Vc)的間隔(Tci)、一於其間該陰極電壓係維持於該陰極電壓振幅(Vc)下的間隔及一於其間該電壓係自該電壓振幅(Vc)降至零的間隔(Tcd)。就於該電壓下之電流，測定該電壓振幅(Vc)。因此，如第5圖中所闡明，該電壓振幅(Vc)傾向在一段時間內增加。
第5、6及7圖內所闡明的波形具有許多可經控制以影響所形成塗覆物之物理與電性質的變數。可獨立控制該等正性及負性電壓脈衝(Ta & Tc)的持續時間。可控制與該等正性及負性電壓脈衝有關的間隔(Tai、Tac、Tad、Tci、Tcc及Tcd)以實質上去除電流尖脈衝及微放電。可控制該等正性電壓脈衝的振幅(Va)，亦可控制於各該負性電壓脈衝之最高電壓 下的電流(Ic)。而且，該等脈衝之頻率可在100Hz至20KHz的範圍內不等。
第2至7圖及附加原文描述適於在一金屬或半金屬基材之該表面上產生一奈米陶瓷塗覆物以形成IMS的裝置及一較佳波形。根據本發明之一或多方面之IMS的具體實施例描述在以下實例中。使用如第2或3圖中所闡明的裝置(其包括在第4圖內所闡明的脈衝產生器)並使用如第5至7圖內所闡明的特定波形以形成這些實例。在所有實例中，該等膠態溶液包含某些具有低於100奈米之粒度的固體顆粒。
實例1
實例1闡明形成適於作為可具體表現本發明之IMS的介電質之在一金屬基材上之奈米陶瓷塗覆物的方法。
在如上述及第2圖中所闡明的裝置內處理具有50毫米×50毫米×1毫米之尺寸之呈Al 6082合金平板形式的基材。該裝置包含一含一電解質的槽，且該基材及一電極係耦合至一如上述及第4圖中所闡明的脈衝電源。該基材及電極經排列可以與該電解液接觸。
該電解液為可形成安定化膠態溶液之含1.8克/升之KOH及1.0克/升之氧化鋁顆粒的水性溶液。
該脈衝產生器可施加一連串具交替極性的梯形電壓脈衝在該基材與電極之間。所施加正性電壓脈衝具有700V之固定正性電壓振幅(Va)，而負性電壓脈衝具有一持續自0增至350V的負性電壓振幅。該脈衝重複頻率為2.5KHz。
施加該等脈衝，費時8分鐘且在該基材之該表面上形成 一奈米陶瓷塗覆物。
描述該奈米陶瓷塗覆物的特性且具有以下特性：該奈米陶瓷塗覆物具有一平滑表面輪廓。第8圖闡明表示於60,000倍放大率下之該塗覆物的一部份之SEM顯微照片。可知於本放大率下，該表面實質上呈平滑。第9圖為表示於55,000倍放大率下之該塗覆物的一部份之另一SEM顯微照片。可發現該塗覆物內之細孔具有一介於50與150奈米間之大小。本尺寸之細孔可稱為奈米細孔。
為了比較，第10及11圖顯示藉電漿電化學氧化(PEO)法而在一鋁合金的表面上形成之一塗覆物的SEM顯微照片。這些顯微照片之放大率為50,000倍。於此放大率下，可發現該PEO塗覆物的表面很粗糙。可知藉電漿泡而形成的細孔具有一大於500奈米的大小，其與第8及9圖內所闡明的塗覆物大不同。
該塗覆物厚度為20微米且經測定，其硬度為1550Hv。該塗覆物之XRD分析(第12圖)顯示該塗覆物的組成為氧化鋁且該塗覆物具有40奈米的平均結晶狀晶粒大小。該平均微晶大小係根據謝樂方程式(Scherrer equation)所得之XRD數據計算(B.D.Cullity & S.R.Stock,Elements of X-Ray Diffraction，第3版，Prentice-Hall Inc.,2001,p 167-171)。
經測定，該塗覆物的崩潰電壓為1800V DC且經測定，該介電強度為90KV/mm。
經測定，該陶瓷材料之熱導率為6W/mK。經測定，該陶瓷材料之介電常數為9.5。
實例2
第13圖闡明使用可具體表現本發明之IMS作為用於高能裝置64(例如高亮度發光二極體(HB LED)晶片的金屬散熱器。其可稱為晶片直接構裝的散熱器應用。
施加一奈米陶瓷介電塗覆物62在金屬散熱器61之一平坦表面上以形成一IMS。使用上述實例1的方法形成該奈米陶瓷塗覆物。然後在該奈米陶瓷塗覆物62之表面上形成具有墊63之金屬接觸電軌。
該裝置64係直接連接至奈米陶瓷塗覆物62，其可提供電絕緣在該晶片與金屬散熱器61之間。連接接觸連接器65以使該裝置64與接觸墊63相連。藉該裝置之崩潰電壓需求而測定該奈米陶瓷塗覆物的厚度，且使其成長至符合該崩潰電壓需求的最小厚度。其可以使該晶片內之產生熱的非絕緣半導體組件與該金屬散熱器61之間得到最短熱徑。
實例3
第14圖闡明使用可具體表現本發明之IMS作為用於封裝裝置64之金屬散熱器，或需要低電阻接地徑之晶片。
使用上文實例1內所述的方法，施加一奈米陶瓷介電塗覆物62在金屬散熱器61之一平坦表面上，該金屬散熱器61可作為一用於奈米陶瓷塗覆物62的金屬基材。然後在該奈米陶瓷塗覆物62之該表面上形成具有墊63及一金屬墊66的金屬接觸電軌。該奈米陶瓷塗覆物62內所界定的熱通孔67具有可連接該金屬墊66及金屬散熱器61的金屬核心。
該裝置64係連接至金屬墊66，且接觸連接器65係連接 至接觸墊63。
實例4
第15圖闡明使用可具體表現本發明之IMS作為用於需要許多外接線之晶片之多層IMS板的一部份。鉛板61可作為金屬基材且進行散熱功用。使用上文實例1內所述的方法，在該鋁板61之一側上形成一介電奈米陶瓷塗覆物62，且在該奈米陶瓷塗覆物62之該表面上形成金屬電軌63。
在金屬電軌63之頂部上安裝由FR4纖維玻璃(亦可使用其它合適材料)製成的另外介電層68，且在相繼的纖維玻璃介電層之該表面上形成另外的金屬電軌69。可藉經由纖維玻璃介電層68而界定的信號通孔70互連金屬電軋。
一晶片64係直接連接至該奈米陶瓷介電塗覆物62之該表面，其可提供低熱阻在該晶片64與鋁基材61之間。經由該等金屬軌69及63而饋入控制該晶片所需的電信號，其可以使該系統得到高度整合性。連接接觸連接器65以使該裝置與各種接觸墊(金屬軌69及63)相連。
實例5
第16圖闡明一用於具有高散熱及高頻輸入/輸出信號之無線電晶片的多層板。鋁載波板61係作為一用於形成奈米陶瓷介電塗覆物62的金屬基材，且亦可兼進行散熱器功用以及射頻(RF)接地平面的功用。
選擇性在該鋁載波板61之一側上形成一介電奈米陶瓷塗覆物62以形成IMS(使用上文實例1內所述的方法)、且本IMS係作為可攜帶RF信號的高Q介電質。在該奈米陶瓷塗覆 物62之該表面上形成金屬電軌63且作為RF傳輸線。在該介電塗覆物62之該表面上形成另外的金屬電軌71且作為RF去耦合及/或匹配電路71。
將自FR4纖維玻璃所形成的另外介電層68安置在該金屬電軌63的頂上，且另外的金屬電軌69在各該纖維玻璃介電層68之該表面上形成。其可形成纖維玻璃層合結構。可藉經由該等纖維玻璃介電層68之一或多者而界定的信號通孔70互連金屬電軌69。
經由該纖維玻璃層合物內之金屬電軌69而饋入控制該晶片所需的低頻及/或數位信號，其可以使該系統得到高度整合性。該晶片64係直接連接至底金屬板61。RF電路71係在該介電奈米陶瓷層62之該表面上形成。該介電奈米陶瓷塗覆物62可提供用於RF去耦合及/或匹配電路之高Q輸入/輸出傳輸線及低熱阻。導線焊接物65可以使晶片64與接觸電軌69及RF電路71之墊耦合。
1‧‧‧金屬或半金屬基材
2‧‧‧化學惰性槽
3‧‧‧電解液
4‧‧‧脈衝電源
5‧‧‧電極
5’‧‧‧第一電極
5”‧‧‧第二電極
10‧‧‧IMS
11‧‧‧金屬基材
12‧‧‧陶瓷介電塗覆物
13‧‧‧金屬接觸層
30‧‧‧第一產生器(或陽極產生器)
35‧‧‧第二產生器(或陰極產生器)
40‧‧‧控制器
45‧‧‧輸出端開關
50‧‧‧第一輸出端
55‧‧‧第二輸出端
61‧‧‧金屬散熱器
62‧‧‧奈米陶瓷介電塗覆物
63‧‧‧墊(或接觸墊或具有墊的金屬接觸電軌)
64‧‧‧高能裝置(或晶片)
65‧‧‧接觸連接器
66‧‧‧金屬墊
67‧‧‧熱通孔
68‧‧‧另外的介電層
69‧‧‧另外的電屬電軌
70‧‧‧信號通孔
71‧‧‧RF去耦合及/或匹配電路
第1圖為闡明可具體表現本發明之一絕緣金屬基材(IMS)的各該層之示意圖，第2圖為一適於在一金屬基材之該表面上形成陶瓷塗覆物以形成可具體表現本發明之IMS的電解裝置之圖解，第3圖為一適於在一金屬基材之該表面上形成陶瓷塗覆物以形成可具體表現本發明之IMS的電解裝置之圖解，第4圖為一適於第2或3圖之裝置使用的電子電源之示意圖。
第5圖闡明一用以在一金屬基材上形成陶瓷塗覆物的較佳電壓波形；第6圖為相當於第5圖中所闡明的電壓波形之一電流波形的圖解，第7圖闡明得自第5圖之波形之一正性電壓脈衝及一負性電壓脈衝的細節，第8及9圖為如實例1中所述之在一鋁合金上所形成之奈米陶瓷塗覆物的典型掃描式電子顯微照片，第10及11圖為藉電漿電化學氧化(PEO)方法而在一鋁合金上所形成之陶瓷塗覆物的典型掃式電子照片，其表示與此種方法有關的有效細孔大小，第12圖為如實例1中所述之在一鋁合金上所形成之奈米塗覆物的X射線繞射(XRD)圖，第13圖為於其上安裝一電子裝置之可具體表現本發明之IMS的側視圖，第14圖為於其上安裝一電子裝置之可具體表現本發明之IMS(其包括熱介層)的側視圖，第15圖為於其上安裝一具有很多外接線之電子裝置之可具體表現本發明的多層IMS之側視圖，第16圖為於其上安裝一電子裝置之可具體表現本發明之具有內建式RF電路的多層IMS之側視圖。
61‧‧‧金屬散熱器
62‧‧‧奈米陶瓷介電塗覆物
63‧‧‧墊(或接觸墊或具有墊的金屬接觸電軌)
64‧‧‧高能裝置(或晶片)
65‧‧‧接觸連接器

Claims (34)

  1. 一種用於支撐裝置的絕緣金屬基材(IMS)，該IMS包含一具有一奈米陶瓷塗覆物之金屬基材以及一在該奈米陶瓷塗覆物之一表面上形成的金屬接觸層，其中該奈米陶瓷塗覆物係至少局部藉該金屬基材之表面的一部份之電解氧化反應而形成，該電解氧化反應係發生在微放電被避免的條件下，其中該塗覆物具有一介於500奈米與500微米間的厚度及一具有一小於500奈米之平均晶粒大小的結晶狀結構，且其中在該塗覆物之一表面內所界定的細孔具有一小於500奈米的平均直徑，該塗覆物具有一大於50KVmm-1的介電強度以及一大於5W/mK的熱導率。
  2. 如申請專利範圍第1項之IMS，其中在該奈米陶瓷塗覆物之一表面內所界定的細孔具有一小於400奈米的平均直徑。
  3. 如申請專利範圍第1項之IMS，其中在該奈米陶瓷塗覆物之一表面內所界定的細孔具有一小於300奈米的平均直徑。
  4. 如申請專利範圍第1項之IMS，其中在該奈米陶瓷塗覆物之一表面內所界定的細孔具有一小於200奈米的平均直徑。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物具有一介於50與120KVmm-1間之介電強度、及一介於5與14W/mK間之熱導率。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物具有一大於7的介電常數。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物包含具有一小於250奈米之平均大小的晶粒或微晶。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物包含具有一小於100奈米之平均大小的晶粒或微晶。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其係用於支撐一或多選自由一電子裝置、一光電裝置、一RF裝置、一微波裝置或一電氣裝置所組成之列示的裝置。
  10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物的厚度小於50微米。
  11. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物的厚度小於20微米。
  12. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物的厚度小於10微米。
  13. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其可支撐至少一電子電路。
  14. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物具有小於11微米的厚度、一大於500V DC的崩潰電壓及一小於0.02℃ cm2/W的熱阻。
  15. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物具有小於31微米的厚度、一大於1.5KV DC 的崩潰電壓及一小於0.07℃ cm2/W的熱阻。
  16. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該金屬接觸層係藉一選自由以下所組成之列示的方法而形成：網版印刷、金屬墨水印刷、無電金屬噴鍍(electroless metallisation)、電流金屬噴鍍、金屬箔之黏接、預組裝軟質電路之黏著(bonding of pre-fabricated flex circuits)、化學蒸氣沈積(CVD)及電漿蒸氣沈積金屬噴鍍。
  17. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該基材之金屬係選自含下列之群組：鋁、鎂、鈦、鋯、鉭、鈹，或這些金屬之任一者的合金或介金屬。
  18. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中在該塗覆物之至少一部份內的細孔係經有機或非有機材料浸漬。
  19. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中在該塗覆物之至少一部份內的細孔係經聚醯亞胺、甲基丙烯酸酯、環氧樹脂、密封玻璃或溶膠凝膠材料浸漬。
  20. 如申請專利範圍第18項之IMS，其中浸漬步驟係藉一選自由以下所組成之列示的方法而進行：液浸(dipping)、噴塗、真空密封、網版印刷、電漿蒸氣沈積及化學蒸氣沈積。
  21. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其包含可連接在該塗覆物之一表面上形成的該金屬接觸層及該金屬基材的金屬熱通孔(vias)。
  22. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該金屬基材為一選自由以下所組成之群組的基材：板材、發光體或發光框、散熱器、加熱管(a heat pipe)，及液冷裝置。
  23. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其具有一在該奈米陶瓷塗覆物上所形成的多層金屬-介電結構。
  24. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物係藉在一水性電解質內相對於一電極將該基材電性偏壓而形成，該基材係藉一連串具交替極性的電壓脈衝而偏壓。
  25. 如申請專利範圍第24項之IMS，其中正性電壓脈衝具恆定電位受控性，而負性電壓脈衝具恆定電流受控性。
  26. 如申請專利範圍第24項之IMS，其中該等電壓脈衝之脈衝重複頻率介於0.1與20KHz之間。
  27. 如申請專利範圍第24項之IMS，其中該等電壓脈衝之脈衝重複頻率介於1.5與4KHz之間。
  28. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其中該奈米陶瓷塗覆物係局部藉一電解氧化方法而形成，且該基材係與一水性膠態電解質接觸，其中已分散在該膠態電解質內之膠態顆粒係併入該奈米陶瓷塗覆物內。
  29. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其具有一超過500℃之最大操作溫度。
  30. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之IMS，其係用於支撐一個以上的電子晶片。
  31. 一種合併或安裝在如申請專利範圍第1至30項中任一項 之IMS的裝置。
  32. 一種用於一晶片之含如申請專利範圍第1至30項中任一項之IMS的多層板。
  33. 一種含有在如申請專利範圍第1至30項中任一項之IMS的表面上形成之RF組件及電路的裝置，該裝置含高Q輸入/輸出傳輸線、RF去耦合及匹配電路。
  34. 一種含至少一已安裝在自一如申請專利範圍第1至30項中任一項之IMS形成的散熱器上之發光二極體的裝置。
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