專利名稱：金屬基電路載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制作電路和承載電路器件的金屬基電路載體，尤其涉及一種納米復(fù)合電介質(zhì)及復(fù)合電路層的金屬基電路載體，屬于電路載體技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有技術(shù)中的電路載體一般都采用塑料、膠木或其它絕緣材料制作，這些采用絕緣材料制作的電路載體(如印刷電路板載體)雖然具有絕緣性能好的優(yōu)點(diǎn)，但卻存在著體積大、散熱性能差、機(jī)械強(qiáng)度較低的問題。因此現(xiàn)有的電路載體在使用時(shí)，其使用效果還是不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種散熱性能好、體積較小、機(jī)械強(qiáng)度較高的金屬基電路載體，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的該電路載體由基體(1)、絕緣薄膜層(2)和復(fù)合金屬層組成，基體(1)為金屬材料制作成的平板式金屬基體，在平板式金屬基體的表面覆蓋有一層絕緣薄膜層(2)，在絕緣薄膜層(2)上設(shè)有用于制作電路或焊接電路元器件的復(fù)合金屬層。
制作基體(1)的金屬材料為鋁、銅、鐵、鋼材、鈦、鉬或鎳金屬材料。
制作基體(1)的金屬材料為鋁合金、銅合金、鐵合金、鈦合金、鉬合金或鎳合金金屬合金材料。
絕緣薄膜層(2)的材料為納米復(fù)合電介質(zhì)材料，并且絕緣薄膜層(2)的薄膜厚度不大于30微米。
絕緣薄膜層(2)為采用低溫電化學(xué)或等離子方法制備得的金屬化合物納米電介質(zhì)。
用于制備絕緣薄膜層(2)的低溫電化學(xué)溶液為制備Al、Ti、Ta、Ni、Cr、Si、Zn元素形成氧化物的溶液。
復(fù)合金屬層由覆蓋在絕緣薄膜層(2)表面的過渡層(3)和連接在過渡層(3)表面的導(dǎo)電層(4)組成。
過渡層(3)的材料為鎳或鉻金屬材料或鎳、鉻合金材料，并且采用化學(xué)鍍法或物理氣相沉積法在絕緣薄膜層(2)上制備出過渡層(3)。
復(fù)合金屬層由覆蓋在絕緣薄膜層(2)表面的金屬膜電阻層(5)和與金屬膜電阻層(5)連接的導(dǎo)電層(4)組成。
金屬膜電阻層(5)是采用化學(xué)鍍法、物理氣相沉積法或熱壓粘接的工藝方法制備而得。
導(dǎo)電層(4)的材料為銅或銀金屬材料，并采用電鍍法或化學(xué)鍍法進(jìn)行制備導(dǎo)電層(4)；還可采用熱壓粘接的工藝方法在過渡層(3)上或金屬膜電阻層(5)上制備導(dǎo)電層(4)。
復(fù)合金屬層由覆蓋在絕緣薄膜層(2)表面的過渡層(3)和連接在過渡層(3)上的可焊接層(6)組成。
可焊接層(6)的材料為Sn、Ag、Ni、Au，并采用化學(xué)鍍、電鍍、等離子蒸發(fā)或?yàn)R射方法進(jìn)行制備。
將用于制作電路或焊接電路元器件的復(fù)合金屬層制作電路時(shí)，可采用印刷刻蝕法將復(fù)合金屬層制作成電路。
絕緣薄膜層(2)和用于制作電路或焊接電路元器件的復(fù)合金屬層設(shè)在基體(1)的單面或雙面。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明利用金屬即金屬基作為電路或微電路的載體。金屬一般都是良導(dǎo)體，要作為電路或微電路載體材料，必須解決電路制作或安裝電路元器件時(shí)其金屬基表面的絕緣問題。一旦絕緣隔離問題得到解決，金屬板材可以作為電路或微電路制作的載體材料，這樣即可部分替代傳統(tǒng)的電路載體材料，使電路系統(tǒng)設(shè)備的集成度、片式電子元器件的儲備功率和可靠性大大提高。而本發(fā)明有效地解決了金屬基表面的絕緣問題。本發(fā)明的電介質(zhì)薄膜材料成膜晶粒粒徑在納米數(shù)量級(10納米)，膜厚10微米～20微米左右。在擊穿電場強(qiáng)度5×104V/mm的條件下，材料表面絕緣電阻率大于1012Ω·cm，表面耐壓強(qiáng)度為200～1000伏，材料擊穿電場強(qiáng)度大于105V/mm。本發(fā)明采用等離子體技術(shù)淀積和電化學(xué)生長技術(shù)結(jié)合將金屬氧化物電介質(zhì)微顆粒制作在金屬表面，形成電介質(zhì)薄膜，該電介質(zhì)膜以納米級粒徑結(jié)構(gòu)成膜和金屬表面結(jié)合形成致密的絕緣隔離層，從而構(gòu)成了復(fù)合基體材料。本發(fā)明通過大量實(shí)驗(yàn)、研究和總結(jié)，選擇出了合適的金屬氧化物材料和金屬基材，獲得了絕緣強(qiáng)度高、電化學(xué)性能穩(wěn)定的納米復(fù)合電介質(zhì)材料的絕緣薄膜層，并在絕緣薄膜層上制作出復(fù)合金屬層，即在絕緣薄膜層上進(jìn)行金屬導(dǎo)電帶(導(dǎo)線)和金屬電阻帶的等離子淀積，電鍍加厚，以構(gòu)成電路板材，或以粘貼銅箔、鎳鉻合金箔構(gòu)成金屬覆銅板和金屬電阻板，這樣即可用印刷刻蝕法在本發(fā)明的金屬基電路載體上按使用要求制作出具體的電路結(jié)構(gòu)，或構(gòu)成厚、薄膜或SMT工藝。
因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具有散熱性能好、體積較小、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，而且本發(fā)明還具有抗老化、無有機(jī)揮發(fā)物、工程安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，并且本發(fā)明還可以回收再利用，減少電子垃圾對環(huán)境的污染。


附圖1為本發(fā)明的復(fù)合金屬層由過渡層和導(dǎo)電層組成并且絕緣薄膜層和復(fù)合金屬層設(shè)在基體單面時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明的復(fù)合金屬層由金屬膜電阻層和導(dǎo)電層組成并且絕緣薄膜層和復(fù)合金屬層設(shè)在基體單面時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本發(fā)明的復(fù)合金屬層由過渡層和可焊接層組成并且絕緣薄膜層和復(fù)合金屬層設(shè)在基體雙面時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例1用鋁、銅、鐵、鋼材、鈦、鉬、鎳或現(xiàn)有技術(shù)中的鋁合金、銅合金、鐵合金、鈦合金、鉬合金或鎳合金等其中之一種金屬板材料作為基體(1)的材料，將該塊基體(1)先進(jìn)行表面平整研磨、拋光、去油等預(yù)處理后，再采用現(xiàn)有技術(shù)中的低溫電化學(xué)或等離子方法在基體(1)的表面制備出一層金屬化合物納米電介質(zhì)材料層作為絕緣薄膜層(2)，當(dāng)采用低溫電化學(xué)法在基體(1)的表面制備金屬化合物納米電介質(zhì)材料層時(shí)，所采用的低溫電化學(xué)溶液為制備Al、Ti、Ta、Ni、Cr、Si、Zn元素形成氧化物的溶液，將絕緣薄膜層(2)的薄膜厚度控制在不大于30微米；然后在絕緣薄膜層(2)上制作復(fù)合金屬層，復(fù)合金屬層由過渡層(3)和導(dǎo)電層(4)組成，制作時(shí)，用鎳、鉻或鎳、鉻合金為材料并采用現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)鍍法或物理氣相沉積法在絕緣薄膜層(2)上制備出一層過渡層(3)，該過渡層(3)主要是用于增強(qiáng)絕緣薄膜層(2)的電介質(zhì)表面的附著力；在制作好過渡層(3)之后，采用傳統(tǒng)的電鍍法或化學(xué)鍍法在過渡層(3)上制作出一層以銅或銀為導(dǎo)電金屬材料的導(dǎo)電層(4)，也可采用傳統(tǒng)的熱壓粘接的工藝方法在過渡層(3)上粘貼一層銅箔或銀箔作為導(dǎo)電層(4)，這樣即可制得本發(fā)明的金屬基電路載體。制作時(shí)可根據(jù)使用的需要按上述方法將絕緣薄膜層(2)和用于制作電路或焊接電路元器件的復(fù)合金屬層制作在基體(1)的單面或雙面。將本發(fā)明的金屬基電路載體用于制作具體的應(yīng)用電路時(shí)，可根據(jù)使用的需要，采用傳統(tǒng)的印刷刻蝕法將復(fù)合金屬層制作成實(shí)際應(yīng)用的電路即可。
本發(fā)明的實(shí)施例2按實(shí)施例1所述的方法先制作出基體(1)和絕緣薄膜層(2)，然后在絕緣薄膜層(2)上制作出由金屬膜電阻層(5)和導(dǎo)電層(4)組成的復(fù)合金屬層，制作金屬膜電阻層(5)時(shí)，可采用常規(guī)的金屬膜電阻材料并按傳統(tǒng)的化學(xué)鍍法或物理氣相沉積法在絕緣薄膜層(2)的表面上制作出一層金屬膜電阻層(5)，也可采用傳統(tǒng)的熱壓粘接的工藝方法在絕緣薄膜層(2)上粘貼一層鎳鉻合金箔作為金屬膜電阻層(5)，然后再按實(shí)施例1所述的方法在金屬膜電阻層(5)上制作出一層導(dǎo)電層(4)，這樣即可制得本發(fā)明的另一種金屬基電路載體。使用該金屬基電路載體時(shí)，可根據(jù)使用的需要，采用傳統(tǒng)的分布腐蝕法按實(shí)際使用的要求將其復(fù)合金屬層制作成實(shí)際應(yīng)用的并設(shè)有電阻的電路即可。
本發(fā)明的實(shí)施例3按實(shí)施例1所述的方法先制作出基體(1)和絕緣薄膜層(2)，然后在絕緣薄膜層(2)上制作出由過渡層(3)和可焊接層(6)組成的復(fù)合金屬層，其過渡層(3)可采用實(shí)施例1的方法進(jìn)行制作，然后采用傳統(tǒng)的化學(xué)鍍、電鍍、等離子蒸發(fā)或?yàn)R射等方法在過渡層(3)的表面制作一層用Sn、Ag、Ni或Au為材料的可焊接層(6)，這樣即可制得本發(fā)明的又一種金屬基電路載體。使用該金屬基電路載體時(shí)，可根據(jù)使用的需要，采用傳統(tǒng)的印刷刻蝕法按實(shí)際使用電路的要求將其復(fù)合金屬層制作成實(shí)際應(yīng)用的并設(shè)有可焊接層的電路即可。
權(quán)利要求
1.一種金屬基電路載體，其特征在于該電路載體由基體(1)、絕緣薄膜層(2)和復(fù)合金屬層組成，基體(1)為金屬材料制作成的平板式金屬基體，在平板式金屬基體的表面覆蓋有一層絕緣薄膜層(2)，在絕緣薄膜層(2)上設(shè)有用于制作電路或焊接電路元器件的復(fù)合金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基電路載體，其特征在于制作基體(1)的金屬材料為鋁、銅、鐵、鋼材、鈦、鉬或鎳金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基電路載體，其特征在于制作基體(1)的金屬材料為鋁合金、銅合金、鐵合金、鈦合金、鉬合金或鎳合金金屬合金材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基電路載體，其特征在于絕緣薄膜層(2)的材料為納米復(fù)合電介質(zhì)材料，并且絕緣薄膜層(2)的薄膜厚度不大于30微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬基電路載體，其特征在于絕緣薄膜層(2)為采用低溫電化學(xué)或等離子方法制備得的金屬化合物納米電介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬基電路載體，其特征在于用于制備絕緣薄膜層(2)的低溫電化學(xué)溶液為制備Al、Ti、Ta、Ni、Cr、Si、Zn元素形成氧化物的溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基電路載體，其特征在于復(fù)合金屬層由覆蓋在絕緣薄膜層(2)表面的過渡層(3)和連接在過渡層(3)表面的導(dǎo)電層(4)組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬基電路載體，其特征在于過渡層(3)的材料為鎳或鉻金屬材料或鎳、鉻合金材料，并且采用化學(xué)鍍法或物理氣相沉積法在絕緣薄膜層(2)上制備出過渡層(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基電路載體，其特征在于復(fù)合金屬層由覆蓋在絕緣薄膜層(2)表面的金屬膜電阻層(5)和與金屬膜電阻層(5)連接的導(dǎo)電層(4)組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬基電路載體，其特征在于金屬膜電阻層(5)是采用化學(xué)鍍法、物理氣相沉積法或熱壓粘接的工藝方法制備而得。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的金屬基電路載體，其特征在于導(dǎo)電層(4)的材料為銅或銀金屬材料，并采用電鍍法或化學(xué)鍍法進(jìn)行制備導(dǎo)電層(4)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的金屬基電路載體，其特征在于還可采用熱壓粘接的工藝方法在過渡層(3)上或金屬膜電阻層(5)上制備導(dǎo)電層(4)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基電路載體，其特征在于復(fù)合金屬層由覆蓋在絕緣薄膜層(2)表面的過渡層(3)和連接在過渡層(3)上的可焊接層(6)組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的金屬基電路載體，其特征在于可焊接層(6)的材料為Sn、Ag、Ni、Au，并采用化學(xué)鍍、電鍍、等離子蒸發(fā)或?yàn)R射方法進(jìn)行制備。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基電路載體，其特征在于將用于制作電路或焊接電路元器件的復(fù)合金屬層制作電路時(shí)，可采用印刷刻蝕法將復(fù)合金屬層制作成電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬電路載體，其特征在于絕緣薄膜層(2)和用于制作電路或焊接電路元器件的復(fù)合金屬層設(shè)在基體(1)的單面或雙面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬基電路載體，該電路載體由基體、絕緣薄膜層和復(fù)合金屬層組成，基體為金屬材料制作成的平板式金屬基體，在平板式金屬基體的表面覆蓋有一層絕緣薄膜層，在絕緣薄膜層上設(shè)有用于制作電路或焊接電路元器件的復(fù)合金屬層。本發(fā)明有效地解決了金屬基表面的絕緣問題。采用本發(fā)明作為電路載體，不僅具有散熱性能好、體積較小、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有抗老化、無有機(jī)揮發(fā)物、工程安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，并且本發(fā)明還可以回收再利用，減少電子垃圾對環(huán)境的污染。
文檔編號H05K1/09GK1747622SQ20051000314
公開日2006年3月15日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者劉橋, 王忠良 申請人:劉橋, 王忠良