專利名稱：超高導熱金屬基線路板及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種具有超高導熱性能的金屬基線路板及其制備方法，屬于電子技術領域。
背景技術：
隨著微電子技術的快速發(fā)展，電子器件的微型化、芯片的主頻不斷提高、單個芯片的功耗逐漸増大，這些都導致熱流密度急劇提高，尤其表現(xiàn)在照明LED、太陽能電池、處理器等領域。線路板作為電子器件的重要電子部件，不僅是電子器件的支撐體，而且是電子元器件線路連接的提供者，進ー步也作為所封裝的通常會產生高熱流密度器件的直接導熱散熱途徑。無樹脂的金屬基線路板，即引入各類絕緣導熱材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)高熱阻高分子聚合物作為介質層的金屬基線路板，作為新一代的電子元器件封裝的熱管理解決方案，已展現(xiàn)出其突出的導熱優(yōu)勢。目前無樹脂的金屬基線路板的結構通常為:金屬基材層一絕緣導熱材料層一導電線路層。上述結構的無樹脂金屬基線路板雖具有極為優(yōu)異的導熱散熱能力，但仍存在下述缺陷:
1.由于上述金屬基材層一絕緣導熱材料層一導電線路層的三層結構、且絕緣導熱材料層和導電線路層一般通過氣相沉積技術、化學電鍍技術或等離子噴涂技術獲得，使上述三層結構的各層由于各自的晶格排列及膨脹系數(shù)存在差異而導致線路板剝離強度差，具體解釋為金屬基材層與絕緣導熱材料層之間、絕緣導熱材料層與導電線路層之間的附著力較弱。2.氣相沉積技術、化學電鍍技術或等離子噴涂技術獲得的絕緣導熱材料層，其表面有微觀空隙或缺陷，以至采用氣相沉積技術或化學電鍍技術設置導電線路層時，制得導電線路層所用材料中的金屬粒子會滲入絕緣導熱材料層表面上的微觀空隙或缺陷內，從而使絕緣導熱材料層的有效厚度降低，進ー步造成線路板耐擊穿電壓下降。3.無樹脂金屬基線路板的導電線路層主要采用化學電鍍技術制得，會出現(xiàn)導電線路層厚薄不均勻，特別是以高載流為目的需要具備較厚的導電線路層時，上述厚薄不均勻的弊端更為明顯，從而將影響其上的線路精度以及無樹脂金屬基線路板性能的穩(wěn)定性。因此，作為新一代的電子元器件封裝的熱管理解決方案的無樹脂的金屬基線路板，其雖具有導熱散熱能力優(yōu)異的特點，但由于上述缺陷未被克服，仍舊沒有被電子行業(yè)等各領域廣泛應用。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種解決上述技術問題的超高導熱金屬基線路板，本發(fā)明采用印刷電子技術印制導電線路層，尤其適用于高熱流密度電子元器件的封裝領域，在滿足其熱量轉移的同時，克服耐擊穿電壓低、剝離強度低、導電線路厚薄不均等方面的不足。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn): ー種超高導熱金屬基線路板，包括基材層，和按序附著在所述基材層表面的復合導熱絕緣層及采用印刷電子技術印制的導電線路層，所述復合導熱絕緣層包括襯底層和絕緣層，所述襯底層的上表面與所述絕緣層貼附，所述襯底層的下表面附著在所述基材層表面上。本發(fā)明進一步地,所述襯底層是包括Cr、T1、N1、Fe、Mo、Zr、Au、Cu、Ag、Pd、S1、SiC、A1203中的ー種或多種材料，經PVD技術、CVD技術、離子束技術、等離子噴涂技術或陽極氧化技術中任一方法制成的涂層，目的是完成所述基材層到所述絕緣層的過渡。本發(fā)明進一歩地，所述絕緣層是包括DLC材料或陶瓷材料中的ー種材料或兩種材料，經PVD技術、CVD技術、離子束技術、等離子噴涂技術或陽極氧化技術中任一方法制成的涂層。本發(fā)明進一歩地，所述基材層是包括但不限于銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鐵、鐵合金中的ー種或多種材料制得。本發(fā)明進一歩地，所述導電線路層是包括但不限于銅顆粒、銀顆?；蚴w粒中的ー種或多種材料制得。本發(fā)明還提供ー種超高導熱金屬基線路板的制備方法，包括如下步驟:
①對基材層進行清洗并烘干；
②選取制備襯底層所需材料，經PVD技木、CVD技術、離子束技術、等離子噴涂技術或陽極氧化技術制得襯底層；
③選取制備絕緣層所需材料，經PVD技木、CVD技術、離子束技術、等離子噴涂技術或陽極氧化技術制得絕緣層；
④導電線路層的設置:
準備網版，
制備導電漿料，將粒徑在0.2 ii m 3 ii m之間的金屬顆粒進行防氧化和陽極處理、或將粒徑在0.2 ii m 3 ii m之間的非金屬顆粒,與質量為所述金屬顆粒或非金屬顆粒質量3% 10 %的粘結劑混合制得導電漿料，
定位網版，把制得的導電漿料印刷成導電線路圖形，
導電漿料的固化，在溫度120°C 500°C條件下，將印刷成導電線路圖形的導電漿料烘烤IOmin lOOmin，制得附著在所述絕緣層表面的導電線路層。本發(fā)明進一歩地，步驟④中所述的金屬顆粒包括但不限于銅顆粒或銀顆粒，所述的非金屬顆粒包括但不限于石墨顆粒，所述粘結劑為包括但不限于可固化樹脂。本發(fā)明的應用施行，其顯著的技術效果主要體現(xiàn)在:
⑴通過本發(fā)明所設置的復合導熱絕緣層，由于其起過渡作用的襯底層存在，使復合導熱絕緣層與基材層的附著力增強，進ー步提升線路板的剝離強度；
⑵本發(fā)明采用印刷電子技術印制得到導電線路層，避免采用傳統(tǒng)的化學電鍍技術而產生的導電線路層厚薄不均勻的缺點，有利于線路板產品性能穩(wěn)定和線路精度的準確；
⑶使用本發(fā)明制備得到的導電漿料，并結合印刷電子技術印制得到導電線路層，經實驗證明，由于所述導電漿料表面具有的張力、以及采取一定大小的金屬顆?；蚍墙饘兕w粒，使上述金屬顆?；蚍墙饘兕w粒不會滲入絕緣層微觀空隙或缺陷內，進ー步提升絕緣層的有效厚度、和提聞耐擊穿電壓。
⑷由于導電漿料含有少量的粘結劑，使導電線路層與復合導熱絕緣層之間有較強的分子間作用力或形成化學鍵，從而也進ー步使本發(fā)明超高導熱金屬基線路板的剝離強度提聞。因此，本發(fā)明超高導熱金屬基線路板在滿足其熱量轉移的同時，克服耐擊穿電壓低、剝離強度低、導電線路厚薄不均等方面的不足。以下便結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進ー步的詳述，以使本發(fā)明技術方
案更易于理解、掌握。
圖1是本發(fā)明實施例的結構示意圖。其中:
權利要求
1.ー種超高導熱金屬基線路板，其特征在于:包括基材層(6)，和按序附著在所述基材層(6)表面的復合導熱絕緣層(5)及采用印刷電子技術印制的導電線路層(3)，所述復合導熱絕緣層(5 )包括襯底層和絕緣層，所述襯底層的上表面與所述絕緣層貼附，所述襯底層的下表面附著在所述基材層(6)表面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的超高導熱金屬基線路板，其特征在于:所述襯底層是包括Cr、T1、N1、Fe、Mo、Zr、Au、Cu、Ag、Pd、S1、SiC, Al2O3 中的ー種或多種材料，經 PVD 技術、CVD 技術、離子束技術、等離子噴涂技術或陽極氧化技術中任一方法制成的涂層。
3.根據(jù)權利要求1所述的超高導熱金屬基線路板，其特征在于:所述絕緣層是包括DLC材料或陶瓷材料中的ー種材料或兩種材料，經PVD技術、CVD技術、離子束技術、等離子噴涂技術或陽極氧化技術中任一方法制成的涂層。
4.根據(jù)權利要求1所述的超高導熱金屬基線路板，其特征在于:所述基材層(6)是包括銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鐵、鐵合金中的ー種或多種材料制得。
5.根據(jù)權利要求1所述的超高導熱金屬基線路板，其特征在于:所述導電線路層(3)是包括銅顆粒、銀顆?；蚴w粒中的一種或多種導電材料制得。
6.ー種超高導熱金屬基線路板的制備方法，其特征在于包括如下步驟: ①對基材層(6)進行清洗并烘干； ②選取制備襯底層所需材料，經PVD技木、CVD技術、離子束技術、等離子噴涂技術或陽極氧化技術在所述基材層(6)表面制得襯底層； ③選取制備絕緣層所需材料，經PVD技木、CVD技術、離子束技術、等離子噴涂技術或陽極氧化技術在所述襯底層表面制得絕緣層； ④導電線路層(3)的設置: 準備網版， 制備導電漿料，將粒徑在0.2 y m 3 U m之間的金屬顆粒進行防氧化或陽極性處理、或將粒徑在0.2 ii m 3 y m之間的非金屬顆粒,與質量為所述金屬顆粒或非金屬顆粒質量3% 10 %的粘結劑混合制得導電漿料， 定位網版，把制得的導電漿料印刷成導電線路圖形， 導電漿料的固化，在溫度120°C 500°C條件下，將印刷成導電線路圖形的導電漿料烘烤IOmin lOOmin，制得附著在所述絕緣層表面的導電線路層(3)。
7.根據(jù)權利要求6所述的超高導熱金屬基線路板的制備方法，其特征在于:步驟④中所述的金屬顆粒包括銅顆?；蜚y顆粒。
8.根據(jù)權利要求6所述的超高導熱金屬基線路板的制備方法，其特征在于:步驟④中所述的非金屬顆粒包括石墨顆粒。
9.根據(jù)權利要求6所述的超高導熱金屬基線路板的制備方法，其特征在于:所述粘結劑為可固化樹脂。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種超高導熱金屬基線路板，包括基材層，和按序附著在所述基材層表面的復合導熱絕緣層及采用印刷電子技術印制的導電線路層，所述復合導熱絕緣層包括襯底層和絕緣層，所述襯底層的上表面與所述絕緣層貼附，所述襯底層的下表面附著在所述基材層表面上。本發(fā)明還揭示了上述超高導熱金屬基線路板的制備方法。本發(fā)明超高導熱金屬基線路板在滿足其熱量轉移的同時，克服耐擊穿電壓低、剝離強度低、導電線路厚薄不均等方面的不足。
文檔編號H05K3/12GK103118487SQ20131003132
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權日2013年1月28日
發(fā)明者張國昌, 阮國宇, 林昕 申請人:蘇州熱馳光電科技有限公司