陶瓷铝基板制造技术

技术编号:18985112 阅读:117 留言:0更新日期:2018-09-20 20:46
本实用新型专利技术公开了一种陶瓷铝基板,包括:基板,其由在铝板的表面氧化一层陶瓷形成;过渡金属钛层,过渡金属钛层通过真空磁控溅射在基板的表面形成;铜层,铜层通过真空磁控溅射在过渡金属钛层的表面;以及加厚铜层,其通过对铜层的表面电镀形成。该陶瓷铝基板导热可以达到100‑‑200W/m·K,耐击穿电压强度可以大于2.0kV。

Ceramic aluminum substrate

The utility model discloses a ceramic aluminum substrate, which comprises a substrate formed by a layer of ceramics oxidized on the surface of the aluminum plate; a transition metal titanium layer formed on the surface of the substrate by vacuum magnetron sputtering; a copper layer, a copper layer sputtered on the surface of the transition metal titanium layer by vacuum magnetron sputtering; and a thickened copper layer. It is formed by plating on the surface of the copper layer. The thermal conductivity of the ceramic aluminum substrate can reach 100 200W/m K, and the breakdown voltage strength can be greater than 2.0kV.

【技术实现步骤摘要】
陶瓷铝基板
本技术涉及印制线路板领域,特别涉及一种陶瓷铝基板。
技术介绍
当前市场上覆铜板主要分为铝基板、树脂基板和烧结陶瓷基板三类。导热系数表征的是覆铜板的导热性能,覆铜板作为基板使用,需要及时地将器件产生的热量传导出去,尤其表现在大功率LED等领域,如何提高导热性能一直是困扰覆铜板行业多年的问题。击穿电压表征的是覆铜板耐短时工频电压击穿的能力,为保证整机电子产品的正常、稳定的运行、使用,绝缘基板不能出现有离子迁移现象的发生。因为这种现象的发生,直接影响着整机的绝缘可靠性、耐电压,甚至会出现电路导线间的短路。但是,传统的LED用基板导热系数低,铝基板一般导热系数1-2W/m·K,树脂基板一般导热系数小于1W/m·K,陶瓷基板一般导热系数25-30W/m·K,烧结陶瓷基板虽然导热性能很好,但是其生产过程能源消耗过大,成本很高,加工困难。铝基板的击穿电压低,基本在2kV,最高不过3kV,特别是铝基板绝缘层制约了导热性能,耐腐蚀性差。树脂基板的导热性能较差。烧结陶瓷基板经高温烧结而成,能源消耗较高,虽然导热性能很好,但是价格昂贵,加工困难,板面面积小。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种陶瓷铝基板,导热可以达到100--200W/m·K,耐击穿电压强度可以大于2.0kV。为实现上述目的,本技术提供了一种陶瓷铝基板,包括:基板,其由在铝板的表面氧化一层陶瓷形成;过渡金属钛层,过渡金属钛层通过真空磁控溅射在基板的表面形成;铜层,铜层通过真空磁控溅射在过渡金属钛层的表面;以及加厚铜层,其通过对铜层的表面电镀形成。优选地,陶瓷的厚度为20-50微米。优选地,过渡金属钛层的厚度为3-10微米。优选地,铜层的厚度为3-10微米。优选地,铜层和加厚铜层的总厚度为20-70微米。与现有技术相比,本技术具有如下有益效果:通过氧化加真空镀膜法制成的陶瓷铝基板,导热可以达到100--200W/m·K,耐击穿电压强度可以大于2.0kV,解决了传统铝基板导热系数低和焊接时耐高温差的问题。附图说明图1是根据本技术的陶瓷铝基板的结构示意图。具体实施方式下面结合附图,对本技术的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。如图1所示,根据本技术具体实施方式的一种陶瓷铝基板,包括基板1、过渡金属钛层3、铜层以及加厚铜层,其中基板1由在铝板的表面氧化一层陶瓷2形成,过渡金属钛层3通过真空磁控溅射在基板1的表面形成,铜层通过真空磁控溅射在过渡金属钛层3的表面,加厚铜层通过对铜层的表面电镀形成,铜层和加厚铜层在图1中标记为4。上述方案,通过氧化加真空镀膜法制成的陶瓷铝基板,导热可以达到100--200W/m·K,耐击穿电压强度可以大于2.0kv,解决了传统铝基板导热系数低和焊接时耐高温差的问题。其中在中,在铝板的表面可以采取硬质阳极氧化、微弧氧化或普通氧化来氧化形成一层陶瓷。作为优选设计,铝板的表面氧化一层20-50微米的陶瓷,过渡金属钛层为3-10微米厚度,铜层的厚度为3-10微米,铜层通过电镀铜加厚到20-70微米。本陶瓷铝基板已经经过实验室验证、小批量试用,可焊性良好及其他电热性能良好均可满足品质要求。对于本方案中涉及到的真空磁控溅射,其工作原理:是指电子在电场E的作用下,在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞,使其电离产生出Ar正离子和新的电子;新电子飞向基片,Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜,而产生的二次电子会受到电场和磁场作用,产生E(电场)×B(磁场)所指的方向漂移,简称E×B漂移,其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场,则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动,它们的运动路径不仅很长,而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内,并且在该区域中电离出大量的Ar来轰击靶材,从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加,二次电子的能量消耗殆尽,逐渐远离靶表面,并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低,传递给基片的能量很小,致使基片温升较低。磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程,和靶原子碰撞,把部分动量传给靶原子,此靶原子又和其他靶原子碰撞,形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量,离开靶被溅射出来。对于本方案中涉及到的硬质阳极氧化理方法,硬质阳极氧化膜一般要求厚度为25-150um,大部分硬质阳极氧化膜的厚度为50-80um,膜厚小于25um的硬质阳极氧化膜,用于齿键和螺线等使用场合的零部件,耐磨或绝缘用的阳极氧化膜厚度约为50um,在某些特殊工艺条件下,要求生产厚度为125um以上的硬质阳极氧化膜,但是必须注意阳极氧化膜越厚,其外层的显微硬度可以越低,膜层表面的粗糙度增加。硬质阳极氧化的槽液,一般是硫酸溶液以及硫酸添加有机酸,如草酸、氨基磺酸等。另外,可通过降低阳极氧化温度或降低硫酸浓度来实现硬质阳极氧化处理。对于铜含量大于5%或硅含量大于8%的变形铝合金,或者高硅的压铸造铝合金,也许还应考虑增加一些阳极氧化的特殊措施。例如,对于2XXX系铝合金,为了避免铝合金在阳极氧化过程中被烧损,可采用385g/L的硫酸加上15g/L草酸作为电解槽液,电流密度也应该提高到2.5A/dm以上。综上,本实施例的陶瓷铝基板,通过氧化加真空镀膜法制成,导热可以达到100--200W/m·K,耐击穿电压强度可以大于2.0kV,解决了传统铝基板导热系数低和焊接时耐高温差的问题。前述对本技术的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本技术限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本技术的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本技术的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本技术的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷铝基板,其特征在于,包括:基板,其由在铝板的表面氧化一层陶瓷形成;过渡金属钛层,所述过渡金属钛层通过真空磁控溅射在所述基板的表面形成;铜层,所述铜层通过真空磁控溅射在所述过渡金属钛层的表面;以及加厚铜层,其通过对所述铜层的表面电镀形成。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷铝基板,其特征在于,包括:基板,其由在铝板的表面氧化一层陶瓷形成;过渡金属钛层,所述过渡金属钛层通过真空磁控溅射在所述基板的表面形成;铜层,所述铜层通过真空磁控溅射在所述过渡金属钛层的表面;以及加厚铜层,其通过对所述铜层的表面电镀形成。2.根据权利要求1所述的陶瓷铝基板,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:魏建设王庆杰李鹏辉
申请(专利权)人:廊坊市高瓷新材料科技有限公司
类型:新型
国别省市:河北,13

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