绝缘导热金属基材的制造方法技术

一种绝缘导热金属基材的制造方法，其特征在于该方法包括下列步骤：　　　　（１）提供一基材并将该金属基材置于等离子反应室中；　　　　（２）将混有高侵蚀性气体的气体混合物通入该等离子反应室中，对该金属基材的表面做不规则性的侵蚀以形成纳米级表面粗糙度；　　　　（３）于该等离子反应室中等离子化学气相沉积，产生自由基等离子，并在该金属基材的表面形成多层高导热涂层；　　　　（４）涂布一层高导热绝缘胶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种，特别是一种可对任何表面状 态的金属基材进行均匀镀膜的。
技术介绍
良好的绝缘导热基材必须具备高热传导性、绝缘性、低膨胀系数。传统绝缘导热基材制备方法之一是在塑料基材上印刷铜箔电路如FR4印刷 电路基材(PCB)，其热导率(K)约为0.36W/m，K，其缺点是热性能较差。绝缘导热基材制备方法之二是PCB基材上需贴附一片金属板如铝基材，即 所谓的Metal Core PCB基材，以提高散热效率。不过其介电层的热传导率相当 于印刷电路基材，同时操作温度局限于14(TC以内，制程温度局限于250 300 。C内。绝缘导热基材制备方法之三是直接采用烧结成型的陶瓷基材如AlN/SiC基 材，具有很好的绝缘性和导热性，但是其尺寸限于4.5平方英寸以下，无法用 于大面积的面板。除此之外，绝缘导热基材制备方法之四是在铜板和陶瓷之间通02高温下进 行结合反应得到的直接铜接合基材(DBC， Direct Bonded Copper),兼具高导热 率及低热膨胀性和介电性。但其操作和制程温度需高于80(TC以上。目前市面上还未见到在金属基材上，运用等离子化学气相沉积法(Plasma Chemical Vapor D印osition， PCVD)与反应性胶体涂布两种方法结合之新颖的 薄膜镀膜技术制备绝缘导热金属基材之方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种可对任何表面状态的金属基材进行均匀镀膜的绝 缘导热金属基材的制造方法。为达成上述目的，本专利技术的包括如下步骤(1)提供一基材并将该金属基材置于等离子反应室中；(2)将混有高侵蚀性气 体的气体混合物通入该等离子反应室中，对该金属基材的表面做不规则性的侵 蚀以形成纳米级表面粗糙度；(3)于该等离子反应室中等离子化学气相沉积， 产生自由基等离子，并在该金属基材的表面形成多层高导热涂层；(4)涂布一 层高导热绝缘胶。其中高导热涂层包括等离子界面转换层及等离子高导热绝缘层，且该高导 热涂层为等离子化学气相沉积迭加而成。与现有技术相比较，将等离子化学气相沉积制程使用在绝缘导热基板制备中的薄膜沉积，有数个优点由于等离子化学气相沉积制程是一种干式涂布制 程，因此不会改变金属基材而只会改变表面特性，即将可气态蒸发与可凝结之 化学品沉积在金属基材上。等离子化学气相沉积制程是一种纯薄膜沉积制程， 可精确控制涂层之化学成分以及纳米至微米级的沉积厚度。且本专利技术中等离子 活化气体混合物的过程实质上产生只包含自由基的等离子(第一 自由基等离子 与第二自由基等离子)，由于自由基不带电而呈电中性，因此自由基之分布不会 受到电场(用于维持等离子)之影响。因此，第一自由基等离子与第二自由基 等离子可均匀地分布在该金属基材的周围并均匀沉积于该金属基材的表面，且 金属基板的表面状态不会影响镀膜的均匀性，且最后涂布一层高导热绝缘胶， 如此可通过高导热胶中高导热因子的种类、数量以及高导热胶厚度控制其热传 导性能，实现热传导性能的数量化控制。具体实施方式本专利技术包括如下步骤1、 提供一金属基材，该基材可为铜合金、不锈钢、Ni-Ti合金、镁合金或 铝合金，且该金属基材的表面为条状、平面、曲面或三维形状，并对该基材进 行前处理，具体包括脱脂、酸洗、清洗等步骤，使其表面清洁，并将该金属基材置于等离子反应室中，此时，金属基材表面会带20 30伏特的负电压。上述等离子反应器室可为批次式或连续式(in-line)化学气相沉积反应室。2、 等离子前处理将混有高侵蚀性气体的气体混合物通入该等离子反应室中，对该金属基材 的表面做不规则性侵蚀以形成纳米级表面粗糙度，其中，该气体混合物中还包 括反应性气体(可为02或N2)或惰性气体(可为Ar或He)。上述高侵蚀性气体可为CF4、 CF2Cl2或Cl2之一种或多种。3、 等离子气相沉积该金属基材于该等离子反应室中进行等离子化学气相沉积，以使其表面形 成多层高导热涂层，其中，该高导热涂层以等离子界面转换层和等离子高导热 绝缘层迭加而成，且等离子气相沉积具体包括以下两个细分步骤等离子气相 沉积渐变层及等离子气相沉积高导热绝缘层。 (3-1)等离子气相沉积渐变层将混有硅源前驱物(Precursor,如TMS)的气体混合物通入该等离子反应 室中，通过等离子活化该气体混合物而在等离子反应室中产生第一自由基等离 子，第一 自由基等离子靠着低压气相扩散在该金属基材的表面产生等离子界面 转换层(例如二氧化硅)。等离子界面转换层可把金属表面疏水或亲水转换成可 控制且均一的特性表面，并且会大辐降低表面粗造度。该等离子界面转换层的 厚度从10纳米到10微米左右，且该等离子界面转换层的结构可为单层膜或多 层膜，即可在任意时间改变气相成份组成而形成为不同性质的等离子沉积界面转换层的迭加或渐变。以上，气体混合物中还包括反应性气体，且反应性气体包含氧气或水蒸气。(3-2)等离子气相沉积高导热绝缘层将混有高导热化学前趋物的气体混合物通入该等离子反应室中，通过等离 子活化该气体混合物而在等离子反应室中产生第二自由基等离子，第二自由基 等离子靠着低压气相扩散在该等离子界面转换层的表面产生等离子高导热绝缘 层，其中，所产生的高导热绝缘层可为A1N、 BeO或Ta^s。高导热绝缘层厚度从 20纳米到IO微米左右。上述气体混合物中包括有金属或陶瓷的高导热化学前趋物(如Ta的前趋物 Ta(EtCp)2(CO)H EtCp或Al(CH3)3 )、反应性气体(如02、 N2、 H20或NH3)及惰 性气体(如Ar或He)。4、涂布一层厚度为5 25um的高导热绝缘胶，该高导热绝缘胶可为紫外 线固化型、热固型或紫外线固化型混合热固型之一，且其热传导率〉2 3 W/(m □ K)，裂解温度〉200。C，热阻尼介于0.3 0.7W/(m口 K)，且涂布可采用旋转涂 布(Spin)或浸涂(Dip)或印刷(Print)方式。以上，高导热胶绝缘是由绝缘胶中加入高导热因子制成。权利要求1、一种，其特征在于该方法包括下列步骤(1)提供一基材并将该金属基材置于等离子反应室中；(2)将混有高侵蚀性气体的气体混合物通入该等离子反应室中，对该金属基材的表面做不规则性的侵蚀以形成纳米级表面粗糙度；(3)于该等离子反应室中等离子化学气相沉积，产生自由基等离子，并在该金属基材的表面形成多层高导热涂层；(4)涂布一层高导热绝缘胶。2、 如权利要求l所述的，其特征在于该高 导热绝缘胶为紫外线固化型、热固型或紫外线固化型混合热固型之一。3、 如权利要求1或2所述的，其特征在于 该金属基材的表面为条状、平面、曲面或三维形状之一。4、 如权利要求3所述的，其特征在于该基 材为铜合金、不锈钢，Ni-Ti合金、镁合金或铝合金之一。5、 如权利要求l所述的，其特征在于步骤 (3)细分为以下步骤(3-1)将混有硅源前驱物的气体混合物通入该等离子反应室中，通过等离 子活化该气体混合物而在等离子反应室中产生第一 自由基等离子，第一 自由基等离子靠着低压气相扩散在该金属基材的表面产生等离子界面转换层；(3-2)将混有金属或陶瓷的化学前趋物的气体混合物通入该等离子反应室 中，通过等离子活化该气体混合物而在等离子反应室中产生第二自由基等离子， 第二自由基等离子靠着低压气相扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘导热金属基材的制造方法，其特征在于该方法包括下列步骤：（１）提供一基材并将该金属基材置于等离子反应室中；（２）将混有高侵蚀性气体的气体混合物通入该等离子反应室中，对该金属基材的表面做不规则性的侵蚀以形成纳米级表面粗糙度；（３）于该等离子反应室中等离子化学气相沉积，产生自由基等离子，并在该金属基材的表面形成多层高导热涂层；（４）涂布一层高导热绝缘胶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴政道，胡振宇，郭雪梅，
申请(专利权)人：汉达精密电子昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：32