一种金属陶瓷复合基板及其制造方法技术

本发明专利技术适用于基板领域，提供了一种金属陶瓷复合基板及其制造方法，旨在解决现有技术中金属基板的导热性差以及金属陶瓷复合基板的结合性能差的问题。本发明专利技术提供的金属陶瓷复合基板包括金属基体、设置于金属基体上的陶瓷层、设置于陶瓷层表面的金属线路层以及形成于金属基体上并连接陶瓷层的金属陶瓷过渡层，陶瓷层位于金属陶瓷过渡层与金属线路层之间，金属陶瓷过渡层由金属和金属氮化物组成，陶瓷层由陶瓷薄膜构成。本发明专利技术利用陶瓷层以提高基板的导热性，通过设置金属陶瓷过渡层以改善陶瓷层与金属基体之间的结合性能，提高结合可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于基板领域，尤其涉及。
技术介绍
随着大功率、高密度电子器件的发展，电子器件的散热问题日益突出。特别是近年来大功率半导体照明器件的应用，例如发光二级管(LED)，使得解决其散热问题显得异常重要。由于LED的光谱中不含红外部分，LED芯片产生的热量只能以热传导的形式通过基板进行散热。通常，这些电子器件一般安装在具有绝缘基底的线路板上，例如，采用导热系数低的环氧树脂作为绝缘、粘接层的金属基覆铜板，散热效果不够理想，已远远无法满足使用的要求。为了改进上述问题，业界采用过多种不同的方法。例如，一种方法就是在传统的印刷电路板上嵌入金属核心以改善电路板层面的散热，形成金属基印刷电路板(Metal CorePCB, MCPCB)，然而，MCPCB存在一些限制，在电路系统运作时不能超过140°C以及在制造过程中不得超过250°C 300°C，而且其聚合物绝缘层的导热性较差，无法获得良好的导热效果；另一种方法是采用陶瓷材料作为基板材料，即将铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上以形成陶瓷基板，虽然这类陶瓷基板具有良好的导热性和绝缘性，但是制作高导热的陶瓷材料需要在高温高压下完成，存在制造困难、成本高、难以制成大面积基板等问题。还有一种方法是通过在金属基板表面形成一层陶瓷薄膜的金属陶瓷复合基板。如中国专利申请CN200710087523. 4公开了一种阳极氧化金属基板模块以提高电路板的热辐射性能；中国专利申请CN201010505050. 7公开了一种金属基氮化铝绝缘基板制备方法，是在金属基板上直接喷涂氮化铝层；以及中国专利申请CN201010600737.9公开了一种具氮化铝薄膜的热扩散元件及其制造方法，是直接在金属基板上形成一层氮化铝薄膜。由于金属与陶瓷在晶体结构参数、物理特性(如热膨胀系数)等方面的差异，使得金属表面不易形成陶瓷薄膜，陶瓷薄膜与金属基体的结合性能也较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，旨在解决现有技术中金属基板的导热性差以及金属陶瓷复合基板的结合性能差的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种金属陶瓷复合基板包括金属基体、设置于所述金属基体之第一表面的陶瓷层以及设置于所述陶瓷层之背离所述金属基体的表面的金属线路层，所述陶瓷层位于所述金属基体与所述金属线路层之间。该金属陶瓷复合基板还包括通过在所述金属基体之第一表面上注入氮形成的并连接所述陶瓷层的金属陶瓷过渡层，所述金属陶瓷过渡层为金属和金属氮化物的混合物构成，所述陶瓷层由陶瓷薄膜构成。进一步地,所述金属基体由招或者招合金材料制成。优选地，所述金属陶瓷过渡层为铝和氮化铝的混合物构成，所述氮化铝的重量比例范围为20°/Γ80%，所述金属陶瓷过渡层的厚度范围为lnnTlOOOnm。进一步地，所述陶瓷薄膜为氮化物薄膜。 优选地，所述金属线路层由铜箔层、铜箔层和在所述铜箔层之表面形成的镀银或者铜箔层和在所述铜箔层之表面形成的镀镍钯金构成，所述铜箔层上设有通过蚀刻方式形成的电路结构。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种金属陶瓷复合基板的制造方法，包括以下步骤:研磨并抛光金属基体之第一表面；利用离子注入法在所述金属基体之第一表面注入氮并形成由金属和金属氮化物构成的金属陶瓷过渡层；利用气相沉积方法在所述金属陶瓷过渡层一表面形成由陶瓷薄膜构成的陶瓷层；以及在所述陶瓷层之背离所述金属基体的表面设置金属线路层，以使所述陶瓷层位于所述金属陶瓷过渡层与所述金属线路层之间。进一步地，所述金属基体由铝或者铝合金材料制成。优选地，所述金属陶瓷过渡层为铝和氮化铝的混合物构成，所述氮化铝的重量比例范围为20%~80%，所述金属陶瓷过渡层的厚度范围为lnnTlOOOnm。进一步地，所述陶瓷薄膜为氮化物薄膜。优选地，在所述陶瓷层之背离所述金属基体的表面设置金属线路层的步骤包括:在所述陶瓷层背离所述金属基体的表面压合、烧结、电镀、蒸镀或者真空溅镀一层铜箔；以及利用掩模蚀刻的方式在所述铜箔上制作电路结构。本专利技术利用由氮化物薄膜构成的陶瓷层以提高金属陶瓷复合基板的导热性能，通过在金属基体上形成金属陶瓷过渡层以提高金属基体与陶瓷层之间的结合力，从而提高金属陶瓷复合基板的可靠性。而且，本专利技术利用离子注入法将氮离子束射入金属基体内以形成金属陶瓷过渡层，该方法无需在高温或者/和高压条件下进行，也不会对金属基体表面产生剥离现象，操作简单，制造条件容易控制。附图说明图1是本专利技术实施例提供的金属陶瓷复合基板的示意图。图2是本专利技术另一实施例提供的金属陶瓷复合基板的示意图。图3是本专利技术又一实施例提供的金属陶瓷复合基板的示意图。图4是本专利技术再一实施例提供的金属陶瓷复合基板的示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供的金属陶瓷复合基板包括金属基体、设置于金属基体之第一表面的陶瓷层、设置于陶瓷层之背离金属基体的表面的金属线路层以及通过在金属基体之第一表面上注入氮形成的并连接陶瓷层的金属陶瓷过渡层，所述陶瓷层位于所述金属陶瓷过渡层与所述金属线路层之间，金属陶瓷过渡层由金属和金属氮化物的混合物构成，陶瓷层由陶瓷薄膜构成。本专利技术通过设置陶瓷层以使该金属陶瓷复合基板具有良好的导热性能，导热率大于170W/mK，而且通过在金属基体上设置金属陶瓷过渡层以使陶瓷层与金属基体具有良好的结合力，提供了该金属陶瓷复合基板的可靠性。以下结合实施例附图对本专利技术的金属陶瓷复合基板进行进一步说明。实施例一:请参照图1，金属陶瓷复合基板包括金属基体11、设置于金属基体11之第一表面110的陶瓷层13、设置于陶瓷层13之背离第一表面110的表面上的金属线路层14以及通过在金属基体11之第一表面110上注入氮形成的并连接陶瓷层13的金属陶瓷过渡层12，该陶瓷层13由陶瓷薄膜构成并位于金属陶瓷过渡层12与金属线路层14之间，该金属陶瓷过渡层12为金属盒金属氮化物的混合物构成。金属基体11的材料可以是招、招合金、镁合金、钛合金、镍合金、钢与铜合金、锌合金、铅或者钛铝金属间化合物等。使用时，可以根据金属陶瓷复合基板的使用性能要求选择金属基体11的材料，例如，工业集成电路需要高导热、低膨胀的金属基复合材料作为散热元件和基板，因此，可以选用具有高导热率的银、铜、铝等金属为基体材料。在本实施方式中，金属基体11由铝或者铝合金材料制成，以使该金属基体11具有良好的耐热、导热和一定的高温强度等性能。金属陶瓷过渡层12是通过在金属基体11表面注入氮形成的金属和金属氮化物的混合物，其中，金属氮化物所占的重量比例为209Γ80%。在本实施方式中，该金属陶瓷过渡层12由铝与氮化铝的混合物构成，其中，氮化铝所占的重量比例为20% 80%。金属陶瓷过渡层12的厚度范围为lnn`TlOOOnm，优选地，该厚度范围为IOnnTlOOnm0本专利技术通过设置金属陶瓷过渡层12以提高陶瓷层13与金属基体11之间的结合力，从而提高该金属陶瓷复合基板的可靠性。陶瓷层13由与金属基体11密接性良好的陶瓷薄膜构成，例如，氧化物薄膜或者氮化物薄膜，氧化物薄膜可以是氧化铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属陶瓷复合基板，包括金属基体、设置于所述金属基体之第一表面的陶瓷层以及设置于所述陶瓷层之背离所述金属基体的表面的金属线路层，所述陶瓷层位于所述金属基体与所述金属线路层之间，其特征在于，还包括通过在所述金属基体之第一表面上注入氮形成的并连接所述陶瓷层的金属陶瓷过渡层，所述金属陶瓷过渡层为金属和金属氮化物的混合物构成，所述陶瓷层由陶瓷薄膜构成。

【技术特征摘要】
1.一种金属陶瓷复合基板，包括金属基体、设置于所述金属基体之第一表面的陶瓷层以及设置于所述陶瓷层之背离所述金属基体的表面的金属线路层，所述陶瓷层位于所述金属基体与所述金属线路层之间，其特征在于，还包括通过在所述金属基体之第一表面上注入氮形成的并连接所述陶瓷层的金属陶瓷过渡层，所述金属陶瓷过渡层为金属和金属氮化物的混合物构成，所述陶瓷层由陶瓷薄膜构成。2.如权利要求1所述的金属陶瓷复合基板，其特征在于，所述金属基体由铝或者铝合金材料制成。3.如权利要求2所述的金属陶瓷复合基板，其特征在于，所述金属陶瓷过渡层为铝和氮化铝的混合物构成，所述氮化铝的重量比例范围为209Γ80%，所述金属陶瓷过渡层的厚度范围为lnm 1000nm。4.如权利要求1所述的金属陶瓷复合基板，其特征在于，所述陶瓷薄膜为氮化物薄膜。5.如权利要求1至4中任意 一项所述的金属陶瓷复合基板，其特征在于，所述金属线路层由铜箔层、铜箔层和在所述铜箔层之表面形成的镀银或者铜箔层和在所述铜箔层之表面形成的镀镍钯金构成，所述铜箔层上设有通过蚀刻方式形成的电路结构。6.一种金属陶瓷复合基板的制造方法，其特征在于，包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新中，廖秋荣，董山山，杨向红，
申请(专利权)人：深圳市泓亚光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：