專利名稱：高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，特別是涉及一 種專供高功率電子元件傳導散熱使用的鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前電子元件功率越來越大，發(fā)出熱量也隨之越來越大，因此必 須配置疊構(gòu)散熱鋁基板，以加快熱量傳導。例如大于1W的高功率發(fā)
光二極管(HIGH POWER LED),輸入功率僅有15 — 20%轉(zhuǎn)換成光，其 余80—85%則轉(zhuǎn)換成熱能，若這些熱能未適時排出至外界，那么將會 使LED晶粒界面溫度過高而影響發(fā)光效率及發(fā)光壽命。
現(xiàn)有的疊構(gòu)散熱鋁基板90如圖1所示的結(jié)構(gòu)，只有鋁合金散熱層 91、絕緣導熱膠層92與金屬電路層93。鋁合金散熱層91經(jīng)陽極處理 或經(jīng)氫氧化鈉浸泡，使其表面粗糙化后，再將此粗糙化后的鋁合金散 熱層91、絕緣導熱膠層92與金屬電路層93進行熱壓合成為一體，使 電子元件94的導線95焊接于金屬電路層93上。此種散熱鋁基板90 因僅用鋁合金作為散熱材料，以及導熱膠體的導熱速率受限，而無法 更有效快速的散熱。更因市面上各種導熱膠體材料不同、特性不一， 且導熱膠體粘性的選擇限制，使得熱壓合條件與參數(shù)變得非常復雜且 不穩(wěn)定，以致目前業(yè)界最常使用商品化生產(chǎn)的絕緣導熱膠層92無法更 有效快速散熱，且絕緣導熱膠層92與鋁合金散熱層91接觸面間的粘 著力強度低，經(jīng)高溫30(TC熱沖擊后易產(chǎn)生分離或爆板問題，使得產(chǎn)品 制作困難且品質(zhì)可靠度低，無法滿足目前市場需求。另外，亦有業(yè)者 推出陶瓷基板如氧化鋁、LTCC(低溫共燒陶瓷)、氮化鋁等，而鉆石 基板是以鉆石層來取代絕緣導熱膠層，以及直接銅接合基板(DBC)等技 術(shù)作出類似相關(guān)的散熱基板，但都因制造工藝上重量限制，機械加工 困難，技術(shù)門檻太高，以及制作所需成本昂貴，而無法普及市場并滿 足市場需求。發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，以提 升現(xiàn)有疊構(gòu)散熱鋁基板的導散熱速率。
為達到上述目的，本實用新型提供一種高導散熱鋁覆金屬底材結(jié) 構(gòu)，用于電性連接設置電子元件；該鋁覆金屬底材包含有 一鋁金屬
散熱層、 一鍍著金屬導熱層、 一絕緣導熱膠層及一金屬電路層依序結(jié) 合形成多層相疊結(jié)構(gòu)體，該鍍著金屬導熱層一側(cè)設有密集凹凸起伏狀 抓著面，以結(jié)合絕緣導熱膠層的相對側(cè)面。
本實用新型通過無電解電鍍、電鍍或真空蒸鍍技術(shù)將鋁金屬散熱
層表面鍍著上一層金屬如銅金屬。因銅具有良好的導電、導熱性，
其中銅的熱傳導率(400w/mk)幾乎是鋁合金代號5052(150w/mk)的2倍 以上。高熱傳導率意味著熱量能更容易從材料的一端傳導到另一端， 從而保證整個散熱裝置的散熱面積能夠得到充分的利用。例如利用銅 本身很高的熱傳導，將電腦中央處理器(CPU)或高功率發(fā)光二極管 (HIGH POWER LED)等電子元件在工作時瞬間產(chǎn)生的熱量快速傳導至 鋁金屬端，使整體高導散熱鋁覆金屬底材上部與下部溫度差明顯增加， 加快熱量傳導，從而提高鋁覆金屬底材整體散熱效果。
本實用新型高導散熱鋁覆金屬底材在鋁金屬散熱層表面鍍著上一 層金屬如銅，再于此鍍著銅金屬表面做壓合前處理，如棕、黑(氧) 化等方式以增加表面積，再與絕緣導熱膠做熱壓合處理，而形成絕緣 導熱膠與鍍著銅金屬間強有力的鍵結(jié)，而銅鋁交接面會因在熱壓合時 15(TC以上高溫，以通過原子遷移而自然形成一銅鋁合金層，讓銅與鋁 合金更緊密且牢固結(jié)合，且經(jīng)0 12(TC冷熱沖擊試驗300次后完全不會 有分離的現(xiàn)象產(chǎn)生。
本實用新型高導散熱鋁覆金屬底材能夠大幅提升各層間的鍵結(jié) 力，且對絕緣導熱膠材有更寬廣的選擇性，不需受限于特定絕緣導熱 膠材的特性，讓制作參數(shù)容易掌握，進而達成更佳的良率與產(chǎn)率。


圖1為現(xiàn)有疊構(gòu)散熱鋁基板的剖視圖；圖2為本實用新型較佳實施例鋁覆金屬底材的剖視圖; 圖3為本實用新型另一實施例鋁覆金屬底材的剖視圖。 主要元件符號說明
IO鋁金屬散熱層 ll粗糙面 20鍍著金屬導熱層 21抓著面
30絕緣導熱膠層 40金屬電路層
50電子元件 51導線
具體實施方式
有關(guān)本實用新型為達成上述目的，所采用的技術(shù)手段及其功效，
茲舉出可行實施例，并且配合附圖說明如下
請參閱圖2所示，本實用新型高導散熱鋁覆金屬底材主要用于電 性連接設置電子元件50。本實用新型鋁覆金屬底材包含有 一鋁金屬
散熱層10、 一鍍著金屬導熱層20、 一絕緣導熱膠層30及一金屬電路 層40依序結(jié)合形成多層相疊結(jié)構(gòu)體，并且鍍著金屬導熱層20 —側(cè)設 有密集凹凸起伏狀抓著面21，以結(jié)合絕緣導熱膠層30的相對側(cè)面，達 到更快速導熱與散熱功能，以解決現(xiàn)有絕緣導熱膠層與鋁基板彼此間 粘著性或附著性不佳等缺陷，避免經(jīng)高溫熱沖擊后產(chǎn)生分離或爆板等 問題。
繼續(xù)說明本實用新型高導散熱鋁覆金屬底材的實際制造程序，如 圖2所示，先將鋁金屬散熱層10浸泡于氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液中 (100g 200g/1， 50 8(TC)浸泡30 60秒，使其表面粗糙化構(gòu)成一側(cè)、 雙側(cè)或多側(cè)粗糙面11。本實用新型以無電解電鍍、電鍍或真空蒸鍍方 式，將金屬鍍著于已粗糙化的鋁金屬散熱層10的至少一側(cè)粗糙面11 上，以形成鍍著金屬導熱層20如鍍著金屬銅，再將金屬銅一側(cè)表面經(jīng) 刷磨、微蝕刻、超微蝕、噴金剛砂、黑(氧)化、黑(氧)化加還原轉(zhuǎn)化、 棕化、水平微蝕棕化、化學鍍錫或化學鍍銀等方法，使鍍著金屬銅一 側(cè)成型為密集凹凸起伏狀抓著面21，而且抓著面21除了可因粗糙化而 形成粗糙面之外，亦可另行處理成金屬氧化生成絨毛面，以增加抓著 結(jié)合力與表面積。本實用新型以現(xiàn)有印刷電路板(PCB)熱壓合方式(15(TC以上熱壓1
小時)，將絕緣導熱膠層30 —側(cè)面熱壓合粘著于鍍著金屬導熱層20的 相對抓著面21上，同時以相同熱壓合方式將金屬電路層40如單面銅 箔、銅板、雙面(導熱)印刷電路板(參閱圖3)、多層(導熱)印刷電路板或 高密度互連印刷電路板(HDI板)熱壓合粘著于絕緣導熱膠層30另一側(cè) 面結(jié)合一體。而電子元件50的導線51(導腳、焊墊)以焊錫焊接至金屬 電路層40，則該電子元件50即可在本實用新型高導散熱鋁覆金屬底材 表面運行，并且電子元件50運行時所產(chǎn)生高熱量經(jīng)由金屬電路層40 傳至絕緣導熱膠層30，再通過鍍著金屬導熱層20快速吸附熱能，并加 速導熱給鋁金屬散熱層10，達到有效快速散熱，使電子元件50比現(xiàn)有 疊構(gòu)散熱鋁基板更能降低溫度熱量，且具有更良好的運行效率。
在圖2及圖3所示的較佳實施例中，本實用新型鋁覆金屬底材的 鋁金屬散熱層10最好選用純鋁或鋁合金材料，并且鋁金屬散熱層10 的厚度設為0.4mm— 3.2mm，而鋁金屬散熱層10 —側(cè)可設有粗糙面11 ， 以結(jié)合鍍著金屬導熱層20的相對側(cè)面。本實用新型鍍著金屬導熱層20 的熱傳導率高于鋁金屬散熱層10，而鍍著金屬導熱層20可選自于銅、 銅合金、鎳、鈀、金、錫、銀與鋅的其中一種，并且鍍著金屬導熱層 20厚度最好設為0.0001mm—0.105mm。另外，絕緣導熱膠層30中則 含有熱傳導粉體，而熱傳導粉體可選自于金、銀、銅、鐵、碳、氧化 鋁、氮化鋁、氮化硼、硼化鈦、氧化鈹、氧化鋅與碳化硅粉體的其中 至少一種，并且絕緣導熱膠層30的厚度最好設為0.0075 mm—0.17 mm0
本實用新型高導散熱鋁覆金屬底材以鍍著金屬導熱層20分別結(jié)合 鋁金屬散熱層10與絕緣導熱膠層30，能夠達到更快速導熱與散熱功 能，以解決現(xiàn)有絕緣導熱膠層與鋁基板彼此間粘著性或附著性不佳等 缺陷，避免經(jīng)高溫熱沖擊后產(chǎn)生分離或爆板等問題，具備產(chǎn)業(yè)利用價 值。
以上所舉實施例僅用于方便說明本實用新型，而并非加以限制， 在不背離本實用新型的范圍，所屬領域的技術(shù)人員所作的各種簡易變 化與修飾，均仍應含括于權(quán)利要求書的范圍中。
權(quán)利要求1、一種高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，用于電性連接設置電子元件；其特征在于，該鋁覆金屬底材包含有一鋁金屬散熱層、一鍍著金屬導熱層、一絕緣導熱膠層及一金屬電路層依序結(jié)合形成多層相疊結(jié)構(gòu)體，該鍍著金屬導熱層一側(cè)設有密集凹凸起伏狀抓著面，以結(jié)合絕緣導熱膠層的相對側(cè)面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在于該鍍著金屬導熱層一側(cè)抓著面設為粗糙面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在 于該鍍著金屬導熱層一側(cè)抓著面設為金屬氧化生成絨毛面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在于該鍍著金屬導熱層的熱傳導率高于鋁金屬散熱層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在于該鋁金屬散熱層一側(cè)設有粗糙面，以結(jié)合鍍著金屬導熱層的相對 側(cè)面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在于該鍍著金屬導熱層選自于銅、銅合金、鎳、鈀、金、錫、銀與鋅的其中一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在 于該鍍著金屬導熱層厚度設為0.0001mm—0.105mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在于該絕緣導熱膠層中含有熱傳導粉體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在于該熱傳導粉體選自于金、銀、銅、鐵、碳、氧化鋁、氮化鋁、氮 化硼、硼化鈦、氧化鈹、氧化鋅與碳化硅粉體的其中至少一種。
10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，其特征在于該絕緣導熱膠層的厚度設為0.0075 mm—0.17 mm。
專利摘要一種高導散熱鋁覆金屬底材結(jié)構(gòu)，用于電性連接設置電子元件；鋁覆金屬底材包含有一鋁金屬散熱層、一鍍著金屬導熱層、一絕緣導熱膠層及一金屬電路層依序結(jié)合形成多層相疊結(jié)構(gòu)體，該鍍著金屬導熱層一側(cè)設有密集凹凸起伏狀抓著面，以結(jié)合絕緣導熱膠層的相對側(cè)面，達到更快速導熱與散熱功能，以解決現(xiàn)有絕緣導熱膠層與鋁基板彼此間粘著性或附著性不佳等缺陷，避免經(jīng)高溫熱沖擊后產(chǎn)生分離或爆板等問題。
文檔編號H01L23/34GK201349384SQ20082018422
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者彭則瑋, 彭劭德 申請人:彭泰企業(yè)有限公司