專利名稱：一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子及光電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板 及其制作方法。
背景技術(shù)：
由于LED工作時結(jié)溫的上升會使發(fā)光復(fù)合幾率下降，壽命和輸出光通量也會隨著 溫度的升高而下降。如果PN結(jié)產(chǎn)生的熱量能盡快的散發(fā)出去，不僅提高產(chǎn)品的發(fā)光效率， 同時也提高了產(chǎn)品的可靠性和壽命，LED芯片對基板材料的線膨脹系數(shù)的匹配性也有嚴(yán)格 的要求。目前市面上較常見的陶瓷基板多為LTCC (低溫共燒陶瓷(LowTemperature Co-fired Ceramic LTCC))或厚膜技術(shù)制成的陶瓷散熱基板，此些基板在制作過程中由于 金屬和陶瓷的熔點(diǎn)差異，需要在膜層漿料中加入玻璃，并且對金屬基板的選擇也有限制，這 兩者都大大降低了基板的導(dǎo)熱效果。而采用微弧氧化和硬質(zhì)氧化，其方法是在基板上原位生長氧化鋁及其混合物絕緣 層，其上再用厚膜或薄膜工藝制作金屬電路層。主要問題1.膜層受基底材料制約，難以控 制；2.工藝流程復(fù)雜、時間長；3.不需要絕緣介質(zhì)層部分的絕緣介質(zhì)層影響基板的散熱效 果；4.會出現(xiàn)微孔導(dǎo)通，封孔劑會進(jìn)一步降低熱導(dǎo)。不銹鋼基金屬PCB基板，其絕緣介質(zhì)層為玻璃及陶瓷混合物，其上再用厚膜工藝 制造金屬電路層；主要問題1.需要使用玻璃作為粘合劑，玻璃導(dǎo)熱性差；2.可供選擇的金 屬基板僅為不銹鋼，且不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)低，不利于散熱；3.采用燒結(jié)工藝，流程復(fù)雜、時 間長、能耗高。環(huán)氧樹脂封裝方法，由于環(huán)氧樹脂的低導(dǎo)熱率(0. 3ff/m · K)，整體散熱效果更會受 到嚴(yán)重影響，降低LED的壽命。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種陶瓷絕緣膜 導(dǎo)熱基板及其制作方法，其工藝簡單，制作成本低，散熱效果好，并且不會造成微孔導(dǎo)通現(xiàn)象。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其中，包括步驟A、對金屬基板表面進(jìn)行清潔和粗糙化處理，使金屬基板表面形成凹凸不平的清潔 表面；B、采用等離子噴鍍或超聲噴涂方法在金屬基板表面噴涂一層陶瓷絕緣膜層；C、對所述陶瓷絕緣膜層表面進(jìn)行研磨拋光處理；D、在經(jīng)過研磨拋光處理的陶瓷絕緣膜層表面，采用絲網(wǎng)印刷工藝印制出所需要的金屬電極層。所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其中，在所述步驟A中采用噴砂、粗車、車螺紋、拉毛或化學(xué)腐蝕方法對所述金屬基板表面進(jìn)行粗糙化處理。所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其中，所述步驟B具體包括Bi、將陶瓷粉末加工成微熔液滴狀的液滴；B2、將所述液滴噴涂在所述金屬基板表面，使所述液滴與所述金屬基板的凹凸表 面利用拋錨原理互相嵌合。所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其中，所述陶瓷絕緣膜層的材料為氧化鋁， 氧化釔，氮化鋁，碳化硅中的一種或多種組合。所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其中，所述金屬基板的制作材料為鋁、銅、 鋼、鈦、鉬、鎢中的一種或其合金，不銹鋼，或者，可伐合金。所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其中，所述金屬基板的厚度為Imm-IOmm ； 所述陶瓷絕緣膜層的厚度為10-80 μ m。一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，包括金屬基板，其中，所述金屬基板表面設(shè)置為粗糙表 面；其還包括在所述金屬基板粗糙表面采用等離子噴鍍或超聲噴涂方法噴涂的陶瓷絕緣膜 層，以及在所述陶瓷絕緣膜層上采用絲網(wǎng)印刷工藝印制出所需要的金屬電極層。所述的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，其中，所述陶瓷絕緣膜層的材料為氧化鋁，氧化釔， 氮化鋁，碳化硅中的一種或多種組合。所述的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，其中所述金屬基板的制作材料為鋁、銅、鋼、鈦、鉬、鎢中的一種或其合金，不銹鋼，或 者，可伐合金。所述的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，其中，所述金屬基板的厚度為Imm-IOmm ；所述陶瓷 絕緣膜層的厚度為10-80 μ m。本發(fā)明所提供的一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板及其制作方法，由于采用對金屬基板表 面進(jìn)行清潔和粗糙化處理，使金屬基板表面形成凹凸不平的清潔表面；采用等離子噴鍍或 超聲噴涂方法在金屬基板表面噴涂一層陶瓷絕緣膜層，在經(jīng)過研磨拋光處理的陶瓷絕緣膜 層表面，采用絲網(wǎng)印刷工藝印制出所需要的金屬電極層，具有如下優(yōu)點(diǎn)1)、陶瓷絕緣膜層使用等離子噴鍍或超聲噴涂這種物理噴涂的方法得到，其機(jī)理 是將陶瓷粉末加工成微熔液滴狀，即使液滴溫度很高，也不會造成金屬基板整體熔化變形， 避免了金屬基板和陶瓷在熔點(diǎn)上的差異對結(jié)合產(chǎn)生的影響。2)、使用等離子噴鍍或超聲噴涂的方法形成的陶瓷絕緣膜層與金屬基板間利用拋 錨原理結(jié)合，不受金屬與介質(zhì)層本身的化學(xué)性質(zhì)和熔點(diǎn)影響，擴(kuò)大了金屬基板和陶瓷材料 的選擇范圍(本發(fā)明的拋錨原理通過液滴顆粒與金屬基板的凹凸不平的表面互相嵌合，膜 層與金屬基板在拋錨點(diǎn)處形成機(jī)械的鍵而結(jié)合，這種結(jié)合與基板表面粗糙程度有關(guān))。3)、等離子噴鍍或超聲噴涂的方法將陶瓷直接熔化，無須使用玻璃，環(huán)氧樹脂等低 熔點(diǎn)材料作為粘合劑，提高了陶瓷絕緣膜層的導(dǎo)熱率。4)、陶瓷絕緣膜層密封性好，具有堆疊結(jié)構(gòu)，液滴層層覆蓋凝固，不會造成微孔導(dǎo) 通現(xiàn)象。
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5)、等離子噴鍍或超聲噴涂的方法適合大面積生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板剖視圖；圖3是圖2中A部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提供的一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板及其制作方法，為使本發(fā)明的目的、技 術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理 解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明的一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，如圖1所示，包括以下步驟步驟S110、對金屬基板表面進(jìn)行清潔和粗糙化處理，使金屬基板表面形成凹凸不 平的清潔表面；其中，所述金屬基板的制作材料為鋁、銅、鋼、鈦、鉬、鎢中的一種或其合金， 不銹鋼，或者，可伐合金?？梢圆捎脟娚?、粗車、車螺紋、拉毛或化學(xué)腐蝕方法對所述金屬基 板表面進(jìn)行粗糙化處理。步驟S120、采用等離子噴鍍或超聲噴涂方法在金屬基板表面噴涂一層陶瓷絕緣膜 層；所述陶瓷絕緣膜層的材料為氧化鋁，氧化釔，氮化鋁，碳化硅中的一種或多種組合。例如，將陶瓷粉末加工成微熔液滴狀的液滴，然后將所述液滴噴涂在所述金屬基 板表面，使所述液滴與所述金屬基板的凹凸表面利用拋錨原理互相嵌合，即在所述金屬基 板上面形成所述陶瓷絕緣膜層。步驟S130、對所述陶瓷絕緣膜層表面進(jìn)行研磨拋光處理；步驟S140、在經(jīng)過研磨拋光處理的陶瓷絕緣膜層表面，采用絲網(wǎng)印刷工藝印制出 所需要的金屬電極層。本發(fā)明實(shí)施例所述的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法中，如圖2所示，首先提供 一金屬基板210，將其表面清潔并糙化。然后通過等離子鍍或超聲噴涂的方法在金屬基板表 面噴涂一層陶瓷絕緣膜層220。金屬基板210的種類可以不限，主要使用鋁，銅及其合金。陶瓷絕緣膜層220的制 作材料可以為氧化鋁，氧化釔，氮化鋁，碳化硅或由其中幾種材料混合形成的混合膜層。其 中氮化鋁的導(dǎo)熱率大大高于其他材料，用于混合膜層中將提高膜層的導(dǎo)熱率。再對陶瓷絕緣膜層220表面進(jìn)行拋光處理。之后再在經(jīng)拋光處理的陶瓷絕緣膜層 220上利用厚膜或薄膜技術(shù)制作電路所需要的金屬電極層230。本發(fā)明方法的好處是陶瓷絕緣膜層220使用等離子鍍或超聲噴涂這種物理噴涂 方法得到，其成膜機(jī)理是將陶瓷粉末加工成微熔液滴狀，當(dāng)液滴到達(dá)金屬表面時其與金屬 基板利用拋錨原理結(jié)合。拋錨原理如圖3的放大圖所示，標(biāo)號4各點(diǎn)為拋錨點(diǎn)，撞成扁平狀并隨金屬基板表 面起伏的液滴顆粒由于和金屬基板凹凸不平的表面互相嵌合，使陶瓷絕緣膜層220與金屬 基板210形成機(jī)械的鍵而結(jié)合，這種結(jié)合與金屬基板210表面粗糙程度有關(guān)?？刹捎脟娚埃?粗車，車螺紋，拉毛或化學(xué)腐蝕等方法使金屬基板210表面粗糙化。
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即使液滴溫度很高，也不會造成金屬基板整體熔化變形，所以本發(fā)明的方法不受 金屬基板210與陶瓷絕緣膜層220本身的化學(xué)性質(zhì)和熔點(diǎn)影響，可以直接將陶瓷加溫到熔 化溫度進(jìn)行成膜而不使用玻璃相來作為粘合劑，避免了粘合劑對熱導(dǎo)率產(chǎn)生的影響。并且 物理噴涂形成的膜層具有堆疊結(jié)構(gòu)，液滴層層覆蓋凝固，不會造成微孔導(dǎo)通現(xiàn)象?；谏鲜霰景l(fā)明的一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，如圖2所示，其包括金屬基板210，所述金屬基板210表面設(shè)置為 粗糙表面，如圖3的放大圖所示；其還包括在所述金屬基板210粗糙表面采用等離子噴鍍或 超聲噴涂方法噴涂的陶瓷絕緣膜層220，以及在所述陶瓷絕緣膜層220上采用絲網(wǎng)印刷工 藝印制出所需要的金屬電極層230。其中，所述陶瓷絕緣膜層220的制作材料可以為氧化鋁，氧化釔，氮化鋁，碳化硅 中的一種或多種組合。所述金屬基板210的制作材料可以為鋁、銅、鋼、鈦、鉬、鎢中的一種 或其合金，不銹鋼，或者，可伐合金。以下將通過一具體的應(yīng)用實(shí)施例對本發(fā)明的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板做進(jìn)一步詳細(xì) 的描述參見圖2，應(yīng)用實(shí)施例中的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板包一金屬基板210，在金屬基板 210上噴涂形成的陶瓷絕緣膜層220，以及在陶瓷絕緣膜層220上的金屬電極230。所述金屬基板210厚度一般為Imm-lOmm，其制作材料可以為銅，鋁及其合金；所述 陶瓷絕緣膜層220的制作材料可以為氧化鋁，氧化釔，氮化鋁，碳化硅或其混合物，陶瓷絕 緣膜層220的厚度較佳為10-80 μ m。制造時先將金屬基板210進(jìn)行清潔處理，然后對其表面進(jìn)行噴沙糙化，如圖3所 示，使金屬基板210形成凹凸不平的粗糙表面；然后采用等離子噴鍍或超聲噴涂工藝在金 屬基板210表面噴涂一層約為10-80 μ m的陶瓷絕緣膜層220 ；再采用剛玉粉和拋光膏對介 質(zhì)層表面進(jìn)行研磨拋光處理；然后再采用絲網(wǎng)印刷工藝制出IOym所需要的金屬電極層230。所述陶瓷絕緣膜層的材料為氧化鋁，氧化釔，氮化鋁，碳化硅中的一種或多種組 合。當(dāng)噴涂氧化鋁，氧化釔可直接在空氣中進(jìn)行；而噴涂材料為氮化鋁，碳化硅時需在絕氧 氣氛中進(jìn)行。綜上所述，本發(fā)明所提供的一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板及其制作方法，由于采用對 金屬基板表面進(jìn)行清潔和粗糙化處理，使金屬基板表面形成凹凸不平的清潔表面；采用等 離子噴鍍或超聲噴涂方法在金屬基板表面噴涂一層陶瓷絕緣膜層，在經(jīng)過研磨拋光處理的 陶瓷絕緣膜層表面，采用絲網(wǎng)印刷工藝印制出所需要的金屬電極層，具有如下優(yōu)點(diǎn)1)、陶瓷絕緣膜層使用等離子噴鍍或超聲噴涂這種物理噴涂的方法得到，其機(jī)理 是將陶瓷粉末加工成微熔液滴狀，即使液滴溫度很高，也不會造成金屬基板整體熔化變形， 避免了金屬基板和陶瓷在熔點(diǎn)上的差異對結(jié)合產(chǎn)生的影響。2)、使用等離子噴鍍或超聲噴涂的方法形成的陶瓷絕緣膜層與金屬基板間利用拋 錨原理結(jié)合，不受金屬與介質(zhì)層本身的化學(xué)性質(zhì)和熔點(diǎn)影響，擴(kuò)大了金屬基板和陶瓷材料 的選擇范圍(本發(fā)明的拋錨原理如圖3放大圖所示，4號各點(diǎn)為拋錨點(diǎn)，撞成扁平狀并隨基 材表面起伏的液滴顆粒由于和凹凸不平的表面互相嵌合，陶瓷絕緣膜層與金屬基材表面在 拋錨點(diǎn)處形成機(jī)械的鍵而結(jié)合，這種結(jié)合與基板表面粗糙程度有關(guān))。
3)、等離子噴鍍或超聲噴涂的方法將陶瓷直接熔化，無須使用玻璃，環(huán)氧樹脂等低 熔點(diǎn)材料作為粘合劑，提高了陶瓷絕緣膜層的導(dǎo)熱率。4)、陶瓷絕緣膜層密封性好，具有堆疊結(jié)構(gòu)，液滴層層覆蓋凝固，不會造成微孔導(dǎo) 通現(xiàn)象。5)、等離子噴鍍或超聲噴涂的方法適合大面積生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可 以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其特征在于，包括步驟A、對金屬基板表面進(jìn)行清潔和粗糙化處理，使金屬基板表面形成凹凸不平的清潔表面；B、采用等離子噴鍍或超聲噴涂方法在金屬基板表面噴涂一層陶瓷絕緣膜層；C、對所述陶瓷絕緣膜層表面進(jìn)行研磨拋光處理；D、在經(jīng)過研磨拋光處理的陶瓷絕緣膜層表面，采用絲網(wǎng)印刷工藝印制出所需要的金屬電極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其特征在于，在所述步驟A中，采用噴砂、粗車、車螺紋、拉毛或化學(xué)腐蝕方法對所述金屬基板表面進(jìn)行粗糙化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其特征在于，所述步驟B具體 包括Bi、將陶瓷粉末加工成微熔液滴狀的液滴；B2、將所述液滴噴涂在所述金屬基板表面，使所述液滴與所述金屬基板的凹凸表面利 用拋錨原理互相嵌合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其特征在于，所述陶瓷絕緣 膜層的材料為氧化鋁，氧化釔，氮化鋁，碳化硅中的一種或多種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其特征在于，所述金屬基板 的制作材料為鋁、銅、鋼、鈦、鉬、鎢中的一種或其合金，不銹鋼，或者，可伐合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板的制作方法，其特征在于，所述金屬基板 的厚度為Imm-IOmm ；所述陶瓷絕緣膜層的厚度為10-80 μ m。
7.—種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，包括金屬基板，其特征在于，所述金屬基板表面設(shè)置為粗 糙表面；其還包括在所述金屬基板粗糙表面采用等離子噴鍍或超聲噴涂方法噴涂的陶瓷絕 緣膜層，以及在所述陶瓷絕緣膜層上采用絲網(wǎng)印刷工藝印制出所需要的金屬電極層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，其特征在于，所述陶瓷絕緣膜層的材 料為氧化鋁，氧化釔，氮化鋁，碳化硅中的一種或多種組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，其特征在于所述金屬基板的制作材料為鋁、銅、鋼、鈦、鉬、鎢中的一種或其合金，不銹鋼，或者，可 伐合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板，其特征在于，所述金屬基板的厚度為 Imm-IOmm ；所述陶瓷絕緣膜層的厚度為10-80 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子及光電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種陶瓷絕緣膜導(dǎo)熱基板及其制作方法，由于采用對金屬基板表面進(jìn)行清潔和粗糙化處理，使金屬基板表面形成凹凸不平的清潔表面；采用等離子噴鍍或超聲噴涂方法在金屬基板表面噴涂一層陶瓷絕緣膜層，在經(jīng)過研磨拋光處理的陶瓷絕緣膜層表面，采用絲網(wǎng)印刷工藝印制出所需要的金屬電極層，其工藝簡單，制作成本低，散熱效果好，并且不會造成微孔導(dǎo)通現(xiàn)象。
文檔編號H01L23/498GK101916731SQ20101023185
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者劉 文, 劉沛, 徐光輝, 柴廣躍, 王少華, 雷云飛, 黃長統(tǒng) 申請人:深圳大學(xué)