[发明专利]铝基印刷电路板及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及印刷电路板，尤其涉及以大功率半导体发光二极管(LED)作为照明光源时使用到的铝基印刷电路板，以及这种铝基印刷电路板的制作方法，属于电子与照明技术领域。

背景技术

大功率半导体发光二极管(LED)照明光源主要应用以金属铝材料为基材的印刷电路板，近年来，随着LED科学研究的不断发展和芯片工艺生产水平的不断提升，大功率LED封装技术日臻成熟，发光效率得以大大提高，其应用领域不断拓展。但是，LED发光将电能转变为光能的过程中，由于有电阻和非辐射复合，LED会产生一些热。如果这些热量不能充分散发出去，LED内部温度上升，将导致LED发光效率下降；如果LED内部温度上升过高，还可能使LED失效，难以保证LED预期的使用寿命。所以作为光源，散热依然是LED正常工作的巨大障碍。

在大功率半导体发光二极管照明光源的设计和产品研究与开发方面，首当其冲的是选用金属铝基的印刷电路板作为LED的载体，铝基板一方面起固定作用，另一方面起散热作用，LED正常工作时产生的热量首先通过铝基印刷电路板导出。对于运用传统工艺加工制造的金属铝基印刷电路板，在上层导电层与底层铝基板之间承担电气绝缘的导热绝缘层，其热传导率比较低，如：树脂的导热率一般为0.3w/mk，而玻璃纤维的导热率也不足1w/mk，其中最典型的见之于用美国贝格斯导热绝缘层压制的铝基覆铜板，其导热系数也只是在1.1～2.2W/mk之间。这样的金属铝基印刷电路板不能有效发挥大功率半导体发光二极管用作照明光源的优越性能，极有必要加以改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，从改变导热绝缘层的构造入手，提供一种结构简洁、易于加工、散热效果良好的以铝合金为基材的印刷电路板(第一个目的)，以及这种铝基印刷电路板的制作方法(第二个目的)。

本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：

铝基印刷电路板，包括底层、中间层和表面层，底层采用金属铝基板，中间层是导热绝缘层，表面层是导电层，上面分布有导电电路，其特征在于：所述导热绝缘层是陶瓷状薄膜层，其化学成分是铝的氧化物三氧化二铝。

进一步地，上述的铝基印刷电路板，其中，所述的陶瓷状薄膜层的厚度范围是10～400微米，其绝缘电阻≥100MΩ。

再进一步地，上述的铝基印刷电路板，其中，所述的导电层的导电材料是铜、金、银或钯，导电层的局部或整体还可以涂覆铟金合金或者金锡合金。

更进一步地，上述的铝基印刷电路板，其中，所述铝基印刷电路板是“单面板”或者“双面板”。

本发明的第二个目的通过以下技术方案来实现：

铝基印刷电路板的制作方法，包括以下步骤：①采用机械或者化学方法对于金属铝基板的基材表面进行预处理，去油、水洗，形成清洁平整的工件平面；②采用微弧氧化或者微等离子体表面陶瓷化的方法，在预处理后的工件表面加工制作导热绝缘层；③在导热绝缘层的外面进一步覆盖导电层，进而在导电层上面蚀刻制作导电线路。

进一步地，上述铝基印刷电路板的制作方法中，步骤②采用微弧氧化的方法进行，即用微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温及电场的作用下，铝金属表面形成强化陶瓷状氧化膜，然后对此氧化膜进行封闭处理，经烘干后制成铝基印刷电路板的导热绝缘层。

再进一步地，上述铝基印刷电路板的制作方法中，步骤③是先在导热绝缘层的外面全部覆盖导电层，然后再在导电层上面蚀刻制作导电线路；或者在导热绝缘层的外面局部涂覆防护膜，然后在不作保护的部位通过溅射或蒸镀的方法直接制作导电线路。

更进一步地，上述铝基印刷电路板的制作方法中，所述铝基印刷电路板是“双面板”，制作过程中对于金属铝基板的上下两个表面分别进行预处理，并进一步加工制作导热绝缘层、导电层和导电线路。

这样，本发明放弃传统方式所采用玻璃纤维布粘结片或者环氧树脂聚合物，采用新型结构和加工技术，开发出一种适合LED用作照明光源使用的铝基印刷电路板，其突出的实质性特点和显著进步体现在：

(1)铝板表面处理成氧化铝陶瓷状薄膜是一种新兴的技术，微弧氧化法工艺稳定可靠，加工设备简单，制造方便，主要的化学反应在常温下进行，易于控制，加工过程中使用的化学处理液是环保型，符合环保排放要求。