[发明专利]基于DLC薄膜涂层的陶瓷基板

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于DLC薄膜涂层的陶瓷基板，属于电子技术领域。

背景技术

大功率线路板需要具有良好的导热散热能力，而传统的FR4基线路板已不能满足这样的要求，目前所采用的陶瓷基板在一定程度上可以解决问题。陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(AL₂Q₃)或氮化铝(ALN)陶瓷基片表面上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。

但目前市场上常见的Al₂O₃陶瓷基板或ALN陶瓷基板在现实使用过程中逐渐显示出其不足：导热散热能力受到材料本身的限制，使其综合导热散热能力得不到更好的提升。Al₂O₃陶瓷基板和ALN陶瓷基板的导热系数通常在十几W/mK～两百W/mK范围，由于陶瓷基板的导热能力特点之一是各向同性，也就是说在基板的纵向和基板上线路的横向具有相同的导热性能，所以上述陶瓷基板的综合导热散热能力并不能得到很好发挥。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种基于DLC薄膜涂层的陶瓷基板，主要是通过在陶瓷基板和铜箔之间增加一层导热能力极佳的DLC涂层（类金刚石涂层），利用该DLC涂层所具有的800多W/mK的导热能力特性，使得陶瓷基板上发热元器件的所产生的热量在基板线路平面内迅速扩散，并利用陶瓷基板自身导热能力将热量导出，达到良好散热的效果，从而极大的提高线路板的综合导热能力。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于DLC薄膜涂层的陶瓷基板，包括陶瓷基板，和依次沉积在所述陶瓷基板表面上通过PVD技术制备的用于绝缘导热的DLC复合涂层、以及用于导电的铜箔。

进一步地，在所述DLC复合涂层和所述铜箔之间还设有金属过渡层。所述金属过渡层为Ti涂层或Cr涂层或Ni涂层。

进一步地，所述DLC复合涂层包括DLC涂层、和起过渡作用的Si涂层。

进一步地，所述PVD技术制备磁控溅射方法、离子束方法或热蒸发方法。

更进一步地，所述Si涂层的厚度为250nm～300nm，所述DLC涂层的厚度为2.0um～2.5um，所述金属过渡层的厚度为0.5um～1.5um，所述铜箔的厚度为30um～70um。

本发明基于DLC薄膜涂层的陶瓷基板的制备方法，包括DLC涂层沉积步骤，其依次包括如下步骤：

①打开离子束电源，向真空镀膜室引入高纯C₂H₂气体；

②保持工艺过程中真空镀膜室的真空度3.0～5.0×10^-1Pa；

③在离子束上施加直流电压1600V～2000V、直流电源150mA～220mA；在陶瓷基板上施加射频RF电压、其功率为150W～250W，开始镀膜；

④DLC涂层沉积时长120～150min，得到厚度为2.0um～2.5um的DLC涂层。

本发明的有益效果主要体现在：

⒈陶瓷基板表面绝缘导热层主要为陶瓷基板本身和DLC涂层，不含高分子材料，阻燃性能和抗老化性能优异。

⒉与传统的陶瓷基板，即铜箔在高温下直接键合到氧化铝或氮化铝陶瓷基片表面上的陶瓷基板相比较，本发明基于DLC薄膜涂层的陶瓷基板的综合导热性能优异，耐击穿电压较高，相同截面的铜箔有更高的载流能力，尤其适用于大功率器件的应用。

附图说明

图1为本发明基于DLC薄膜涂层的陶瓷基板结构示意图。

其中：1、陶瓷基板；2、DLC复合涂层；3、金属过渡层；4、铜箔。

具体实施方式

类金刚石涂层(Diamond-like Carbon)，或简称DLC涂层是含有金刚石结构（sp³键）和石墨结构（sp²键）的亚稳非晶态物质。DLC涂层由于其自身的特性具有诸多优异性能，如高硬度、高耐磨性、化学性能稳定、高光致发光率和高电致发光率、以及优异的热转化效率和导热性能等。