[发明专利]一种高导热基板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高导热基板及其制备方法。

背景技术

近年来电子产业蓬勃发展，各种高功率的电子元件层出不穷，线路板上元件的密度也越来越大。这使得在能耗增加的同时，产生的热量也大大增加。若不能及时将热量转移，会对元件的性能产生影响。传统的使用环氧树脂制造的绝缘基板，其热阻大，远不能满足大功率散热的需求；使用陶瓷材料制成的基板，虽然其导热性能远远大于环氧树脂，但基板与散热器之间的连接需要用到导热胶，而导热胶的热阻仍然很大，同样限制了其散热能力。而金属基板由于可以与散热器一体化，使散热效果大大提高，所以近年来高导热的金属基板得到了空前的发展。

现有的高导热金属基板包括三层结构，分别为金属基材、绝缘层以及导电层。绝缘层的加工方法包括基材金属直接氧化（阳极氧化铝），或者使用磁控溅射的方法覆盖一层氧化铝或氮化铝。由于氧化铝和氮化铝的热导率较高，且整个基板中不包含任何有机物，所以其传热系数远高于传统的环氧树脂和陶瓷基板，散热效果好。

高导热金属基板应用在需要大功率散热的场合，除了发热量大以外，往往温度也很高，此时材料因为温度改变而发生的形变就比较明显。使用金属氧化物或氮化物制成的绝缘层，其热膨胀系数往往与金属基材相差甚大。如氧化铝，其热膨胀系数约为7.8×10^-6/℃；氮化铝，5×10^-6/℃。而铝合金的热膨胀系数为22.0×10^-6/℃至24.1×10^-6/℃，二者相差了三到四倍之多。这使得在温度较高的情况下，绝缘层会因应力作用而开裂，使得绝缘性大大降低。

对于这一问题，一种解决方法是在基材与绝缘层之间加入缓冲层。专利号200810149489.3提到的方法是使用铜作为缓冲层，但铜容易扩散到多孔的绝缘层之中，使得绝缘性下降。对此，该发明者的解决方案是在缓冲层与绝缘层之间在加入一由钨、钛、钽或其合金构成的阻碍层，殊不知钛的热导率仅为21.9 W·m^-1·K^-1，仅为铝（220W·m^-1·K^-1）的十分之一，严重影响散热效果；而钽与钨的热膨胀系数甚至比氧化铝还低（钽为6×10^-6/℃，钨仅为4.5×10^-6/℃），与加入缓冲层的目的相悖。

发明内容

本发明的目的在于一种高导热基板及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种高导热基板，包括铝基材，铝基材表面上设有连接层、连接层表面上设有合金缓冲层、合金缓冲层表面上设有绝缘层、绝缘层表面上设有导电层；其中，导电层由一级导电层和覆盖在一级导电层表面上的二级导电层组合而成。

所述的连接层为铝，厚度为10-50μm。

所述的合金缓冲层的厚度为50-200μm，所述的缓冲层金属为Cu与Mo、W、Ti中的至少一种形成的合金，所述的合金缓冲层的热膨胀系数为5×10^-6/℃至18×10^-6/℃。

所述的绝缘层的厚度为10-100μm。

所述的一级导电层的厚度为300-850?，二级导电层的厚度为0.05-1mm；所述的一级导电层金属为Ag、Cu、Au、Al、Ni、Fe中的一种或至少两种形成的合金，所述的二级导电层金属为Ag、Cu、Au中的一种或至少两种形成的合金。

一种高导热基板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）通过物理气相沉积或热浸镀在合金缓冲层一面形成一层铝以形成铝基板和缓冲层的连接层，再通过扩散焊的方式，将合金缓冲层与铝基板连接起来；

2）通过物理气相沉积或热浸镀，在缓冲层另一面上覆盖一层铝；

3）采用阳极氧化法或微弧氧化，将上步中的铝层转化成氧化铝绝缘层；

4）采用物理气相沉积，在绝缘层表面形成一级导电层；

5）采用电化学沉积法，在一级导电层表面形成二级导电层。

阳极氧化法所用的阳极氧化液为硫酸-草酸体系，硫酸的浓度为0.16-0.2mol/L，草酸的浓度为0.16-0.2mol/L，阳极氧化液中还含有0.1-0.15wt%的稀土盐，所述的稀土盐为硝酸钇、硫酸铈、硫酸镧中的至少一种；阳极氧化法中，电压为100V，石墨为阴极，氧化时间为3-4h。