專利名稱：絕緣導熱金屬基板的制備方法
絕緣導熱金屬基板的制備方法技術領域：
本發明是一種絕緣導熱金屬基板的制備方法，特別是一種可對任何表面狀 態的金屬基板進行均勻鍍膜的絕緣導熱金屬基板的制備方法。背景技術：
良好的絕緣導熱基板必須具備高熱傳導性、絕緣性、低膨脹系數。傳統絕緣導熱基板制備方法之一是在塑料基板上印刷銅箔電路如FR4印刷 電路基板(PCB)，其熱導率(K)約為0.36W/m，K，其缺點是熱性能較差。絕緣導熱基板制備方法之二是PCB基板上需貼附一片金屬板如鋁基板，即 所謂的Metal Core PCB基板，以提高散熱效率。不過其介電層的熱傳導率相當 于印刷電路基板，同時操作溫度局限于14(TC以內，制程溫度局限于250 300 。C內。絕緣導熱基板制備方法之三是直接采用燒結成型的陶瓷基板如AlN/SiC基 板，具有很好的絕緣性和導熱性，但是其尺寸限于4.5平方英寸以下，無法用 于大面積的面板。除此之外，絕緣導熱基板制備方法之四是在銅板和陶瓷之間通02高溫下迸 行結合反應得到的直接銅接合基板(DBC:Direct Bonded Copper),兼具高導熱 率及低熱膨脹性和介電性。但其操作和制程溫度需高于80(TC以上。目前市面上還未見到在金屬基材上，運用等離子化學氣相沉積法(Plasma Chemical Vapor D印osition， PCVD)之新穎的薄膜鍍膜技術制備絕緣導熱金屬 基板之方法。
發明內容本發明的主要目的在于提供一種可對任何表面狀態的金屬基板進行均勻鍍 膜的絕緣導熱金屬基板的制備方法。為達上述目的，本發明提供一種絕緣導熱金屬基板的制備方法，其包括以 下步驟提供一金屬基材并將該金屬基材置于等離子反應室中；將混有高侵蝕性氣體的氣體混合物通入該等離子反應室中，對該金屬基材的表面做不規則性地侵蝕以形成具有納米級表面粗糙度；于該等離子反應室中等離子化學氣相沉 積，產生自由基等離子，并在該金屬基材的表面形成多層高導熱涂層。本發明的高導熱涂層較佳包括等離子界面轉換層及等離子高導熱絕緣層， 且該高導熱涂層為復合堆疊而成。與現有技術相比較，將等離子化學氣相沉積制程使用在絕緣導熱基板制備 中的薄膜沉積，有數個優點。由于等離子化學氣相沉積制程是一種干式涂布制程，因此不會改變金屬基材而只會改變表面特性。等離子化學氣相沉積制程能 夠將可氣態蒸發與可凝結之化學品沉積在金屬基材上。等離子化學氣相沉積制 程是一種純薄膜沉積制程，并且其可精確控制涂層之化學成分以及納米至微米 級的沉積厚度。且本發明中等離子活化氣體混合物的過程實質上產生只包含自 由基的等離子(第一 自由基等離子與第二自由基等離子)，由于自由基不帶電而 呈電中性，因此自由基之分布不會受到電場(用于維持等離子)之影響。因此， 第一 自由基等離子與第二自由基等離子可均勻地分布在該金屬基材的周圍并均 勻沉積于該金屬基材的表面，且金屬基板的表面狀態不會影響鍍膜的均勻性。具體實施方式
本發明絕緣導熱金屬基板的制備方法包括以下步驟1提供一金屬基材并將該金屬基材置于等離子反應室(等離子反應室可為 批次式或連續式(in-line)化學氣相沉積反應器)中，當金屬基材放在等離子中 時，金屬基材表面會帶2(T30 volts的負電壓。其中，該金屬基材的表面為條 狀、平面、曲面或三維等任何形狀和任何的表面狀態。該金屬基材的材質為銅 合金、不銹鋼、Ni-Ti合金、鎂合金或鋁合金等金屬中的一種。且該金屬基材需 經前處理，前處理包括脫脂，酸洗，清洗等步驟，使該金屬基材的表面清潔。2等離子前處理將混有高侵蝕性氣體(如CF4， CF2C12， Cl2等的一種或多種)的氣體混合物通 入該等離子反應室中，對該金屬基材的表面做不規則性地侵蝕以形成納米級表 面粗糙度；其中，氣體混合物中還包括反應性氣體(可為氮氣或氧氣)或惰性氣 體(可為Ar或He)。3等離子氣相沉積于該等離子反應室中等離子化學氣相沉積，以使該金屬基材的表面形成多 層髙導熱涂層，其中，該高導熱涂層包括等離子界面轉換層及等離子高導熱絕緣層，且多層高導熱涂層為復合堆疊而成。等離子氣相沉積的具體步驟包括 等離子氣相沉積漸變層及等離子氣相沉積高導熱絕緣層。3. 1等離子氣相沉積漸變層將混有硅源前驅物(precursor,如TMS)的氣體混合物通入該等離子反應 室中，其中，氣體混合物中還包括反應性氣體，且反應性氣體包含氣態氧或水 蒸氣。通過等離子活化該氣體混合物而在等離子反應室中產生第一自由基等離 子，第一 自由基等離子靠著低壓氣相擴散在該金屬基材的表面產生等離子界面 轉換層(例如二氧化硅)。等離子界面轉換層可把金屬表面疏水或親水轉換成可 控制且均一的特性表面，并且會大輻降低表面粗造度。可以控制等離子界面轉 換層的厚度從10納米到10微米左右?？梢栽谌我鈺r間改變氣相成份組成而達 成不同性質的等離子界面轉換層，且該等離子界面轉換層的結構可為單層膜或 多層膜，且多層膜的膜層之間呈漸變狀。3. 2.等離子氣相沉積高導熱絕緣層將混有高導熱化學前趨物的氣體混合物通入該等離子反應室中，其中，氣 體混合物中包括有金屬或陶瓷的高導熱化學前趨物(如Tatanluffl的前趨物 Ta(EtCp)2(C0)服tCp或Al(CH3)3)、反應性氣體(如02, N2， H20，肌等)及惰性氣 體(如Ar， He等等)。通過等離子活化該氣體混合物而在等離子反應室中產生第 二自由基等離子，第二自由基等離子靠著低壓氣相擴散在該等離子界面轉換層 的表面產生等離子高導熱絕緣層，其中，所產生的高導熱絕緣層可為 A1203， A1N， BeO和Ta205。高導熱絕緣層厚度控制從20納米到10微米左右。
權利要求
1.一種絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)提供一金屬基材并將該金屬基材置于等離子反應室中；(2)將混有高侵蝕性氣體的氣體混合物通入該等離子反應室中，對該金屬基材的表面做不規則性地侵蝕以形成納米級表面粗糙度；(3)于該等離子反應室中等離子化學氣相沉積，產生自由基等離子，并在該金屬基材的表面形成多層高導熱涂層。
2. 根據權利要求1所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于該 等離子反應室為批次式或連續式化學氣相沉積反應器。
3. 根據權利要求1所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于該金屬基材的表面為條狀、平面、曲面或三維形狀。
4. 根據權利要求1所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于該金屬基材的材質為銅合金、不銹鋼、Ni-Ti合金、鎂合金或鋁合金中的任何一種。
5. 根據權利要求1所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于該金屬基材在進入等離子反應室前已經過前處理，前處理包括脫脂，酸洗，清洗。
6. 根據權利要求1所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于步驟(2)中的氣體混合物中還包括反應性氣體或惰性氣體。
7. 根據權利要求1所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于步驟(2)中的高侵蝕性氣體為CF4， CF2C12， Cl2中的一種或幾種。
8. 根據權利要求1所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于該高導熱涂層包括等離子界面轉換層及等離子高導熱絕緣層，且多層高導熱涂層 為復合堆棧而成。
9. 根據權利要求8所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于步 驟(3)的具體步驟包括(3. l)將混有硅源前驅物的氣體混合物通入該等離子反應室中，通過等離子活化該氣體混合物而在等離子反應室中產生第一 自由基等離子，第一 自由基等離子靠著低壓氣相擴散在該金屬基材的表面產生等離子界面轉f奐層；(3. 2)將混有金屬或陶瓷的化學前趨物的氣體混合物通入該等離子反應室中；通過等離子活化該氣體混合物而在等離子反應室中產生第二自由基等離子，第二 自由基等離子靠著低壓氣相擴散在該等離子界面轉換層的表面產生等離子高導 熱絕緣層。
10. 根據權利要求9所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于步 驟(3. l)的氣體混合物還包括反應性氣體，反應性氣體為氣態氧或水蒸氣。
11. 根據權利要求9所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于:等離子界面轉換層為單層膜。
12. 根據權利要求9所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于等 離子界面轉換層為多層膜。
13. 根據權利要求9所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于步 驟(3. 2)的金屬或陶瓷的化學前趨物為(Ta(EtCp)2 (CO) HEtCp或Al (CH3)3中的一 種。
14. 根據權利要求9所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于步驟(3. 2)的氣體混合物還包括反應性氣體和惰性氣體。
15. 根據權利要求14所述的絕緣導熱金屬基板的制備方法，其特征在于 步驟(3.2)的反應性氣體為02， N2， H20， NH3。
全文摘要
本發明提供一種絕緣導熱金屬基板的制備方法，其包括以下步驟提供一金屬基材并將其置于等離子反應室中；將混有高侵蝕性氣體的氣體混合物通入該等離子反應室中，對該金屬基材的表面做不規則性地侵蝕；于該等離子反應室中等離子化學氣相沉積，產生自由基等離子，并在該金屬基材的表面形成多層高導熱涂層。本發明可對任何表面狀態的任何金屬基板進行均勻鍍膜。
文檔編號C23C16/513GK101298673SQ20071002210
公開日2008年11月5日 申請日期2007年4月30日 優先權日2007年4月30日
發明者吳政道, 胡振宇, 郭雪梅 申請人:漢達精密電子(昆山)有限公司