申请/专利权人：陕西生益科技有限公司

申请日：2018-11-08

公开（公告）日：2020-07-28

公开（公告）号：CN109310013B

主分类号：H05K3/38(20060101)

分类号：H05K3/38(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.28#授权;2019.03.05#实质审查的生效;2019.02.05#公开

摘要：本发明公开了一种用金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，首先金属基板采用球型石英砂进行第一次喷砂清洁，其次采用球型碳化硅进行第二次喷砂表面处理，再次采用球型石英砂进行第三次喷砂表面处理，消除喷砂处理后金属基板表面金属尖牙的同时提高比表面积；最后在处理后的金属基板表面涂覆增强剂。本发明方法制备的金属基板比表面积高、无尖锐毛刺，与增强剂共同作用，显著提高绝缘层与金属基板之间的结合力，同时明显提高金属基覆铜板的耐压性能、稳定性和可靠性；通过粘结性能测试发现，本发明方法制备的金属基板较物理拉丝打磨处理方法，金属基板粘结性和耐热性提高明显，同时击穿电压稳定性较物理拉丝打磨处理提高3.5‑3.8kV。

主权项：1.一种金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，该处理方法具体包括以下步骤：步骤1：使用球形石英砂砂丸对金属基板表面进行第一次喷砂处理后对金属基板板面进行清洗，所述的球形石英砂砂丸的粒径为0.1～0.12mm；步骤2：使用球形碳化硅砂丸对金属基板表面进行第二次喷砂处理后对金属基板板面进行清洗，所述的球形碳化硅砂丸的粒径为0.5～1.0mm；步骤3：使用球形石英砂砂丸对金属基板表面进行第三次喷砂处理后对金属基板板面进行清洗、烘干，所述的球形石英砂砂丸的粒径为0.2～0.25mm；步骤4：在步骤3处理后的金属基板表面涂覆增强剂，然后置于烘箱中烘干，最终得到表面处理后的金属基板。

全文数据：一种金属基覆铜板用金属基板表面处理方法技术领域本发明属于金属基覆铜板技术领域，具体涉及一种金属基覆铜板用金属基板表面处理方法。背景技术随着国家节能减排政策的不断推进，LED的应用领域越来越广泛。对金属基覆铜板基材有着更高的可靠性要求。金属基覆铜板中为了达到较高的散热性需要添加大量的导热填料，使得金属基覆铜板中绝缘层与金属基板之间的结合力较低，在PCB加工过程中绝缘层出现断裂及分层脱落，长期使用时由于结合力较低使得可靠性变差，存在使用寿命短的问题。金属基覆铜板对耐压绝缘性能有较高要求，耐压性能越高，可靠性越好。目前金属基板最常用的表面处理工艺有电化学方法和物理打磨方法，其中，电化学方法不利于环保要求，且对金属基板中铝的应用性差；物理拉丝、磨刷打磨方法为使用较为常用的表面处理方法，其采用陶瓷辊、尼龙辊、布织物、砂带对金属表面进行处理，处理的金属基板比表面积低、均匀性差且表面形成铝尖，易形成尖端放电降低绝缘可靠性。发明内容为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，适用于铜、铝、铁基板等，改善金属基板与绝缘层的粘结性和可靠性，解决现有的金属基板表面处理方法处理的金属基板表面均匀性差且易尖端放电，污染环境的问题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：此处与权利要求部分一致，随后由我补充与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明方法制备的金属基板比表面积高、无尖锐毛刺，与增强剂共同作用，显著提高绝缘层与金属基板之间的结合力，同时明显提高金属基覆铜板的耐压性能、稳定性和可靠性；通过粘结性能测试发现，本发明方法制备的金属基板较物理拉丝打磨处理方法，金属基板粘结性和耐热性提高明显，同时击穿电压稳定性较物理拉丝打磨处理提高3.5-3.8kV。金属基板表面粗糙度为Ra≤0.4um，Rz≤1.0um；另外，本发明的表面处理工艺环保，自动化程度高，可连续化生产。附图说明图1是本发明实施例1制备的铝基板的表面形貌图。图2是本发明对比例1制备的铝基板的表面形貌图。以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。具体实施方式本发明公开了一种金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，首先对金属基板表面依次进行至少三次喷砂处理，其中，第一次和最后一次喷砂所用砂丸为石英砂，其余的喷砂处理过程所用砂丸为碳化硅砂或者石英砂丸；然后对经最后一次喷砂处理后的金属基板表面涂覆增强剂，烘干，得到表面处理后的金属基板。在喷砂过程中一般次数越多，成本越高，而且效率越低，本发明在进行三次喷砂处理后金属基板与绝缘层的结合较好，且击穿电压稳定性和耐热性能也有明显改善。本发明的处理方法具体包括：步骤1：第一次喷砂处理：采用喷淋冲洗的方式将酒精喷洒在金属基板表面，对金属基板进行清洗，然后采用压缩空气清洗表面残留酒精；采用粒径0.1～0.12mm、莫式硬度为7.0～7.3级的球形石英砂，喷砂枪口垂直于金属基板水平面进行喷砂，金属基板承受砂丸撞击的单位力值为0.8～1.0kgcm2，喷砂行进速度为0.5～1.0mmin；对完成喷砂的金属基板采用酒精进行喷淋清洁，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除。步骤2：第二次喷砂处理：采用比重为3.0～3.2、莫式硬度9.3～9.5级、粒径0.5～1.0mm的球形碳化硅进行第二次喷砂处理，喷砂枪口垂直于金属基板水平面进行喷砂，金属基板承受砂丸撞击的单位力值为6～7kgcm2，喷砂速度为0.5～1.0mmin；对完成喷砂的金属基板采用酒精和丙酮进行喷淋清洁，优选酒精，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除。步骤3：第三次喷砂处理：采用粒径为0.2～0.25mm、莫式硬度为7.0～7.3的球形石英砂砂丸进行第三次喷砂处理，消除第二次喷砂粗化处理后金属尖牙，同时提高金属基板表面比表面积。处理过程中喷砂枪口垂直于金属基板水平面进行喷砂，金属基板承受砂丸撞击的单位力值为3～3.5kgcm2，喷砂速度为0.5～1.0mmin；对完成喷砂的金属基板采用酒精进行喷淋清洁，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除；最后在80℃的烘箱中烘干。步骤4：喷涂增强剂：将增强剂用酒精配制成60％-80％的增强剂溶液，其中增强剂的分子量小于300，优选的，增强剂选择丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸聚合物盐中的任意一种或至少两种的混合。将增强剂溶液喷涂在喷砂处理后的金属基板表面，喷涂厚度为5um-10um，喷涂完成后在温度为100～150℃的烘箱中烘干，时间为5～15min。优选的，增强剂的涂覆厚度为5～10um。本发明的金属基板为铝基板、铜基板或铁基板。以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例中，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。实施例1本实施例给出一种铝基覆铜板用铝基板表面处理方法，具体包括：步骤1：采用喷淋冲洗的方式将酒精喷洒在铝基板表面，对铝基板进行清洗，然后采用压缩空气清洗表面残留酒精；采用粒径0.1mm、莫式硬度为7.0级的球形石英砂，喷砂枪口垂直于铝基板水平面进行喷砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为0.8kgcm2，喷砂行进速度为0.5mmin；对完成喷砂的铝基板采用酒精进行喷淋清洁，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除。步骤2：采用比重为3.0、莫式硬度9.5级、粒径0.6mm的球形碳化硅进行第二次喷砂处理，喷砂枪口垂直于铝基板水平面进行喷砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为6kgcm2，喷砂速度为0.5mmin；采用酒精喷淋清洁喷砂处理的铝基板，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除。步骤3：采用粒径为0.2mm、莫式硬度为7.0的球形石英砂砂丸进行第三次喷砂处理；处理过程中喷砂枪口垂直于铝基板水平面进行喷砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为3kgcm2，喷砂速度为0.5mmin；对完成喷砂的铝基板采用酒精进行喷淋清洁，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除；最后在80℃的烘箱中烘干。步骤4：将增强剂用酒精配制成60％的增强剂溶液，其中，增强剂选择丙烯酸羟乙酯与丙烯酸羟丙酯按重量比例为1：1混合的混合液，将增强剂溶液喷涂在喷砂处理后的铝基板表面，喷涂厚度为6um，喷涂完成后在温度为100℃的烘箱中烘干，时间为13min，即可得处理后的铝基板。本实施例制备的铝基板的形貌图如图1所示，铝基板表面粗糙度为Ra为0.28～0.32um，Rz为0.6～0.75um，均匀性好，消除表面凹凸不平引起的铝尖问题。将本实施例制备的铝基板与导热玻璃布粘结片和铜箔进行叠配组合，在150～195℃、30-45kgcm2压力条件下热压成铝基覆铜板，其性能测试结果见下表1。实施例2本实施例与实施例1的区别在于：第一喷砂中采用粒径0.12mm、莫式硬度为7.3级的球形石英砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为1.0kgcm2，喷砂速度为1mmin；第二次喷砂中采用比重3.2、莫式硬度9.5级、粒径1.0mm的球形碳化硅，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为7kgcm2，喷砂速度为1mmin；第三次喷砂采用粒径0.25mm、莫式硬度7.3级的球形石英砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为3.5kgcm2，喷砂速度为1mmin。增强剂选择甲基丙烯酸羟乙酯与甲基丙烯酸羟丙酯按照重量比为1：1混合的混合液，并用酒精配制成80％的增强剂溶液；喷涂厚度为8um。本实施例制备的铝基板的表面形貌铜实施例1，铝基板表面粗糙度为Ra为0.34～0.36um，Rz为0.7～0.8um。将本实施例制备的铝基板、导热玻璃布粘结片和铜箔进行叠配组合，在温度170～200℃、压力40～50kgcm2条件下热压成金属基覆铜板，其性能测试结果见下表1。实施例3本实施例与实施例1的区别在于：第一喷砂中采用粒径0.11mm、莫式硬度为7.1级的球形石英砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为0.9kgcm2，喷砂速度为0.8mmin；第二次喷砂中采用比重3.1、莫式硬度9.4级、粒径0.8mm的球形碳化硅，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为6.5kgcm2，喷砂速度为0.8mmin；第三次喷砂采用粒径0.23mm、莫式硬度7.1级的球形石英砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为3.2kgcm2，喷砂速度为0.8mmin。增强剂选择甲基丙烯酸羟乙酯与甲基丙烯酸羟丙酯按照重量比为1：1混合的混合液，并用酒精配制成70％的增强剂溶液；喷涂厚度为8um。本实施例制备的铝基板的表面形貌铜实施例1，铝基板表面粗糙度Ra为0.39～0.40um，Rz为0.9～1.0um，将本实施例制备的铝基板、导热玻璃布粘结片和铜箔进行叠配组合，在温度170～200℃、压力40～50kgcm2条件下热压成铝基覆铜板，其性能测试结果见下表1。实施例4本实施例与实施例1的区别在于：所述的金属基板为铜基板；第一喷砂中采用粒径0.12mm、莫式硬度为7.0级的球形石英砂，铜基板承受砂丸撞击的单位力值为0.9kgcm2，喷砂速度为0.9mmin；第二次喷砂中采用比重3.0、莫式硬度9.4级、粒径0.7mm的球形碳化硅，铜基板承受砂丸撞击的单位力值为6.2kgcm2，喷砂速度为0.9mmin；第三次喷砂采用粒径0.23mm、莫式硬度7.1级的球形石英砂，铜基板承受砂丸撞击的单位力值为3.1kgcm2，喷砂速度为0.9mmin。增强剂选择甲基丙烯酸羟乙酯与甲基丙烯酸羟丙酯按照重量比为1：1混合的混合液，并用酒精配制成80％的增强剂溶液，喷涂厚度为8um。本实施例制备的铜基板的表面形貌铜实施例1，铜基板表面粗糙度Ra为0.38～0.39um，Rz为0.9～1.0um。将本实施例制备的铜基板、导热玻璃布粘结片和铜箔进行叠配组合，在温度170～200℃、压力40～50kgcm2条件下热压成铜基覆铜板，其性能测试结果见下表1。实施例5本实施例与实施例1的区别在于：所述的金属基板为铁基板；第一喷砂中采用粒径0.12mm、莫式硬度为7.3级的球形石英砂，铁基板承受砂丸撞击的单位力值为1.0kgcm2，喷砂速度为0.9mmin；第二次喷砂中采用比重3.2、莫式硬度9.4级、粒径1.0mm的球形碳化硅，铁基板承受砂丸撞击的单位力值为7.0kgcm2，喷砂速度为0.9mmin；第三次喷砂采用粒径0.24mm、莫式硬度7.1级的球形石英砂，铁基板承受砂丸撞击的单位力值为3.4kgcm2，喷砂速度为0.9mmin。增强剂选择甲基丙烯酸羟乙酯与甲基丙烯酸羟丙酯按照重量比为1：1混合的混合液，并用酒精配制成80％的增强剂溶液；喷涂厚度为9um。本实施例制备的铁基板的表面形貌铜实施例1，铁基板表面粗糙度Ra为0.39～0.40um，Rz为0.9～1.0um。将本实施例制备的铁基板、导热玻璃布粘结片和铜箔进行叠配组合，在温度170～200℃、压力40～50kgcm2条件下热压成铁基覆铜板，其性能测试结果见下表1。实施例6本实施例与实施例1的区别在于：采用五次喷砂方法对铝基板表面进行处理。具体包括：步骤1：采用喷淋冲洗的方式将酒精喷洒在铝基板表面，对铝基板进行清洗，然后采用压缩空气清洗表面残留酒精；采用粒径0.1mm、莫式硬度为7.0级的球形石英砂，喷砂枪口垂直于铝基板水平面进行喷砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为0.8kgcm2，喷砂行进速度为0.5mmin；对完成喷砂的铝基板采用酒精进行喷淋清洁，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除。步骤2：采用比重为3.0、莫式硬度9.5级、粒径0.6mm的球形碳化硅进行第二次喷砂处理，喷砂枪口垂直于铝基板水平面进行喷砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为6kgcm2，喷砂速度为0.5mmin；采用酒精喷淋清洁喷砂处理的铝基板，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除。步骤3：采用粒径为0.25mm、莫式硬度为7.1的球形石英砂砂丸进行第三次喷砂处理；处理过程中喷砂枪口垂直于铝基板水平面进行喷砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为3.2kgcm2，喷砂速度为0.5mmin；对完成喷砂的铝基板采用酒精进行喷淋清洁，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除。步骤4：采用比重为3.2、莫式硬度9.5级、粒径0.5mm的球形碳化硅进行第四次喷砂处理，喷砂枪口垂直于铝基板水平面进行喷砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为6kgcm2，喷砂速度为0.5mmin；采用酒精喷淋清洁喷砂处理的铝基板，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除。步骤5：采用粒径为0.2mm、莫式硬度为7.1的球形石英砂砂丸进行第三次喷砂处理；处理过程中喷砂枪口垂直于铝基板水平面进行喷砂，铝基板承受砂丸撞击的单位力值为3kgcm2，喷砂速度为0.5mmin；对完成喷砂的铝基板采用酒精进行喷淋清洁，清洁后采用压缩空气对酒精进行清洗清除；最后在80℃的烘箱中烘干。步骤6：将增强剂用酒精配制成60％的增强剂溶液，其中，增强剂选择丙烯酸羟乙酯与丙烯酸羟丙酯按重量比例为1：1混合的混合液，将增强剂溶液喷涂在喷砂处理后的铝基板表面，喷涂厚度为6um，喷涂完成后在温度为100℃的烘箱中烘干，时间为13min，即可得处理后的铝基板。本实施例制备的铝基板的形貌图如图1所示，铝基板表面粗糙度为Ra为0.36～0.39um，Rz为0.9～1.0um。将本实施例制备的铝基板与导热玻璃布粘结片和铜箔进行叠配组合，在150～195℃、30～45kgcm2压力条件下热压成铝基覆铜板，其性能测试结果见下表1。对比例1采用物理拉丝打磨方法对铝板进行表面处理，Ra为0.5～1.2um、Rz为1.5～4.0um，然后采用有机溶剂进行清洁、烘干；得到的铝板表面行为如图2所示，从图2可以看出，铝板表面条状纹路突出，均匀性差，铝尖明显。将处理好的金属基板、导热玻璃布粘结片和铜箔进行叠配组合，在温度为150～195℃、压力为30～45kgcm2条件下热压成金属基覆铜板，其性能测试结果见下表1。对比例2将增强剂用酒精配制成80％的增强剂溶液，增强剂选择甲基丙烯酸羟乙酯与甲基丙烯酸羟丙酯按重量比例为1：1混合的混合液；将增强剂溶液喷涂在未经表面处理的金属基板表面，喷涂厚度为8um，喷涂完成后在温度为100℃的烘箱中烘干，时间为13min；将涂覆增强剂后的金属基板与导热玻璃布粘结片进行组合，在温度170～200℃、40-50kgcm2压力条件下热压成金属基覆铜板，性能测试结果见下表1。表1性能测试结果测试项目剥离强度热应力击穿电压，AC条件T288℃，10sT288℃A态单位NmmMinkV实施例17.5508.3实施例27.8558.0实施例38.3629.0实施例48.1618.7实施例58.0608.9实施例68.3639.2对比例14.2304.5对比例22.5258.4通过以上测试结果可得，本发明方法处理的金属基板较物理拉丝打磨处理金属基板粘结性和耐热性提高明显，铝板与绝缘层之间的结合力高，可靠性强。同时击穿电压稳定性较高，较物理拉丝打磨处理提高3.5-3.8kV，效果明显。综上所述，本发明的制备方法制备的金属基板使用在金属基覆铜板中，可实现金属基板与绝缘层之间的高粘结性、高可靠性，提高金属基覆铜板耐压性能。

权利要求：1.一种金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，该处理方法包括：首先对金属基板表面依次进行至少三次喷砂处理，其中，第一次和最后一次喷砂所用砂丸为石英砂，其余的喷砂处理过程所用砂丸为碳化硅砂丸或者石英砂丸，其中至少一次使用碳化硅砂丸；然后对经最后一次喷砂处理后的金属基板表面涂覆增强剂，烘干，得到表面处理后的金属基板。2.如权利要求1所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，首先对金属基板表面依次进行三次喷砂处理，其中，第一次和第三次喷砂所用砂丸均为石英砂，第二次喷砂处理过程所用砂丸为碳化硅砂丸；然后对经最后一次喷砂处理后的金属基板表面涂覆增强剂，烘干，得到表面处理后的金属基板。3.如权利要求1或2所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，该处理方法具体包括以下步骤：步骤1：使用球形石英砂砂丸对金属基板表面进行第一次喷砂处理后对金属基板板面进行清洗，所述的球形石英砂砂丸的粒径为0.1～0.12mm；步骤2：使用球形碳化硅砂丸对金属基板表面进行第二次喷砂处理后对金属基板板面进行清洗，所述的球形碳化硅砂丸的粒径为0.5～1.0mm；步骤3：使用球形石英砂砂丸对金属基板表面进行第三次喷砂处理后对金属基板板面进行清洗、烘干，所述的球形石英砂砂丸的粒径为0.2～0.25mm；步骤4：在步骤3处理后的金属基板表面涂覆增强剂，然后置于烘箱中烘干，最终得到表面处理后的金属基板。4.如权利要求1或2所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，所述的增强剂的分子量小于300；优选的，所述增强剂选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸聚合物盐中的任意一种或至少两种的混合物。更优选的，每次喷砂处理过程中，喷砂枪口垂直于金属基板表面。5.如权利要求2所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，所述的步骤3的烘干温度为80℃，步骤4的烘干温度为100～150℃，烘干时间为5～15min。6.如权利要求2所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，所述的第一次喷砂处理中球形石英砂的莫式硬度为7.0～7.3级，第一次喷砂处理时金属基板承受砂丸撞击的单位力值为0.8～1.0kgcm2，喷砂行进速度为0.5～1.0mmin。7.如权利要求2所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，所述的第二次喷砂处理中球形碳化硅的莫式硬度为9.3～9.5级，球形碳化硅的比重为3.0～3.2；第二次喷砂处理时金属基板承受砂丸撞击的单位力值为6～7kgcm2，喷砂行进速度为0.5～1.0mmin。8.如权利要求2所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，所述的第三次喷砂处理中球形石英砂的莫式硬度为7.0～7.3级；第三次喷砂处理时金属基板承受砂丸撞击的单位力值为3～3.5kgcm2，喷砂行进速度为0.5～1.0mmin。9.如权利要求2所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，所述的步骤1、步骤2和步骤3中对金属基板板面进行清洗的具体过程为：首先采用溶剂清洗或超声清洗中的任意一种对金属基板板面进行清洗，然后采用压缩空气清除金属基板进行冲洗。10.如权利要求1所述的金属基覆铜板用金属基板表面处理方法，其特征在于，所述的金属基板为铝基板、铜基板或铁基板，所述增强剂的涂覆厚度为5～10um。

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