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JP2005277137A - High efficiency heat conducting circuit board and its manufacturing method - Google Patents

High efficiency heat conducting circuit board and its manufacturing method Download PDF

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JP2005277137A
JP2005277137A JP2004088849A JP2004088849A JP2005277137A JP 2005277137 A JP2005277137 A JP 2005277137A JP 2004088849 A JP2004088849 A JP 2004088849A JP 2004088849 A JP2004088849 A JP 2004088849A JP 2005277137 A JP2005277137 A JP 2005277137A
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Japan
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circuit board
metal oxide
heat conduction
efficiency heat
oxide layer
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Shuryo Ka
主亮 何
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Feng Chia University
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Feng Chia University
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high efficiency heat conducting circuit board and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The high efficiency heat conducting circuit board for electrically connecting an electronic part (5) includes a plurality of conductive contactors (4) for electrically connecting a metal oxide layer (3) formed of a micro arc oxidation on a metal substrate (2) and the electronic part (5) formed by plasma ion plating on the metal oxide layer (3). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高効率熱伝導回路基板およびその製造方法に関し、より詳しくは、金属酸化物層を形成した金属基板と、金属酸化物層の上に形成した、電子部品を電気的に接続する導電性接触子とを有する高効率熱伝導回路基板、および、その製造方法に関する。   The present invention relates to a high-efficiency heat conduction circuit board and a manufacturing method thereof, and more specifically, a metal substrate on which a metal oxide layer is formed and a conductive material electrically connected to an electronic component formed on the metal oxide layer. The present invention relates to a high-efficiency heat conduction circuit board having a conductive contact and a manufacturing method thereof.

かつて、電気および光電部品の熱放散および電気的絶縁の要求は、それらの部品の動作の結果として生じる熱がさほど高くないため、樹脂基板の使用によって充足させることができた。近年、情報通信製品が幅広く使用されているため、市場におけるダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)のような電子装置の需要が高まっており、半導体および光電部品の製造プロセスは超大規模集積回路(VLSI)に向かって発展してきた。多層配線した装置の熱放散の問題は深刻で無視できない。   In the past, the heat dissipation and electrical insulation requirements of electrical and photoelectric components could be satisfied by the use of resin substrates because the heat generated as a result of the operation of those components was not very high. In recent years, due to the widespread use of information and communication products, the demand for electronic devices such as dynamic random access memory (DRAM) in the market is increasing, and the manufacturing process of semiconductors and photoelectric components is very large scale integrated circuits ( VLSI). The problem of heat dissipation in multi-layered devices is serious and cannot be ignored.

図1に示すように、電子装置に使用する従来の回路基板1は、アルミニウム基板11と、アルミニウム基板11の上に形成したエポキシ樹脂層12と、エポキシ樹脂層12の上に電気化学的にメッキした銅接触子13とを含む。   As shown in FIG. 1, a conventional circuit board 1 used for an electronic device includes an aluminum substrate 11, an epoxy resin layer 12 formed on the aluminum substrate 11, and an electrochemical plating on the epoxy resin layer 12. Copper contacts 13.

エポキシ樹脂層12と銅接触子13との間の表面特性の差が大きいために、銅接触子13は、エポキシ樹脂12にほとんど接着できない。それ故に、銅接触子13のエポキシ樹脂層12上への電気化学的メッキに先立って、エポキシ樹脂層12の表面粗し、および、酸化還元反応によるエポキシ樹脂層12の表面の鋭敏化と活性化のような一連の前処理が、エポキシ樹脂層12への銅接触子13の接着を改善するために実行されなければならない。   Since the difference in surface characteristics between the epoxy resin layer 12 and the copper contact 13 is large, the copper contact 13 can hardly adhere to the epoxy resin 12. Therefore, prior to electrochemical plating of the copper contactor 13 on the epoxy resin layer 12, the surface of the epoxy resin layer 12 is roughened and the surface of the epoxy resin layer 12 is sensitized and activated by oxidation-reduction reaction. A series of pretreatments like this must be performed to improve the adhesion of the copper contact 13 to the epoxy resin layer 12.

従来の回路基板1は、以下の欠点を有する。
(1) エポキシ樹脂層12は、0.2W/m/Kと低い熱伝導率を有し、該熱伝導率は、集積回路産業の現在の熱放散の要求を満たすことができず、そのような低い熱伝導率のために基板11に取り付けた部品の耐用年数を短縮ことになり得る。
(2) 銅接触子13の電気化学的メッキに先立ってエポキシ樹脂層12の表面を前処理する必要があり、そのような前処理は煩雑で高価である。
(3) エポキシ樹脂層12を表面粗しによって前処理する必要があるので、集積回路の細い線幅を達成することができない。
(4) 電気化学的メッキにより銅接触子13を形成することは、水質汚染の源である。
The conventional circuit board 1 has the following drawbacks.
(1) The epoxy resin layer 12 has a low thermal conductivity of 0.2 W / m / K, which cannot meet the current heat dissipation requirements of the integrated circuit industry, and so on. Due to the low thermal conductivity, the service life of the components attached to the substrate 11 can be shortened.
(2) The surface of the epoxy resin layer 12 needs to be pretreated prior to the electrochemical plating of the copper contactor 13, and such pretreatment is complicated and expensive.
(3) Since it is necessary to pre-process the epoxy resin layer 12 by roughening the surface, it is not possible to achieve a thin line width of the integrated circuit.
(4) Forming the copper contact 13 by electrochemical plating is a source of water pollution.

それ故、本発明の課題は、従来技術の前記欠点を克服するために、高効率熱伝導回路基板およびその製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a high-efficiency heat conduction circuit board and a method for manufacturing the same in order to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art.

本発明の1つの局面によれば、電子部品を電気的に接続する高効率熱伝導回路基板が提供される。前記伝導回路基板は、金属基板と、前記金属基板の上に形成した金属酸化物層と、前記金属酸化物層の上に形成した、電子部品を電気的に接続する複数の導電性接触子とを含む。   According to one aspect of the present invention, a high-efficiency heat conduction circuit board that electrically connects electronic components is provided. The conductive circuit board includes a metal substrate, a metal oxide layer formed on the metal substrate, and a plurality of conductive contacts electrically connected to electronic components formed on the metal oxide layer. including.

本発明の他の局面によれば、電子部品を電気的に接続する高効率熱伝導回路基板の製造方法が提供される。前記方法は、(a)電解槽の中に金属基板を配置するステップと、(b)前記電解槽の中で前記金属基板を酸化して、その上にマイクロアーク酸化によって金属酸化物層を形成するステップと、(c)前記金属酸化物層の上に電子部品を電気的に接続する複数の導電性接触子を形成するステップとを含む。   According to another aspect of the present invention, a method for manufacturing a high-efficiency heat conduction circuit board that electrically connects electronic components is provided. The method includes: (a) placing a metal substrate in an electrolytic cell; and (b) oxidizing the metal substrate in the electrolytic cell and forming a metal oxide layer thereon by microarc oxidation. And (c) forming a plurality of conductive contacts on the metal oxide layer for electrically connecting electronic components.

本発明の他の特徴と利点は、添付の図面を参照しながらする、以下の、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかとなるであろう。   Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention, with reference to the accompanying drawings.

図2を参照すると、本発明の高効率熱伝導回路基板の好ましい実施形態が示され、本実施形態は、発光ダイオードのような、外側に向かってに延伸する2本の導電性リード51を有する電子部品5を接続し、金属基板2と、金属基板2の上に形成した金属酸化物層3と、金属酸化物層3の上に形成した発光ダイオード5の導電性リード51をそれぞれ電気的に接続した複数の導電性接触子4とを含む。   Referring to FIG. 2, a preferred embodiment of the high efficiency heat conduction circuit board of the present invention is shown, which has two conductive leads 51 extending outwardly, such as light emitting diodes. The electronic component 5 is connected to electrically connect the metal substrate 2, the metal oxide layer 3 formed on the metal substrate 2, and the conductive leads 51 of the light emitting diode 5 formed on the metal oxide layer 3. A plurality of conductive contacts 4 connected to each other.

本実施形態において、金属基板2の製造に適した金属は、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、タンタルおよびそれらの合金を含むがこれらに限られない。好ましくは、金属基板2はアルミニウムからなる。   In the present embodiment, suitable metals for manufacturing the metal substrate 2 include, but are not limited to, aluminum, titanium, magnesium, zirconium, beryllium, tantalum and alloys thereof. Preferably, the metal substrate 2 is made of aluminum.

金属酸化物層3は、金属基板2の上にマイクロアーク酸化により形成され、アルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニア、ベリリア、酸化タンタルおよびそれらの合金で構成する群から選択された金属酸化物からなる。好ましくは、金属基板2の上に形成される金属酸化物層3は、アルミナからなる。   The metal oxide layer 3 is formed on the metal substrate 2 by micro arc oxidation, and is made of a metal oxide selected from the group consisting of alumina, titania, magnesia, zirconia, beryllia, tantalum oxide, and alloys thereof. Preferably, the metal oxide layer 3 formed on the metal substrate 2 is made of alumina.

金属酸化物層3の上の導電性接触子4を形成するのに適した金属は、銅、銀、亜鉛、チタンおよびタングステンを含むがこれらに限られない。好ましくは、導電性接触子4は銅からなる。   Suitable metals for forming the conductive contacts 4 on the metal oxide layer 3 include, but are not limited to, copper, silver, zinc, titanium and tungsten. Preferably, the conductive contact 4 is made of copper.

さらに図3を参照すると、本発明による電子部品5と電気的に接続する高効率熱伝導回路基板の製造方法は、(a)電解槽の中に金属基板2を配置するステップと、(b)電解槽の中で金属基板2を酸化し、その上にマイクロアーク酸化により金属酸化物層3を形成するステップと、(c)金属酸化物層3の上に電子部品5を電気的に接続する複数の導電性接触子4を形成するステップとを含む。   Still referring to FIG. 3, a method for manufacturing a high-efficiency heat conduction circuit board electrically connected to an electronic component 5 according to the present invention includes: (a) placing a metal substrate 2 in an electrolytic cell; and (b) A step of oxidizing the metal substrate 2 in the electrolytic cell and forming a metal oxide layer 3 thereon by micro-arc oxidation; and (c) electrically connecting the electronic component 5 on the metal oxide layer 3. Forming a plurality of conductive contacts 4.

好ましくは、電子部品5は、発光ダイオードのような高出力電子部品である。   Preferably, the electronic component 5 is a high-power electronic component such as a light emitting diode.

本実施形態において、導電性接触子4は、パターニングしたマスクで金属酸化物層3を覆ってから、物理的な蒸着を行うことで金属酸化物層3の上に形成してもよい。代案として、導電性接触子4は、次の、(i)金属酸化物層3の上にパターニングしたフォトレジスト層をフォトリソグラフィを使用して形成するステップと、(ii)金属酸化物層3の上に形成したフォトレジスト層のパターンに対応する導電性接触子4を真空蒸着によって形成するステップと、(iii)導電性接触子4が金属酸化物層3の上に残るように、金属酸化物層3からパターニングしたフォトレジスト層を除去するステップとによって形成してもよい。   In the present embodiment, the conductive contact 4 may be formed on the metal oxide layer 3 by performing physical vapor deposition after covering the metal oxide layer 3 with a patterned mask. As an alternative, the conductive contact 4 comprises the following steps: (i) forming a patterned photoresist layer on the metal oxide layer 3 using photolithography; Forming a conductive contact 4 corresponding to the pattern of the photoresist layer formed thereon by vacuum deposition; and (iii) a metal oxide such that the conductive contact 4 remains on the metal oxide layer 3. It may be formed by removing the patterned photoresist layer from layer 3.

好ましくは、金属基板2は、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、タンタルおよびそれらの合金で構成する群から選択した金属からなる。より好ましくは、金属基板2はアルミニウムからなる。   Preferably, metal substrate 2 is made of a metal selected from the group consisting of aluminum, titanium, magnesium, zirconium, beryllium, tantalum and alloys thereof. More preferably, the metal substrate 2 is made of aluminum.

ステップ(b)において、アルミニウム基板のような金属基板2は、電解質組成分を有する電解槽の中に配置され、続いて、金属基板2の上に金属酸化物層3を形成するために所定の時間、所定の温度でのマイクロアーク酸化により酸化される。好ましくは、電解槽はアンモニア水溶液を含む。より好ましくは、アンモニア水溶液は水溶性塩および導電助剤を含む。   In step (b), a metal substrate 2 such as an aluminum substrate is placed in an electrolytic cell having an electrolyte composition, followed by a predetermined metal oxide layer 3 to form a metal oxide layer 3 on the metal substrate 2. Oxidized by micro-arc oxidation at a predetermined temperature for a time. Preferably, the electrolytic cell contains an aqueous ammonia solution. More preferably, the aqueous ammonia solution contains a water-soluble salt and a conductive assistant.

アンモニア水溶液に含まれる水溶性塩は、リン酸塩、クロム酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩およびそれらの混合物を含むがこれらに限られない。好ましくは、水溶性塩はリン酸塩およびクロム酸塩の混合物を含む。より好ましくは、水溶性塩はリン酸二水素カリウムおよびクロム酸カリウムを含む。   The water-soluble salts contained in the aqueous ammonia solution include, but are not limited to, phosphates, chromates, silicates, carbonates and mixtures thereof. Preferably, the water soluble salt comprises a mixture of phosphate and chromate. More preferably, the water soluble salt comprises potassium dihydrogen phosphate and potassium chromate.

アンモニア水溶液に含まれる導電助剤は、酢酸塩に電離することができる化合物である。好ましくは、導電助剤は酢酸銅である。より好ましい実施形態において、前述の方法のステップ(b)の電解槽は、0.3から0.6モル/リットル(M)のリン酸二水素カリウムと、濃度0.08から0.3モル/リットル(M)のクロム酸カリウムと、濃度0.08から0.5モル/リットル(M)の酢酸イオンとの、2から6容量パーセントのアンモニア水溶液からなる。   The conductive assistant contained in the aqueous ammonia solution is a compound that can be ionized into acetate. Preferably, the conductive aid is copper acetate. In a more preferred embodiment, the electrolytic cell of step (b) of the above method comprises 0.3 to 0.6 mol / liter (M) of potassium dihydrogen phosphate and a concentration of 0.08 to 0.3 mol / liter. It consists of 2 to 6 volume percent aqueous ammonia solution of liter (M) potassium chromate and acetate ions at a concentration of 0.08 to 0.5 mol / liter (M).

ステップ(b)の金属基板2のマイクロアーク酸化は、0℃から150℃の、好ましくは0℃から40℃の温度範囲で行われる。酸化時間は、20分から150分、好ましくは20分から100分の範囲である。   The microarc oxidation of the metal substrate 2 in the step (b) is performed in a temperature range of 0 ° C. to 150 ° C., preferably 0 ° C. to 40 ° C. The oxidation time ranges from 20 minutes to 150 minutes, preferably from 20 minutes to 100 minutes.

本実施形態において、導電製接触子4を形成するための物理的蒸着は、陰極アークプラズマイオンメッキ、スパッタリング、電子ビーム蒸着および熱蒸着を含むがこれらに限られない。好ましくは、導電性接触子4は、陰極アークプラズマイオンメッキによって形成される。陰極アークプラズマイオンメッキは、金属酸化物層3を形成した金属基板2を、ガス源および金属製ターゲット陰極を備える反応室の中に設置したベースの上に配置するステップと、金属原子およびイオンを形成するアーク放電を含む所定の電流を生成するために所定の圧力下で電源供給して金属製ターゲット陰極に所定の電圧を印加するステップと、導電性接触子4を形成するために所定の時間、金属基板2の上の金属酸化物層3の上に金属原子およびイオンを堆積するステップとからなる。   In the present embodiment, physical vapor deposition for forming the conductive contact 4 includes, but is not limited to, cathodic arc plasma ion plating, sputtering, electron beam vapor deposition, and thermal vapor deposition. Preferably, the conductive contact 4 is formed by cathodic arc plasma ion plating. Cathodic arc plasma ion plating includes the steps of placing a metal substrate 2 on which a metal oxide layer 3 is formed on a base placed in a reaction chamber having a gas source and a metal target cathode, and metal atoms and ions. Applying a predetermined voltage to the metal target cathode by supplying power under a predetermined pressure to generate a predetermined current including an arc discharge to be formed; and a predetermined time for forming the conductive contact 4 And depositing metal atoms and ions on the metal oxide layer 3 on the metal substrate 2.

より好ましくは、金属製ターゲット陰極は、銅、銀、亜鉛、チタンおよびタングステンで構成する群から選択した金属からなる。最も好ましくは、金属製ターゲット陰極は銅からなる。本実施形態において陰極アークプラズマイオンメッキに適したガス源は、Ar、N、Hおよびそれらの混合体を含むがこれらに限られない。好ましくは、所定の圧力は0.1から100Paの範囲であり、所定の電圧は20Vから30Vの範囲であり、所定の電流は10Aから150Aの範囲であり、そして、好ましい時間は10分から300分の範囲である。 More preferably, the metal target cathode is made of a metal selected from the group consisting of copper, silver, zinc, titanium and tungsten. Most preferably, the metallic target cathode is made of copper. Gas sources suitable for cathodic arc plasma ion plating in this embodiment include, but are not limited to, Ar, N 2 , H 2 and mixtures thereof. Preferably, the predetermined pressure is in the range of 0.1 to 100 Pa, the predetermined voltage is in the range of 20V to 30V, the predetermined current is in the range of 10A to 150A, and the preferred time is 10 minutes to 300 minutes. Range.

高効率熱伝導回路基板は、先ず、0.5モル/リットル(M)のリン酸二水素カリウムと、0.1モル/リットルのクロム酸カリウムと、濃度0.35モル/リットル(M)の酢酸銅との、4.5容量パーセントのアンモニア水溶液からなる電解槽の中にアルミニウム基板2を配置して準備した。アルミナ層3がアルミニウム基板2の上におよそ15μmの厚さを有するように、アルミニウム基板2の表面を、温度0℃から40℃の温度範囲で、0.045A/cmの電流密度で30分間、マイクロアーク酸化によって酸化した。 A high-efficiency heat conduction circuit board is first composed of 0.5 mol / liter (M) potassium dihydrogen phosphate, 0.1 mol / liter potassium chromate, and a concentration of 0.35 mol / liter (M). The aluminum substrate 2 was arranged and prepared in an electrolytic cell made of a 4.5 volume percent aqueous ammonia solution with copper acetate. The surface of the aluminum substrate 2 is subjected to a temperature range of 0 ° C. to 40 ° C. and a current density of 0.045 A / cm 2 for 30 minutes so that the alumina layer 3 has a thickness of approximately 15 μm on the aluminum substrate 2. Oxidized by micro arc oxidation.

アルミニウム基板2の上にアルミナ層3を形成した後、複数の導電性接触子4をアルミナ層3の上に陰極アークプラズマイオンメッキにより形成した。第1に、アルミナ層3を形成したアルミニウム基板2を、反応室の中に設置したベースの上に配置した。レーザエッチングによりパターニングしたマスクをアルミニウム基板2のアルミナ層3の上に配置した。ガス源として水素ガスを使用し、銅製ターゲット陰極に4Paの操作圧力下で電源により電圧25Vを印加して90Aの電流を流した。メッキの最中、銅原子およびイオンを生成するように、銅製ターゲット陰極の表面でアーク放電を発生させた。銅原子および銅イオンのマスクおよびアルミナ層3の上への堆積を可能とするために、バイアスパルス(−50V(40%)+78V(60%))をベースに100分の間印加した。マスクを除去すると銅接触子4のパターンがアルミナ層3の上に形成された。   After the alumina layer 3 was formed on the aluminum substrate 2, a plurality of conductive contacts 4 were formed on the alumina layer 3 by cathodic arc plasma ion plating. First, the aluminum substrate 2 on which the alumina layer 3 was formed was placed on a base installed in the reaction chamber. A mask patterned by laser etching was placed on the alumina layer 3 of the aluminum substrate 2. Hydrogen gas was used as a gas source, and a voltage of 25 V was applied from a power source to a copper target cathode under an operating pressure of 4 Pa to pass a current of 90 A. During plating, arc discharge was generated on the surface of the copper target cathode so as to generate copper atoms and ions. A bias pulse (−50 V (40%) + 78 V (60%)) was applied for 100 minutes based on a mask of copper atoms and copper ions and to allow deposition on the alumina layer 3. When the mask was removed, a pattern of copper contacts 4 was formed on the alumina layer 3.

従来の陽極処理と比較して、電解槽の中の電離したアルミニウムイオンのアーク酸化速度が速く、アルミナ層3は高い純度、高い稠密度(compactness)および低い空隙率を有する。このため、銅接触子4の形成の最中にアルミナ層3の正孔に銅を充填することにより引き起こされる短絡の問題は回避できる。   Compared with conventional anodizing, the arc oxidation rate of ionized aluminum ions in the electrolytic cell is fast, and the alumina layer 3 has high purity, high compactness and low porosity. For this reason, the problem of a short circuit caused by filling the holes of the alumina layer 3 with copper during the formation of the copper contact 4 can be avoided.

さらに、陰極アークプラズマイオンメッキ技術は、ターゲット陰極に低い電圧を印加して高い電流を生成できる結果、アーク放電がターゲット陰極の表面に引き起こされ、銅製ターゲットの表面から銅が迅速に電離する。結果として、陰極アークプラズマイオンメッキを使用した導電性接触子4の成長速度は高く、導電性接触子4の稠密度が高められる。   Furthermore, the cathode arc plasma ion plating technique can generate a high current by applying a low voltage to the target cathode, resulting in an arc discharge on the surface of the target cathode, and copper quickly ionizing from the surface of the copper target. As a result, the growth rate of the conductive contact 4 using cathodic arc plasma ion plating is high, and the density of the conductive contact 4 is increased.

図4に、上述した図1に示した従来の回路基板と、実施例1で取得した高効率熱伝導回路基板との間の熱放散効果の比較を示す。実験は、発光ダイオードを接続した従来の回路基板1および発光ダイオードを接続した本発明の高効率熱伝導回路基板に0.75Aの動作電流を3時間流すことで実施した。アルミニウム層2に形成したアルミナ層3は、35W/m/Kの熱伝導度を有しているため、発光ダイオードが生成した熱は、アルミナ層3およびアルミニウム層2を通して迅速には放散できる。それ故、本発明の高効率熱伝導回路基板に接続した発光ダイオードは、従来の回路基板1に接続したものよりも優れた熱放散効果を有している。   FIG. 4 shows a comparison of the heat dissipation effect between the above-described conventional circuit board shown in FIG. 1 and the high-efficiency heat conduction circuit board obtained in the first embodiment. The experiment was carried out by passing an operating current of 0.75 A for 3 hours through the conventional circuit board 1 to which the light emitting diode was connected and the high efficiency heat conduction circuit board of the present invention to which the light emitting diode was connected. Since the alumina layer 3 formed on the aluminum layer 2 has a thermal conductivity of 35 W / m / K, the heat generated by the light emitting diode can be quickly dissipated through the alumina layer 3 and the aluminum layer 2. Therefore, the light-emitting diode connected to the high-efficiency heat conduction circuit board of the present invention has a heat dissipation effect superior to that connected to the conventional circuit board 1.

高効率熱伝導回路基板は、銅接触子の形成を除いて実施例1と同様の方法で準備した。本実施例において、パターニングしたフォトレジスト層をフォトリソグラフィによりアルミナ層3の上に形成し、そして、実施例1と同じ動作条件の下で銅膜をアルミナ層3の上に形成した。最後に、フォトレジスト層を除去して銅接触子4を形成した。   A high-efficiency heat conduction circuit board was prepared in the same manner as in Example 1 except for the formation of copper contacts. In this example, a patterned photoresist layer was formed on the alumina layer 3 by photolithography, and a copper film was formed on the alumina layer 3 under the same operating conditions as in Example 1. Finally, the photoresist layer was removed to form a copper contact 4.

本発明による高効率熱伝導回路基板は、以下のような具体的機能と特徴とを有する。
(1) 金属酸化物層3の厚みは、電気的絶縁を提供するに十分である。
(2) 金属酸化物層3の純度および稠密度は、導電性接触子4を形成する間の短絡の問題を効果的に回避するに十分である。
(3) 金属酸化物層3の熱伝導度は、比較的高く、金属基板2の上に設置した発光ダイオードのような電子部品が生成した熱を効果的に放散できる。
(4) 導電性接触子4の金属酸化物層3への接着は、相対的に強く、そこに生成する熱のため電子部品に与えられる応力に耐えられる優れた熱機械的特性を与える。
(5) 導電性接触子4は、高い稠密度および低い抵抗率を有し、ジュール熱の生成を低減する。
(6) 前記(3)〜(5)によれば、本発明の金属基板2に接続した電子部品は、長い耐用年数を有する。
(7) 従来の銅メッキ技術における水質汚染の問題は、陰極アークプラズマイオンメッキ技術を使用すれば回避できる。
(8) 細い線幅を有する導電性接触子4はフォトリソグラフィ技術を使用して達成できる。
(9) マイクロアーク酸化による金属酸化物層3および陰極アークプラズマイオンメッキによる導電性接触子4の形成速度は高い。従って、高効率熱伝導回路基板を製造する生産時間が低減される。
The high-efficiency heat conduction circuit board according to the present invention has the following specific functions and features.
(1) The thickness of the metal oxide layer 3 is sufficient to provide electrical insulation.
(2) The purity and density of the metal oxide layer 3 are sufficient to effectively avoid the short circuit problem during the formation of the conductive contact 4.
(3) The thermal conductivity of the metal oxide layer 3 is relatively high, and heat generated by an electronic component such as a light emitting diode installed on the metal substrate 2 can be effectively dissipated.
(4) Adhesion of the conductive contact 4 to the metal oxide layer 3 is relatively strong and provides excellent thermomechanical properties that can withstand the stress applied to the electronic component due to the heat generated therein.
(5) The conductive contact 4 has a high density and low resistivity and reduces the generation of Joule heat.
(6) According to the above (3) to (5), the electronic component connected to the metal substrate 2 of the present invention has a long service life.
(7) The problem of water contamination in the conventional copper plating technique can be avoided by using the cathodic arc plasma ion plating technique.
(8) The conductive contact 4 having a narrow line width can be achieved by using a photolithography technique.
(9) The formation rate of the metal oxide layer 3 by micro arc oxidation and the conductive contact 4 by cathodic arc plasma ion plating is high. Therefore, the production time for manufacturing the high efficiency heat conduction circuit board is reduced.

本発明は、最も実際的で好ましいと考えられる実施形態に関連して説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、広範な解釈および均等な配置の精神および範囲に含まれる多様な配置に及ぶことが意図されると理解される。   Although the invention has been described in connection with the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed embodiments and is encompassed by the spirit and scope of the broad interpretation and equivalent arrangement. It is understood that it covers a variety of arrangements.

電子装置に使用される従来の回路基板の断面図。Sectional drawing of the conventional circuit board used for an electronic device. 本発明による、発光ダイオードを接続する高効率熱伝導回路基板の好ましい実施形態の断面図。1 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of a high efficiency heat conduction circuit board connecting light emitting diodes according to the present invention. 本発明による高効率熱伝導回路基板の製造方法の好ましい実施形態の連続した工程を示す流れ図。The flowchart which shows the continuous process of preferable embodiment of the manufacturing method of the highly efficient heat conductive circuit board by this invention. 従来の回路基板と本発明の高効率熱伝導回路基板との間の熱放散効果を比較する折れ線図。FIG. 5 is a polygonal diagram comparing the heat dissipation effect between a conventional circuit board and the high efficiency heat conduction circuit board of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

2 金属基板
3 金属酸化物層
4 導電性金属接触子
5 電子部品
2 Metal substrate 3 Metal oxide layer 4 Conductive metal contact 5 Electronic component

Claims (16)

電子部品(5)を電気的に接続する高効率熱伝導回路基板であって、
金属基板(2)と、
前記金属基板(2)の上に形成した金属酸化物層(3)と、
前記金属酸化物層(3)の上に形成した、電子部品(5)を電気的に接続する複数の導電性接触子(4)とを含むことを特徴とする高効率熱伝導回路基板。
A highly efficient heat conduction circuit board for electrically connecting electronic components (5),
A metal substrate (2);
A metal oxide layer (3) formed on the metal substrate (2);
A high-efficiency heat conduction circuit board comprising a plurality of conductive contacts (4) formed on the metal oxide layer (3) and electrically connecting the electronic component (5).
前記金属基板(2)は、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、タンタルおよびそれらの合金で構成する群から選択した金属からなることを特徴とする請求項1に記載の高効率熱伝導回路基板。   The high efficiency heat conduction circuit substrate according to claim 1, wherein the metal substrate (2) is made of a metal selected from the group consisting of aluminum, titanium, magnesium, zirconium, beryllium, tantalum and alloys thereof. . 前記金属酸化物層(3)は、アルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニア、ベリリア、酸化タンタルおよびそれらの合金で構成する群から選択された金属酸化物からなることを特徴とする請求項2に記載の高効率熱伝導回路基板。   The metal oxide layer (3) is made of a metal oxide selected from the group consisting of alumina, titania, magnesia, zirconia, beryllia, tantalum oxide and alloys thereof. High efficiency heat conduction circuit board. 前記金属基板(2)は、アルミニウムからなり、
前記金属酸化物層(3)は、アルミナからなることを特徴とする請求項3に記載の高効率熱伝導回路基板。
The metal substrate (2) is made of aluminum,
The high-efficiency heat conduction circuit board according to claim 3, wherein the metal oxide layer (3) is made of alumina.
前記導電性接触子(4)は、銅、銀、亜鉛、チタンおよびタングステンで構成する群から選択された金属であることを特徴とする請求項1に記載の高効率熱伝導回路基板。   The high-efficiency heat conduction circuit board according to claim 1, wherein the conductive contact (4) is a metal selected from the group consisting of copper, silver, zinc, titanium and tungsten. 前記導電性接触子(4)は、銅であることを特徴とする請求項5に記載の高効率熱伝導回路基板。   The high efficiency heat conduction circuit board according to claim 5, wherein the conductive contact is made of copper. 電子部品(5)を電気的に接続する高効率熱伝導回路基板の製造方法であって、
(a)電解槽の中に金属基板(2)を配置するステップと、
(b)前記電解槽の中で前記金属基板(2)を酸化し、その上にマイクロアーク酸化によって金属酸化物層(3)を形成するステップと、
(c)前記金属酸化物層の上に電子部品(5)を電気的に接続する複数の導電性接触子(4)を形成するステップとによってすることを特徴する製造方法。
A method for manufacturing a high-efficiency heat conduction circuit board for electrically connecting electronic components (5),
(A) placing the metal substrate (2) in an electrolytic cell;
(B) oxidizing the metal substrate (2) in the electrolytic cell and forming a metal oxide layer (3) thereon by microarc oxidation;
(C) forming a plurality of conductive contacts (4) for electrically connecting the electronic component (5) on the metal oxide layer.
前記導電性接触子(4)は、前記ステップ(c)において陰極アークプラズマイオンメッキにより形成することを特徴とする請求項7に記載の製造方法。   The method according to claim 7, wherein the conductive contact (4) is formed by cathodic arc plasma ion plating in the step (c). 前記金属基板(2)は、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、タンタルおよびそれらの合金で構成する群から選択した金属からなることを特徴とする請求項7に記載の製造方法。   The method according to claim 7, wherein the metal substrate (2) is made of a metal selected from the group consisting of aluminum, titanium, magnesium, zirconium, beryllium, tantalum and alloys thereof. 前記金属基板(2)は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。   The method according to claim 9, wherein the metal substrate (2) is made of aluminum. 前記電解槽は、アンモニア水溶液を含むことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 7, wherein the electrolytic cell contains an aqueous ammonia solution. 前記アンモニア水溶液は、リン酸塩、クロム酸塩、ケイ酸塩、炭酸塩およびそれらの混合物とで構成する群から選択した水溶性塩と、
酢酸イオンに電離することができる導電助剤とを含むことを特徴とする請求項11に記載の製造方法。
The aqueous ammonia solution is a water soluble salt selected from the group consisting of phosphates, chromates, silicates, carbonates and mixtures thereof;
The production method according to claim 11, further comprising a conductive auxiliary agent capable of being ionized into acetate ions.
前記電解槽は、0.3から0.6モル/リットルのリン酸二水素カリウムと、濃度0.08から0.3モル/リットルのクロム酸カリウムと、濃度0.08から0.5モル/リットルの酢酸イオンとの、2から6容量パーセントのアンモニア水溶液からなることを特徴とする請求項12に記載の製造方法。   The electrolytic cell comprises 0.3 to 0.6 mol / liter potassium dihydrogen phosphate, a concentration of 0.08 to 0.3 mol / liter potassium chromate, and a concentration of 0.08 to 0.5 mol / liter. 13. The process according to claim 12, comprising 2 to 6 volume percent aqueous ammonia solution with 1 liter acetate ion. 前記導電助剤は、酢酸銅であることを特徴とする請求項13に記載の製造方法。   The method according to claim 13, wherein the conductive additive is copper acetate. 前記電解槽の中の前記金属基板(2)の酸化は、0℃から150℃の温度の範囲で行うことを特徴とする請求項7に記載の製造方法。   The method according to claim 7, wherein the oxidation of the metal substrate (2) in the electrolytic cell is performed in a temperature range of 0 ° C to 150 ° C. 前記温度は、0℃から40℃の範囲であることを特徴とする請求項15に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 15, wherein the temperature is in the range of 0 ° C. to 40 ° C.
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