[发明专利]一种基于激光直接加工的金刚石电路板制备方法

说明书

本发明公开了一种基于激光直接加工的金刚石电路板制备方法,本发明利用绝缘导热的金刚石代替传统的电路板基材，并采用激光加工的方法诱导金刚石表面局部发生石墨化，在激光扫描的路线上形成石墨导线。具体包括以下步骤：选取表面平整的金刚石薄板，经过处理后得到表面光滑平整的片状基板；用激光照射预处理之后的金刚石基板，通过控制激光工艺参数和扫描方式在金刚石基板上照射出事先设计好图案的石墨导线。本发明制备方法简单方便，利用激光加工技术一步直接实现一种高散热效率的金刚石电路板的制造；所制成的金刚石电路板性能优异，具有高散热性能、强度高、表面可实现高密度互连结构等特点。

技术领域

本发明涉及激光加工领域和电子信息技术领域，特别是涉及一种高散热效率的金刚石电路板的加工方法。

背景技术

高性能印制电路板是大功率器件实现高速信号处理与传输的重要载体，而高散热材料研发和高密度互连构建是高可靠印制电路板制造中亟需解决的两个热点问题。为了保证载体工作的稳定性以及电路信号传输的可靠性，印制电路板的设计与制造必须实现互连的高密度化，其绝缘基材也必须具备优良的耐热性与散热性。传统印制电路基材的绝缘材料多是聚合物高分子，均表现出很低的导热系数。此外，传统的印刷电路板是在基材上覆铜，通过压膜、曝光、显影、蚀刻、去膜、冲洗等工艺制备的，整个制备工艺流程十分复杂繁琐、对设备等要求高，同时在铜刻蚀技术过程中，会产生对环境有相当危害的废液。因此，兼具高散热性能与高密度互连结构的印制电路板将是搭载大规模集成、大功率芯片的新型电子信息产品的必然选择。

发明内容

本发明应用金刚石高热导率、高绝缘以及在激光加工下石墨化的特性，形成包括以金刚石薄板作为绝缘层的电路基板以及在金刚石基板上制作的石墨导线，石墨导线的形状和分布可根据实际需求而进行设计。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于激光直接加工的金刚石电路板制备方法，包括以下步骤：

S1、对金刚石基板进行预处理，得到表面光滑平整的金刚石基板；

S2、对所述金刚石基板进行激光照射处理，通过控制激光工艺参数和扫描方式在金刚石基板上照射出预先设计好图案的石墨导线。

优选地，所述对金刚石基板进行预处理步骤为：首先分别采用500目和1000目的SiC砂纸对所述金刚石基板进行机械研磨，然后用3μm的金刚石研磨膏进行抛光，最后将抛光后的金刚石基板分别浸于丙酮、乙醇和去离子水中，超声清洗10min，得到预处理后的金刚石基板。

优选地，所述预处理后的金刚石基板的表面粗糙度Ra为0.009±0.002μm。

优选地，所述金刚石基板为片状基板，所述金刚石基板的热导率为2000～2400W/(m·K)。

优选地，所述步骤S2中激光照射的功率为50～500W。

优选地，所述激光的光斑直径为100～1000μm。

优选地，所述激光的扫描速度为500μm/s。

优选地，所述激光在同一路径上的扫描次数为2次。

优选地，所述金刚石电路板包含金刚石作为绝缘层的电路基板以及在金刚石基板上制作的石墨导线。

优选地，所述石墨导线的形状和分布根据电路需求进行设计。

本发明的有益效果为：

(1)本发明采用激光加工的方法在金刚石表面加工出石墨导线，最终形成一种表面含大量石墨电路的金刚石电路板；所制备的金刚石电路板具有强度高、导热率高、结构一体化等特点。本发明制备方法工艺简单、具有一体化整合优势、制成的金刚石电路板性能优异，兼具高散热性能与高密度互连结构；