薄型高導熱金屬基板及其製作方法

2023-10-07 16:33:34 2

專利名稱：薄型高導熱金屬基板及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於LED等散熱產品上的柔性基板，尤其是一種具有高散熱效率的薄型高導熱金屬基板及其製作方法。
背景技術：
隨著全球環保的意識抬頭，節能省電已成為當今的趨勢。LED產業是近年來最受矚目的產業之一。發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命周期長、且不含汞，具有環保效益等優點。然而通常LED高功率產品輸入功率只有約為20%能轉換成光，剩下80 %的電能均轉換為熱能。一般而言，LED發光時所產生的熱能若無法導出，將會使LED結面溫度過高，進而影響產品生命周期、發光效率和穩定性。當結面溫度由25°C上升至100°C時，其發光效率將會衰退20%到75%不等，其中又以黃色光衰退75%最為嚴重。此外，當LED的操作環境溫度越高，其產品壽命亦越低，當操作溫度由63°C升到74°C時，LED平均壽命將會減少3/4。

發明內容
為了彌補以上不足，本發明提供了一種薄型高導熱金屬基板及其製作方法，該薄型高導熱金屬基板具有散熱效率高的優點。本發明為了解決其技術問題所採用的技術方案是一種薄型高導熱金屬基板，包括絕緣導熱聚合物層、用於將所述薄型高導熱金屬基板粘附於印刷電路板上的粘著層和銅箔層，所述絕緣導熱聚合物層固定夾置於所述銅箔層和所述粘著層之間，所述絕緣導熱聚合物層包括固體材料和散熱粉體，所述粘著層包括樹脂層和散熱粉體，當然絕緣導熱聚合物層除了固體的材料和散熱粉體外還可包括促進劑和催化劑等，粘著層除了樹脂層和散熱粉體還可以包括橡膠、固化劑和奈米填充料等，由於所述絕緣導熱聚合物層和粘著層中含有散熱粉體，散熱粉體提高散熱效果，所以本發明具有較好的散熱效果。作為本發明的進一步改進，以重量百分比計，所述散熱粉體佔所述粘著層固含量的40 90%。作為本發明的進一步改進，所述散熱粉體為碳化矽、氮化硼、氧化鋁和氮化鋁中的至少一種。作為本發明的進一步改進，所述散熱粉體的平均粒徑為5 20微米。作為本發明的進一步改進，所述銅箔層為電解銅箔和壓延銅箔中的一種，使用該銅箔層可以在薄型高導熱金屬基板上形成高散熱的電路層，銅箔層的厚度為12. 5 35微米，優選的是16 35微米。作為本發明的進一步改進，所述絕緣導熱聚合物層的厚度為5 12微米。作為本發明的進一步改進，所述絕緣導熱聚合物層的固體材料為聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚萘二甲酸乙二酯、環氧樹脂和聚碳酸酯中的至少一種，優選的是聚醯亞胺和聚對苯二甲酸乙二酯中的至少一種，使用該絕緣導熱聚合物層之後對薄型高導熱金屬基板的抗電擊穿和機械強度都有明顯的提高。作為本發明的進一步改進，所述粘著層的樹脂層為環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、矽橡膠系樹脂、聚對環二甲苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂和聚醯亞胺樹脂中的至少一種。作為本發明的進一步改進，所述粘著層的厚度為5 30um。作為本發明的進一步改進，還包括與所述粘著層外表面進行壓合熱固化的金屬基板，如鋁基板、銅基板等金屬材質基板。作為本發明的進一步改進，為了維持本發明薄型高導熱金屬基板的特性以應用於LED等散熱產品，並能有效控制成本，本發明將所述粘著層的厚度為20 25微米，所述絕緣導熱聚合物層的厚度為5 8微米。本發明通過控制絕緣導熱聚合物層的厚度和粘著層的厚度，達到控制散熱效果和耐擊穿電壓的目的。一種薄型高導熱金屬基板的製作方法，包括如下步驟步驟一在銅箔層的粗糙面塗布絕緣導熱聚合物，並加以烘乾形成絕緣導熱聚合物層後得到一單面銅箔基板；步驟二用塗布和轉印法中的一種將粘著層形成於絕緣導熱聚合物層表面上，並使粘著層處於半聚合半硬化狀態(B-stage狀態，此時粘著層分子與分子之間化學鍵不多，在高溫高壓下還會軟化)；步驟三將貼合後的基板按一定的加熱條件進行固化。所述的薄型高導熱金屬基板的製作方法，步驟三之後還包括如下步驟貼合金屬基板到粘著層外表面，並進行熱固化。本發明的有益效果是本發明依次包括銅箔層、絕緣導熱聚合物層和粘著層，製作方法簡便，可以根據需要調整粘著層與絕緣導熱聚合物層的厚度，使本發明具有高熱傳導效率，高耐擊穿電壓的特性。


圖1為本發明的剖面結構示意圖；圖2為本發明貼合金屬基板的剖面圖。
具體實施例方式實施例一種薄型高導熱金屬基板，包括銅箔層11、絕緣導熱聚合物層12和粘著層13，所述絕緣導熱聚合物層12包括固體材料和散熱粉體，粘著層13包括樹脂層和散熱粉體，粘著層13用於將所述薄型高導熱金屬基板粘附於各種金屬基板或其他基材上，當然絕緣導熱聚合物層12除了固體的材料和散熱粉體外還可包括促進劑、催化劑等，粘著層13除了樹脂層和散熱粉體還可以包括橡膠、固化劑和奈米填充料等，所述絕緣導熱聚合物層固定夾置於所述銅箔層和所述粘著層之間，由於所述粘著層和絕緣導熱聚合物層中均含有散熱粉體，散熱粉體能提高散熱效果，所以本發明的薄型高導熱金屬基板具有較好的散熱效^ ο
所述散熱粉體為碳化矽、氮化硼、氧化鋁和氮化鋁中的至少一種。以重量百分比計，所述粘著層中散熱粉體佔所述粘著層固含量的40 90%。所述散熱粉體的平均粒徑為5 20微米。所述絕緣導熱聚合物層12的固體材料為聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚萘二甲酸乙二酯、環氧樹脂和聚碳酸酯中的至少一種，優選的是聚醯亞胺和聚對苯二甲酸乙二酯中的至少一種，進一步優選的是使用不含滷素的熱固性聚醯亞胺材料，更優選的是使用具有自黏性且不含滷素的熱固性聚醯亞胺材料。所述銅箔層所使用的銅箔為壓延銅箔(RA銅箔)和高溫高屈曲銅箔(HA銅箔)中的一種，銅箔層的厚度為12. 5 35微米，優選的是16 35微米。為了維持本發明柔性高導熱基板的特性以應用於LED電路板，並能有效控制成本，本發明中所述粘著層的厚度為20 25微米，將所述絕緣導熱聚合物層的厚度為5 8微米。還包括與所述粘著層外表面進行壓合熱固化的金屬基板14，如鋁基板、銅基板等金屬材質基板。一種薄型高導熱金屬基板的製作方法，包括如下步驟步驟一在銅箔層11的粗糙面塗布絕緣導熱聚合物，並加以烘乾形成絕緣導熱聚合物層12後得到一單面銅箔基板；步驟二 用塗布和轉印法中的一種將粘著層13形成於絕緣導熱聚合物層12表面上，並使粘著層13處於半聚合半硬化狀態(B-stage狀態，此時粘著層分子與分子之間化學鍵不多，在高溫高壓下還會軟化)；步驟三將貼合後的基板按一定的加熱條件進行固化。所述的薄型高導熱金屬基板的製作方法，步驟三之後還包括如下步驟貼合金屬基板14到粘著層外表面，並進行熱固化。對薄型高導熱金屬基板進行熱傳導分析測試用熱導係數儀(Hot Disk)進行熱傳導分析測試，在傳感器上下兩面覆蓋兩完全固化後蝕刻銅箔層的薄型高導熱金屬基板樣品，並在該兩個薄型高導熱金屬基板外側面分別以兩鋼板夾置絕緣導熱聚合物層和傳感器，並由傳感器測量絕緣導熱聚合物層和粘著層的導熱性能，將對本發明的絕緣導熱聚合物層和粘著層所作的測試作為實驗組，以同樣的方法測試一般導熱基板的導熱性能作為比較例，將測得的熱傳導係數結果紀錄於表1中
權利要求
1.一種薄型高導熱金屬基板，其特徵在於包括銅箔層、絕緣導熱聚合物層和粘著層，所述絕緣導熱聚合物層包括固體材料和散熱粉體，所述粘著層包括樹脂層和散熱粉體，所述絕緣導熱聚合物層固定夾置於所述銅箔層和所述粘著層之間。
2.根據權利要求1所述的薄型高導熱金屬基板，其特徵在於以重量百分比計，所述粘著層中的散熱粉體佔所述粘著層固含量的40 90%。
3.根據權利要求1或2所述的薄型高導熱金屬基板，其特徵在於所述散熱粉體的平均粒徑為5 20微米的碳化矽、氮化硼、氧化鋁和氮化鋁中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的薄型高導熱金屬基板，其特徵在於所述銅箔層為電解銅箔和壓延銅箔中的一種。
5.根據權利要求1所述的薄型高導熱金屬基板，其特徵在於所述銅箔層厚度為12. 5 35微米，絕緣導熱聚合物層的厚度為5 12微米，粘著層的厚度為5 30微米。
6.根據權利要求1所述的薄型高導熱金屬基板，其特徵在於所述絕緣導熱聚合物層的固體材料為聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚萘二甲酸乙二酯、環氧樹脂和聚碳酸酯中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的薄型高導熱金屬基板，其特徵在於所述粘著層的樹脂層為環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、矽橡膠系樹脂、聚對環二甲苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂和聚醯亞胺樹脂中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的薄型高導熱金屬基板，其特徵在於還包括與所述粘著層外表面進行壓合熱固化的金屬基板。
9.一種如權利要求1所述的薄型高導熱金屬基板的製作方法，其特徵在於包括如下步驟步驟一在銅箔層的粗糙面塗布絕緣導熱聚合物，並加以烘乾形成絕緣導熱聚合物層後得到一單面銅箔基板；步驟二 用塗布和轉印法中的一種將粘著層形成於絕緣導熱聚合物層表面上，並使粘著層處於半聚合半硬化狀態；步驟三將貼合後的基板按一定的加熱條件進行固化。
10.根據權利要求9所述的薄型高導熱金屬基板的製作方法，其特徵在於步驟三之後還包括如下步驟貼合金屬基板到粘著層外表面，並進行熱固化。
全文摘要
本發明公開了一種薄型高導熱金屬基板，包括銅箔層、粘著層和絕緣導熱聚合物層，所述絕緣導熱聚合物層固定夾置於所述銅箔層和所述粘著層之間，絕緣導熱聚合物層包括固體材料和散熱粉體，粘著層包括樹脂層和散熱粉體，其製作方法為在銅箔層的粗糙面塗布絕緣導熱聚合物，並加以烘乾形成絕緣導熱聚合物層後得到一單面銅箔基板；然後用塗布和轉印法中的一種將粘著層形成於絕緣導熱聚合物層表面上，並使粘著層處於半聚合半硬化狀態；最後加熱固化，並貼合於各種金屬基板上應用於各類散熱產品中，由於粘著層和絕緣導熱聚合物層中都含有散熱粉體，且產品整體厚度相對較薄，使得本發明散熱效率高，絕緣導熱聚合物層還起到絕緣抗電壓擊穿的作用。
文檔編號B32B7/12GK102593338SQ2011100022
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者張孟浩, 李建輝, 陳輝 申請人:崑山雅森電子材料科技有限公司