安裝基板用散熱層壓材料的製作方法
2023-09-21 00:31:35 5
專利名稱：安裝基板用散熱層壓材料的製作方法
技術領域：
本發明一般而言涉及安裝基板用散熱層壓材料，特定而言涉及用於安裝發熱量大的電子元件的安裝基板用散熱層壓材料、例如用於安裝發光二極體(LED)等發光元件的安裝基板用散熱層壓材料。
背景技術：
在絕緣層的單面或雙面上形成有電路的安裝基板被利用於廣泛的領域。電路由銅箔、鋁箔或糊組合物形成。在所形成的電路上安裝電子元件。作為安裝的電子元件，可以列舉電阻元件、電容器、電晶體、各種功率元件(パヮー素子)；MPU、CPU等高密度集成電路；發光二極體(LED)、雷射二極體等發光元件以及它們的陣列元件。近年來，對電子設備所要求的性能越來越高，在上述電子元件中功率元件和高密 度集成電路的消耗電カ有増大的傾向。另外，開發了亮度更高的發光元件。但是，由功率元件和高密度集成電路的消耗電カ的増加或發光元件的亮度的提高引起的發熱量的増大，對發熱的電子元件本身和其他電子元件帶來不良影響。例如可以認為，發熱的電子元件本身和其他電子元件，由於熱而發生故障，由於熱而性能降低，由於熱而壽命縮短等。因此，提出了各種用於將由電子元件產生的熱有效除去、擴散的結構。例如，日本特開2010-3733號公報(專利文獻I)中提出了用散熱構件覆蓋電子元件的結構。在此，作為散熱構件，使用在具有耐熱性的環氧樹脂中含有具有良好的導熱性的填充物的構件。另外，日本特開2004-172370號公報(專利文獻2)中提出了如下結構在電路安裝基板的部件安裝表面側，配設具有凹凸形狀的由無機填充物、熱固樹脂和預膠化材料(プレゲル材)的混合物構成的散熱基板。但是，這些結構在越來越要求輕量化和小型化的電子設備中沒有用。因此，在用於安裝電子元件的安裝基板用層壓材料中採用具有散熱性的材料。作為這樣的材料，例如使用層壓有電解銅箔的廣泛使用的玻璃環氧類「FR-4」和玻璃複合材料類「CEM3」。另外，日本特開平11-5276號公報(專利文獻3)中提出了比上述材料更廉價的印刷電路用層壓板(絕緣層)的構成。另ー方面，近年來，在手機、數位相機、音頻播放器、錄音機、遊戲機等便攜型電子設備中，除了輕量化和小型化之外，還要求薄型化。如果能夠將用於安裝電子元件的安裝基板直接層壓到便攜型電子設備的支撐體或箱體上，則對薄型化有效。但是，作為用於安裝電子元件的安裝基板用層壓材料，即使採用現有的「 FR-4」或「 CEM3」材料，由於絕緣性不充分，因此，也無法確保便攜型電子設備所要求的用於防止微小水平的電擊和故障的可能性的安全性。另外，採用上述材料且期望確保充分的絕緣性時，材料的厚度需要達到一定程度，因此，作為安裝基板用層壓材料，不僅變重，而且彎曲性變差。因此，無法將該安裝基板用層壓材料以沿便攜型電子設備的支撐體或箱體的面與其密合的方式進行層壓(貼合)。另外，液晶電視等薄型電視，近年來存在越來越大型化的傾向。但是，對於薄型電視而言，使畫面大型化的同時，還期望使電視主體儘可能地輕量化以及薄型化。另夕卜，為了應對這樣的要求，也對液晶背光裝置進行輕量化和薄型化，因此，例如日本特開2000-340019號公報(專利文獻4)中所記載，採用側邊型的液晶背光裝置。另外，例如日本特開2009-272451號公報(專利文獻5)所記載，為了薄型化和降低消耗電力，作為液晶背光裝置的光源，使用LED。LED直接安裝到絕緣基板上。為了應對這樣的技術方面的趨勢，由LED產生的熱，需要通過安裝基板用層壓材料向與安裝有LED的面相反側的面擴散。特別是側邊型的液晶背光裝置，由於其結構上在每單位面積安裝有多個LED，因而對於安裝基板用層壓材料而言要求更高的散熱性。
現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2010-3733號公報專利文獻2 :日本特開2004-172370號公報專利文獻3 :日本特開平11-5276號公報專利文獻4 :日本特開2000-340019號公報專利文獻5 :日本特開2009-272451號公報
發明內容
發明所要解決的問題因此，本發明的目的在於，提供一種安裝基板用散熱層壓材料，其可以應對電子設備的輕量化、小型化和薄型化，並且即使安裝發熱量大的電子元件，也能夠使由該電子元件產生的熱更有效地擴散。用於解決問題的方法為了實現上述目的，發明人對於不僅具備安裝基板用散熱層壓材料原本要求的絕緣性、而且能夠兼具散熱性、彎曲性、輕量性的材料的構成進行了深入的研究。本申請發明是根據上述研究結果得到的發明人的見解而完成的。S卩，本發明的安裝基板用散熱層壓材料，具備鋁基材層、在該鋁基材層上隔著膠粘層而層壓、固定的樹脂層、和在該樹脂層上隔著膠粘層而層壓、固定的銅層或鋁層。本發明的安裝基板用散熱層壓材料中，鋁基材層的厚度優選為20μπι以上且350 μ m以下。另外，本發明的安裝基板用散熱層壓材料中，樹脂層的玻璃化轉變溫度優選為250°C以上。另外，本發明的安裝基板用散熱層壓材料中，樹脂層的絕緣破壞電壓優選為5kV以上。另外，本發明的安裝基板用散熱層壓材料中，樹脂層的厚度優選為ΙΟμπι以上且100 μ m以下。需要說明的是，本發明的安裝基板用散熱層壓材料中，樹脂層優選包含聚醯亞胺、聚萘ニ甲酸こニ醇酷、聚對苯ニ甲酸こニ醇酷、氟化樹脂或氟化樹脂共聚物。本發明的安裝基板用散熱層壓材料中，膠粘層的厚度優選為3 μ m以上且30 μ m以下。
發明效果根據本發明，安裝基板用散熱層壓材料，具備輕量性、散熱性(導熱性)和彎曲性優良的鋁基材層、和保證絕緣性的樹脂層，因此，能夠應對電子設備的輕量化、小型化和薄型化，並且即使安裝發熱量大的電子元件，也能夠使由該電子元件產生的熱更有效地擴散。
圖I是表示作為本發明的一個實施方式的安裝基板用散熱層壓材料的示意性截面結構的圖。
具體實施例方式以下，基於附圖，對本發明的一個實施方式進行說明。
如圖I所示，安裝基板用散熱層壓材料I具備鋁基材層11、在鋁基材層11上隔著膠粘層12而層壓、固定的樹脂層13、和在樹脂層13上隔著膠粘層14而層壓、固定的銅層15。(鋁基材層)鋁基材層11是用於擴散由在安裝基板用散熱層壓材料I的銅層15上安裝的電子元件產生的熱而設置。可以以將鋁基材層11的下表面(與固定有樹脂層13的ー側相反側的面)沿電子設備的支撐體或箱體層壓而固定的方式，配置安裝基板用散熱層壓材料I。鋁基材層11優選由導熱率高的鋁材料(鋁箔)形成，特別優選由高純度(JIS名稱，1000系等エ業水平的高純度)的鋁材料形成。在使用調質後的鋁材料的情況下，優選使用作為層壓材料容易處理的硬質(Jis名稱，H18)的鋁材料。在將安裝基板用散熱層壓材料I沿電子設備的支撐體或箱體層壓時，要求彎曲性良好的材料，因此，鋁基材層11優選使用適當調質後的鋁材料。對於鋁基材層11的厚度而言，為了有助於電子設備的輕量性、小型化、薄型化，並且使加工變容易，從而發揮穩定的散熱性，優選為20 μ m以上且350 μ m以下，進ー步優選為80 μ m以上且300 μ m以下，更優選為100 μ m以上且250 μ m以下。鋁基材層11的厚度小於20μπι吋，無法得到穩定的散熱性的效果。鋁基材層11的厚度超過350 μ m時，加工變困難，而且會妨礙輕量化、小型化和薄型化。(樹脂層)樹脂層13為了能夠耐受利用約250°C的焊料進行的電子元件的安裝，優選玻璃化轉變溫度(Tg)為250°C以上。此外，樹脂層13為了保證絕緣性，優選絕緣破壞電壓為5kV以上。此外，樹脂層13優選幾乎沒有熱收縮，S卩，熱收縮率為O. 1%以下。樹脂層13優選由包含聚醯亞胺、聚萘ニ甲酸こニ醇酷、聚對苯ニ甲酸こニ醇酷、氟化樹脂或氟化樹脂共聚物的膜形成，作為樹脂層13的材料，特別優選使用聚醯亞胺膜。作為用於樹脂層13的氟化樹脂，例如，優選為聚氟こ烯(PVF)、聚偏氟こ烯(PVDF)或聚四氟こ烯(PTFE)。另外，作為用於樹脂層13的氟化樹脂的共聚物，例如優選為四氟こ烯的こ烯共聚物(ETFE)。樹脂層13的厚度，為了發揮穩定的絕緣性和散熱性，優選為ΙΟμπι以上且ΙΟΟμπι以下，更優選為1(Γ50 μ m。樹脂層13的厚度小於10 μ m時，無法得到穩定的絕緣性的效果。樹脂層13的厚度超過100 μ m時，成為散熱性降低的原因。(銅層)銅層15是為了通過蝕刻等形成用於對安裝在安裝基板用散熱層壓材料I上的電子元件進行布線的電路而設置的。可以通過在作為樹脂層13的聚醯亞胺樹脂層上蒸鍍作為銅層15的銅膜而構成，但優選通過在樹脂層13上隔著膠粘層14層壓作為銅層15的電解銅箔而構成。關於銅層15的厚度，為了通過蝕刻容易地形成電路，並且以在樹脂層13上密合的方式層壓，優選為5 μ m以上且100 μ m以下，更優選為1(Γ70 μ m。銅層15的厚度小於5 μ m吋，變得難以美觀地(以不產生褶皺等的方式)在樹脂層13上密合、層壓。銅層15的厚度超過IOOym時，變得難以通過蝕刻形成精密的電路。需要說明的是，安裝基板用散熱層壓材料I中，可以設置鋁層來代替銅層15。也就是說，也可以在樹脂層13上層壓鋁層來代替銅層15。鋁層可以蒸鍍到樹脂層13上，也可以 隔著膠粘層14層壓到樹脂層13上。(膠粘層)關於膠粘層12、14，為了保證耐熱性，優選由廣泛使用的環氧類膠粘劑形成。導電性填充物雖然會提高散熱性，但使絕緣性降低，因此，在膠粘層12、14中不包含導電性填充物。關於膠粘層12、14各自的厚度，為了發揮良好的密合性並且不妨礙散熱，優選為3 μ m以上且30 μ m以下。膠粘層12、14各自的厚度小於3 μ m吋，容易引起密合不充分或密合不均，從而成為散熱性降低的原因。膠粘層12、14各自的厚度超過30 μ m時，難以層壓鋁基材層11與樹脂層13、樹脂層13與銅層15，因此，成為散熱性降低的原因。下面，對本發明的實施例具體地進行說明。需要說明的是，以下示出的實施例為ー例，本發明並不限定於下述的實施例。實施例製作圖I所示的安裝基板用散熱層壓材料I的實施例的試樣。為了比較，測定現有的安裝基板用散熱層壓材料的特性。(實施例I)作為樹脂層13，準備玻璃化轉變溫度(Tg)為310°C、絕緣破壞電壓為9. 4kV、熱收縮率為0%、厚度為25 μ m的聚醯亞胺膜。玻璃化轉變溫度、絕緣破壞電壓以及熱收縮率的各特性值通過後述方法測定。使用環氧類膠粘劑通過乾式層壓法，在樹脂層13的單面上膠粘作為銅層15的厚度為35 μ m的電解銅箔。所形成的膠粘層14的厚度為15 μ m。使用環氧類膠粘劑通過乾式層壓法，在上述樹脂層13的另ー個面上膠粘作為鋁基材層11的厚度為150 μ m的鋁箔。所形成的膠粘層12的厚度為15 μ m。通過後述方法測定如上製作的安裝基板用散熱層壓材料I的絕緣破壞電壓和導熱率。將該結果與安裝基板用散熱層壓材料I的厚度一起示於表I。(現有例I)同樣地測定在玻璃環氧類樹脂上層壓厚度為35 μ m的電解銅箔而成的市售的安裝基板用散熱層壓材料、即FR-4(松下電エ株式會社制，型號R-1700)的絕緣破壞電壓和導熱率。將該結果與安裝基板用散熱層壓材料的厚度一起示於表I。(現有例2)同樣地測定在玻璃複合材料類樹脂上層壓厚度為35 μ m的電解銅箔而成的市售的安裝基板用散熱層壓材料、即CEM3 (松下電エ株式會社制，型號R_1786)的絕緣破壞電壓和導熱率。將該結果與安裝基板用散熱層壓材料的厚度一起示於表I。如下測定作為用於製作實施例I的安裝基板用散熱層壓材料I的樹脂層13的聚醯亞胺膜的各特性值。(玻璃化轉變溫度)使用差示掃描量熱計(DSC)，基於JIS K7121以及JIS K7122，測定聚醯亞胺膜的玻璃化轉變溫度。(絕緣破壞電壓)基於JIS C2110:1994，在溫度25±5°C、相対溼度65土5%的大氣中，使所施加的電壓以每I秒1000V的速度從OV開始上升，測定聚醯亞胺膜的絕緣破壞電壓。準備10片尺寸為200mmX 200mm的聚醯亞胺膜，對每I片測定3個點後，求出捨去全部測定值中的高值以及低值各5個後剩餘的20個點的平均值。將該平均值作為聚醯亞胺膜的絕緣破壞電壓進行評價。(熱收縮率)從整幅(原反)的聚醯亞胺膜的縱向以及橫向，分別裁取寬度20mm、長度150mm的聚醯亞胺膜的試驗片各5片。在各試驗片的中央部隔開約IOOmm的距離標記兩個計量標點。對於各試驗片，測定兩個計量標點的間距(加熱前的計量標點間距)。然後，基於JISC2318:1988，在保持為溫度150°C ±3°C下的恆溫箱中垂直地懸掛聚醯亞胺膜的各試驗片，加熱2小時後，從恆溫箱中取出試驗片，然後，將試驗片在室溫下放直30分鐘，之後對各試驗片測定兩個計量標點的間距(加熱後的計量標點間距)。對於各試驗片，求出在加熱前後測定的計量標點間距的平均值。通過將加熱前後的計量標點間距的平均值代入下式，計算出聚醯亞胺膜的加熱收縮率。加熱收縮率(%)= ((L「L2) /L1) X 100L1 :加熱前的計量標點間距(mm)L2 :加熱後的計量標點間距(mm)如下測定實施例I的安裝基板用散熱層壓材料I和現有例Γ2的安裝基板用散熱層壓材料的絕緣破壞電壓和導熱率。(絕緣破壞電壓)基於ASTM D149，在溫度25±5°C、相対溼度65±5%的大氣中，使所施加的電壓以每I秒500V的速度從OV開始上升，測定安裝基板用散熱層壓材料的絕緣破壞電壓。準備10片尺寸為IOOmmX IOOmm的安裝基板用散熱層壓材料,對姆I片測定3個點後，求出捨去全部測定值中的高值以及低值各5個後剩餘的20個點的平均值。將該平均值作為安裝基板用散熱層壓材料的絕緣破壞電壓進行評價。(導熱率)使用熱常數測定裝置(愛發科理工株式會社制，商品號TC_7000)，通過雷射閃光法，測定安裝基板用散熱層壓材料的導熱率。
表I
權利要求
1.一種安裝基板用散熱層壓材料(1)，其具備 招基材層(11)、 在所述鋁基材層(11)上隔著膠粘層(12)而層壓、固定的樹脂層(13)、和 在所述樹脂層(13)上隔著膠粘層(14)而層壓、固定的銅層或鋁層(15)。
2.如權利要求I所述的安裝基板用散熱層壓材料(1)，其中，所述鋁基材層(11)的厚度為20 μ m以上且350 μ m以下。
3.如權利要求I所述的安裝基板用散熱層壓材料(I)，其中，所述樹脂層(13)的玻璃化 轉變溫度為250°C以上。
4.如權利要求I所述的安裝基板用散熱層壓材料(I)，其中，所述樹脂層(13)的絕緣破壞電壓為5kV以上。
5.如權利要求I所述的安裝基板用散熱層壓材料(I)，其中，所述樹脂層(13)的厚度為10 μ m以上且100 μ m以下。
6.如權利要求I所述的安裝基板用散熱層壓材料(I)，其中，所述樹脂層(13)包含選自由聚醯亞胺、聚萘ニ甲酸こニ醇酷、聚對苯ニ甲酸こニ醇酷、氟化樹脂或氟化樹脂共聚物組成的組中的ー種。
7.如權利要求I所述的安裝基板用散熱層壓材料(I)，其中，所述膠粘層(12、14)的厚度為3 μ m以上且30 μ m以下。
全文摘要
本發明提供一種安裝基板用散熱層壓材料，其能夠應對電子設備的輕量化、小型化和薄型化，並且即使安裝發熱量大的電子元件，也能夠使由該電子元件產生的熱更有效地擴散。安裝基板用散熱層壓材料(1)，具備鋁基材層(11)、在鋁基材層(11)上隔著膠粘層(12)而層壓、固定的樹脂層(13)、和在樹脂層(13)上隔著膠粘層(14)而層壓、固定的銅層或鋁層(15)。
文檔編號H05K7/20GK102870512SQ201180015170
公開日2013年1月9日 申請日期2011年3月3日 優先權日2010年3月23日
發明者東山大樹, 猿渡昌隆 申請人:東洋鋁株式會社