CN102593338A - 薄型高导热金属基板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄型高导热金属基板，包括铜箔层、粘着层和绝缘导热聚合物层，所述绝缘导热聚合物层固定夹置于所述铜箔层和所述粘着层之间，绝缘导热聚合物层包括固体材料和散热粉体，粘着层包括树脂层和散热粉体，其制作方法为：在铜箔层的粗糙面涂布绝缘导热聚合物，并加以烘干形成绝缘导热聚合物层后得到一单面铜箔基板；然后用涂布和转印法中的一种将粘着层形成于绝缘导热聚合物层表面上，并使粘着层处于半聚合半硬化状态；最后加热固化，并贴合于各种金属基板上应用于各类散热产品中，由于粘着层和绝缘导热聚合物层中都含有散热粉体，且产品整体厚度相对较薄，使得本发明散热效率高，绝缘导热聚合物层还起到绝缘抗电压击穿的作用。

Description

薄型高导热金属基板及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于LED等散热产品上的柔性基板，尤其是一种具有高散热效率的薄型高导热金属基板及其制作方法。
背景技术
随着全球环保的意识抬头，节能省电已成为当今的趋势。LED产业是近年来最受瞩目的产业之一。发展至今，LED产品已具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、且不含汞，具有环保效益等优点。然而通常LED高功率产品输入功率只有约为20％能转换成光，剩下80％的电能均转换为热能。
一般而言，LED发光时所产生的热能若无法导出，将会使LED结面温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率和稳定性。
当结面温度由25℃上升至100℃时，其发光效率将会衰退20％到75％不等，其中又以黄色光衰退75％最为严重。此外，当LED的操作环境温度越高，其产品寿命亦越低，当操作温度由63℃升到74℃时，LED平均寿命将会减少3/4。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种薄型高导热金属基板及其制作方法，该薄型高导热金属基板具有散热效率高的优点。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种薄型高导热金属基板，包括绝缘导热聚合物层、用于将所述薄型高导热金属基板粘附于印刷电路板上的粘着层和铜箔层，所述绝缘导热聚合物层固定夹置于所述铜箔层和所述粘着层之间，所述绝缘导热聚合物层包括固体材料和散热粉体，所述粘着层包括树脂层和散热粉体，当然绝缘导热聚合物层除了固体的材料和散热粉体外还可包括促进剂和催化剂等，粘着层除了树脂层和散热粉体还可以包括橡胶、固化剂和奈米填充料等，由于所述绝缘导热聚合物层和粘着层中含有散热粉体，散热粉体提高散热效果，所以本发明具有较好的散热效果。
作为本发明的进一步改进，以重量百分比计，所述散热粉体占所述粘着层固含量的40～90％。
作为本发明的进一步改进，所述散热粉体为碳化硅、氮化硼、氧化铝和氮化铝中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述散热粉体的平均粒径为5～20微米。
作为本发明的进一步改进，所述铜箔层为电解铜箔和压延铜箔中的一种，使用该铜箔层可以在薄型高导热金属基板上形成高散热的电路层，铜箔层的厚度为12.5～35微米，优选的是16～35微米。
作为本发明的进一步改进，所述绝缘导热聚合物层的厚度为5～12微米。
作为本发明的进一步改进，所述绝缘导热聚合物层的固体材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚萘二甲酸乙二酯、环氧树脂和聚碳酸酯中的至少一种，优选的是聚酰亚胺和聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种，使用该绝缘导热聚合物层之后对薄型高导热金属基板的抗电击穿和机械强度都有明显的提高。
作为本发明的进一步改进，所述粘着层的树脂层为环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述粘着层的厚度为5～30um。
作为本发明的进一步改进，还包括与所述粘着层外表面进行压合热固化的金属基板，如铝基板、铜基板等金属材质基板。
作为本发明的进一步改进，为了维持本发明薄型高导热金属基板的特性以应用于LED等散热产品，并能有效控制成本，本发明将所述粘着层的厚度为20～25微米，所述绝缘导热聚合物层的厚度为5～8微米。
本发明通过控制绝缘导热聚合物层的厚度和粘着层的厚度，达到控制散热效果和耐击穿电压的目的。
一种薄型高导热金属基板的制作方法，包括如下步骤：
步骤一：在铜箔层的粗糙面涂布绝缘导热聚合物，并加以烘干形成绝缘导热聚合物层后得到一单面铜箔基板；
步骤二：用涂布和转印法中的一种将粘着层形成于绝缘导热聚合物层表面上，并使粘着层处于半聚合半硬化状态(B-stage状态，此时粘着层分子与分子之间化学键不多，在高温高压下还会软化)；
步骤三：将贴合后的基板按一定的加热条件进行固化。
所述的薄型高导热金属基板的制作方法，步骤三之后还包括如下步骤：贴合金属基板到粘着层外表面，并进行热固化。
本发明的有益效果是：本发明依次包括铜箔层、绝缘导热聚合物层和粘着层，制作方法简便，可以根据需要调整粘着层与绝缘导热聚合物层的厚度，使本发明具有高热传导效率，高耐击穿电压的特性。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为本发明贴合金属基板的剖面图。
具体实施方式
实施例：一种薄型高导热金属基板，包括铜箔层11、绝缘导热聚合物层12和粘着层13，所述绝缘导热聚合物层12包括固体材料和散热粉体，粘着层13包括树脂层和散热粉体，粘着层13用于将所述薄型高导热金属基板粘附于各种金属基板或其他基材上，当然绝缘导热聚合物层12除了固体的材料和散热粉体外还可包括促进剂、催化剂等，粘着层13除了树脂层和散热粉体还可以包括橡胶、固化剂和奈米填充料等，所述绝缘导热聚合物层固定夹置于所述铜箔层和所述粘着层之间，由于所述粘着层和绝缘导热聚合物层中均含有散热粉体，散热粉体能提高散热效果，所以本发明的薄型高导热金属基板具有较好的散热效果。
所述散热粉体为碳化硅、氮化硼、氧化铝和氮化铝中的至少一种。以重量百分比计，所述粘着层中散热粉体占所述粘着层固含量的40～90％。
所述散热粉体的平均粒径为5～20微米。
所述绝缘导热聚合物层12的固体材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚萘二甲酸乙二酯、环氧树脂和聚碳酸酯中的至少一种，优选的是聚酰亚胺和聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种，进一步优选的是使用不含卤素的热固性聚酰亚胺材料，更优选的是使用具有自黏性且不含卤素的热固性聚酰亚胺材料。
所述铜箔层所使用的铜箔为压延铜箔(RA铜箔)和高温高屈曲铜箔(HA铜箔)中的一种，铜箔层的厚度为12.5～35微米，优选的是16～35微米。
为了维持本发明柔性高导热基板的特性以应用于LED电路板，并能有效控制成本，本发明中所述粘着层的厚度为20～25微米，将所述绝缘导热聚合物层的厚度为5～8微米。
还包括与所述粘着层外表面进行压合热固化的金属基板14，如铝基板、铜基板等金属材质基板。
一种薄型高导热金属基板的制作方法，包括如下步骤：
步骤一：在铜箔层11的粗糙面涂布绝缘导热聚合物，并加以烘干形成绝缘导热聚合物层12后得到一单面铜箔基板；
步骤二：用涂布和转印法中的一种将粘着层13形成于绝缘导热聚合物层12表面上，并使粘着层13处于半聚合半硬化状态(B-stage状态，此时粘着层分子与分子之间化学键不多，在高温高压下还会软化)；
步骤三：将贴合后的基板按一定的加热条件进行固化。
所述的薄型高导热金属基板的制作方法，步骤三之后还包括如下步骤：贴合金属基板14到粘着层外表面，并进行热固化。
对薄型高导热金属基板进行热传导分析测试：用热导系数仪(Hot Disk)进行热传导分析测试，在传感器上下两面覆盖两完全固化后蚀刻铜箔层的薄型高导热金属基板样品，并在该两个薄型高导热金属基板外侧面分别以两钢板夹置绝缘导热聚合物层和传感器，并由传感器测量绝缘导热聚合物层和粘着层的导热性能，将对本发明的绝缘导热聚合物层和粘着层所作的测试作为实验组，以同样的方法测试一般导热基板的导热性能作为比较例，将测得的热传导系数结果纪录于表1中：
Figure BDA0000043005500000061
表1
由上表可知，本发明相对于一般的导热基板，在设计上能够通过降低整体产品的厚度从而达到了高导热效率的作用，热传导的效率可以达到0.06以上，另由于增加了一层绝缘导热聚合物层，从而达到了高耐击穿电压的效果。

Claims (10)

1.一种薄型高导热金属基板，其特征在于：包括铜箔层、绝缘导热聚合物层和粘着层，所述绝缘导热聚合物层包括固体材料和散热粉体，所述粘着层包括树脂层和散热粉体，所述绝缘导热聚合物层固定夹置于所述铜箔层和所述粘着层之间。
2.根据权利要求1所述的薄型高导热金属基板，其特征在于：以重量百分比计，所述粘着层中的散热粉体占所述粘着层固含量的40～90％。
3.根据权利要求1或2所述的薄型高导热金属基板，其特征在于：所述散热粉体的平均粒径为5～20微米的碳化硅、氮化硼、氧化铝和氮化铝中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的薄型高导热金属基板，其特征在于：所述铜箔层为电解铜箔和压延铜箔中的一种。
5.根据权利要求1所述的薄型高导热金属基板，其特征在于：所述铜箔层厚度为12.5～35微米，绝缘导热聚合物层的厚度为5～12微米，粘着层的厚度为5～30微米。
6.根据权利要求1所述的薄型高导热金属基板，其特征在于：所述绝缘导热聚合物层的固体材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚萘二甲酸乙二酯、环氧树脂和聚碳酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的薄型高导热金属基板，其特征在于：所述粘着层的树脂层为环氧树脂、丙烯酸系树脂、胺基甲酸酯系树脂、硅橡胶系树脂、聚对环二甲苯系树脂、双马来酰亚胺系树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的薄型高导热金属基板，其特征在于：还包括与所述粘着层外表面进行压合热固化的金属基板。
9.一种如权利要求1所述的薄型高导热金属基板的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：在铜箔层的粗糙面涂布绝缘导热聚合物，并加以烘干形成绝缘导热聚合物层后得到一单面铜箔基板；
步骤二：用涂布和转印法中的一种将粘着层形成于绝缘导热聚合物层表面上，并使粘着层处于半聚合半硬化状态；
步骤三：将贴合后的基板按一定的加热条件进行固化。
10.根据权利要求9所述的薄型高导热金属基板的制作方法，其特征在于：步骤三之后还包括如下步骤：贴合金属基板到粘着层外表面，并进行热固化。
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