CN105992457A - 导热铜箔金属基板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导热铜箔金属基板，由高导热层以及位于两层高导热层之间的金属基板构成，每层所述高导热层皆是由铜箔层、导热黏着层以及位于铜箔层和导热黏着层之间的绝缘聚合物层构成的复合层，所述金属基板是位于两层高导热层的导热黏着层之间，每层所述高导热层中的导热黏着层和绝缘聚合物层两者的厚度之和小于35微米，该导热铜箔金属基板兼具轻、薄、小、散热效率高、低热阻、绝缘性能佳以及生产成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种导热铜箔金属基板，尤指一种应用于LED照明、汽车电子设备、计算器设备、电源、通讯电子产品、电子控制等且具有导热黏着层及散热板的电路板结构。
背景技术
随着全球环保意识的抬头，节能省电已成为当今的趋势，也使得LED产业成为近年来最受瞩目的产业之一。发展至今，LED产品已具有高效率、省电、反应时间快、节能、寿命周期长，且不含汞具有环保效益等优点。
然而，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实时汇出，将使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。
传统的铝基电路板是由FR-4与铝基板制作而成。请参阅图1，图1是传统FR-4铝基板的结构剖面示意图。该FR-4铝基板是于铜箔层110及铝板130之间夹置一导热层120使其具有较高的绝缘破坏电压(VRMS，volt root mean square)。由于传统FR-4铝基板需要较大厚度的绝缘导热层，才具绝缘抗电压击穿作用，因此为保有较佳的绝缘抗电压击穿作用传统的FR-4铝基板的散热效果并不理想。
目前全球电子产业的发展趋势向轻、薄、小、高密度、高耐热、多功能化、高可靠性、且低成本的方向发展，若电路板的散热性质不佳，无法实时将热能导出，将导致组件过热使效能降低，进而使组件寿命下降。而传统的FR-4铝基板已经难以满足目前电子产业中LED高功率发展的要求。
故，开发一种兼具轻、薄、小、散热效率高、低热阻、绝缘性能佳、生产成本低等优点的导热箔铝基板以供高功率的LED产品使用已是迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种导热铜箔金属基板，该导热铜箔金属基板兼具轻、薄、小、散热效率高、低热阻、绝缘性能佳以及生产成本低等优点。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种导热铜箔金属基板，由高导热层以及位于两层高导热层之间的金属基板构成，每层所述高导热层皆是由铜箔层、导热黏着层以及位于铜箔层和导热黏着层之间的绝缘聚合物层构成的复合层，所述金属基板是位于两层高导热层的导热黏着层之间，每层所述高导热层中的导热黏着层和绝缘聚合物层两者的厚度之和小于35微米。
本发明为了解决其技术问题所采用的进一步技术方案是：
进一步地说，所述铜箔层的厚度为12.5-70微米。
进一步地说，所述绝缘聚合物层的厚度为5-15微米。
进一步地说，所述导热黏着层的厚度为10-20微米。
进一步地说，所述金属基板为多孔性阳极氧化铝、氮化铝基板或铁板，其厚度为500-6000微米。
进一步地说，所述导热黏着层包括树脂及分散于所述树脂中的导热粉体，其中，以重量百分比计，所述导热黏着层中的导热粉体占所述导热黏着层固含量的10％-90％。
更进一步地说，所述导热粉体的平均粒径为0.2-10微米。
更进一步地说，所述导热粉体是碳化硅、氮化硼、氧化铝和氮化铝所组成群组中的至少一种。
更进一步地说，所述树脂是环氧树脂、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、聚酰亚胺树脂与聚酰胺-酰亚胺树脂所组成群组中的至少一种。
进一步地说，所述绝缘聚合物层为聚酰亚胺层。
本发明的有益效果是：本发明的导热铜箔金属基板是由高导热层以及位于两层高导热层之间的金属基板构成，每层高导热层皆是由铜箔层、导热黏着层以及位于铜箔层和导热黏着层之间的绝缘聚合物层构成，并且每层所述高导热层中的导热黏着层和绝缘聚合物层两者的厚度之和小于35微米。相较于传统FR-4铝基板，本发明的导热铜箔金属基板的热阻抗较小，厚度薄即有极佳的绝缘效果，因此不需要增加绝缘层厚度，故能降低高导热电路板结构的整体厚度，又能拥有高导热效率及高绝缘破坏电压。
附图说明
图1为传统FR-4铝基板的结构剖面示意图；
图2为本发明的导热铜箔金属基板的结构剖面示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不悖离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例：一种导热铜箔金属基板，由高导热层210以及位于两层高导热层之间的金属基板220压合为一整体，每层所述高导热层皆是由铜箔层230、导热黏着层250以及位于铜箔层和导热黏着层之间的绝缘聚合物层240构成的复合层，所述金属基板是位于两层高导热层的导热黏着层之间。所述铜箔层的厚度为12.5-70微米。所述绝缘聚合物层的厚度为5-15微米。所述导热黏着层的厚度为10-20微米。所述金属基板为多孔性阳极氧化铝、氮化铝基板或铁板。所述导热黏着层包括树脂及分散于所述树脂中的导热粉体，其中，以重量百分比计，所述导热黏着层中的导热粉体占所述导热黏着层固含量的10％-90％。所述导热粉体的平均粒径为0.2-10微米。所述导热粉体是碳化硅、氮化硼、氧化铝和氮化铝所组成群组中的至少一种。所述树脂是环氧树脂、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、聚酰亚胺树脂与聚酰胺-酰亚胺树脂所组成群组中的至少一种所述绝缘聚合物层为聚酰亚胺层。
本发明实施例1至3的导热铜箔金属基板结构的数据纪录于下表1。
比较例1：于比较例1中，是使用Laird公司出产的型号为1KA04并且厚度为102微米的FR-4双面板，并将该FR-4双面板与1600微米的铝散热板压合，使之得到总厚度为1874微米的高导热电路板结构。
测试例：对实施例1至3及比较例1的样品进行机械特性与电气特性测试，测试项目包括热传导、破坏电压、热阻抗、剥离强度、焊锡性温度，并将结果记录于表1。其中，
热传导分析测试：根据ASTM-D5470测试方法，使用热传导系数量测仪器(瑞领科技公司；型号LW-9389)进行热传导分析测试。蚀刻移除高导热电路板结构样品之线路层，并于在传感器上下两面覆盖两经蚀刻移除线路层的样品，并于80psi压力下以80度之固定热源测试一小时，并由热传导测试仪之软件得知热传导系数与热阻抗值等数据，并将测得的热传导系数与热阻抗值纪录于表1。
破坏电压测试：使用耐压分析仪(致茂电子公司；型号Chroma19057)进行破坏电压测试。首先烘烤使高导热电路板结构内之导热黏着层固化后，蚀刻移除线路层，并将样品放入耐压分析仪之检测治具中于最大电压为20KV、电流设定为5mA条件下进行测试，直到测试样品被击穿而停止，并将测得的破坏电压值纪录于表1。
剥离强度测试：根据IPC－TM－6502.4.9测试方法A与C以万能拉力机(Shimadzu公司；型号AG-IS)进行剥离强度测试。将高导热电路板结构样品置于90度角剥离夹具，并测定其对应拉力，测试散热板被拉脱机路板之单位宽度的拉力(kgf/cm)。
焊锡性温度：根据IPC-TM-6502.4.13测试方法，使用高温锡炉(广华公司；型号POT-100C)，在温度为23±2℃与湿度为60±10％RH之环境下测试试片；试片先经过烘箱135℃±2℃烘烤1小时后，将试片分别浸入恒温288℃与330℃之高温锡铅液，浸入该恒温锡铅液中10秒并用目视观察试片是否发生变化。○：外观完全没出现变化；X：外观出现爆板或剥离。
表1：
上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明的权利保护范围，应如权利要求书所述。
Claims (10)
1.一种导热铜箔金属基板，其特征在于：由高导热层(210)以及位于两层高导热层之间的金属基板(220)构成，每层所述高导热层皆是由铜箔层(230)、导热黏着层(250)以及位于铜箔层和导热黏着层之间的绝缘聚合物层(240)构成的复合层，所述金属基板是位于两层高导热层的导热黏着层之间，每层所述高导热层中的导热黏着层和绝缘聚合物层两者的厚度之和小于35微米。
2.如权利要求1所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述铜箔层的厚度为12.5-70微米。
3.如权利要求1所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述绝缘聚合物层的厚度为5-15微米。
4.如权利要求1所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述导热黏着层的厚度为10-20微米。
5.如权利要求1所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述金属基板为多孔性阳极氧化铝、氮化铝基板或铁板。
6.如权利要求1所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述导热黏着层包括树脂及分散于所述树脂中的导热粉体，其中，以重量百分比计，所述导热黏着层中的导热粉体占所述导热黏着层固含量的10％-90％。
7.如权利要求6所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述导热粉体的平均粒径为0.2-10微米。
8.如权利要求6所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述导热粉体是碳化硅、氮化硼、氧化铝和氮化铝所组成群组中的至少一种。
9.如权利要求6所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述树脂是环氧树脂、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、聚酰亚胺树脂与聚酰胺-酰亚胺树脂所组成群组中的至少一种。
10.如权利要求1所述的导热铜箔金属基板，其特征在于：所述绝缘聚合物层为聚酰亚胺层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161005 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |