CN108419362A - 一种具有高散热效率的frcc基材及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高散热效率的FRCC基材，从下到上依次包括铜箔层、第一半固化粘着层、绝缘聚合物层和第二半固化粘着层，还有离型层，绝缘聚合物层的顶层和底层中的至少之一为均匀分散有第一散热粉体的散热绝缘聚合物层，第一半固化粘着层和第二半固化粘着层中的至少之一为均匀分散有第二散热粉体的导热粘着层，本发明不但具有良好的抗电压击穿性、优异的散热性和较高的透明度，而且可薄化产品整体厚度，提高该产品的竞争力；另外，本发明的制作过程简单，不需要高温烘干、熟化，不需要将母卷裁剪成子卷，可实现大米数生产，减少工序和工时，进而减少能耗，降低生产成本，而且制程产品良率高。

Description

一种具有高散热效率的FRCC基材及其制作方法
技术领域
本发明涉及柔性线路板(FPC)压合用FRCC(柔性涂胶铜箔)基材及其制作技术领域，特别涉及一种具有高散热效率的FRCC基材。
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、响应时间快、寿命周期长及不含汞，具有环保效益等优点。然而通常LED高功率产品的输入功率只有约20％能被转换成光，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汇出，将会使LED灯面温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率和稳定性等。
传统的散热材料由于需要考虑绝缘特性，用于粘合铜箔层的胶的厚度需要做到60至120um方能达到绝缘要求，因此产品的总厚度会很大，导致散热效果不理想。若采用掺杂有散热粉体的TPI(热固性聚酰亚胺)的散热结构，虽然可以将产品厚度降低也能满足绝缘特性的要求，但由于加工TPI时需要高温烘烤熟化(烘烤温度大于350℃)，才能使其交联固化，因为烘烤时烘箱有一定的容量，所以需要将大的母卷剪裁成小的子卷才能进行烘烤固化，因此增加裁剪工序，进而成本很高；而且不能连续生产，进而会降低效率，无法有效量产化，不适合大规模生产应用。
因此，如何开发具有良好抗电压击穿、散热性能佳、薄化整体厚度，并可通过简化的制程制作的高散热金属基材，成为亟待解决的课题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种具有高散热效率的FRCC基材，本发明不但具有良好的抗电压击穿性、优异的散热性和较高的透明度，而且可薄化产品整体厚度，提高该产品的竞争力；另外，本发明的制作过程简单，不需要高温烘干、熟化，不需要将母卷裁剪成子卷，实现大米数生产，减少工序和工时，进而减少能耗，降低生产成本，而且制程产品良率高。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种具有高散热效率的FRCC基材，包括铜箔层、第一半固化粘着层、绝缘聚合物层和第二半固化粘着层；所述第一半固化粘着层形成于所述铜箔层的上方，所述绝缘聚合物层形成于所述第一半固化粘着层的上方，所述第二半固化粘着层形成于所述绝缘聚合物层的上方；
所述绝缘聚合物层内具有第一散热粉体；
所述铜箔层的厚度为1-105μm；
所述第一半固化粘着层的厚度为5-30μm；
所述绝缘聚合物层的厚度为5-50μm；
所述第二半固化粘着层的厚度为5-30μm。
优选的，所述铜箔层的厚度为9-70μm；所述绝缘聚合物层的厚度为5-25μm；所述第二半固化粘着层的厚度为5-20μm。
为解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：
所述绝缘聚合物层由顶层和底层构成，所述顶层与所述第二半固化粘着层粘接且所述底层与所述第一半固化粘着层粘接，所述顶层和所述底层中的至少之一具有所述第一散热粉体。
进一步地说，所述铜箔层的Rz(表面粗糙度)值为0.4-4.0μm，且所述铜箔层为压延铜箔层或电解铜箔层。
进一步地说，所述第一半固化粘着层和所述第二半固化粘着层中的至少之一为均匀分散有第二散热粉体的导热粘着层。
进一步地说，所述FRCC基材还包括离型层，所述离型层贴覆于所述第二半固化粘着层的表面。
进一步地说，所述铜箔层、所述第一半固化粘着层、所述绝缘聚合物层和所述第二半固化粘着层组成的叠构的导热系数为0.5-1.0W/(m·K)。
进一步地说，所述绝缘聚合物层是下述两种结构中的一种：
一、所述底层为均匀分散有第一散热粉体的散热绝缘聚合物层，所述顶层的厚度小于所述底层的厚度；
二、所述顶层为均匀分散有第一散热粉体的散热绝缘聚合物层，所述底层的厚度小于所述顶层的厚度。
进一步地说，一种所述的具有高散热效率的FRCC基材的制作方法，包括下述步骤：
步骤一、将所述第一半固化粘着层涂布于所述铜箔层的一面，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述第一半固化粘着层成半聚合半固化状态；
步骤二、在所述第一半固化粘着层的上表面涂布所述绝缘聚合物层的底层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述绝缘聚合物层的底层成半聚合半固化状态；
步骤三、在所述绝缘聚合物层的底层的上表面涂布所述绝缘聚合物层的顶层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述绝缘聚合物层的顶层成半聚合半固化状态；
步骤四、在所述绝缘聚合物层的上表面涂布第二半固化粘着层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述第二半固化粘着层成半聚合半固化状态，连续收卷，生成大米数母卷。
进一步地说，一种使用所述的具有高散热效率的FRCC基材来制作高导热金属基板的方法，在第二半固化粘着层的表面贴合一层金属层，对此叠构进行高温压合，压合温度为50-110℃，压合时间为1-10s，之后在160℃温度下烘烤20-60min时间，制得依次由铜箔层、第一固化粘着层、绝缘聚合物层、第二固化粘着层和金属层构成的金属基板，其中的所述金属层为铜箔层或铝箔层。
进一步地说，所述第一散热粉体和所述第二散热粉体分别是碳化硅、氮化硼、氧化铝和氮化铝中的至少一种。
进一步地说，所述绝缘聚合物层为聚酰亚胺层。
进一步地说，以重量百分比计，所述绝缘聚合物层中的第一散热粉体占所述绝缘聚合物层固含量的10％至80％，所述导热粘着层中的第二散热粉体占所述导热粘着层固含量的10％至80％。
进一步地说，所述第一半固化粘着层和所述第二半固化粘着层皆包括树脂，所述树脂为环氧树脂、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。
本发明的有益效果是：本发明从下到上依次包括铜箔层、第一半固化粘着层、绝缘聚合物层和第二半固化粘着层，还包括离型层或金属层，结构合理，故本发明至少具有以下优点：
一、由于绝缘聚合物层具有第一散热粉体，因此本发明的FRCC基材具有良好的散热性；而且，由于本发明的绝缘聚合物层是由顶层和底层构成的复合层，且所述顶层和底层两者至少之一为散热绝缘聚合物层，绝缘聚合物层的上述结构能够使绝缘聚合物层具有绝缘性和散热效果，使产品厚度整体薄化，提升散热效率和抗电压击穿效果；
二、由于本发明的制作方法中，在铜箔层上依次涂布第一半固化粘着层、绝缘聚合物层、第二半固化粘着层，每一层涂布后即刻成半固化状态(即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)，然后压合离型层用于下游产业，传统的TPI散热产品，制作过程中需要将母卷裁剪成子卷后放入烘箱，高温烘烤交联固化，于下游产业使用时需要剥离离型层然后压合金属层后再高温烘烤固化一次，而本发明的固化粘着层和绝缘聚合物层，每层在涂布后即刻成半固化状态，不需要将母卷裁剪成子卷后高温烘烤固化，因不需要裁剪，故可连续大米数生产成大的母卷，进而减少工序，节约成本；本产品于下游产业使用时，剥离离型层后可以直接搭配压合金属层然后高温烘烤交联固化，整个过程只需要高温压合交联固化一次，提高制程良率，降低损耗，提高效率，节约成本，使产品更有竞争力；
三、本发明采用铜箔层的粗糙度较低为0.4-4.0μm，信号传输过程中具有集肤效应，由于铜箔表面粗糙度较低，结晶细腻，表面平坦性较佳，因而信号能实现高速传输，可减少信号传输过程中的损耗，进一步提高信号传输质量，完全能胜任FPC高频高速化、散热导热快速化以及生产成本最低化发展的需要；
四、本发明的绝缘聚合物层为聚酰亚胺层，具有超低的吸水率，吸水后性能稳定，具有较佳的电气性能。
本发明的上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的结构示意图(以顶层为分散有第一散热粉体的散绝缘聚合物层和第一半固化粘着层为分散有第二散热粉体的导热粘着层为例)；
图2是本发明于下游产业压合金属层后的结构示意图；
附图中各部分标记如下：
100-铜箔层、200-第一半固化粘着层、300-绝缘聚合物层、301-底层、302-顶层、400-第二半固化粘着层、500-离型层和600-金属层。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施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，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例：一种具有高散热效率的FRCC基材，如图1所述，包括铜箔层100、第一半固化粘着层200、绝缘聚合物层300和第二半固化粘着层400；所述第一半固化粘着层200形成于所述铜箔层100的上方，所述绝缘聚合物层300形成于所述第一半固化粘着层200的上方，所述第二半固化粘着层400形成于所述绝缘聚合物层300的上方；
所述绝缘聚合物层300内具有第一散热粉体；
所述铜箔层100的厚度为1-105μm；
所述第一半固化粘着层200的厚度为5-30μm；
所述绝缘聚合物层300的厚度为5-50μm；
所述第二半固化粘着层400的厚度为5-30μm。
优选的，所述铜箔层的厚度为9-70μm；所述绝缘聚合物层的厚度为5-25μm；所述第二半固化粘着层的厚度为5-20μm。
所述绝缘聚合物层300由顶层302和底层301构成，所述顶层302与所述第二半固化粘着层400粘接且所述底层301与所述第一半固化粘着层200粘接，所述顶层和所述底层中的至少之一具有所述第一散热粉体。
所述铜箔层100的Rz(表面粗糙度)值为0.4-4.0μm，且所述铜箔层100为压延铜箔层或电解铜箔层。
所述第一半固化粘着层200和所述第二半固化粘着层400中的至少之一为均匀分散有第二散热粉体的导热粘着层。
所述FRCC基材还包括离型层500，所述离型层500贴覆于所述第二半固化粘着层400的表面。
所述铜箔层100、所述第一半固化粘着层200、所述绝缘聚合物层300和所述第二半固化粘着层400组成的叠构的导热系数为0.5-1.0W/(m·K)。
所述绝缘聚合物层300是下述两种结构中的一种：
一、所述底层为均匀分散有第一散热粉体的散热绝缘聚合物层，所述顶层的厚度小于所述底层的厚度；
二、所述顶层为均匀分散有第一散热粉体的散热绝缘聚合物层，所述底层的厚度小于所述顶层的厚度。
一种所述的具有高散热效率的FRCC基材的制作方法，包括下述步骤：
步骤一、将所述第一半固化粘着层涂布于所述铜箔层的一面，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述第一半固化粘着层成半聚合半固化状态；
步骤二、在所述第一半固化粘着层的上表面涂布所述绝缘聚合物层的底层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述绝缘聚合物层的底层成半聚合半固化状态；
步骤三、在所述绝缘聚合物层的底层的上表面涂布所述绝缘聚合物层的顶层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述绝缘聚合物层的顶层成半聚合半固化状态；
步骤四、在所述绝缘聚合物层的上表面涂布第二半固化粘着层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述第二半固化粘着层成半聚合半固化状态，连续收卷，生成大米数母卷。
一种使用所述的一种具有高散热效率的FRCC基材来制作高导热金属基板的方法，如图2所示，在第二半固化粘着层的表面贴合一层金属层600，对此叠构进行高温压合，压合温度为50-110℃，压合时间为1-10s，之后在160℃温度下烘烤20-60min时间，制得依次由铜箔层、第一固化粘着层、绝缘聚合物层、第二固化粘着层和金属层构成的金属基板，其中的所述金属层为铜箔层或铝箔层。
所述第一散热粉体和所述第二散热粉体分别是碳化硅、氮化硼、氧化铝和氮化铝中的至少一种。
所述绝缘聚合物层300为聚酰亚胺层。
以重量百分比计，所述绝缘聚合物层中的第一散热粉体占所述绝缘聚合物层固含量的10％至80％，所述导热粘着层中的第二散热粉体占所述导热粘着层固含量的10％至80％。
所述第一半固化粘着层和所述第二半固化粘着层皆包括树脂，所述树脂为环氧树脂、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。
测试：根据表1的配方和前述的制作方法制作本发明的FRCC基材，并依据ASTMD5470标准方法测量导热系数，以及依据JIS C 2110标准方法测量击穿电压。
实施例1至4为本发明的具有高散热效率的FRCC基材，本发明的实施例的基本性能如表1记录。
表1:
由表1可知，本发明的一种具有高散热效率的FRCC基材具有良好的抗电压击穿性和优异的散热性，而且可薄化产品整体厚度，提高该产品的竞争力。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有高散热效率的FRCC基材，其特征在于：包括铜箔层、第一半固化粘着层、绝缘聚合物层和第二半固化粘着层；所述第一半固化粘着层形成于所述铜箔层的上方，所述绝缘聚合物层形成于所述第一半固化粘着层的上方，所述第二半固化粘着层形成于所述绝缘聚合物层的上方；
所述绝缘聚合物层内具有第一散热粉体；
所述铜箔层的厚度为1-105μm；
所述第一半固化粘着层的厚度为5-30μm；
所述绝缘聚合物层的厚度为5-50μm；
所述第二半固化粘着层的厚度为5-30μm。
2.根据权利要求1所述的一种具有高散热效率的FRCC基材，其特征在于：所述绝缘聚合物层由顶层和底层构成，所述顶层与所述第二半固化粘着层粘接且所述底层与所述第一半固化粘着层粘接，所述顶层和所述底层中的至少之一具有所述第一散热粉体。
3.根据权利要求1所述的一种具有高散热效率的FRCC基材，其特征在于：所述铜箔层的Rz值为0.4-4.0μm，且所述铜箔层为压延铜箔层或电解铜箔层。
4.根据权利要求1所述的一种具有高散热效率的FRCC基材，其特征在于：所述第一半固化粘着层和所述第二半固化粘着层中的至少之一为均匀分散有第二散热粉体的导热粘着层。
5.根据权利要求1所述的一种具有高散热效率的FRCC基材，其特征在于：还包括离型层，所述离型层贴覆于所述第二半固化粘着层的表面。
6.根据权利要求1所述的一种具有高散热效率的FRCC基材，其特征在于：所述铜箔层、所述第一半固化粘着层、所述绝缘聚合物层和所述第二半固化粘着层组成的叠构的导热系数为0.5-1.0W/(m·K)。
7.根据权利要求2所述的一种具有高散热效率的FRCC基材，其特征在于：所述绝缘聚合物层是下述两种结构中的一种：
一、所述底层为均匀分散有第一散热粉体的散热绝缘聚合物层，所述顶层的厚度小于所述底层的厚度；
二、所述顶层为均匀分散有第一散热粉体的散热绝缘聚合物层，所述底层的厚度小于所述顶层的厚度。
8.一种根据权利要求1所述的一种具有高散热效率的FRCC基材的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤一、将所述第一半固化粘着层涂布于所述铜箔层的一面，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述第一半固化粘着层成半聚合半固化状态；
步骤二、在所述第一半固化粘着层的上表面涂布所述绝缘聚合物层的底层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述绝缘聚合物层的底层成半聚合半固化状态；
步骤三、在所述绝缘聚合物层的底层的上表面涂布所述绝缘聚合物层的顶层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述绝缘聚合物层的顶层成半聚合半固化状态；
步骤四、在所述绝缘聚合物层的上表面涂布第二半固化粘着层，涂布温度60-180℃，自然冷却干燥时间为5-30s，使所述第二半固化粘着层成半聚合半固化状态，连续收卷，生成大米数母卷。
9.一种使用根据权利要求1所述的一种具有高散热效率的FRCC基材来制作高导热金属基板的方法，其特征在于：在第二半固化粘着层的表面贴合一层金属层，对此叠构进行高温压合，压合温度为50-110℃，压合时间为1-10s，之后在160℃温度下烘烤20-60min时间，制得依次由铜箔层、第一固化粘着层、绝缘聚合物层、第二固化粘着层和金属层构成的金属基板，其中的所述金属层为铜箔层或铝箔层。
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