CN110831323A - 一种高导热金属基板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热金属基板，涉及金属基板技术领域；包括从下到上依次设置的金属层、Al2O3H2O(6)膜、涂覆在Al2O3H2O(6)膜上的导热系数为0.2～4W/(m·K)的导热绝缘层和金属箔层。本发明的导热系数高、介电性能佳；保证了导热基板具有较好的剥离强度，且使得热量能够从中间向外传输，有利于建立高效的导热通道，从而提高了基板的导热系数；还可以通过调节Al2O3H2O(6)膜与导热绝缘层的比例来调节导热系数与介电常数、介电损耗。
Description
技术领域
本发明涉及金属基板技术领域，具体是一种高导热金属基板。
背景技术
近年来，随着LED,能源设备及通信设备的高性能化与高功能化的发展，为了能够高速传输和处理大容量信息，操作信号愈趋于高频化，因而对电子电路基材提出了较高的要求，这其中就包括较优异的介电性能，即低的介电常数和低的介质损耗因子。而且，电子产品的“轻、薄、短、小”化，使得电路板的集成度越来越高，搭载的元器件越来越多，在工作时单位面积散发的热量越来越多，为了保证电子元器件的工作稳定性、可靠性等性能对电子电路基材的散热性要求越来越高，还需要电子电路基材具有高的导热系数和低的热阻，现有背景下的基板在LED灯板领域热阻大，温度挤集在一块。
目前，常用于超高频电路用的覆铜板主要以玻璃纤维布浸溃以聚四氟乙烯乳液，然后通过高温烧结(320-400℃)压合成，如CN 102173172A公开了一种聚四氟乙烯覆铜板制备方法，包括玻纤布的预处理、浸溃液的制备、玻纤布浸溃制得介质布和介质布覆铜覆铝。[A1] 。
高导热覆铜板目前主要采用以环氧树脂为基体树脂体系，双氰胺为固化剂，复配以各类高导热填料，通过玻璃纤维布浸溃以高导热胶水体系，上胶和层压后制成板材，如CN101767481A公开了一种高导热覆铜板的制备方法，采用多官能环氧树脂和聚氨酯混合物，以双氰胺为固化剂，浸溃介质为玻璃布，制成单面或双面覆铜板。虽然此法能制得一定导热系数的覆铜板，但是由于玻璃纤维布的存在，使板材的导热系数不高，热阻偏大和介电性能不佳等缺点。另外一种制备高热导热覆铜板的方法，就是采用涂树脂铜箔(RCC)的方法，此方法未使用玻璃纤维布，有利于提高导热系数。如CN101580626A公开了一种高导热无齒难燃的树脂组合物，以含磷环氧为基体树脂体系，添加以大量高导热填料，通过涂覆制成高导热涂树脂铜箔(RCC)经加温加压后，制得无卤高导热覆铜板。但是该方法制得的覆铜板的介电性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高导热金属基板，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高导热金属基板，包括从下到上依次设置的金属层、Al2O3H2O(6)膜、涂覆在Al2O3H2O(6)膜上的导热系数为0.2～4W/(m·K)的导热绝缘层和金属箔层。
作为本发明进一步的方案：所述金属层为铜、铝、镍其中的任一种或为该三种金属组成的合金，且其厚度为0.1～100mm。
作为本发明再进一步的方案：所述Al2O3H2O(6)膜的厚度为2～250μm。
作为本发明再进一步的方案：所述Al2O3H2O(6)膜的孔径为1～80μm,孔隙率为30～90%。
作为本发明再进一步的方案：所述Al2O3H2O(6)膜的熔点≥250℃。
作为本发明再进一步的方案：所述Al2O3H2O(6)膜导热系数为20～300W/(m·K)。
作为本发明再进一步的方案：所述导热绝缘层厚度为0～200μm。
作为本发明再进一步的方案：所述导热绝缘层为氰酸酯树脂体系、环氧树脂体系、PTFE体系、碳氢树脂体系、聚苯醚树脂体系或聚酰亚胺体系其中的任一种。
作为本发明再进一步的方案：所述导热绝缘层为氰酸酯树脂体系。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述金属基板，Al2O3H2O(6)膜上的导热绝缘层由于具有较佳的流动性，能有效地穿过Al2O3H2O(6)膜，从而使层与层之间较好的粘合性；整个绝缘介质层不包含热阻大、介电性能差的玻璃纤维布，因而整个金属基板的导热系数高、介电性能佳；保证了导热基板具有较好的剥离强度，且使得热量能够从中间向外传输，有利于建立高效的导热通道，从而提高了基板的导热系数；还可以通过调节Al2O3H2O(6)膜与导热绝缘层的比例来调节导热系数与介电常数、介电损耗[A2] 。
附图说明
图1为高导热金属基板的结构示意图。
图中：金属箔层1、导热绝缘层2、Al2O3H2O(6)膜3、金属层4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明实施例1中，一种高导热金属基板，包括从下到上依次设置的金属层4、Al2O3H2O(6)膜3、涂覆在Al2O3H2O(6)膜3上的导热系数为0.2～4W/(m·K)的导热绝缘层2和金属箔层1。
Al2O3H2O(6)膜3的分子结构高度对称，极性低，介电性能优异。本发明选取Al2O3H2O(6)膜3，能够让涂覆在Al2O3H2O(6)膜3上面的导热绝缘层2穿过孔隙，绝缘层的导热树脂可以进入Al2O3H2O(6)膜3的孔隙中，起到销钉的作用，使得导热绝缘层2与Al2O3H2O(6)膜3具有良好的粘合性。
在本发明的高导热金属基板中，所述Al2O3H2O(6)膜3的厚度可以为2～250um。Al2O3H2O(6)膜3太薄，会给生产制程带来一定的难度，同时不利于板材的尺寸稳定性；而Al2O3H2O(6)膜3太厚，则会使得基板厚度增加，不利于电子产品的薄型化，且不利于调节导热性能与介电性能。因此，为了保证金属基板具有更好的综合性能，本发明优先选择Al2O3H2O(6)膜3度为10～250um,优选为25～150um。
所述Al2O3H2O(6)膜3的孔径可以为1～80um；孔隙率可以为30～90%,例如为33%、40%、45%、50%、56%、70%、76%、88%等。Al2O3H2O(6)膜3的孔隙率过小，不利于导热绝缘层2的进入，导致与导热绝缘层2的粘结性能差；Al2O3H2O(6)膜3的孔隙率过大则导致板材的刚性下降，尺寸稳定性不佳。因此，为了兼顾金属基板的粘结性能及板材刚性和尺寸稳定性，本发明优先选择Al2O3H2O(6)膜3的孔隙率为10～90%，优选45～60%。
所述Al2O3H2O(6)膜3的熔点≥250℃，例如为255℃、260℃、270℃、285℃、290℃、305℃等，优选≥280℃。Al2O3H2O(6)膜3的熔点如低于250℃，在后续的层压过程中会导致熔融，从而无法保证层压后板材的形状规整性。
在本发明的高导热金属基板中，涂覆在Al2O3H2O(6)膜3上的导热绝缘层2的厚度为0～200μm,例如为7μm、12μm、20μm、40μm、60μm、90μm、98μm、120μm、160μm、190μm等。
可以通过调节Al2O3H2O(6)膜3与导热绝缘层2的比例来调节导热系数与介电常数、介电损耗，如增加Al2O3H2O(6)膜3的厚度，可提高金属基板的介电性能，而增加导热绝缘层2的厚度则可改变金属基板的导热性能，Al2O3H2O(6)膜3导热系数为20～300W/(m·K)；
在本发明的高导热金属基板中，所述金属箔层1为铜、黄铜、铝、镍、或这些金属的合金或复合金属箔，优选金属箔的厚度为12～150μm,例如为15μm、20μm、40μm、60μm、90μm、98μm、120μm、130μm、145μm等。
在本发明的高导热金属基板中，所述金属层4为铜、黄铜、铝、镍、或这些金属的合金或复合金属箔，厚度0.1～100mm。所述金属层4为黄铜。
Al2O3H2O(6)膜长成之工艺说明
首先将金属层4进行脱脂除油，作酸洗及水洗后，再对金属层进行“硬质阳极氧化”处理，以30%草酸及70%氢氟酸作为电解槽液，铝或其它金属及其合金在相应的电解槽液下，由于外加电流的作用，在铝或其它金属（阳极）上形成一层金属氧化膜的过程，即在阳极的金属层4上生成Al2O3H2O(6)膜3，之后用醋酸镍填Al2O3H2O(6)膜3上的孔隙。
实施例2
本实施例2与实施例1的主要区别在于本发明的高导热金属基板中，所述的导热绝缘层2可以为氰酸酯树脂体系、环氧树脂体系、PTFE体系、碳氢树脂体系、聚苯醚树脂体系或聚酰亚胺体系其中的任一种，优选为氰酸酯树脂体系。
所述金属基板，Al2O3H2O(6)膜3上的导热绝缘层2由于具有较佳的流动性，能有效地穿过Al2O3H2O(6)膜3，从而使层与层之间较好的粘合性；整个绝缘介质层不包含热阻大、介电性能差的玻璃纤维布，因而整个金属基板的导热系数高、介电性能佳；保证了导热基板具有较好的剥离强度，且使得热量能够从中间向外传输，有利于建立高效的导热通道，从而提高了基板的导热系数；还可以通过调节Al2O3H2O(6)膜3与导热绝缘层2的比例来调节导热系数与介电常数、介电损耗。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种高导热金属基板，其特征在于，包括从下到上依次设置的金属层、[A1] 膜、涂覆在Al2O3H2O(6)膜上的0.2～4W/(m·K)[A2] 的导热绝缘层和金属箔层。
2.根据权利要求1所述的高导热金属基板，其特征在于，所述金属层为铜、铝、镍其中的任一种或为该三种金属组成的合金，且其厚度为0.1～100mm。
3.根据权利要求1所述的高导热金属基板，其特征在于，所述Al2O3H2O(6)膜的厚度为2～250μm。
4.根据权利要求3所述的高导热金属基板，其特征在于，所述Al2O3H2O(6)膜的孔径为1～80μm,孔隙率为30～90%。
5.根据权利要求4所述的高导热金属基板，其特征在于，所述Al2O3H2O(6)膜的熔点≥250℃。
6.根据权利要求5所述的高导热金属基板，其特征在于，所述Al2O3H2O(6)膜导热系数为20～300W/(m·K)。
7.根据权利要求1所述的高导热金属基板，其特征在于，所述导热绝缘层厚度为0～200μm。
8.根据权利要求1所述的高导热金属基板，其特征在于，所述导热绝缘层为氰酸酯树脂体系、环氧树脂体系、PTFE体系、碳氢树脂体系、聚苯醚树脂体系或聚酰亚胺体系其中的任一种。
9.根据权利要求8所述的高导热金属基板，其特征在于，所述导热绝缘层为氰酸酯树脂体系。
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2019
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