TW201841746A - 散熱電路基板 - Google Patents

散熱電路基板 Download PDF

Info

Publication number
TW201841746A
TW201841746A TW107106775A TW107106775A TW201841746A TW 201841746 A TW201841746 A TW 201841746A TW 107106775 A TW107106775 A TW 107106775A TW 107106775 A TW107106775 A TW 107106775A TW 201841746 A TW201841746 A TW 201841746A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
particles
insulating layer
ceramic particles
ceramic
heat dissipation
Prior art date
Application number
TW107106775A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI751292B (zh
Inventor
石川史朗
山和彦
Original Assignee
日商三菱綜合材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商三菱綜合材料股份有限公司 filed Critical 日商三菱綜合材料股份有限公司
Publication of TW201841746A publication Critical patent/TW201841746A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI751292B publication Critical patent/TWI751292B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
    • H05K1/056—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an organic insulating layer
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H05K1/0209—External configuration of printed circuit board adapted for heat dissipation, e.g. lay-out of conductors, coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/064—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313—Organic insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0137—Materials
    • H05K2201/0154—Polyimide
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0206—Materials
    • H05K2201/0209—Inorganic, non-metallic particles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0263—Details about a collection of particles
    • H05K2201/0266—Size distribution

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

此散熱電路基板(10)具備：金屬基板(11)、配置於前述金屬基板(11)的至少一個表面的絕緣層(12)、及配置於前述絕緣層(12)之與前述金屬基板(11)相反側的表面的電路層(13)。 　　前述絕緣層(12)含有由聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺或該等的混合物所構成的樹脂、與比表面積為10m2 /g以上的陶瓷粒子，前述陶瓷粒子會形成凝集粒子，且前述陶瓷粒子的含量在5體積%以上60體積%以下的範圍。

Description

散熱電路基板
本發明關於一種散熱電路基板。 　　本發明基於2017年3月23日在日本申請的特願 2017-057460號主張優先權，將其內容援用於此。
在金屬基板上隔著絕緣層層合電路層的散熱電路基板，被使用作為實裝高發熱性電子零件的電路基板。在散熱電路基板中，使電子零件所產生的熱透過絕緣層傳導至金屬基板，在金屬基板使熱量散熱。因此，絕緣層需要高耐電壓性、低熱阻。
一般而言，若將絕緣膜的膜厚定為h、每單位膜厚的耐電壓定為VF ，則絕緣膜的耐電壓VR 可由下述式(1)表示。另一方面，若將絕緣膜的膜厚定為h、絕緣膜的熱傳導度定為λ，則絕緣膜的熱阻R可由下述式(2)表示。由式(1)與式(2)推導出絕緣膜的熱阻R可由下述式(3)表示。由上述式(3)可知，絕緣膜的熱阻R，與絕緣膜的每單位膜厚的耐電壓VF ×熱傳導度λ的倒數成比例。所以，為了減低散熱電路基板的絕緣層的熱阻R，提高絕緣層的每單位膜厚的耐電壓VF ×熱傳導度λ之值(以下亦稱為「性能值」)變得很重要。
散熱電路基板的絕緣層，一般而言，是由含有樹脂與具有熱傳導性的無機填料的樹脂組成物所形成。樹脂是利用如聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺般耐電壓性、耐熱性、化學耐性、及機械強度高的樹脂。為了提升熱傳導性，無機填料以粒徑大為佳。但是，已知若添加粒徑大的無機填料，則會有每單位膜厚的耐電壓(絕緣破壞電壓)降低的問題(非專利文獻1)。
專利文獻1揭示了散熱電路基板的絕緣層採用一種含有填料的聚醯亞胺樹脂層，其係使熱傳導性填料分散在具有特定構造的聚醯亞胺中。在專利文獻1中，關於熱傳導性填料的例子，記載了平均粒徑在0.5～10μm的範圍的球狀氧化鋁。
專利文獻2揭示了散熱電路基板的絕緣層採用一種含有填料的聚醯亞胺樹脂層，其係含有平均長徑DL 為0.1～2.4μm的板狀填料與平均粒徑DR 為0.05～5.0μm的球狀填料作為熱傳導性填料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特許第5650084號公報 　　[專利文獻2] 日本特許第5665846號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1] Journal of International Council on Electrical Engineering Vol.2, No.1, pp.90～98, 2012
[發明所欲解決的課題]
近年來，隨著電子機器的高性能化、小型化，電子零件的用電量或發熱量會有增加的傾向，而需要提升散熱電路基板的散熱性。所以，對於散熱電路基板的絕緣層而言，每單位膜厚的耐電壓的提升與熱傳導度的提升被認為是必要的。 　　但是，若依據本發明人的檢討，則在專利文獻1、2所記載的絕緣層中，難以使耐電壓性與熱傳導性的兩者平衡良好地提升，散熱性會有不足的情形。
本發明鑑於上述狀況而完成，目的為提供一種具有高散熱性的散熱電路基板。 [用於解決課題的手段]
為了解決前述課題，本發明人著眼於絕緣層所含有的無機填料的粒徑指標的比表面積與粒子的凝集狀態進行檢討。結果發現，具備在形成凝集粒子的狀態下含有比表面積大的陶瓷粒子的絕緣層的散熱電路基板，耐電壓性與熱傳導性的兩者會平衡良好地提升，具有高性能值，亦即高散熱性。
本發明之散熱電路基板具備：金屬基板、配置於前述金屬基板的至少一個表面的絕緣層、及配置於前述絕緣層之與前述金屬基板相反側的表面的電路層。前述絕緣層含有由聚醯亞胺、或聚醯胺醯亞胺、或該等的混合物所構成的樹脂、及比表面積為10m2 /g以上的陶瓷粒子，前述陶瓷粒子會形成凝集粒子，且前述陶瓷粒子的含量在5體積%以上60體積%以下的範圍。
依據上述散熱電路基板，絕緣層所含有的樹脂，是由聚醯亞胺、或聚醯胺醯亞胺、或該等的混合物所構成，因此耐電壓性、耐熱性、化學耐性、及機械特性提升。
另外，絕緣層所含有的陶瓷粒子的比表面積為10m2 /g以上，而為微細的，因此陶瓷粒子的耐電壓性高，即使大量添加，絕緣層的耐電壓性也不易降低。此外，絕緣層所含有的微細的陶瓷粒子會形成凝集粒子，因此熱容易在陶瓷粒子的一次粒子間傳導，容易產生熱的傳導網路構造，因此絕緣層的熱傳導度提升。 　　此外，絕緣層中的陶瓷粒子的含量定在5體積%以上60體積%以下的範圍，因此不會損害聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺所具有的優異耐電壓性、耐熱性、化學耐性、及機械特性，並可進一步提升熱傳導度。上述構成的散熱電路基板具備如以上般的絕緣層，因此散熱性提升。 [發明之效果]
依據本發明，可提供一種保持耐電壓性、耐熱性、化學耐性、及機械特性，同時具有高散熱性的散熱電路基板。
以下參考附加的圖式，對於本發明之散熱電路基板的實施形態作說明。
圖1為本發明之實施形態所關連的散熱電路基板的剖面圖。在圖1之中，散熱電路基板10具備：金屬基板11、配置於金屬基板11的表面(圖1的上側)的絕緣層12、及配置於絕緣層12之與金屬基板11相反側的表面的電路層13。
＜金屬基板11＞ 　　金屬基板11並無特別限制，可使用作為散熱電路基板的基板所使用的通常的基板。金屬基板11可為金屬與非金屬材料的複合材料的板。非金屬材料可列舉例如陶瓷或石墨。金屬基板11的例子，可列舉銅板、銅合金板、鋁板、鋁合金板、鐵板、AlSiC板、石墨鋁複合板等。厚度或形狀不受特別限定。
＜絕緣層12＞ 　　絕緣層12含有由聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、或該等的混合物所構成的樹脂、與比表面積為10m2 /g以上的陶瓷粒子。絕緣層12中的陶瓷粒子的一部分或全部會形成凝集粒子。絕緣層12中的陶瓷粒子的含量在5體積%以上60體積%以下的範圍。在陶瓷粒子的一部分形成凝集粒子的情況，亦可混有並未凝集的陶瓷粒子。
聚醯亞胺及聚醯胺醯亞胺具有醯亞胺鍵結，因此具有優異的耐熱性或機械特性。因此，在本實施形態中，絕緣層12的樹脂使用了聚醯亞胺、或聚醯胺醯亞胺、或該等的混合物。
聚醯胺醯亞胺及聚醯亞胺的質量平均分子量，係以10萬以上為佳，在10萬以上50萬以下的範圍為較佳。含有質量平均分子量在上述範圍內的聚醯胺醯亞胺或聚醯亞胺的絕緣層12，耐熱性與機械特性更加提升。
陶瓷粒子會有有效率地提升絕緣層12的性能值的作用。若陶瓷粒子的比表面積變得過小，亦即陶瓷粒子的一次粒子的粒徑變得過大，則會有絕緣層12的耐電壓性降低的顧慮。因此，在本實施形態中，將陶瓷粒子的比表面積設定在10m2 /g以上。為了確實提升絕緣層12的熱傳導性，陶瓷粒子的比表面積，係以50m2 /g以上為佳。
若陶瓷粒子的比表面積變得過大，亦即陶瓷粒子的一次粒子的粒徑變得過小，則陶瓷粒子容易形成過大的凝集粒子，會有絕緣層12的表面粗糙度Ra變大的顧慮。若絕緣層12的表面粗糙度Ra變得過大，則與電路層13的接觸面積變得狹小，會有絕緣層12與電路層13容易剝離，而且不易使配置於電路層13的電子零件所產生的熱透過絕緣層12傳導至金屬基板11等的問題發生的顧慮。因此，絕緣層12的表面粗糙度Ra以小為佳。為了不使絕緣層12的表面粗糙度Ra過大，陶瓷粒子的比表面積，係以300m2 /g以下為佳。
陶瓷粒子的比表面積是以BET法所測得的BET比表面積。具體的測定方法被規定在例如JIS 8830。絕緣層12中的陶瓷粒子的比表面積，可藉由將絕緣層12加熱，使樹脂成分熱分解除去，並回收剩餘部分的陶瓷粒子作測定。
陶瓷粒子，由BET比表面積與密度使用下述式計算出的BET徑，係以在1nm以上200nm以下的範圍為佳。含有BET徑在上述範圍的陶瓷粒子的絕緣層12，耐電壓性更加提升。 　　BET徑＝6/(密度×BET比表面積)
陶瓷粒子的至少一部分會形成凝集粒子。凝集粒子，可為一次粒子較弱地連結的團粒，或一次粒子較強地連結的凝集體。亦可形成凝集粒子彼此進一步集合的粒子集合體。藉由陶瓷粒子的一次粒子形成凝集粒子，並分散於絕緣層12中，形成了陶瓷粒子間互相接觸產生的網路，熱容易在陶瓷粒子的一次粒子間傳導，絕緣層12的熱傳導度提升。
陶瓷粒子的凝集粒子，係以具有一次粒子彼此以點接觸而連結的異向性的形狀為佳。此情況下，陶瓷粒子的一次粒子彼此係以化學性的強力結合為佳。 　　凝集粒子的平均粒徑，相對於上述BET徑宜為5倍以上，在5倍以上100倍以下的範圍為佳。凝集粒子的平均粒徑，係以在20nm以上500nm以下的範圍為佳。若在上述凝集粒子的平均粒徑的範圍，則可確實提升絕緣層12的熱傳導度。 　　凝集粒子的平均粒徑，是將陶瓷粒子與分散劑一起在NMP溶劑中實施超音波分散，以雷射繞射式粒度分布測定裝置所測得的Dv50(累積頻率分布(體積基準)的50%徑)之值。絕緣層12中的凝集粒子(陶瓷粒子)，可藉由將絕緣層12加熱，將樹脂成分熱分解而除去而回收。
絕緣層12中的陶瓷粒子的含量，定在5體積%以上60體積%以下。若陶瓷粒子的含量變得過少，則會有絕緣層12的熱傳導性不會充分提升的顧慮。若陶瓷粒子的含量變得過多，則樹脂的含量相對地減少，會有無法安定地維持絕緣層12的形狀的顧慮。另外，陶瓷粒子容易形成過大的凝集粒子，會有絕緣層12的表面粗糙度Ra變大的顧慮。 　　為了確實提升絕緣層12的熱傳導性，陶瓷粒子的含量，係以10體積%以上為佳。為了確實提升絕緣層12的形狀安定性，降低表面粗糙度Ra，陶瓷粒子的含量，係以50體積%以下為佳。
陶瓷粒子的例子，可列舉二氧化矽(二氧化矽)粒子、氧化鋁(氧化鋁)粒子、氮化硼粒子、氧化鈦粒子、摻雜氧化鋁的二氧化矽粒子、氧化鋁水合物粒子。陶瓷粒子可單獨使用一種，或將兩種以上組合使用。這些陶瓷粒子之中，氧化鋁粒子，從熱傳導性高的觀點看來為適合。
陶瓷粒子亦可使用市售品。市售品可使用AE50、AE130、AE200、AE300、AE380、AE90E(任一者皆為日本Aerosil股份有限公司商品名)、T400(Wacker公司商品名)、SFP-20M(Denka股份有限公司商品名)等的二氧化矽粒子、Alu65(日本Aerosil股份有限公司商品名)等的氧化鋁粒子、AP-170S(Maruka公司商品名)等的氮化硼粒子、AEROXIDE(R)TiO2 P90(日本Aerosil股份有限公司商品名)等的氧化鈦粒子、MOX170(日本Aerosil股份有限公司商品名)等的摻雜氧化鋁的二氧化矽粒子、Sasol公司製的氧化鋁水合物粒子。
＜電路層13＞ 　　電路層13並無特別限制，可由作為散熱電路基板的電路層所使用的通常的材料形成。電路層13的材料的例子，可列舉銅、鋁及這些金屬的合金。
＜散熱電路基板10的製造方法＞ 　　本實施形態之散熱電路基板10，可藉由例如在金屬基板11的至少一個表面形成絕緣層12，接下來在絕緣層12之與金屬基板11相反側的表面形成電路層13來製造。
絕緣層12例如可在溶劑中使聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺或其前驅物溶解，調製出比表面積為10m2 /g以上且分散有形成凝集粒子的陶瓷粒子的陶瓷粒子分散樹脂溶液，接下來使用此陶瓷粒子分散樹脂溶液來形成。溶劑的例子，可列舉N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、γ-丁內酯、二甲亞碸(DMSO)等的非質子性的極性溶劑及該等的混合液。
陶瓷粒子分散樹脂溶液，可藉由將聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺或其前驅物溶解在溶劑中的樹脂溶液與陶瓷粒子混合，使陶瓷粒子分散在樹脂溶液中的方法來調製。另外還可藉由將陶瓷粒子分散在溶劑中的陶瓷粒子分散液與聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺或其前驅物混合，在陶瓷粒子分散液中使聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺或其前驅物溶解的方法來調製。此外還可藉由將聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺或其前驅物溶解在溶劑中的樹脂溶液與陶瓷粒子分散在溶劑中的陶瓷粒子分散液混合來調製。
在金屬基板11上製作絕緣層12的方法，可使用例如電沈積法、塗佈法。 　　電沈積法，是使用在陶瓷粒子分散樹脂溶液中加水所調製出的電沈積液，藉由電沈積塗佈法，在金屬基板11上產生電沈積生成物，接下來將電沈積生成物加熱，使其乾燥、硬化，而製作出絕緣層12的方法。 　　塗佈法，是將陶瓷粒子分散樹脂溶液塗佈在金屬基板11上，形成塗佈膜，接下來使塗佈膜乾燥，製作出乾燥膜之後，進行加熱，使其硬化，而製作出絕緣層12的方法。
電路層13可藉由例如在絕緣層12的表面配置金屬箔，將所得到的層合體在該層合體的厚度方向加壓，同時進行熱壓接處理來形成。
依據設計成如以上般的構造的本實施形態的散熱電路基板10，絕緣層12所含有的樹脂，是由聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、或該等的混合物所構成，因此耐電壓性、耐熱性、化學耐性、及機械特性提升。 　　另外，絕緣層12所含有的陶瓷粒子，比表面積為10m2 /g以上，而為微細的，因此陶瓷粒子的耐電壓性提升，即使大量添加，絕緣層12的耐電壓性也不易降低。此外，絕緣層12所含有的微細的陶瓷粒子會形成凝集粒子，因此熱容易在陶瓷粒子的一次粒子間傳導，容易產生熱的傳導網路構造，因此絕緣層12的熱傳導度提升。 　　此外，絕緣層12中的陶瓷粒子的含量定在5體積%以上60體積%以下的範圍，因此不會損害聚醯亞胺或聚醯胺醯亞胺所具有的優異耐電壓性、耐熱性、化學耐性、機械特性，並可進一步提升耐電壓與熱傳導度。 　　所以，本實施形態的散熱電路基板10具備如以上般的絕緣層12，因此耐電壓性與散熱性提升。
以上針對本發明的實施形態作了詳細敘述，然而具體的構成不受此實施形態限定，不脫離本發明要旨範圍的設計等亦被包含在內。 [實施例]
以下使用實施例及比較例詳細說明本發明之效果，然而本發明並不受下述實施例限定。
[實施例1-1～1-20、比較例1-1～1-5] ＜陶瓷粒子分散樹脂溶液的調製＞ 　　準備下述表1所記載的陶瓷粒子與樹脂。表1所記載的陶瓷粒子的比表面積，是藉由BET法測得的BET比表面積。凝集粒子的平均粒徑，是與分散劑(0.2質量%的六偏磷酸鈉)一起在NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)溶劑中實施超音波分散，並以雷射繞射式粒度分布測定裝置(HORIBA公司製商品名；LA-950)所測得的Dv50之值。 　　對於以NMP62.5g、1M2P(1-甲氧基-2-丙醇)10g、AE (胺基乙醇)0.22g的質量含有各溶劑的混合溶劑，加入所準備的陶瓷粒子1g，進行超音波處理30分鐘，調製出陶瓷粒子分散液。 　　另外，使所準備的樹脂溶解於NMP，調製出樹脂溶液。 　　將陶瓷粒子分散液與樹脂溶液以陶瓷粒子濃度成為下述表1所記載的值的比例混合，調製出陶瓷粒子分散樹脂溶液。陶瓷粒子濃度，是陶瓷粒子的體積相對於樹脂與陶瓷粒子的合計體積量的含量。
＜電沈積液的調製＞ 　　將所調製出的陶瓷粒子分散樹脂溶液以5000rpm的轉速攪拌，同時在該陶瓷粒子分散樹脂溶液滴入水21g，調製出電沈積液。
＜散熱電路基板的製作＞ 　　準備厚度0.3mm且30mm×20mm的銅板作為金屬基板。另外，準備厚度18μm的銅箔(福田金屬箔粉工業股份有限公司商品名CF-T4X-SV-18)作為電路層的材料。 　　將上述銅板浸漬於所調製出的電沈積液，藉由電沈積法，施加100V的直流電壓，以加熱後的厚度成為25μm的方式在銅板的表面產生電沈積生成物。 　　將電沈積生成物在大氣環境下以及250℃下加熱3分鐘，在銅板表面形成厚度10μm的絕緣層。比較例1-3及比較例1-5所調製出的電沈積液無法形成均勻的絕緣層。膜厚是藉由將形成絕緣層的銅板埋進樹脂之後切出剖面，以雷射顯微鏡觀察來作測定。
接下來，在所形成的絕緣層上配置上述銅箔，而得到依序層合銅板、絕緣層、銅箔的層合體。將所得到的層合體，使用碳製持具，在層合體的厚度方向施加5MPa的壓力，同時在真空中以及250℃下加熱20分鐘，進行熱壓接處理，製作出依序層合銅基板、絕緣層、及電路層(銅箔)的散熱電路基板。
＜評估＞ 　　對於上述實施例及比較例所製作出的散熱電路基板，分別藉由下述方法測定陶瓷粒子的含量、耐電壓(絕緣層的厚度方向的耐電壓)、及熱傳導度(絕緣層的厚度方向的熱傳導度)。由耐電壓與熱傳導度計算出性能值(每單位膜厚的耐電壓VF ×熱傳導度λ)。將其結果揭示於表2。耐電壓、熱傳導度及性能值的相對值，是將使用除了並未添加陶瓷粒子以外與實施例1-1同樣地製作出的形成膜厚25μm的聚醯胺醯亞胺層的散熱電路基板所測得的值定為1的相對值。
(陶瓷粒子的含量) 　　將散熱電路基板的銅板與電路層剝下，取出絕緣層。將所取出的絕緣層，切成既定尺寸，製成試樣。使用此試樣，藉由熱重量分析(TG)，測定絕緣層的陶瓷粒子的含量(質量%)。然後，將該陶瓷粒子的含量的值，使用下述所表示的陶瓷粒子、樹脂的密度，換算為體積%。
(耐電壓的測定) 　　將散熱電路基板切割成5cm×5cm的尺寸，將銅基板加工成直徑2cm圓狀，不需要的部分以銅箔蝕刻液除去。耐電壓是依據JIS C 2110，使用菊水電子工業股份有限公司商品名：TOS5101，在絕緣油中(3M公司商品名：Fluorinert FC-770)作測定。在電路層的表面配置電極板。將銅基板與配置於電路層表面的電極板分別與電源連接，接下來，以30秒鐘昇壓至8000V。將流過銅板與電極板之間的電流值成為8500μA的時間點的電壓定為耐電壓。將此耐電壓之值除以絕緣層的膜厚，將所得到的值定為每單位膜厚的耐電壓(絕對值)。
(熱傳導度的測定) 　　熱傳導度(絕緣層的厚度方向的熱傳導度)，是使用NETZSCH-GeratebauGmbH製的LFA477 Nanoflash(商品名)，藉由雷射閃光法作測定。在測定時，使用了不考慮界面熱阻的3層模型。銅基板及電路層的熱擴散率定為117.2mm2 /秒鐘。在絕緣層的熱傳導度的計算時，使用了二氧化矽粒子的密度2.2g/cm3 、二氧化矽粒子的比熱0.76J/gK、氧化鋁粒子的密度3.89g/cm3 、氧化鋁粒子的比熱0.78J/gK、氮化硼的密度2.1g/cm3 、氮化硼的比熱0.8J/gK、氧化鈦的密度3.98g/cm3 、氧化鈦的比熱0.689 J/gK、摻雜氧化鋁1%的二氧化矽的密度2.2g/cm3 、摻雜氧化鋁1%的二氧化矽的比熱0.76J/gK、氧化鋁水合物的密度3.07g/cm3 、氧化鋁水合物的比熱1.02、聚醯亞胺的密度1.4g/cm3 、聚醯亞胺的比熱1.13J/gK、聚醯胺醯亞胺樹脂的密度1.41g/cm3 、聚醯胺醯亞胺樹脂的比熱1.09J/gK。聚醯胺醯亞胺與聚醯亞胺的混合物的密度以及比熱，是由組成比來計算。
比較例1-1的散熱電路基板，性能值並不夠高，而為1.19倍。這被推測是因為絕緣層的陶瓷粒子的比表面積未達10m2 /g，且耐電壓降低。 　　比較例1-2、1-4的散熱電路基板，性能值也在1.17倍、1.16倍左右。這是因為絕緣層的熱傳導度與不含填料的聚醯胺醯亞胺層同等地低。熱傳導度低，被推測是因為陶瓷粒子的含量少於5體積%。 　　比較例1-3、1-5所調製出的電沈積液無法製作出絕緣層。這被推測是因為陶瓷粒子的含量超過60體積%。
相對於此，實施例1-1～1-20的散熱電路基板，性能值為1.29倍以上，甚至高的情況為4.13倍，可知性能大幅提升。這是因為絕緣層維持著與不含填料的聚醯胺醯亞胺層同等的高耐電壓，同時熱傳導度與不含填料的聚醯胺醯亞胺層相比，較顯著提升。
[實施例2-1～2-31、比較例2-1～2-16](聚醯胺酸的合成) 　　在容量300mL的可分離式燒瓶中裝入4,4'-二胺基二苯醚及NMP。NMP量調整成使所得到的聚醯胺酸的濃度成為40wt%。在常溫下攪拌，使4,4'-二胺基二苯醚完全溶解之後，以不使內溫超過30℃的方式，少量逐次添加既定量的四羧酸二酐。然後，在氮氣環境下繼續攪拌16小時，而得到聚醯胺酸溶液。
(陶瓷粒子分散樹脂溶液的調製) 　　準備下述表3所記載的陶瓷粒子。相對於NMP 10g，加入所準備的陶瓷粒子1.0g，進行超音波處理30分鐘，調製出陶瓷粒子分散液。 　　接下來，將聚醯胺酸溶液與陶瓷粒子分散液與NMP，以最終的溶液中的聚醯胺酸濃度為5質量%且陶瓷粒子濃度成為下述表4所記載的值的方式混合。接下來，將所得到的混合物，使用Sugino Machine公司製商品名「Star Burst」，藉由重覆10次壓力50MPa的高壓噴射處理，進行分散處理，調製出陶瓷粒子分散樹脂溶液。
＜散熱電路基板的製作＞ 　　準備厚度0.3mm且30mm×20mm的銅板作為金屬基板。另外，準備厚度18μm的銅箔(CF-T4X-SV-18：福田金屬箔粉工業股份有限公司製商品名)作為電路層的材料。 　　首先，將所調製出的陶瓷粒子分散樹脂溶液以加熱後的厚度成為25μm的方式塗佈在上述銅板的表面，形成塗佈膜。接下來將塗佈膜配置於熱板上，由室溫開始以3℃/分鐘昇溫至60℃，在60℃下加熱100分鐘，接下來以1℃/分鐘昇溫至120℃，在120℃下加熱100分鐘，進行乾燥，製作出乾燥膜。然後將乾燥膜在250℃下加熱1分鐘，在400℃下加熱1分鐘，在銅板表面形成厚度25μm的絕緣層。比較例2-3、2-5、2-7、2-9、2-16所調製出的陶瓷粒子分散樹脂溶液無法製作出絕緣層。
接下來，在所形成的絕緣層上配置上述銅箔，而得到依序層合銅板、絕緣層、銅箔的層合體。將所得到的層合體，使用碳製持具，在層合體的厚度方向施加5MPa的壓力，同時在真空中以及215℃下加熱20分鐘，進行熱壓接處理，製作出依序層合銅基板、絕緣層、電路層(銅箔)的散熱電路基板。
＜評估＞ 　　對於上述實施例及比較例所製作出的散熱電路基板，分別藉由上述方法測定陶瓷粒子的含量、每單位膜厚的耐電壓、熱傳導度(絕緣層的厚度方向的熱傳導度)，計算出性能值。將其結果揭示於表4。耐電壓、熱傳導度及性能值的相對值，是將使用除了並未添加陶瓷粒子以外與實施例2-1同樣地製作出的形成膜厚25μm的聚醯亞胺層的散熱電路基板所測得的值定為1的相對值。
比較例2-1、2-11～15的散熱電路基板，性能值並不夠高，而為0.95～1.09。推測是因為絕緣層的陶瓷粒子的比表面積未達10m2 /g，且耐電壓降低。 　　比較例2-2、2-4、2-6、2-8、2-10的散熱電路基板，性能值仍然不夠高，而為0.98～1.21。推測是因為陶瓷粒子的含量少於5體積%，熱傳導度並未充分提高。 　　比較例2-3、2-5、2-7、2-9、2-16所調製出的陶瓷粒子分散樹脂溶液無法形成絕緣層。推測是因為陶瓷粒子的含量超過60體積%。
相對於此，實施例2-1～2-31的散熱電路基板，耐電壓與不含填料的聚醯亞胺膜相比，會有稍微降低的情形，然而熱傳導度與不含填料的聚醯亞胺膜相比，較顯著提升，其結果，性能值變大，而為1.3倍以上。 [產業上的可利用性]
依據本發明，可提供一種保持耐電壓性、耐熱性、化學耐性、及機械特性，同時具有高散熱性的散熱電路基板，因此在產業上的利用是可能的。
10‧‧‧散熱電路基板
11‧‧‧金屬基板
12‧‧‧絕緣層
13‧‧‧電路層
圖1為本發明之實施形態所關連的散熱電路基板的剖面圖。

Claims (3)

  1. 一種散熱電路基板，其特徵為： 　　具備金屬基板、配置於前述金屬基板的至少一個表面的絕緣層、及配置於前述絕緣層之與前述金屬基板相反側的表面的電路層， 　　前述絕緣層含有由聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、或該等的混合物所構成的樹脂、與比表面積為10m2 /g以上的陶瓷粒子， 　　前述陶瓷粒子會形成凝集粒子，且前述陶瓷粒子的含量在5體積%以上60體積%以下的範圍。
  2. 如請求項1之散熱電路基板，其中前述絕緣層中之前述陶瓷粒子的含量為5體積%以上60體積%以下，前述樹脂的質量平均分子量為10萬以上50萬以下，前述陶瓷粒子的比表面積為50m2 /g以上且300m2 /g以下，前述陶瓷粒子的BET徑為1nm以上200nm以下，前述凝集粒子的平均粒徑相對於前述BET徑為5倍以上100倍以下，前述凝集粒子的平均粒徑係前述陶瓷粒子與分散劑，同時在NMP溶劑中實施超音波分散，並且以雷射繞射式粒度分布測定裝置所測得的Dv50值。
  3. 如請求項1或2之散熱電路基板，其中前述陶瓷粒子為選自二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氮化硼粒子、氧化鈦粒子、摻雜氧化鋁的二氧化矽粒子、及氧化鋁水合物粒子的1種或2種以上的混合物，前述凝集粒子為團粒(agglomerate)、凝集體(aggregate)，或粒子集合體。
TW107106775A 2017-03-23 2018-03-01 散熱電路基板 TWI751292B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017057460A JP6414260B2 (ja) 2017-03-23 2017-03-23 放熱回路基板
JP2017-057460 2017-03-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201841746A true TW201841746A (zh) 2018-12-01
TWI751292B TWI751292B (zh) 2022-01-01

Family

ID=63585263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107106775A TWI751292B (zh) 2017-03-23 2018-03-01 散熱電路基板

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10893601B2 (zh)
EP (1) EP3606298B1 (zh)
JP (1) JP6414260B2 (zh)
KR (1) KR102073532B1 (zh)
CN (1) CN110235531B (zh)
TW (1) TWI751292B (zh)
WO (1) WO2018173668A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11083087B2 (en) 2019-01-10 2021-08-03 Jentech Precision Industrial Co., Ltd. Insulated metal substrate and manufacturing method thereof
TWI789149B (zh) * 2021-12-07 2023-01-01 大陸商河南烯力新材料科技有限公司 散熱結構與電子裝置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111556649B (zh) * 2020-05-15 2021-03-30 上海林众电子科技有限公司 一种绝缘金属基板及其制备方法和应用

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5650084B2 (zh) 1972-04-26 1981-11-26
JPH06216484A (ja) * 1993-01-18 1994-08-05 Hitachi Chem Co Ltd 金属ベース銅張り積層板
JPH1087990A (ja) * 1996-09-18 1998-04-07 Mitsui Petrochem Ind Ltd 樹脂組成物
JP3979159B2 (ja) * 2002-04-19 2007-09-19 東レ株式会社 プリント回路用基板およびそれを用いたプリント回路基板
US20070116976A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 Qi Tan Nanoparticle enhanced thermoplastic dielectrics, methods of manufacture thereof, and articles comprising the same
KR101156151B1 (ko) 2009-04-09 2012-06-18 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 금속 베이스 회로 기판 및 그 제조 방법
TW201103381A (en) * 2009-07-03 2011-01-16 qi-rui Cai High heat dissipation circuit board and fabrication method thereof
WO2011111684A1 (ja) 2010-03-10 2011-09-15 新日鐵化学株式会社 熱伝導性ポリイミドフィルム及びそれを用いた熱伝導性積層体
KR101223485B1 (ko) 2010-11-12 2013-01-17 한국과학기술연구원 복합 기능성 방열 입자와 이를 포함하는 구조체 및 필름, 및 그 제조방법
JP5650084B2 (ja) 2011-06-22 2015-01-07 新日鉄住金化学株式会社 熱伝導性基板及び熱伝導性ポリイミドフィルム
KR101333260B1 (ko) 2012-02-10 2013-11-26 동현전자 주식회사 고열 전도성 절연 재료용 수지 조성물 및 절연 필름
WO2013187303A1 (ja) * 2012-06-12 2013-12-19 三菱瓦斯化学株式会社 樹脂組成物、プリプレグ、金属箔張積層板及びプリント配線板
US9334391B2 (en) 2012-06-27 2016-05-10 Mizushima Ferroalloy Co., Ltd. Sintered spherical BN particles, method of producing the same, and polymer material
JP5959983B2 (ja) * 2012-08-06 2016-08-02 グンゼ株式会社 絶縁性熱伝導フィラー分散組成物
JP2014156545A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Gunze Ltd 絶縁性熱伝導フィラー分散組成物
JP6794613B2 (ja) * 2014-02-05 2020-12-02 三菱ケミカル株式会社 窒化ホウ素凝集粒子、窒化ホウ素凝集粒子の製造方法、該窒化ホウ素凝集粒子含有樹脂組成物、及び成形体
WO2016043331A1 (ja) 2014-09-19 2016-03-24 国立大学法人三重大学 電着液、メタルコア基板およびメタルコア基板の製造方法
JP6538337B2 (ja) 2014-12-08 2019-07-03 昭和電工株式会社 樹脂組成物及びその製造方法
JP6547537B2 (ja) * 2015-09-15 2019-07-24 三菱マテリアル株式会社 薄膜形成用窒化ホウ素凝集粒子、絶縁皮膜、該凝集粒子の製造方法、絶縁電着塗料の製造方法、エナメル線及びコイル
JP6610113B2 (ja) 2015-09-16 2019-11-27 日本製鉄株式会社 高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板と該鋼板用熱延鋼板及びそれらの製造方法
WO2018025538A1 (ja) 2016-08-01 2018-02-08 三菱マテリアル株式会社 絶縁膜

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11083087B2 (en) 2019-01-10 2021-08-03 Jentech Precision Industrial Co., Ltd. Insulated metal substrate and manufacturing method thereof
US11388823B2 (en) 2019-01-10 2022-07-12 Jentech Precision Industrial Co., Ltd. Insulated metal substrate
TWI789149B (zh) * 2021-12-07 2023-01-01 大陸商河南烯力新材料科技有限公司 散熱結構與電子裝置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110235531A (zh) 2019-09-13
JP2018160581A (ja) 2018-10-11
JP6414260B2 (ja) 2018-10-31
TWI751292B (zh) 2022-01-01
KR102073532B1 (ko) 2020-02-04
KR20190090843A (ko) 2019-08-02
EP3606298B1 (en) 2022-01-19
US20200236774A1 (en) 2020-07-23
WO2018173668A1 (ja) 2018-09-27
US10893601B2 (en) 2021-01-12
EP3606298A4 (en) 2021-01-13
CN110235531B (zh) 2020-09-11
EP3606298A1 (en) 2020-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI700243B (zh) 六方晶氮化硼粉末及其製造方法以及使用其之組成物及散熱材
JP6562147B2 (ja) 絶縁膜、絶縁導体、金属ベース基板
TWI751292B (zh) 散熱電路基板
JP2013122003A (ja) 熱伝導フィラー及びその製造方法
CN109155165B (zh) 绝缘膜
WO2018025538A1 (ja) 絶縁膜
TWI788514B (zh) 金屬基底基板
JP2019150997A (ja) 積層体
WO2019151488A1 (ja) 絶縁膜、絶縁導体、金属ベース基板
JP7468190B2 (ja) 絶縁性放熱材料、絶縁膜及び絶縁膜の製造方法
WO2019168155A1 (ja) 積層体
TW202142596A (zh) 絕緣膜、金屬基材基板及金屬基材基板之製造方法
JP2014027226A (ja) 回路基板用積層板及び金属ベース回路基板
JP2022007405A (ja) 絶縁性放熱材料、絶縁膜及び絶縁膜の製造方法
JP2019169619A (ja) 金属ベース基板およびモジュール
EP3902880A1 (en) Thermally conductive sheet
JP2019175965A (ja) 金属ベース基板