TWI579147B - 熱傳導性基板物品 - Google Patents

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TWI579147B TW102110120A TW102110120A TWI579147B TW I579147 B TWI579147 B TW I579147B TW 102110120 A TW102110120 A TW 102110120A TW 102110120 A TW102110120 A TW 102110120A TW I579147 B TWI579147 B TW I579147B
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羅慧
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３Ｍ新設資產公司
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Description

熱傳導性基板物品
本發明係關於熱傳導性基板物品。詳言之，本發明係關於電氣或電子物品中之熱傳導性層。
各種電氣及電子應用需要自特定裝置或位置移除熱或轉移出熱。熱傳導性物品適用於該等應用。一種此類應用為用於發光二極體(light emitting diode，LED)裝置中之可撓性印刷電路。可撓性印刷電路通常包括在一或兩側上常包有傳導性層之聚合物層。LED可位於可撓性印刷電路之傳導性或聚合物層上。耗散及移除由LED產生之熱對任何LED裝置而言均為一個問題。
為解決與諸如LED裝置之各種裝置相關之熱移除問題，本發明之實施例提供一種薄而牢固的可撓性聚合物層，其可用於形成例如薄而牢固的可撓性印刷電路。該薄聚合物層有助於使障壁最小化，從而將熱由例如聚合物層一側上之LED轉移至聚合物層相反側上之熱傳導性層。在至少一個實施例中，聚合物層包括熱傳導性填料，其進一步有助於經由聚合物層來轉移熱。
在一些情況下，可能需要具有一種具導電性以及熱傳導性之薄而牢固的可撓性聚合物層。在至少一個實施例中，聚合物層包括亦可具熱傳導性之導電性填料。
在一些情況下，可能需要具有一種可經受住無鉛焊料流動製程之聚合物層，該製程可使聚合物層經受高於約280℃之溫度至少90秒。
本發明之一個實施例之特徵在於一種包含可撓性熱傳導性聚合物層之物品，該聚合物層包含環氧樹脂及嵌入該環氧樹脂中之長股聚合物非編織材料。在至少一個實施例中，該聚合物非編織材料在無熔融之情況下且較佳在無任何特性改變之情況下可經受至少約280℃之溫度至少90秒。
本發明之至少一個實施例之一優點在於其具有約1 ohm或1 ohm以下之電阻。
本發明之至少一個實施例之一優點在於其適合作為一種使電氣或電子組件接地以及耗散熱之方法。
本發明之至少一個實施例之一優點在於其適用於靜電放電耗散。
本發明之至少一個實施例之一優點在於其提供一種牢固的可撓性聚合物層，該聚合物層適用於經受雙側銅圖案化蝕刻製程之包銅層狀結構中。能同時蝕刻兩個銅層而非一次蝕刻一個銅層能夠使製程成本降低。
本發明之至少一個實施例之另一優點在於非編織材料之存在允許聚合物層較薄，此係因為非編織材料之強度可使聚合物層即使在環氧樹脂塗層薄時亦能夠自行支撐。
在本申請案中：「自行支撐」係指材料薄膜、薄片或層具有足夠結構完整性，使得其能在無各別支撐層之情況下進行處理及/或經受標準製造製程；「長股非編織材料」意謂平均股長等於或大於約100 μm之非編 織材料；「高溫」意謂熔融溫度大於約280℃，較佳大於約300℃，更佳大於約320℃且最佳大於約330℃。
本發明之其他特徵及優點將自以下圖式、實施方式及申請專利範圍顯而易見。
圖1至圖3為本發明聚合物層(右側)及比較樣品(左側)之數位影像，其顯示彎曲180°對樣品之影響。
本發明之至少一個實施例提供一種包含塗佈環氧樹脂之非編織聚合物材料之聚合物層，其中該非編織材料基本上嵌入該環氧樹脂中。本發明之聚合物層之實施例可適用於其中需要具有可撓性、自行支撐、熱傳導性(及視情況存在之導電性)層之多種電氣及電子應用中。舉例而言，本發明之聚合物層之實施例可適用於一個金屬層或兩個金屬層(亦即兩側)可撓性印刷電路。單獨聚合物層之實施例及本發明之可撓性印刷電路之實施例可適用於LED裝置以及其他應用中。
為產生塗佈環氧樹脂之非編織聚合物材料，可將環氧樹脂組合物塗佈於非編織材料上。適合環氧樹脂組合物可由可熱固化之環氧樹脂製成。術語環氧樹脂組合物通常用於指未固化組合物。一例示性環氧樹脂組合物包括一或多種芳族聚環氧化物及一或多種9,9-雙(胺基苯基)茀固化劑。適合芳族聚環氧化物包括多元酚之聚(縮水甘油醚)及可以商品名EPON 1001F及EPON 1050購自Shell Chemical Company(Houston,Tex.)之環氧樹脂。其他適合樹脂包括雙酚A之二縮水甘油醚與酚醛環氧樹脂之摻合物，例如以樹脂之總重量計75重量%至90重量% EPON 1001F及25重量%至10重量% EPON 1050F。環氧樹脂組合物之適合固化劑包括(但不限於)如美國專利第4,684,678號中所述之二 (4-胺基苯基)碸及9,9-雙(胺基苯基)茀。
環氧樹脂可在將其塗覆於非編織材料時固化，但亦可仍保持未固化狀態。其可隨後例如在將其併入結構或裝置中時固化。環氧樹脂之固化通常將使其黏著於相鄰材料。
在本發明之至少一個實施例中，聚合物層之環氧樹脂負載有熱傳導性粒子以增加聚合物層之熱傳導性。適合的熱傳導性粒子包括(但不限於)氧化鋁、氮化鋁、氫氧化鋁及氮化硼。在至少一個實施例中，熱傳導性粒子之熱傳導性大於10 W/m．K。
添加至環氧樹脂中之熱傳導性粒子之類型及量將影響所得聚合物層之熱傳導性。在一些實施例中，本發明之至少一些實施例之聚合物材料之熱傳導性係大於約0.5 W/m．K，較佳大於約1.0 W/m．K，更佳大於約1.3 W/m．K且最佳大於約1.6 W/m．K。
在本發明之至少一個實施例中，該層之環氧樹脂負載有導電性粒子以提供導電性。在大多數情況下，導電性粒子亦係熱傳導性且將增加該層之熱傳導性。適合導電性粒子之非限制性實例包括(但不限於)多種類型之碳，諸如碳粒子，例如碳黑、碳奈米管、石墨烯及其類似物；金屬及金屬粉末，諸如銅、鋁、金、銀、鉻、鈀、鎳及其合金；具有導電性塗層之絕緣粒子，諸如塗佈金屬(或金屬合金)之玻璃珠粒，例如塗佈銀之玻璃珠粒及其類似物。在本發明之至少一個實施例中，聚合物層之環氧樹脂負載有熱傳導性粒子與導電性粒子。
添加至環氧樹脂中之導電性粒子之類型及量將影響所得聚合物層之導電性及電阻。在一些實施例中，例如具有塗佈銀之玻璃珠粒之彼等實施例，電阻為1 ohm或1 ohm以下。此等實施例可非常適合於需要高導電性材料之應用。在一些實施例中，例如具有碳粒子之彼等實施例，電阻為約100 ohm或100 ohm以下。此等實施例可非常適合於不需要高導電性材料之應用。舉例而言，攜有電子組件之基板較佳具有 一定量之導電性以便耗散靜導電電荷，但導電性不足以使電荷傳輸至電子裝置。
在本發明之至少一個實施例中，熱傳導性及/或導電性粒子佔環氧樹脂之至多約75重量%。粒子之形狀(其可影響加工期間粒子之流動能力)及密度會影響任何既定實施例之較佳重量百分比。
粒子可為任何形狀且可為規則或不規則形狀。例示性形狀包括球形、薄層、立方體、針狀、扁球形、橢球形、金字塔形、稜柱形、薄片、棒條形、板形、纖維狀、碎片狀、鬚狀及其混合形狀。適合粒度(例如直徑或最大尺寸(亦即任何特定形狀之最大直徑，例如長度、寬度、厚度))之下限可為約100 nm至約500 nm且上限約2微米(μm)至約20 μm。在至少一個實施例中，球形粒子之直徑為約0.5 μm至約3 μm。在至少一個實施例中，球形粒子之平均直徑在約0.5 μm至約3 μm之範圍內。在至少一個實施例中，粒子之最大尺寸為約0.5 μm至約20 μm。在至少一些實施例中，較佳具有多種粒度，此係因為與僅使用較大尺寸之粒子的情況相比，可添加更多粒子。通常，粒子之尺寸允許在聚合物層厚度內至少兩至三個粒子垂直堆疊。
一般而言，已知為了實現基於樹脂之層具有高熱傳導性，可能需要高負載程度之熱傳導性粒子。然而，此舉可使基於樹脂之材料極易碎。若易碎，則基於樹脂之層無法耐受住被加工成自行支撐層。舉例而言，對於兩金屬層結構，若基於樹脂之層易碎且兩個金屬層皆將進行圖案化蝕刻，則必需一次僅蝕刻一層以便基於樹脂之層始終支撐在至少一側上。舉例而言，在將第一金屬層蝕刻之後，將支撐層塗覆於經蝕刻之金屬層上，隨後蝕刻另一金屬層。
本發明之實施例藉由將聚合物非編織材料添加至基於樹脂之層中，由此提高所得層之強度來克服易碎問題。本發明之至少一個實施例提供一種可撓且堅固之聚合物層。即使非編織材料及環氧樹脂各自 單獨時不具有自行支撐性，當其組合時亦可產生自行支撐層。相較於塗佈環氧樹脂之玻璃纖維聚合物層的本發明之至少一些實施例之強度及可撓性示於圖1至圖3中。圖1並排顯示比較塗佈環氧樹脂之玻璃材料(左側)及本發明之塗佈環氧樹脂之非編織材料(右側)的實例。如圖2中所示，將兩種樣品皆摺疊成180°角。如圖3中可見，當樣品展開時，本發明之塗佈環氧樹脂之非編織材料保持完整，而比較塗佈環氧樹脂之玻璃材料沿摺疊線破裂。在本發明之至少一個實施例中，此強度及可撓性可使聚合物層兩側上之金屬層必要時同時進行蝕刻。此舉可實現更快且更有效之製造製程。
適合非編織材料可由可形成長股非編織材料之任何材料製成。在一些實施例中，可形成長股高溫非編織材料之材料為較佳。該等材料包括(但不限於)可形成高溫非編織材料之液晶聚合物(liquid crystal polymer，LCP)。適合非編織材料亦可由不耐熱材料或藉由將LCP與不耐熱材料組合製成。該等材料包括耐綸、聚酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)及混合材料，諸如聚(醚碸)-聚偏二氟乙烯(poly(ether sulfone)-polyvinylidene fluoride，PES-PVDF)、聚醚醯亞胺-聚偏二氟乙烯(polyetherimide-polyvinylidene fluoride，PEI-PVDF)、聚丙烯腈-聚偏二氟乙烯(polyacrylonitrile-polyvinylidene fluoride，PAN-PVDF)、乙烯氯三氟乙烯(ethylene chlorotrifluoroethylene，ECTFE)及其組合。在一些實施例中，此等不耐熱材料可以至多約20重量%至約25重量%之量與LCP混合。非編織材料可具有任何適合長股形式，諸如(但不限於)熔噴非編織物、紡黏非編織物及電紡非編織物。可將各種添加劑添加至非編織材料之前驅材料中以影響非編織材料之某些特性，諸如電學特性、機械特性、化學特性及熱特性。
在一些實施例中，用以製造非編織材料之前驅材料可含有交聯 劑以便在非編織材料形成之後可將非編織材料中之纖維交聯。適合的交聯劑可為熱、電子束及UV交聯劑，且包括(但不限於)三聚氰酸三烯丙酯及異三聚氰酸三烯丙酯。可添加任何適合量之交聯劑，通常約2重量%至約3重量%。使非編織材料交聯可改良諸如熱穩定性、耐溶劑性及耐久性之特性。
儘管非編織材料本身可具有低熱傳導性，但因為其具有使聚合物層之環氧樹脂材料(其可負載有可具有熱傳導性及/或導電性之傳導性粒子)形成自聚合物層之一個表面至另一個表面之連續路徑的開口，故在至少一些實施例中，相比於無非編織材料之環氧樹脂，非編織材料不會降低聚合物層之熱傳導性。此外，替代使環氧樹脂負載有傳導性粒子或除此之外，在本發明之一些實施例中，非編織材料中之纖維可負載有傳導性粒子，亦即將傳導性粒子嵌入非編織材料之纖維中，以提高聚合物層之傳導性。可將粒子負載於用以形成非編織纖維之熔融材料中，但因為此舉可能產生弱纖維而非較佳。該等粒子可在非編織材料形成之後，例如藉由溶劑塗佈、粉末塗佈或濺塗來塗覆。適合傳導性粒子包括如上所述可添加至環氧樹脂組合物中之相同粒子。非編織材料可負載有適合為聚合物層提供所需特性之量的傳導性粒子。在至少一個實施例中，粒子之負載量為用以形成非編織材料之前驅材料之至多約30重量%。
可將其他材料添加至用以形成非編織材料之前驅材料中以改變其他特性。舉例而言，可添加二氧化矽以改變非編織材料之機械特性。
非編織材料較佳為薄的，例如厚度小於約50 μm。在至少一個實施例中，非編織材料之厚度等於或小於約30 μm。在至少一個實施例中，非編織材料之厚度等於或小於約20 μm。在一些實施例中，非編織材料之厚度為約10 μm至約20 μm。在本發明之至少一個實施例 中，非編織材料之密度低於約7 g/m2。在本發明之至少一個實施例中，非編織材料之密度低於約3 g/m2。在本發明之至少一個實施例中，非編織材料在至少一個方向上，例如沿材料之長度或寬度之抗張強度為10 N或10 N以上。
為提供較薄的非編織材料，可將非編織材料蝕刻。舉例而言，LCP非編織材料可以與LCP薄膜類似之方式，藉由使用諸如美國專利第7,348,045號中所述之高鹼性蝕刻溶液來蝕刻。高鹼性蝕刻溶液包含鹼金屬鹽及視情況選用之增溶劑。單獨鹼金屬鹽之溶液可用作聚醯亞胺之蝕刻溶液，但其在蝕刻諸如LCP之材料時蝕刻速率低。然而，當將增溶劑與鹼金屬鹽蝕刻劑組合時，其可用於有效地蝕刻於聚合物主鏈中具有羧酸酯單元之聚醯亞胺共聚物及LCP。
適用於蝕刻溶液中之水溶性鹽包括例如氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、經取代之氫氧化銨(諸如氫氧化四甲銨)及氫氧化銨或其混合物。如美國專利第6,611,046 B1號及第6,403,211 B1號中所述，適用的鹼性蝕刻溶液包括鹼金屬鹽之水溶液，該鹼金屬鹽包括鹼金屬氫氧化物，尤其氫氧化鉀，以及其與胺之混合物。蝕刻溶液之適用濃度視待蝕刻之薄膜厚度而變化。用於蝕刻LCP之適合鹽範圍之典型適用濃度的下限為約30重量%至40重量%且上限為約50重量%至約55重量%。適合增溶劑之典型適用濃度之下限為約10重量%至約15重量%且上限為約30重量%至約35重量%。對於產生高鹼性溶液，較佳使用KOH與增溶劑，此係因為含KOH之蝕刻溶液具有較高蝕刻速率。蝕刻期間蝕刻溶液之溫度一般為約50℃(122℉)至約120℃(248℉)，較佳為約70℃(160℉)至約95℃(200℉)。
通常蝕刻溶液中之增溶劑為胺化合物，較佳為烷醇胺。本發明蝕刻溶液之增溶劑可選自由包括乙二胺、丙二胺、乙胺、甲基乙基胺之胺及諸如乙醇胺、二乙醇胺、丙醇胺及其類似物之烷醇胺組成之 群。包括胺增溶劑之蝕刻溶液在上文所提及之百分比範圍內最有效。此表明蝕刻液晶聚合物可能有雙重機制起作用，亦即在鹼金屬鹽水溶液之有限濃度範圍內胺最有效地充當液晶聚合物之增溶劑。
在至少一個實施例中，藉由使用奈米纖維形成非編織材料來使非編織材料變薄，亦即非編織材料中之纖維之直徑在奈米範圍內，亦即小於1微米，且通常為約20奈米至約500奈米。奈米纖維非編織材料可使用用以形成其他非編織材料之相同材料製成。在至少一個實施例中，因為奈米纖維相當細，故與具有較大直徑纖維之相同厚度的非編織材料相比，使用奈米纖維會產生具有多個纖維層之薄非編織材料。在一些實施例中，奈米纖維可提供更均勻及/或緻密之纖維矩陣。奈米纖維及奈米纖維非編織材料可藉由任何適合方法，通常藉由電紡製成。奈米纖維、奈米纖維網狀物或材料及電紡更詳細描述於以下中：「Polymeric Nanofibers and Nanofiber Webs：A New Class of Nonwovens」，Timothy Grafe等人，於INTC 2002：International Nonwovens Technical Conference (Joint INDA-TAPPI Conference),Atlanta,Georgia,2002年9月24日-26日提出。
一種製造本發明物品之方法包括首先提供適合的非編織材料且用環氧樹脂組合物塗佈以使得非編織材料嵌入固化之環氧樹脂材料中。環氧樹脂層可足夠得薄，使得一部分非編織材料暴露於固化之環氧樹脂組合物之表面，但在本發明之至少一些實施例中，環氧樹脂組合物完全覆蓋非編織材料。需要使環氧樹脂組合物填充非編織材料內之所有空隙/間隙。因此，通常較佳為諸如用槽模相對精確地塗覆組合物、使組合物維持於適合黏度、控制線速度及乾燥速度以及使用軋輥或其他裝置將環氧樹脂組合物按壓至非編織材料之空隙中。所得物品較佳為自行支撐薄片。環氧樹脂在塗覆之後可部分或完全固化。用此方法，非編織材料/層無需獨立地自行支撐，只要塗佈環氧樹脂之 非編織材料能自行支撐即可。非編織材料可形成於薄片或薄膜上或藉由薄片或薄膜支撐，隨後用環氧樹脂材料塗佈。
在形成自行支撐之塗佈環氧樹脂之非編織聚合物材料之後，本發明之包金屬物品可使用逐捲製程，藉由在層壓製程中將塗佈環氧樹脂之非編織材料饋入第一與第二金屬層之間製成。金屬層可分別用或不用環氧樹脂塗佈。隨後可在足以固化環氧樹脂組合物之時間及溫度下加熱所得層壓物。
製造本發明之包金屬物品之另一方法包括提供第一及第二金屬層，各金屬層具有兩個相反主要表面。金屬層可為任何適合材料，諸如銅或鋁。隨後可將環氧樹脂組合物塗佈於各金屬層之第一主要表面上。隨後可將兩個金屬層層壓於一起，其中其塗佈環氧樹脂之側面面對面且在金屬層之塗佈環氧樹脂之主表面之間有非編織層。若此製造方法以逐捲製程進行，則非編織層通常需要在一開始即自行支撐以承受層壓製程期間所施加之張力。因將各層層壓於一起，故環氧樹脂填充非編織材料中之空隙，使得環氧樹脂及非編織材料基本上形成單層。可控制塗佈於金屬層表面上之環氧樹脂之量、層壓壓力及非編織材料之厚度，使非編織材料接觸或不接觸一或兩個金屬層之第一主要表面。隨後可在足以固化環氧樹脂組合物之時間及溫度下加熱所得層壓物。
當製造包金屬物品時，若金屬在接觸環氧樹脂組合物時足夠軟或在層壓及/或固化期間變軟，則可提高聚合物層與金屬層之黏著；亦即，使箔在接觸環氧樹脂組合物之前退火或在後續加工期間退火。退火可在塗佈步驟之前藉由加熱金屬層實現，或若金屬退火溫度為或低於環氧樹脂組合物之固化溫度，則作為固化或乾燥步驟之結果來實現。較佳使用退火溫度低於固化發生溫度之金屬層。退火條件將視所用金屬層而變化。通常，在銅之情況下，在製程中之任一此等階段， 金屬層使用10 g負載獲得小於約75 kg/mm2之維氏硬度(Vickers hardness)。達到此硬度之典型銅溫度範圍為約100℃至約180℃，更通常為約120℃至約160℃。
在至少一個實施例中，可僅包含塗佈環氧樹脂之非編織聚合物層之最終物品的厚度小於約50 μm。在至少一個實施例中，厚度小於約30 μm。在至少一個實施例中，厚度小於約20 μm。在至少一個實施例中，厚度為約15 μm至約80 μm。在至少一個實施例中，厚度為約15 μm至約60 μm。在至少一個實施例中，厚度為約15 μm至約35 μm。
在至少一個實施例中，在兩個傳導性層之間可包含塗佈環氧樹脂之非編織聚合物層之最終物品的厚度小於約50 μm。在至少一個實施例中，厚度為約15 μm至約80 μm。在至少一個實施例中，厚度為約15 μm至約60 μm。在至少一個實施例中，厚度為約15 μm至約35 μm。
儘管本發明之包金屬物品在製造時可具有功能性，但物品可經圖案化，例如以形成材料之不連續島狀物或移除區域，例如為LED提供接觸墊。可採用此項技術中已知之任何適合圖案化技術。圖案化物品可用作電路物品本身或用作電路物品中之組件。術語「導電性跡線」係指經設計以承載電流之導電性材料條帶或圖案。適用於導電性跡線之材料包含銅、鋁、錫、焊料、銀漿料、金及其組合。
本發明之包金屬物品之實施例可進一步包含一或多個額外層，例如熱界面材料(thermal interface material，TIM)或散熱片。TIM可包含使諸如銅或鋁箔或剛性基板之散熱片附著於物品上之黏著劑。
本發明之物品之實施例可包括額外層以將該物品準備好用於印刷電路板(printed circuit board，PCB)或可撓性電路。額外層可具剛性或可撓性。例示性剛性層包括可以商品名PCL-FR-226購自Polyclad, Franklin,N.H.之玻璃纖維/環氧樹脂複合物、陶瓷、金屬或其組合。例示性可撓性層包含環氧樹脂薄膜，諸如聚醯亞胺或聚酯、金屬箔或其組合。聚醯亞胺可以商品名KAPTON購自DuPont且聚酯可以商品名SCOTCHPAR購自3M Company,St.Paul,Minn.。此等額外層亦可在層之上含有導電性跡線或導電性跡線嵌入層中。
本發明之實施例亦包括一種電氣裝置，其包含本發明之物品，其在PCB電路或可撓性電路中起作用。例示性電氣裝置包括行動電話、電話、傳真機、電腦、印表機、呼叫器及如熟習此項技術者所認識之其他裝置。
本發明之實施例亦包括將本發明之未固化物品置放於諸如金屬框架之結構與諸如電子裝置之裝置之間，且隨後固化以將裝置黏著於結構且為裝置提供接地路徑的總成。
實例
本發明藉由以下實例來說明，但在此等實例中所敍述之特定材料及其量以及其他條件及細節不應解釋為不適當地限制本發明。
材料
‧環氧樹脂：EPON 1001F；EPON 1050，Shell Chemical Company,Houston,Texas
‧4-胺基苯碸(4-Aminophenyl sulfone，DDS)：純度為97%，Sigma-Aldrich
‧氮化鋁(AlN)：粒度：1 μm，Tokuyama America,Inc.
‧氮化硼(BN)：粒度：1 μm，Sigma-Aldrich
‧溶劑：甲基乙基酮(Methylethylketone，MEK)
‧LCP(液晶聚合物)非編織材料：MBBK6CZSO，基本重量：6 g/m2(gsm)，Kuraray America,Inc.
‧玻璃纖維非編織材料：基本重量：4.5 g/m2(gsm)，Technical Fibre Products,Newburgh,NY
‧芳族聚醯胺-PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)非編織材料：基本重量：12 g/m2(gsm)，Electrical Markets Division,3M Company,St.Paul,MN
‧銅箔：厚度為35 μm(1 oz)之電鍍(ED)銅箔，Oak Mitsui,Camden,SC
‧PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)襯裡：厚度：25.4 μm(1 mil)，Mitsubishi Polyester Film,Greer,SC
‧碳黑：ENSACO 250G導電性碳黑粉末，TIMCAL Ltd.,Bodio,Switzerland
‧塗佈銀之玻璃珠粒：TP12S16(直徑為12 μm)(開發階段產品)，Potters Industries LLC,Malvern,PA
‧分散劑：SOLSPERSE 76500，50%活性聚合物分散劑之乙酸正丁酯溶液，Lubrizol Ltd.,Blackley,Manchester,UK
設備
‧混合：SpeedMixer DAC 150FVZ,FlackTek,Inc.,Landrum,SC
‧層壓：標準軋輥層壓機
‧固化：標準烘箱
‧熱傳導性測試：改良型ASTM D5470-06熱流量計：直徑為2吋且長約3吋之熱及冷的量測計棒裝備有六個均勻間隔之熱電偶，其中第一個熱電偶距離棒之間的界面5.0 mm。該等棒由黃銅構造，參考熱傳導性為130 W/m．K。量測計棒之接觸面在約5 μm內平行，且測試期間樣品上之力為約120 N。測試期間藉由標稱精度為2 μm之數位式位移轉換器量測樣品之厚度。
‧電阻測試：具有LD3測試夾具及電纜之QuadTech 7600 Plus LCR量測計，QuadTech,Inc.,Marlborough,MA，量測範圍000.0001 m ohm至99.99999 M ohm。
熱傳導性測試
在測試各樣品之前，量測計棒接觸界面流體(水)置放以消除熱接觸電阻。當量測計棒到達平衡時，數位式位移轉換器歸零，且將樣品置於開放之量測計棒之間。將少量界面流體置於樣品各側以消除熱接觸電阻。閉合量測計棒且施加法線力。量測整個測試持續時間(通常約30分鐘)穿過量測計棒之熱流量及樣品厚度。通常在約10分鐘內達到平衡。
各樣品之熱傳導性k樣品由樣品之厚度(L)、量測計棒之熱傳導性(k量測計)、量測計棒中之溫度梯度(dT/dX)及樣品上之外推溫差(Tu-Tl)，使用下式來計算：
電阻測試
選擇電阻量測Rp係在LCR計上選擇。此選擇讀出電阻值。LCR計上頻率選在1000 Hz下。將樣品置於測試夾具中。讀出電阻值。若需要，則可使用此電阻值使用下式來計算樣品材料之電阻率ρ：ρ=Rp * A/t
其中Rp為樣品之電阻(以ohm計)、A為樣品之有效面積(以cm2計)，且t為測試夾具之電極之間的間隔(以cm計)。
實例1
步驟1：對於四個樣品中之每一者，根據表1將預定量之材料添加至燒杯中。
步驟2：使用高速混合器，將材料混合10分鐘，產生均勻分佈之塗佈溶液。
步驟3：將LCP(液晶聚合物)非編織材料(網狀物)抵靠PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)襯裡置放，且將塗佈溶液塗佈於非編織材料中，藉此襯裡起到使塗佈溶液停止之作用。經塗佈之非編織材料空氣乾燥隔夜，在移除襯裡之後產生厚度為50 μm之乾燥薄膜。
步驟4：使用軋輥層壓機，在163℃之溫度下以0.9公尺/分鐘之線速度將50 μm厚之乾燥薄膜層壓於兩個銅箔之間。
步驟5：使用烘箱，在190℃下在空氣中使層壓結構固化4小時，形成兩金屬層層壓物。
步驟6：使兩金屬層層壓物之四個樣品各自經受如上文熱傳導性測試下所述之熱傳導性測試。結果提供於表2中。
實例2
步驟1：對於四個樣品中之每一者，根據表3將預定量之材料添加至燒杯中。
步驟2：使用高速混合器，將材料混合10分鐘，產生均勻分佈之塗佈溶液。
步驟3：將LCP(液晶聚合物)非編織材料(網狀物)抵靠PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)襯裡置放，且將塗佈溶液塗佈於非編織材料中，藉此襯裡起到使塗佈溶液停止之作用。經塗佈之非編織材料空氣乾燥隔夜，在移除襯裡之後產生厚度為50 μm之乾燥薄膜。
步驟4：使用軋輥層壓機，在163℃之溫度下以0.9公尺/分鐘之線速度將50 μm厚之乾燥薄膜層壓於兩個銅箔之間。
步驟5：使用烘箱，在190℃下在空氣中使層壓結構固化4小時，形成兩金屬層層壓物。
步驟6：使兩金屬層層壓物之四個樣品各自經受如上文熱傳導性測試下所述之熱傳導性測試。結果提供於表4中。
實例3
步驟1：對於四個樣品中之每一者，根據表5將預定量之材料添加至燒杯中。
步驟2：使用高速混合器，將材料混合10分鐘，產生均勻分佈之塗佈溶液。
步驟3：將LCP(液晶聚合物)非編織材料(網狀物)抵靠PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)襯裡置放，且將塗佈溶液塗佈於非編織材料中，藉 此襯裡起到使塗佈溶液停止之作用。經塗佈之非編織材料空氣乾燥隔夜，在移除襯裡之後產生厚度為50 μm之乾燥薄膜。
步驟4：使用軋輥層壓機，在163℃之溫度下以0.9公尺/分鐘之線速度將50 μm厚之乾燥薄膜層壓於兩個銅箔之間。
步驟5：使用烘箱，在190℃下在空氣中使層壓結構固化4小時，形成兩金屬層層壓物。
步驟6：使兩金屬層層壓物之四個樣品各自經受如上文熱傳導性測試下所述之熱傳導性測試。結果提供於表6中。
實例4
步驟1：根據表7將預定量之材料添加至燒杯中。
步驟2：使用高速混合器，將材料混合10分鐘，產生均勻分佈之塗佈溶液。
步驟3：將玻璃纖維非編織材料(網狀物)抵靠PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)襯裡置放，且將塗佈溶液塗佈於非編織材料中，藉此襯裡起到使塗佈溶液停止之作用。經塗佈之非編織材料空氣乾燥隔夜，在移除襯裡之後產生厚度為70 μm之乾燥薄膜。
步驟4：使用軋輥層壓機，在163℃之溫度下以0.9公尺/分鐘之線速度將70 μm厚之乾燥薄膜層壓於兩個銅箔之間。
步驟5：使用烘箱，在190℃下在空氣中使層壓結構固化4小時， 形成兩金屬層層壓物。
步驟6：使兩金屬層層壓物之樣品經受如上文熱傳導性測試下所述之熱傳導性測試。結果提供於表8中。
實例5
步驟1：根據表9將預定量之材料添加至燒杯中。
步驟2：使用高速混合器，將材料混合10分鐘，產生均勻分佈之塗佈溶液。
步驟3：將芳族聚醯胺-PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)非編織材料(網狀物)抵靠PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)襯裡置放，且將塗佈溶液塗佈於非編織材料中，藉此襯裡起到使塗佈溶液停止之作用。經塗佈之非編織材料空氣乾燥隔夜，在移除襯裡之後產生厚度為70 μm之乾燥薄膜。
步驟4：使用軋輥層壓機，在163℃之溫度下以0.9公尺/分鐘之線速度將70 μm厚之乾燥薄膜層壓於兩個銅箔之間。
步驟5：使用烘箱，在190℃下在空氣中使層壓結構固化4小時，形成兩金屬層層壓物。
步驟6：使兩金屬層層壓物之樣品經受如上文熱傳導性測試下所述之熱傳導性測試。結果提供於表10中。
實例6
步驟1：根據表11將預定量之材料添加至燒杯中。
步驟2：使用速度為33000 RPM之高速混合器，將材料混合5分鐘，產生均勻分佈之塗佈溶液。
步驟3：將LCP(液晶聚合物)非編織材料(網狀物)抵靠PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)襯裡置放，且將塗佈溶液塗佈於非編織材料中，藉此襯裡起到使塗佈溶液停止之作用。在烘箱中在80℃下乾燥經塗佈之非編織材料30分鐘，在移除襯裡之後產生厚度為50 μm之乾燥薄膜。
步驟4：使用軋輥層壓機，在149℃(300℉)之溫度及689 kPa(100 PSI)之壓力下將50 μm厚之乾燥薄膜層壓於兩個銅箔之間。
步驟5：使用烘箱，在190℃下在空氣中使層壓結構固化2小時，形成兩金屬層層壓物。
步驟6：使兩金屬層層壓物之樣品經受分別如上文熱傳導性測試及電阻測試下所述之熱傳導性測試及電阻測試。結果提供於表12中。
實例7
步驟1：根據表13將預定量之材料添加至燒杯中。
步驟2：使用速度為33000 RPM之高速混合器，將材料混合5分鐘，產生均勻分佈之塗佈溶液。
步驟3：將LCP(液晶聚合物)非編織材料(網狀物)抵靠PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)襯裡置放，且將塗佈溶液塗佈於非編織材料中，藉此襯裡起到使塗佈溶液停止之作用。在烘箱中在80℃下乾燥經塗佈之非編織材料30分鐘，在移除襯裡之後產生厚度為50 μm之乾燥薄膜。
步驟4：使用軋輥層壓機，在149℃(300℉)之溫度及689 kPa(100 PSI)之壓力下將50 μm厚之乾燥薄膜層壓於兩個銅箔之間。
步驟5：使用烘箱，在190℃下在空氣中使層壓結構固化2小時，形成兩金屬層層壓物。
步驟6：使兩金屬層層壓物之樣品經受分別如上文熱傳導性測試及電阻測試下所述之熱傳導性測試及電阻測試。結果提供於表14中。
在不悖離本發明之範疇及精神之情況下，本發明之各種修改及改變對熟習此項技術者而言將為顯而易見的且應瞭解本發明並不過度受限於本文中所陳述之說明性實施例。

Claims (19)

  1. 一種物品，其包含：可撓性熱傳導性聚合物層，其包含環氧樹脂及嵌入該環氧樹脂中之長股聚合物非編織材料，其中該非編織材料之密度小於約7g/m2。
  2. 如請求項1之物品，其中該聚合物非編織材料在約280℃下為熱穩定的。
  3. 如請求項1之物品，其為自行支撐。
  4. 如請求項1之物品，其厚度小於約50μm。
  5. 如請求項1之物品，其厚度為約15μm至約35μm。
  6. 如請求項1之物品，其中該環氧樹脂負載有熱傳導性及導電性粒子中之一或兩者。
  7. 如請求項6之物品，其中該等熱傳導性粒子之熱傳導性大於10W/m．K。
  8. 如請求項6之物品，其中該等粒子之最大尺寸為約0.5μm至約20μm。
  9. 如請求項6之物品，其中該等粒子佔該環氧樹脂組分之至多約75重量%。
  10. 如請求項1之物品，其中該非編織材料之厚度等於或小於約50μm。
  11. 如請求項1之物品，其中該非編織材料之厚度等於或小於約30μm。
  12. 如請求項1之物品，其中該非編織材料之厚度等於或小於約20μm。
  13. 如請求項1之物品，其中該非編織材料之厚度為約10微米至約20 微米。
  14. 如請求項1之物品，其中該非編織材料係選自由熔噴非編織物、紡黏非編織物及電紡非編織物組成之群。
  15. 如請求項1之物品，其中該非編織材料之密度小於約3g/m2。
  16. 如請求項1之物品，其進一步在該聚合物層之一或兩側上包含導電性層。
  17. 如請求項16之物品，其中該等導電性層係選自由銅、鋁及其合金組成之群。
  18. 如請求項1之物品，其中該非編織材料在一個方向上之抗張強度為10N或10N以上。
  19. 如請求項1之物品，其可摺疊成180°且展開無破裂。
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