TWM521540U - 銅箔基板 - Google Patents

Description

銅箔基板

本創作係關於一種銅箔基板，尤指一種散熱雙面銅箔基板。

隨著全球環保意識的抬頭，節能省電已成為當今的趨勢，也使得不含汞的發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)照明產業成為近年來最受矚目的產業之一。發展至今，LED產品已具有高效率、省電、反應時間快、節能、壽命週期長還具有環保效益等優點。

然而，現有技術中，高功率之LED產品的輸入功率只有約為20%的電能可轉換成光能，剩下80%的電能均轉換為熱能。一般而言，LED產品運作時所產生的熱能若無法即時導出，將使LED產品之表面溫度過高，進而影響LED產品之發光效率和穩定性，遂縮短LED產品的生命週期。

因此，習知應用於LED產品的基板通常係使用FR-4鋁基電路板。請參閱第1圖，習知FR-4鋁基電路板1係由FR-4板11與鋁基板10所構成，該FR-4板係包括絕緣層110與銅層111。該習知FR-4鋁基電路板係透過夾置於該銅層111及鋁基板10間之絕緣層110，使該FR-4鋁基電路板具有較高之絕緣破壞電壓(VRMS，volt root mean square)。此外，通常需要較大厚度之絕緣層110，才具有絕緣抗電壓擊穿作用，因此，習知FR-4鋁基電路板中絕緣層厚度較高。因而，習知之FR-4鋁基電路板的散熱效果並不理想。

因此，習知的FR-4鋁基電路板已經難以滿足目前電子產業中有關LED高功率發展的要求，開發一種散熱效率高且厚度輕、薄、小之銅箔基板已是迫在眉睫。

本創作提出一種銅箔基板，係包括：具有相對之上表面與下表面之核心層；分別形成於該核心層之上表面與下表面上之二導熱層；分別形成於各該導熱層上之二絕緣聚合物層；以及形成於二絕緣聚合物層上之二銅層，使各該絕緣聚合物層位於各該導熱層和銅層之間，且任一該絕緣聚合物層與任一該導熱層之厚度總和小於35微米。

於一具體實施例中，該核心層、二導熱層與二絕緣聚合物層之厚度總和係小於6.1毫米，更佳係介於0.55至6.1毫米。

於一具體實施例中，各該銅層之厚度為12.5至70微米。

於一具體實施例中，各該絕緣聚合物層之厚度為5至15微米。

於一具體實施例中，各該導熱層之厚度為10至20微米。

於一具體實施例中，該核心層之厚度為0.5至6毫米。

於一具體實施例中，各該導熱層係包括樹脂與分散於該樹脂中之導熱粉體，其中，以該導熱層之總重計，該導熱粉體之含量係介於10%至90%。於較佳具體實施例中，該導熱粉體之平均粒徑為0.2至10微米。

於一具體實施例中，本創作之導熱粉體係選自於由碳化矽、氮化硼、氧化鋁和氮化鋁所組成群組的至少一者。

本創作之銅箔基板不僅具有厚度薄的優點，更具有低熱阻抗與極佳之絕緣效果。因而，不須增加絕緣層厚度，即能降低習知高導熱電路板結構之整體厚度，且兼具高導熱效率及高絕緣破壞電壓之特點。

1‧‧‧FR-4鋁基電路板

10‧‧‧鋁基板

11‧‧‧FR-4板

110‧‧‧絕緣層

111‧‧‧銅層

2‧‧‧銅箔基板

20‧‧‧核心層

20a‧‧‧上表面

20b‧‧‧下表面

21‧‧‧導熱層

210‧‧‧樹脂

211‧‧‧導熱粉體

22‧‧‧絕緣聚合物層

23‧‧‧銅層

第1圖係習知FR-4鋁基電路板之結構剖面示意圖；以及第2圖係本創作銅箔基板之結構剖面示意圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本創作之優點及功效。本創作亦可以其它不同的方式予以實施，即，在不悖離本創作所揭示之範疇下，能予不同之修飾與改變。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本創作可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例 關係之改變或大小之調整，在不影響本創作所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本創作所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「下」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本創作可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本創作可實施之範疇。

請參閱第2圖，本創作提供一種銅箔基板2，係包括：具有相對之上表面20a與下表面20b之核心層20、分別形成於該核心層20之上表面20a與下表面20b上的二層導熱層21、形成於該導熱層21上的二層絕緣聚合物層22以及形成於該絕緣聚合物層22上之銅層23。

於本實施例中，該核心層20係為金屬基板，其材質係為金屬或金屬化合物，例如多孔性陽極氧化鋁基板、氮化鋁基板或鐵板為佳。

於本實施例中，導熱層21之厚度為10至20微米。於較佳實施例中，該導熱層21係包括樹脂210與分散於該樹脂210中之導熱粉體211，其中，以該導熱層21之總重計，該導熱粉體211之含量係介於10%至90%。考量到該導熱粉體211之分散性，於較佳實施例中，該導熱粉體之平均粒徑為0.2至10微米。此外，該導熱粉體係選自於由碳化矽、氮化硼、氧化鋁和氮化鋁所組成群組的至少一者，該樹脂係選自由環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、矽橡膠系樹脂、聚對二甲苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系 樹脂、聚醯亞胺樹脂與聚醯胺-醯亞胺樹脂所組成群組的至少一者。

於本實施例中，該絕緣聚合物層22之厚度為5至15微米，其中，形成絕緣聚合物層22之材質可為常用之聚醯亞胺，藉由二層該絕緣聚合物層，俾使本創作之基板結構具有熱穩定性高、散熱性佳、機械強度高、及黏著性強等優點。

於本實施例中，該銅層23之厚度為12.5至70微米。

實施例1至3本創作之銅箔基板之製備

本創作之基板結構係依據記載於表1之材料與厚度，以如下所述之方法製造。

首先，提供二承載有銅箔之聚醯亞胺膜(昆山雅森電子材料科技有限公司)，並於各該聚醯亞胺膜上塗佈含導熱粉體之環氧樹脂(昆山雅森電子材料科技有限公司)，各該實施例中所含之散熱粉體的種類與含量係如表1所記載，並以烘箱使該分散有散熱粉體之環氧樹脂形成處於半聚合半硬化狀態(B-Stage)之導熱層，再將厚度如表1所載之金屬基板(鋁板；型號：6061)夾置於該處於B-stage狀態之導熱層之間，並壓合使其緊密黏接，並以烘箱烘烤固化，以得到本創作之基板結構。

比較例1以習知FR-4板製備銅箔基板

比較例1係將二Laird公司出產之1KA04型號之FR-4板(包括絕緣層與銅層)，以各該FR-4板之絕緣層與 厚度為1600微米之鋁基板壓合，俾得到總厚度為1874微米之比較例1的導熱銅箔基板，其中，該FR-4雙層板係包括厚度如表1所記載。

測試例

對依據實施例1至3及比較例1所製得之銅箔基板，進行機械特性與電氣特性測試，測試項目包括熱傳導係數、絕緣破壞電壓、熱阻抗、剝離強度與耐焊錫性之測試，並將結果記錄於表1。

熱傳導分析測試

根據ASTM-D5470測試方法，使用熱傳導係數量測儀器(瑞領科技公司；型號LW-9389)進行熱傳導分析測試。提供依據實施例1至3及比較例1所製得之銅箔基板，並蝕刻移除各該銅箔基板之二該銅層做為測試樣品，並於在傳感器上下兩面覆蓋兩該測試樣品，並於80psi壓力下以80℃之固定熱源測試一小時，並由熱傳導測試儀之軟體得知熱傳導係數與熱阻抗值等數據，並將測得的熱傳導係數與熱阻抗值紀錄於表1。

絕緣破壞電壓測試

使用耐壓分析儀(致茂電子公司；型號Chroma19057)進行絕緣破壞電壓測試。首先，蝕刻依據實施例1至3及比較例1所製得之銅箔基板，移除銅層得到測試樣品，並將各該測試樣品放入耐壓分析儀之檢測治具中於最大電壓為20KV、電流設定為5mA條件下進行測試，直到測試樣品被擊穿而停止，並將測得的絕緣破壞電壓紀錄於表1。

剝離強度測試

根據IPC-TM-650 2.4.9測試方法A與C以萬能拉力機(Shimadzu公司；型號AG-IS)進行剝離強度測試。將依據實施例1至3及比較例1所製得之銅箔基板置於90度角剝離夾具，並分別測試分離實施例1至3之銅箔基板中該金屬基板與導熱層之間或比較例1之銅箔基板中鋁基板與絕緣層之單位寬度的拉力(kgf/cm)。

焊錫性溫度

根據IPC-TM-650 2.4.13測試方法，使用高溫錫爐(廣華公司；型號POT-100C)，在溫度為23±2℃與溼度為60±10%RH之環境下測試依據實施例1至3及比較例1所製得之銅箔基板；銅箔基板先經過烘箱135℃±2℃烘烤1小時後，將銅箔基板分別浸入恆溫288℃與320℃之高溫錫鉛液，浸入該恆溫錫鉛液中10秒並用目視觀察試片是否發生變化。

○：外觀完全沒出現變化

×：外觀出現爆板或剝離

由表1可見，相較於比較例1，本創作之實施例1至3具有顯著低的熱阻抗，顯然具有較佳的導熱效果。另外，本創作實施例1至3雖使用不同導熱粉體，還維持一定的導熱系數與較高絕緣破壞電壓，不僅具有良好的絕緣效果，更具有一定的導熱效果。

又如表1所示，雖本創作之實施例1至3與比較例1皆能通過288℃之耐焊錫性測試，惟，比較例1之銅箔基板卻無法通過330℃之耐焊錫性測試，且比較例1之鋁基板與絕緣層之剝離強度亦不佳。

上述實施例僅為例示性說明本創作之原理及其功 效，而非用於限制本創作。本創作之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

2‧‧‧銅箔基板

20‧‧‧核心層

20a‧‧‧上表面

20b‧‧‧下表面

21‧‧‧導熱層

210‧‧‧樹脂

211‧‧‧導熱粉體

22‧‧‧絕緣聚合物層

23‧‧‧銅層

Claims (12)

1. 一種銅箔基板，係包括：核心層，係具有相對之上表面與下表面；二導熱層，係分別形成於該核心層之上表面與下表面上；二絕緣聚合物層，係分別形成於各該導熱層上；以及二銅層，係分別形成於各該絕緣聚合物層上，使各該絕緣聚合物層位於各該導熱層和銅層之間，其中，任一該絕緣聚合物層與任一該導熱層之厚度總和係小於35微米。
2. 如申請專利範圍第1項所述之銅箔基板，其中，該核心層、二導熱層與二絕緣聚合物層之厚度總和係小於6.1毫米。
3. 如申請專利範圍第1項所述之銅箔基板，其中，各該銅層之厚度為12.5至70微米。
4. 如申請專利範圍第1項所述之銅箔基板，其中，各該絕緣聚合物層之厚度為5至15微米。
5. 如申請專利範圍第1項所述之銅箔基板，其中，各該導熱層之厚度為10至20微米。
6. 如申請專利範圍第1項所述之銅箔基板，其中，該核心層之厚度為0.5至6毫米。
7. 如申請專利範圍第1項所述之銅箔基板，其中，形成該核心層之材質係為金屬或金屬化合物。
8. 如申請專利範圍第7項所述之銅箔基板，其中，該金屬化合物係氧化鋁或氮化鋁。
9. 如申請專利範圍第1項所述之銅箔基板，其中，各該導熱層係包括樹脂與分散於該樹脂中之導熱粉體。
10. 如申請專利範圍第9項所述之銅箔基板，其中，該導熱粉體之平均粒徑為0.2至10微米。
11. 如申請專利範圍第9項所述之銅箔基板，其中，該導熱粉體係選自於由碳化矽、氮化硼、氧化鋁和氮化鋁所組成群組的至少一者。
12. 如申請專利範圍第9項所述之銅箔基板，其中，以該導熱層之總重計，該導熱粉體之含量係介於10%至90%。