TWM548624U - 金屬印刷電路板 - Google Patents

Description

金屬印刷電路板

本創作係有一種金屬印刷電路板，其特別有關於一種具有有機無機材料組成的複合樹脂層之金屬印刷電路板。

傳統的電子產品功率並不大，散熱問題也相對地不嚴重，因此，只要運用一般電子用的銅箔印刷電路板(FR4)即足以應付。目前電子產品的線路越來越精細，且功率越來越大，對於散熱的要求也越來越高，此板已不足以應付散熱需求。例如發光二極體(Light Emitting Diode，LED)在路燈、車燈、戶外照明、情境照明等應用要求在單位光源下具有較高的光度輸出，因此挑戰包括溫度管理與較高組裝成本的問題。因此，專業散熱材料製造商發展出金屬印刷電路板(Metal Core Printed Circuit Board，MCPCB)，主要是從早期的銅箔印刷式電路板(FR4)慢慢演變而成。MCPCB與FR4之間最大的差異是，MCPCB以金屬為核心技術，採用鋁或銅金屬作為電路板之底材，在中間層的絕緣介電基板上附著上一層銅箔或銅板金屬板作線路來加速散熱，用以改善散熱不佳等問題。

傳統將印刷電路板貼附在金屬板上所使用的黏接用材料，已知為含有環氧樹脂組合物的膠片。該膠片是藉由將環氧樹脂含浸玻璃織物、氧化鋁(Al₂O₃)或氮化硼(BN)等陶瓷粉體的 組合物進行乾燥而得到中間層的絕緣介電基板。該膠片與上層銅箔金屬板與下層鋁金屬板形成一積層體，將該積層體加熱加壓以形成得到金屬披覆積層體。藉由在金屬披覆積層體上以鑽頭等開通出通孔用的孔，在該孔中施以鍍金以形成通孔等，再蝕刻金屬披覆積層體表面的上層銅箔金屬以形成一定的電路圖案，藉此以得到印刷電路板。

然而，傳統金屬印刷電路板有下列問題需要克服。為了增加膠片與上下層金屬板的附著性，上層銅箔金屬板與膠片接著的表面通常會形成氧化銅，亦即黑氧化物(block oxide)；下層鋁金屬板與膠片接著的表面通常會進行厚度20微米(μm)至50微米(μm)的陽極處理。這些表面處理增加了製程上的步驟與製作成本。此外，在製作上述含有環氧樹脂組合物的膠片，廣泛的使用二氰二胺系硬化劑。由於使用二氰二胺系硬化劑而硬化的環氧樹脂的耐熱性低，使得所得到的金屬印刷電路板的耐熱性亦變低的問題。傳統金屬印刷電路板的中間層的絕緣介電基板，亦有使用氧化鋁(Al₂O₃)或氮化硼(BN)等陶瓷粉體分散到環氧樹脂內，烘乾而得到中間層的絕緣介電基板來增加機械強度。而為了可以承受足夠的3kV的介電崩潰電壓，該膠片的厚度通常達到200微米，更造成散熱的困難。

有鑑於此，有必要提出一種金屬印刷電路板，具有附著性更好的中間層，並能使該金屬印刷電路板具有較高之崩潰電壓，以提昇其適用性及實用性。

本創作主要在提供一種金屬印刷電路板，其係以一 簡化製程製作出一厚度較薄、附著性較高，且耐受更高介電崩潰強度之金屬印刷電路板。

為達本創作之主要目的，本創作提出一種金屬印刷電路板，包含：一金屬基板層；一複合樹脂層(hybrid resin layer)，被覆於該金屬基板層之上方；以及一銅箔線路層，係配置於該複合樹脂層上方；其中，該複合樹脂層之材料係由有機材料與無機奈米陶瓷材料所形成，該無機奈米陶瓷材料在該複合樹脂層的重量比例是介於50%至90%之間，且該複合樹脂層之厚度介於5微米至50微米之間。

根據本創作之一特徵，該無機奈米陶瓷材料之粉體尺寸係介於5奈米至100奈米之間。

根據本創作之另一特徵，該無機奈米陶瓷材料係選自奈米氧化鋁、奈米氧化矽、奈米氧化鋯、奈米氧化鈦與奈米氮化硼所組成之族群。

本創作之金屬印刷電路板具有以下功效：

1.本創作之該複合樹脂層之材料係由有機材料與無機奈米陶瓷材料所形成，上下金屬層不需要額外的表面處理，即能具有良好的附著性。

2.本創作之複合樹脂層之厚度(5微米至50微米)相較於傳統的絕緣層之厚度(150微米至250微米)較薄，因此可減少材料之用量，以降低成本。

3.本創作之具有複合樹脂層的金屬印刷電路板之崩潰電壓較一般金屬印刷電路板高，因此應用範圍較一般傳統之金屬印刷電路板更為廣泛。

4.本創作之金屬印刷電路板具有較佳的散熱作用，使所裝載的電 子元件獲致較佳的效能。

100‧‧‧具有複合樹脂層的金屬印刷電路板

110‧‧‧金屬基板層

120‧‧‧複合樹脂層

130‧‧‧銅箔線路層

為讓本創作之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖顯示本創作之一種具有複合樹脂層的金屬印刷電路板結構示意圖。

雖然本創作可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於本文中說明者係為本創作可之較佳實施例。熟習此項技術者將瞭解，本文所特定描述且在附圖中繪示之裝置及方法係考量為本創作之一範例，非限制性例示性實施例，且本創作之範疇僅由申請專利範圍加以界定。結合一例示性實施例繪示或描述之特徵可與其他實施例之諸特徵進行結合。此等修飾及變動將包括於本創作之範疇內。

本創作將揭示一種金屬印刷電路板，具有一複合樹脂層。請參照第1圖，其顯示為本創作之具有複合樹脂層的金屬印刷電路板100之結構示意圖，其至少包含：一金屬基板層110；一複合樹脂層120，被覆於該金屬基板層110之上方；以及一銅箔線路層130，係配置於該複合樹脂層120上方。其中，該複合樹脂層120之材料係由有機材料與無機奈米陶瓷材料所形成，該無機奈米陶瓷材料在該複合樹脂層的重量比例是介於50%至90%之間，且該複合樹脂層之厚度 介於5微米至50微米之間。

在此重量比例的定義如下：設該有機材料的重量是X克，該無機奈米陶瓷材料的重量是Y克，則該複合樹脂層的重量是(X+Y)克，該有機材料在該複合樹脂層的重量比例是X/(X+Y)，且該無機奈米陶瓷材料在該複合樹脂層的重量比例是Y/(X+Y)。

該金屬基板層110由具有特定厚度的金屬板片所構成，主要做為金屬印刷電路板之機械結構體。該金屬基板層110係選自於鋁板，鋁合金金屬板，鋁板及銅合金金屬板之一。

該銅箔線路層130係配置於複合樹脂層120上方，其上方供裝載電子元件，如發光二極體或其他電子元件，因此該銅箔線路層130建構有依照所裝載電子元件而佈設的電氣走線。

該複合樹脂層之厚度介於5微米至50微米之間，能得到足夠的崩潰電壓；較佳地，該複合樹脂層之厚度介於15微米至40微米之間，能得到足夠的崩潰電壓與良好的附著性。該複合樹脂層之崩潰電壓係大於3000伏特。

該複合樹脂層120之材料係由有機材料與無機奈米陶瓷材料經由化學接枝所形成之膠狀接枝共聚物(Graft copolymers)。在本創作中，不同的種結構單元係使用有機材料與無機奈米陶瓷材料。

該無機奈米陶瓷材料之粉體尺寸係介於5奈米至100奈米之間，因此在該無機奈米陶瓷材料之表面上具有良好的反應能力能夠與有機材料化學接枝的接枝共聚物。該無機奈米陶瓷材料係選自奈米氧化鋁、奈米氧化矽、奈米氧化鋯、奈米氧化鈦與奈米氮化硼所組成之族群，亦即是該無機奈米陶瓷材料係選自單一的奈米氧化鋁，或單一奈米氧化矽，或單一奈米氧化鈦組 成，或者是該無機奈米陶瓷材料可以由奈米氧化鋁、奈米氧化矽與奈米氧化鈦以不同比例搭配所組成。且該無機奈米陶瓷材料之粉體尺寸較佳係介於10奈米至50奈米之間，以在有機材料中達到更好的反應。

該有機材料選自環氧樹脂、壓克力樹脂、矽氧樹脂、氟碳樹脂酸醇樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂所組成之族群。較佳地，該有機材料在該複合樹脂層的重量比例是介於10%至50%之間。

該複合樹脂層120藉由將使用溶膠凝膠法所製備無機奈米陶瓷材料與有機材料形成化學接枝後所形成一膠狀的複合樹脂膠，塗佈在該金屬基板層110與該銅箔線路層130之間，並經由一加熱固化製程或一照光固化製程所形成具有複合樹脂層的金屬印刷電路板100。

本創作之具有複合樹脂層的金屬印刷電路板100之製程不需要額外的上下層金屬板的表面處理，例如上層銅箔金屬板的黑氧化物與下層鋁金屬板的陽極處理。因此，簡化了製程的步驟。

該複合樹脂層120係設於該金屬基板層110與該銅箔線路層130之間，主要將該金屬基板層110與該銅箔線路層130加以隔離，使能夠避免短路，而且不致於犧牲太多的散熱速率，同時對該金屬基板層110與該銅箔線路層130提供良好的黏合效果，增加整體具有複合樹脂層的金屬印刷電路板100的可靠度。且由於金屬基板層110具有較佳的散熱作用，加上該複合樹脂層120可將熱阻降到最低，使得電子產品之散熱得以快速經由該複合樹脂層120傳導至該金屬基板層110向外釋放，大幅提升電子 產品之散熱效率，進而提升電子產品之性能。

比較先行技藝之中間層的絕緣介電基板，本創作之該複合樹脂層120具有相當高之崩潰電壓，能具有超過3000伏特(3kV)之崩潰電壓，而且較佳為其超過4000伏特之崩潰電壓。

綜上所述，本創作之金屬印刷電路板具有以下功效：

1.本創作之該複合樹脂層之材料係由有機材料與無機奈米陶瓷材料經由化學接枝所形成，上下金屬層不需要額外的表面處理，即能具有良好的附著性。

2.本創作之複合樹脂層之厚度(5~50微米)相較於傳統的絕緣層之厚度(150~250微米)較薄，因此可減少材料之用量，以降低成本。

3.本創作之具有複合樹脂層的金屬印刷電路板之崩潰電壓較一般金屬印刷電路板高，因此應用範圍較一般傳統之金屬印刷電路板更為廣泛。

4.本創作之具有複合樹脂層的金屬印刷電路板具有較佳的散熱作用，使所裝載的電子元件獲致較佳的效能。

雖然本創作已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此創作的精神。因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧具有複合樹脂層的金屬印刷電路板

110‧‧‧金屬基板層

120‧‧‧複合樹脂層

130‧‧‧銅箔線路層

Claims (6)

1. 一種金屬印刷電路板，包含：一金屬基板層；一複合樹脂層，被覆於該金屬基板層之上方；以及一銅箔線路層，係配置於該複合樹脂層上方；其中，該複合樹脂層之材料係由有機材料與無機奈米陶瓷材料所形成，該無機奈米陶瓷材料在該複合樹脂層的重量比例是介於50%至90%之間，且該複合樹脂層之厚度介於5微米至50微米之間。
2. 如請求項i所述之金屬印刷電路板，其中該無機奈米陶瓷材料之粉體尺寸係介於5奈米至100奈米之間。
3. 如請求項1所述之金屬印刷電路板，其中該複合樹脂層之崩潰電壓係大於3000伏特。
4. 如請求項1所述之金屬印刷電路板，其中該有機材料選自環氧樹脂、壓克力樹脂、矽氧樹脂、氟碳樹脂、酸醇樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂與丙烯酸樹脂所組成之族群。
5. 如請求項1所述之金屬印刷電路板，其中該無機奈米陶瓷材料係選自奈米氧化鋁、奈米氧化矽、奈米氧化鋯、奈米氧化鈦與奈米氮化硼所組成之族群。
6. 如請求項1所述之金屬印刷電路板，其中該金屬基板層係選自於鋁板，鋁合金金屬板，鋁板及銅合金金屬板之一。