專利名稱：復合式導熱銅箔基板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種復合式導熱銅箔基板，適合應用于LED等電子產品上需要導熱的基板來解決散熱問題。
背景技術：
隨著全球環保的意識增強，節能減碳已成為當今的趨勢。LED產業是近年來最受矚目的產業之一。發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、響應時間快、壽命周期長及不含汞的具有環保效益等優點。然而通常LED高功率產品的輸入功率只有約20 %能被轉換成光，剩下80%的電能均轉換為熱能。一般而言，LED發光時所產生的熱能若無法匯出，將會使LED結面溫度過高，進而影響產品生命周期、發光效率和穩定性。因此；需要將LED發光時的熱能給導熱出去，減少熱能來降低溫度，提高其發光效率，來增加產品質量與使用性。傳統的環氧樹脂的導熱材料由于需要解決絕緣特性問題(擊穿電壓！BreakdownVoltage)，所用于黏合銅箔層的導熱膠厚度需要做到60至120um方能達到絕緣要求，因此產品的總厚度會很大，導熱效果不甚理想。同時由于環氧樹脂種類其玻璃轉移溫度(Tg)不高，在軟性電路板的制程中通常必須面臨到高溫制程；其中扮演接著劑角色的環氧樹脂熱穩定性較差(即玻璃轉移溫度Tg較低)；不利于有些高溫制程上的加工性。
發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供了復合式導熱銅箔基板，該復合式導熱銅箔基板具有產品厚度薄、高導熱系數及耐擊`穿電壓高等優點，可應用在高功率的不同電子產品上。本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是—種復合式導熱銅箔基板，包括銅箔層、絕緣聚合物層以及導熱黏著層，所述導熱黏著層包括聚酰亞胺樹脂以及分散于聚酰亞胺樹脂中的散熱粉體，所述絕緣聚合物層固定夾置于所述銅箔層和所述導熱黏著層之間。本發明為了解決其技術問題，還進一步采用了下述技術方案以重量百分比計，所述導熱黏著層中的散熱粉體占所述導熱黏著層固含量的30%至 90%。所述散熱粉體的平均粒徑為2至10微米，且所述散熱粉體可以是碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、氧化鋁(A1203)和氮化鋁(AlN)中的至少一種。所述導熱黏著層還包括固化劑、納米填充料和顏料等添加劑，這些添加劑可以優化導熱黏著層物理性質。所述導熱黏著層的聚酰亞胺樹脂可選自熱塑性聚酰亞胺樹脂所組成的群組中的至少一種。所述導熱黏著層的聚酰亞胺樹脂可以是由二胺單體和二酸酐單體并加入DAPS和DAP兩者中的至少一種共聚合而成。其中，使用DAPS能夠提高聚酰亞胺樹脂的玻璃轉移溫度，并隨著玻璃轉移溫度的需求，可以調整其n值來控制其分子量大小；而且使用DAPS添加量于聚酰亞胺樹脂中，隨著添加比例量增加，材料會更柔軟，造成彈性系數降低與拉伸強度降低。其中，使用DAP添加于聚酰亞胺樹脂中，會參與聚酰胺酸的合成，實際存在于高分子主鏈上，利用DAP含有氮雜環官能團會跟Cu形成電荷轉移復合物(charge-transfercomplex)來提升Cu與PI的接著強度。所述導熱黏著層的聚酰亞胺樹脂主要是利用二胺單體與二酸酐單體依照適當的比例溶解于有機極性溶劑中且在作業條件適當反應溫度下進行其聚合反應，同時加入2,6-二氨基批唳(2,6-Diaminopyridine ;簡稱DAP)與氨基聚娃氧燒(DAPS ；Diaminopolysiloxane)進行共聚合,聚合時反應溫度不要高于30°C,進而獲得到聚酰胺酸(Polyamic acid ;簡稱PAA)，其固含量約為15% 45% ;將PAA膠水溶液添加導熱粉體進行均勻混合，再進行靜置脫泡、涂布于導熱基板結構上。其中聚合反應中所需使用的有機極性溶劑可用N，N 二甲基乙酰胺(DMAc)、N，N 二乙基乙酰胺(DMF)、二甲基亞砜二甲基磺基(DMSO)、N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)或是前述這些溶劑按比例混合成的溶劑。本發明的發明人發現通過調整本發明的絕緣聚合物層及導熱黏著層的厚度，可使本發明的復合式導熱銅箔基板具有高熱傳導效率及高耐擊穿電壓的特性。為了維持本發明的復合式導熱銅箔基板具有高導熱的特性以應用于LED等高功率的導熱產品，并能有效控制成本，所述絕緣聚合物層的厚度較佳為3至8微米，且所述導熱黏著層的厚度較佳為12至25微米。所述銅箔層為電解(ED)銅箔和壓延(RA)銅箔中的一種，于該銅箔層上電路層。所述銅箔層的厚度為12. 5至70微米。所述絕緣聚合物層的材質為聚酰亞胺樹脂，可以是熱固性聚酰亞胺，因此使用該絕緣聚合物層而成形的復合式導熱銅箔基板的抗電擊穿和機械強度都有明顯的提升。本發明的復合式導熱 銅箔基板，還包括0. 3至3微米厚的金屬層，所述導熱黏著層夾置在所述絕緣聚合物層和所述金屬層之間。該金屬層可以是鋁基板、銅基板或鐵基板等金屬材質基板。本發明的復合式導熱銅箔基板的制作方法可以如下將絕緣聚合物涂布在銅箔層的表面，并烘干絕緣聚合物，以形成絕緣聚合物層，得到一單面銅箔基板；再使用涂布法將導熱黏著層形成于該絕緣聚合物層的表面上，以令該絕緣聚合物層夾置在該導熱黏著層和銅箔層之間，并使該導熱黏著層處于半聚合半硬化狀態；以及固化該導熱黏著層，以形成高導熱金屬基板。在本發明的復合式導熱銅箔基板的制作方法中，在固化該導熱黏著層之前，可包括將金屬層貼合至該導熱黏著層的外表面的步驟，以使該導熱黏著層夾置在該絕緣聚合物層和金屬層之間。本發明的有益效果是本發明包括銅箔層、絕緣聚合物層以及導熱黏著層，所述導熱黏著層包括聚酰亞胺樹脂以及分散于聚酰亞胺樹脂中的散熱粉體，由于導熱黏著層含有導熱粉體且聚酰亞胺樹脂具有較佳耐熱性和利于加工性，絕緣聚合物層具有絕緣抗電壓擊穿作用，因此可使產品整體厚度薄化且較具有撓曲性，可應用性廣泛、導熱效率高，并同時增加產品的絕緣性能，可應用在高功率和需散熱的不同電子產品上。
圖1為本發明實施例1所述復合式導熱銅箔基板結構示意圖；圖2為本發明實施例2所述復合式導熱銅箔基板結構示意圖。
具體實施例方式實施例1 :一種復合式導熱銅箔基板，由銅箔層1、絕緣聚合物層2以及導熱黏著層3構成，所述導熱黏著層包括聚酰亞胺樹脂以及分散于聚酰亞胺樹脂中的散熱粉體5，所述絕緣聚合物層固定夾置于所述銅箔層和所述導熱黏著層之間。本實施例銅箔層所使用的銅箔可為電解銅箔(ED銅箔)和壓延銅箔(RA銅箔)中的一種，一般而言，銅箔層I的厚度為12. 5至70微米，且較佳為35微米。絕緣聚合物層2的材質可為聚酰亞胺，且較佳為不含鹵素的熱固性聚酰亞胺材料，更佳為具有自黏性且不含鹵素的熱固性聚酰亞胺材料。所述絕緣聚合物層的厚度較佳為3至8微米。形成于該絕緣聚合物層表面的導熱黏著層3中含有導熱粉體，通過導熱粉體能提升導熱效果，因此本發明的復合式導熱銅箔基板具有良好的導熱效果。一般而言，本發明使用的導熱粉體的平均粒徑為2至10微米，以維持導熱黏著層的良好黏著性，導熱黏著層的厚度為12至25微米。。本實施例的復合式導熱銅箔基板的導熱黏著層3配方主要是由二胺單體1，3'-雙(3-氨基苯氧基)苯(APB-133) (O. 2kmol)溶解于DMAc攪拌半小時后；再加入含有DAP與DAPS的溶液繼續攪拌反應一小時；再持續加入二酸酐單體4，4'-聯苯四甲酸二酐(BTDA) (O.1kmol)與4，4'-鄰苯氧基二甲酸酐(ODPA) (O.1kmol)攪拌反應八小時后，共聚合成熱塑性聚酰亞胺膠水；再加入導熱粉體繼續攪拌均勻二小時，進一步成為具有導熱性的聚酰亞胺膠水。
導熱粉體可選自碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、氧化鋁(A1203)和氮化鋁(AlN)所組成群組的至少一種。以重量百分比計，該導熱黏著層中，導熱粉體占該導熱黏著層固含量的30%至 90%。此外，導熱黏著層3除了包括熱塑性聚酰亞胺樹脂和導熱粉體外，還可以包括固化劑、納米填充料、顏料等添加劑來增加其物理性質的優化。本實施例的復合式導熱銅箔基板的制作方法如下將絕緣聚合物涂布在銅箔層的表面，并烘干以形成絕緣聚合物層，得到一單面銅箔基板；使用涂布或轉印法將導熱黏著層形成于該絕緣聚合物層的表面上，以令該絕緣聚合物層夾置在該導熱黏著層和該銅箔層之間，并使該導熱黏著層處于半聚合半硬化狀態；以及固化該導熱黏著層，以形成復合式導熱銅箔基板。實施例2 :—種復合式導熱銅箔基板，由銅箔層1、絕緣聚合物層2、導熱黏著層3以及金屬層4構成，所述導熱黏著層包括聚酰亞胺樹脂以及分散于聚酰亞胺樹脂中的散熱粉體5，所述絕緣聚合物層固定夾置于所述銅箔層和所述導熱黏著層之間，所述導熱黏著層夾置在所述絕緣聚合物層和所述金屬層之間。本實施例銅箔層所使用的銅箔可為電解銅箔(ED銅箔)和壓延銅箔(RA銅箔)中的一種，一般而言，銅箔層I的厚度為12. 5至70微米，且較佳為35微米。絕緣聚合物層2的材質可為聚酰亞胺，且較佳為不含鹵素的熱固性聚酰亞胺材料，更佳為具有自黏性且不含鹵素的熱固性聚酰亞胺材料。所述絕緣聚合物層的厚度較佳為3至8微米。形成于該絕緣聚合物層表面的導熱黏著層3中含有導熱粉體，通過導熱粉體能提升導熱效果，因此本發明的復合式導熱銅箔基板具有良好的導熱效果。一般而言，本發明使用的導熱粉體的平均粒徑為2至10微米，以維持導熱黏著層的良好黏著性，導熱黏著層的厚度為12至25微米。本實施例的復合式導熱銅箔基板的導熱黏著層3配方主要是由二胺單體1，3_雙(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R) (0. 2kmol)溶解于DMAc攪拌半小時后；再加入含有DAP與DAPS的溶液繼續攪拌反應一小時；再持續加入二酸酐單體4，4'-雙酚A 二酐(BPADA)(0.1kmol)與 4,4 '-鄰苯氧基二甲酸酐(4,4 ' -Oxydiphthalic anhydride ；0DPA)(0. lkmol)攪拌反應八小時后共聚合成熱塑性聚酰亞胺膠水；再加入導熱粉體繼續攪拌均勻二小時，進一步成為具有導熱性的聚酰亞胺膠水。導熱粉體可選自碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、氧化鋁(A1203)和氮化鋁(AlN)所組成群組的至少一種。以重量百分比計，該導熱黏著層中，導熱粉體占該導熱黏著層固含量的30%至 90%。此外，導熱黏著層除了包括熱塑性聚酰亞胺樹脂和導熱粉體外，還可以包括固化齊U、納米填充料、顏料等添加劑來增加其物理性質的優化。導熱黏著層可貼合于各種金屬或其他基材上。于此具體實例中，金屬層4可貼合至導熱黏著層的外表面以進行壓合 熱固化，該金屬層4可為例如鋁基板、銅基板及鐵基板等金屬材質基板。本發明的復合式導熱銅箔基板的制作方法如下將絕緣聚合物涂布在銅箔層的表面，并烘干以形成絕緣聚合物層，得到一個單面銅箔基板；使用涂布法或轉印法將導熱黏著層形成于該絕緣聚合物層的表面上，以令該絕緣聚合物層夾置在該導熱黏著層和該銅箔層之間，并使該導熱黏著層處于半聚合半硬化狀態；在完全固化該導熱黏著層之前，將金屬層貼合至該導熱黏著層的外表面，以令該導熱黏著層夾置在該絕緣聚合物層和該金屬層之間，固化所述導熱黏著層，以形成復合式導熱銅箔基板。熱傳導分析測試對復合式導熱銅箔基板進行熱傳導分析測試使用熱導系數儀(Hot Disk)進行熱傳導分析測試，在傳感器上下兩面覆蓋兩完全固化后蝕刻銅箔層的復合式導熱銅箔基板樣品，并在該兩個樣品外側面分別以兩鋼板夾置樣品和傳感器，并由傳感器測量樣品的導熱性能，將對本發明的樣品所作的測試作為實驗組。以同樣的方法測試一般導熱基板的黏著層導熱性能作為比較例，將測得的熱傳導系數結果紀錄于表一中。表一
權利要求
1.ー種復合式導熱銅箔基板，其特征在干包括銅箔層(I)、絕緣聚合物層(2)以及導熱黏著層(3)，所述導熱黏著層包括聚酰亞胺樹脂以及分散于聚酰亞胺樹脂中的散熱粉體(5)，所述絕緣聚合物層固定夾置于所述銅箔層和所述導熱黏著層之間。
2.根據權利要求1所述的復合式導熱銅箔基板，其特征在于以重量百分比計，所述導熱黏著層中的散熱粉體占所述導熱黏著層固含量的30%至90%。
3.根據權利要求1或2所述的復合式導熱銅箔基板，其特征在于所述散熱粉體的平均粒徑為2至10微米，且所述散熱粉體是碳化硅、氮化硼、氧化鋁和氮化鋁中的至少ー種。
4.根據權利要求3所述的復合式導熱銅箔基板，其特征在于所述導熱黏著層還包括固化劑、納米填充料和顏料中的至少ー種。
5.根據權利要求1所述的復合式導熱銅箔基板，其特征在于所述導熱黏著層的聚酰亞胺樹脂由ニ胺單體和ニ酸酐單體并加入氨基聚硅氧烷和2，6- ニ氨基吡啶兩者中的至少ー種共聚合而成。
6.根據權利要求1所述的復合式導熱銅箔基板，其特征在于所述銅箔層的厚度為12.5至70微米，所述絕緣聚合物層的厚度為3至8微米，且所述導熱黏著層的厚度為12至25微米。
7.根據權利要求1所述的復合式導熱銅箔基板，其特征在于所述銅箔層為電解銅箔和壓延銅箔中的ー種。
8.根據權利要求1所述的復合式導熱銅箔基板，其特征在于所述絕緣聚合物層的材質為聚酰亞胺樹脂。
9.根據權利要求1所述的復合式導熱銅箔基板，其特征在于還包括0.3至3微米厚的金屬層，所述導熱黏著層夾置在所述絕緣聚合物層和所述金屬層之間。
全文摘要
本發明公開了一種復合式導熱銅箔基板，包括銅箔層、絕緣聚合物層以及導熱黏著層，所述導熱黏著層包括聚酰亞胺樹脂以及分散于聚酰亞胺樹脂中的散熱粉體，所述絕緣聚合物層固定夾置于所述銅箔層和所述導熱黏著層之間，由于本發明的復合式導熱銅箔基板中的導熱黏著層含有導熱粉體且聚酰亞胺樹脂具有較佳耐熱性和利于加工性，絕緣聚合物層具有絕緣抗電壓擊穿作用，因此可使產品整體厚度薄化且較具有撓曲性，可應用性廣泛、導熱效率高，并同時增加產品的絕緣性能，可應用在高功率和需散熱的不同電子產品上。
文檔編號H01L33/64GK103050616SQ20111030940
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者張孟浩, 李建輝 申請人:昆山雅森電子材料科技有限公司