專利名稱：電氣線路的復(fù)合散熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種散熱體，特別是指一種可將電氣電路所產(chǎn)生的熱能，進(jìn)行全面性
直接擴(kuò)散并迅速散熱，大幅降低熱阻系數(shù)，有效確保電氣電子元件效能及使用壽命的電氣線路的復(fù)合散熱體。
背景技術(shù)：
目前照明設(shè)備包括有路燈照明、廣告照明、室內(nèi)照明及機(jī)器設(shè)備照明等種類， 一般照明設(shè)備的照明光源大多采用白熾燈泡、日光燈管、水銀燈等種類，除了汞蒸氣造成環(huán)境污染，照明效率差，耗電量相對(duì)增加之外，并且容易損壞，同時(shí)其使用壽命短，以致須經(jīng)常維修更換，浪費(fèi)人力、物力及時(shí)間，因此有待加強(qiáng)改善。 現(xiàn)今室內(nèi)外、機(jī)器、廣告等照明設(shè)備的照明光源已考慮改采用固態(tài)光源發(fā)光二極管，以提高照明效率，并且節(jié)省電力。惟此照明光源必須于電路基板上排列布置復(fù)數(shù)個(gè)發(fā)光二極管，但隨著發(fā)光二極管的設(shè)置數(shù)量及輸出功率的增加，在電>光>熱轉(zhuǎn)換過程，相對(duì)產(chǎn)生高溫度熱量，因此必須透過電路基板的絕緣層傳導(dǎo)至散熱器及其鰭片進(jìn)行散熱。
惟LED發(fā)光二極管的電路基板必須藉由黏膠貼合于散熱器表面，以致無法全面牢固密合，影響熱傳導(dǎo)效率，并且容易發(fā)生老化及脫落，導(dǎo)致散熱效率差、散熱速度慢，因此發(fā)光二極管長(zhǎng)期間使用時(shí)，容易造成溫度過高，嚴(yán)重影響發(fā)光二極管的照明效能，進(jìn)而造成光衰，縮減使用壽命，因此有必要進(jìn)一步改良。 為了克服上述問題，目前習(xí)用的具有散熱的電路板材料種類及結(jié)構(gòu)如下 種類一、FR4基材的印刷電路板其板材并不具有導(dǎo)熱及散熱功能。 種類二、金屬芯印刷電路板Metal Core PCB(MCPCB):其結(jié)構(gòu)為銅箔(電路)層、
絕緣(介電)層及鋁基板(金屬核心)層三種不同材質(zhì)層迭構(gòu)成。 種類三、陶瓷基板其結(jié)構(gòu)是透過電路直接以導(dǎo)電銀漿施作于基板的表面。 為了強(qiáng)化LED的散熱，種類一的FR4印刷電路板已不敷應(yīng)付，因此提出了種類二的
內(nèi)具金屬核心的印刷電路板(MCPCB)，運(yùn)用設(shè)置于電路板底部的鋁或銅等熱傳導(dǎo)性較佳的
金屬來加速散熱，雖然種類二的(MCPCB)可達(dá)到散熱之效，然而也因絕緣層的特性使其熱
傳導(dǎo)受到若干限制；種類三陶瓷基板結(jié)構(gòu)亦僅適用于小尺寸、極高操作溫度及容易處理高
功率元件上。 由此可見，上述物品仍有諸多缺失，而亟待加以改良。 本發(fā)明設(shè)計(jì)人鑒于上述習(xí)用物品所衍生的各項(xiàng)缺點(diǎn)，加以改良創(chuàng)新，并經(jīng)多年苦心孤詣潛心研究后，終于成功研發(fā)完成本發(fā)明電氣線路的復(fù)合散熱體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電氣線路的復(fù)合散熱體，能有效達(dá)到全面性直接擴(kuò)散迅速散熱，大幅度降低熱阻系數(shù)，確保電氣電子元件的效能及使用壽命。
為此，本發(fā)明采如下具體方案以實(shí)現(xiàn)上述目的
—種電氣線路的復(fù)合散熱體，其包含有 散熱器，該散熱器設(shè)有由金屬或陶瓷、石墨材料構(gòu)成的數(shù)散熱鰭片；導(dǎo)熱絕緣層，該導(dǎo)熱絕緣層含有均勻分布的熱傳導(dǎo)粉體，采用前表面處理技術(shù)將該熱傳導(dǎo)粉體表面進(jìn)行處理，并結(jié)合該熱傳導(dǎo)粉體微粒子的燒結(jié)分散的液體材料，使其施作于散熱器的另側(cè)表面上；電氣線路層，含有均勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體，并結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣層的另側(cè)表面上，該電氣線路層上設(shè)有接點(diǎn)，透過該接點(diǎn)電性連接電子元件的相對(duì)接腳；該電器線路層結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣層的表面上并施以化學(xué)沉積鎳表面處理；絕緣漆層，結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣層另側(cè)表面及電氣線路層的另側(cè)表面上。 該導(dǎo)熱絕緣層是利用混煉制程使該熱傳導(dǎo)粉體均勻分布于燒結(jié)分散的液體材料中。 該熱傳導(dǎo)粉體選用氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硅的高電阻抗粉體，并由其中兩
種以上材料混合而成，使導(dǎo)熱絕緣層具有高絕緣的電阻抗106 1019Q. cm。 該熱傳導(dǎo)粉體微粒子的熱傳導(dǎo)粉體表面處理技術(shù)對(duì)該熱傳導(dǎo)粉體進(jìn)入分散液體
的前置處理作業(yè)以醇類溶解氟化合物或有機(jī)硅再予以水解，再加入前述材料的一或是由
二種以上熱傳導(dǎo)粉體材料混合再以烘烤將表面的空氣及水分子去除干凈得到干燥的導(dǎo)熱
陶瓷粉體，此導(dǎo)熱粉體經(jīng)表面處理后其粉體的表面完全包覆一層高分子材料如氟化合物或
有機(jī)硅。
該熱傳導(dǎo)粉體表面燒結(jié)液體的材料配置為此溶液液體為醇及甲基乙烷及酮、乙
醚溶劑，以相對(duì)應(yīng)順序溶解有機(jī)硅酚醛、或有機(jī)硅以及丁晴或氯丁或聚硫的彈性膠體再加
入溶膠的少許填充物到完全互溶暨完成該熱傳導(dǎo)粉體表面燒結(jié)液體材料配置。 該導(dǎo)熱絕緣層通常選用3% 15%重量比之間的表面燒結(jié)液體材料與97%
85%之間的熱傳導(dǎo)粉體搭配，以獲得3W/mk 150W/mk熱傳系數(shù)的導(dǎo)熱材料層。 該熱傳導(dǎo)粉體與表面燒結(jié)液體經(jīng)由混煉制程后，以涂布或噴涂或網(wǎng)版印刷以重復(fù)
多次層迭方式，于散熱器的表面施作出0. 01 15mm厚度的導(dǎo)熱絕緣層，藉由表面燒結(jié)液體
材料的分子結(jié)構(gòu)以緊密牢固結(jié)合。 該電氣線路層使用10% 70%之間的膠材與90% 30%之間的低阻抗電性傳導(dǎo)粉體搭配。 該低阻抗電性傳導(dǎo)粉體為銀粉、銀銅粉、銀鋁粉、銀鎳粉及銅粉，以不規(guī)則型顆粒搭配。 該電氣線路層的表面處理程序?yàn)?br> (1)脫酯去除散熱器表面殘余的油酯；
(2)以活化劑活化電氣線路層表面； (3)無電沉鎳無電沉鎳沈積鍍液硫酸鎳主劑的絡(luò)合劑。
(4)透過熱水清洗。 采用上述方案，本發(fā)明主要是透過導(dǎo)熱絕緣層的設(shè)置，并將導(dǎo)熱絕緣層與電氣線路層結(jié)合于散熱器表面，又于導(dǎo)熱絕緣層及電氣線路層外則又設(shè)有一絕緣漆層作為防錫焊作用，使一般電路上的熱源的元件得以全面性直接擴(kuò)散迅速散熱，得以將電氣、電子元件所產(chǎn)生的熱能有效排出，大幅度降低熱阻系數(shù)，確保電氣、電子元件的工作效能及使用壽命。


圖1為本發(fā)明的散熱器及導(dǎo)熱絕緣層結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明的電氣線路層結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的絕緣漆層結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明的電氣電子元件結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明的散熱體立體結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明的散熱體反面角度立體結(jié)構(gòu)示意圖
圖7為本發(fā)明的立體實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
主要元件符號(hào)說明
10散熱器 11另側(cè)表面 12
20導(dǎo)熱絕緣層 21另側(cè)表面 30
31接點(diǎn) 32另側(cè)表面 40
50 電子元件 51 接腳
散熱鰭片 電氣線路層
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1至圖7所示，為本發(fā)明所提供的電氣線路的復(fù)合散熱體的平面結(jié)構(gòu)、立 體結(jié)構(gòu)及實(shí)施作動(dòng)示意圖，可達(dá)成本發(fā)明目的的電氣線路的復(fù)合散熱體，該電氣線路復(fù)合 散熱體包含有 —散熱器IO，該散熱器10設(shè)有數(shù)散熱鰭片12或金屬板、陶瓷板、石墨板等散熱材 質(zhì)，透過散熱器10的設(shè)置，使其得以將電氣電子元件50所產(chǎn)生的熱能有效排出，另側(cè)表面 ll則設(shè)有導(dǎo)熱絕緣層20; —導(dǎo)熱絕緣層20，該導(dǎo)熱絕緣層20含有均勻分布的熱傳導(dǎo)粉體，并結(jié)合于散熱器 10的另側(cè)表面11上；該導(dǎo)熱絕緣層20包含有熱傳導(dǎo)粉體以及用來結(jié)合該熱傳導(dǎo)粉體微 粒子的分散液體，并利用混煉制程使該熱傳導(dǎo)粉體均勻分布于分散液體中。該熱傳導(dǎo)粉體 可選用如氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硅等高電阻抗粉體，且該熱傳導(dǎo)粉體可由前述材料 的一或是由二種以上材料混合而成，使導(dǎo)熱絕緣層20具有高絕緣的電阻抗106 1019Q. cm。而熱傳導(dǎo)粉體材料可為球型或不規(guī)則的結(jié)晶顆粒，選用適宜的平均粒度約在0. 01 100iim。
該熱傳導(dǎo)粉體表面處理技術(shù) 該熱傳導(dǎo)粉體進(jìn)入分散液體的前置處理作業(yè) 以醇類如乙醇、異丙醇等溶解氟化合物或有機(jī)硅等再予以水解(例如浸泡)，再加 入前述材料的一或是由二種以上熱傳導(dǎo)粉體材料混合再以低溫約6(TC 15(TC烘烤將表 面的空氣及水分子去除干凈以得干燥的導(dǎo)熱陶瓷粉體。 該熱傳導(dǎo)粉體表面處理后除得到良好的分散性外，其表面亦完全包覆一層氟化合
物或有機(jī)硅等有利粉體分散及燒結(jié)結(jié)晶與分子間的交聯(lián)。 該熱傳導(dǎo)粉體表面燒結(jié)液體材料的配置，可選用如下方法 此溶液液體為醇類及甲基乙烷及酮(丁酮)、乙醚等溶劑，以相對(duì)應(yīng)順序溶解有機(jī) 硅酚醛(酚醛改性有機(jī)硅單體)、或有機(jī)硅(環(huán)氧-酚醛-聚酯等改性有機(jī)硅)以及丁晴或 氯丁或聚硫等彈性膠體再加入溶膠(A10H+H20+乙醇)的少許填充物到完全互溶暨完成該熱傳導(dǎo)粉體表面燒結(jié)液體材料的配置。 再者，導(dǎo)熱絕緣層20可藉由上述表面燒結(jié)液體材料與熱傳導(dǎo)粉體的重量比例混 合，以獲得所需的高熱傳導(dǎo)性及撓性、耐溫性、抗剪強(qiáng)度、耐老化、抗剝強(qiáng)度、耐磨損、耐沖擊 等材料物性； —般而言，該導(dǎo)熱絕緣層20通常選用3% 15%重量比之間的表面燒結(jié)液體材料 與97% 85%之間的熱傳導(dǎo)粉體搭配，以便獲得約3W/mk 150W/mk熱傳系數(shù)的導(dǎo)熱材料層。 上述熱傳導(dǎo)粉體與表面燒結(jié)液體經(jīng)由混煉制程后，以涂布或噴涂或網(wǎng)版印刷等以 重復(fù)多次層迭方式施作成型方式，于散熱器10的另側(cè)表面11作出0.01 15mm厚度的導(dǎo) 熱絕緣層20，藉由表面燒結(jié)液體材料的分子結(jié)構(gòu)以緊密牢固結(jié)合。 —電氣線路層30，該電氣線路層30含有均勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體， 并結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣層20的另側(cè)表面21上，電氣線路層30上則設(shè)有接點(diǎn)31，透過接點(diǎn)31得 以電性連接電子元件50的相對(duì)接腳51 ;其中該膠材與低阻抗電性傳導(dǎo)粉體由不同比例混 合而成，使電氣線路層30的金屬阻抗值為1010至10—6 Q ; 上述電器線路層30結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣膠層20的表面上并施以表面處理，此表面處
理工程為化學(xué)沉鎳工程，此工程的特性可滿足于電子產(chǎn)業(yè)的RoHs/WEEE等條例，亦可強(qiáng)化
其硬度、耐磨性及降低上述該電氣線路層30電阻系數(shù)以滿足電器電路設(shè)計(jì)的參數(shù)值，此化
學(xué)沉鎳工程可選擇性只施作于含有均勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體的電氣線路層
30上；該表面處理程序?yàn)?1.脫酯去除散熱器表面殘余的油酯。 2.活化劑活化電氣線路層表面。 3.無電沉鎳施作無電沉鎳沈積鍍液硫酸鎳為主劑的絡(luò)合劑。
4.透過熱水清洗。 —般而言，電氣線路層30最好選用10% 70%之間的膠材與90% 30%之間的 低阻抗電性傳導(dǎo)粉體搭配，此低阻抗電性傳導(dǎo)粉體可選用銀粉、銀銅粉、銀鋁粉、銀鎳粉及 銅粉等不規(guī)則型顆粒搭配，最佳平均粒度約在10 4000NM。 而膠材可選用如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、聚醋酸乙烯樹脂(PVAC)、硅 素(Silicon)樹脂或合成橡膠等，且該膠材可以前述材料的一或是由二種以上材料混合而 成。 于實(shí)際制作程序中，低阻抗電性傳導(dǎo)粉體與膠材經(jīng)由混煉制程后，以涂布或噴涂 或網(wǎng)版印刷方式，于導(dǎo)熱絕緣層20另一側(cè)表面21施作出0. 005 0. lmm厚度的電氣線路 層30，且藉由其膠材的分子結(jié)構(gòu)以緊密牢固結(jié)合，并且達(dá)到一般印刷電路板的銅箔層功能。
—絕緣漆層40，該絕緣漆層40結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣層20另側(cè)表面及電氣線路層30的 另側(cè)表面21、32上，透過絕緣漆層40的設(shè)置，作為防錫焊作用。使一般電路上的熱源元件 或IC，得以全面性直接擴(kuò)散迅速散熱，大幅度降低熱阻系數(shù)，確保電氣電子元件50的效能 及使用壽命；上述電子元件50可為發(fā)光二極管。 本發(fā)明電氣線路復(fù)合散熱結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)，主要由散熱器10直接結(jié)合導(dǎo)熱絕緣層20 及其電氣線路層30與絕緣漆層40，能夠達(dá)到電氣電子電路復(fù)合散熱功效，以進(jìn)行全面性直 接擴(kuò)散迅速散熱，大幅降低熱阻系數(shù)，確保電氣、電子元件50的效能及使用壽命。
上列詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明的一可行實(shí)施例的具體說明，惟該實(shí)施例并非用以限 制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案 的專利范圍中。
權(quán)利要求
一種電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于包含有，散熱器，該散熱器設(shè)有由金屬或陶瓷、石墨材料構(gòu)成的數(shù)散熱鰭片；導(dǎo)熱絕緣層，該導(dǎo)熱絕緣層含有均勻分布的熱傳導(dǎo)粉體，采用前表面處理技術(shù)將該熱傳導(dǎo)粉體表面進(jìn)行處理，并結(jié)合該熱傳導(dǎo)粉體微粒子的燒結(jié)分散的液體材料，使其施作于散熱器的另側(cè)表面上；電氣線路層，含有均勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體，并結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣層的另側(cè)表面上，該電氣線路層上設(shè)有接點(diǎn)，透過該接點(diǎn)電性連接電子元件的相對(duì)接腳；該電器線路層結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣層的表面上并施以化學(xué)沉積鎳表面處理；絕緣漆層，結(jié)合于導(dǎo)熱絕緣層另側(cè)表面及電氣線路層的另側(cè)表面上。
2. 如權(quán)利要求1所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該導(dǎo)熱絕緣層是利用混 煉制程使該熱傳導(dǎo)粉體均勻分布于燒結(jié)分散的液體材料中。
3. 如權(quán)利要求1所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該熱傳導(dǎo)粉體選用氧化 鋁、氮化鋁、氮化硼、碳化硅的高電阻抗粉體，并由其中兩種以上材料混合而成，使導(dǎo)熱絕緣 層具有高絕緣的電阻抗106 1019 Q . cm。
4. 如權(quán)利要求1所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該熱傳導(dǎo)粉體微粒子的 熱傳導(dǎo)粉體表面處理技術(shù)該熱傳導(dǎo)粉體進(jìn)入分散液體的前置處理作業(yè)以醇類溶解氟化合物或有機(jī)硅再予以水解，再加入前述材料的一或是由二種以上熱傳 導(dǎo)粉體材料混合再以烘烤將表面的空氣及水分子去除干凈得到干燥的導(dǎo)熱陶瓷粉體，此導(dǎo) 熱粉體經(jīng)表面處理后其粉體的表面完全包覆一層高分子材料如氟化合物或有機(jī)硅。
5. 如權(quán)利要求1所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該熱傳導(dǎo)粉體表面燒結(jié) 液體的材料配置為此溶液液體為醇及甲基乙烷及酮、乙醚溶劑，以相對(duì)應(yīng)順序溶解有機(jī)硅酚醛、或有機(jī)硅 以及丁晴或氯丁或聚硫的彈性膠體再加入溶膠的少許填充物到完全互溶暨完成該熱傳導(dǎo) 粉體表面燒結(jié)液體材料配置。
6. 如權(quán)利要求1所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該導(dǎo)熱絕緣層通常選用3% 15%重量比之間的表面燒結(jié)液體材料與97% 85%之間的熱傳導(dǎo)粉體搭配，以獲得 3W/mk 150W/mk熱傳系數(shù)的導(dǎo)熱材料層。
7. 如權(quán)利要求1所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該熱傳導(dǎo)粉體與表面燒 結(jié)液體經(jīng)由混煉制程后，以涂布或噴涂或網(wǎng)版印刷以重復(fù)多次層迭方式，于散熱器的表面 施作出0.01 15mm厚度的導(dǎo)熱絕緣層，藉由表面燒結(jié)液體材料的分子結(jié)構(gòu)以緊密牢固結(jié)合。
8. 如權(quán)利要求l所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該電氣線路層使用10% 70%之間的膠材與90% 30%之間的低阻抗電性傳導(dǎo)粉體搭配。
9. 如權(quán)利要求1所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該低阻抗電性傳導(dǎo)粉體 為銀粉、銀銅粉、銀鋁粉、銀鎳粉及銅粉，以不規(guī)則型顆粒搭配。
10. 如權(quán)利要求1所述的電氣線路的復(fù)合散熱體，其特征在于該電氣線路層的表面處理程序?yàn)?1)脫酯去除散熱器表面殘余的油酯；(2) 以活化劑活化電氣線路層表面；(3) 無電沉鎳無電沉鎳沈積鍍液硫酸鎳主劑的絡(luò)合劑。(4) 透過熱水清洗。
全文摘要
一種電氣線路復(fù)合散熱體，其包含有一散熱器，該散熱器的一側(cè)設(shè)有數(shù)散熱鰭片，并于另側(cè)設(shè)有導(dǎo)熱絕緣層，該導(dǎo)熱絕緣層含有均勻分布的熱傳導(dǎo)粉體，導(dǎo)熱絕緣層上則設(shè)有一電氣線路層，該電氣線路層含有均勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體，其上設(shè)有接點(diǎn)，透過接點(diǎn)得以電性連接電子元件；導(dǎo)熱絕緣層及電氣線路層外則又設(shè)有一絕緣漆層作為防錫焊作用，使電路上具熱源的元件或IC得以全面性直接擴(kuò)散迅速散熱，大幅度降低熱阻系數(shù)，確保電氣電子元件的效能及使用壽命。
文檔編號(hào)H01L23/36GK101737750SQ20081007213
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者李秀婷, 范華珠 申請(qǐng)人:臣相科技實(shí)業(yè)股份有限公司;旭立科技股份有限公司;菁晟科技有限公司