專利名稱：導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底和其導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱襯底和其制備方法，特別涉及包含交互穿透網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) (inter-penetrating-network ；IPN)的導(dǎo)熱絕緣高分子材料的散熱襯底和其制備方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，由于電子裝置中的電路板上使用的電子元件的功率越來越高，電子元 件產(chǎn)生的熱管理問題變得不可忽視。若電子元件的散熱不良，將使電子元件處于高溫狀態(tài)， 電子元件的溫度過高，不僅大幅降低電子元件的性能，甚至影響其壽命與可靠度。因此，電 子裝置在設(shè)計(jì)時(shí)，常使用導(dǎo)熱較好的電路襯底，以便為電子元件提供較好的散熱環(huán)境。習(xí)知技藝的導(dǎo)熱電路襯底的制作是將液態(tài)環(huán)氧樹脂、導(dǎo)熱填料和固化劑等材料混 合而成的樹脂漿涂布于金屬基材上，然后將其加熱以形成膠態(tài)(B-stage)，最后再利用熱壓 合制作成電路板；或者，將環(huán)氧樹脂涂布于玻璃纖維布上，加熱形成膠態(tài)(B-stage)后，再 由熱壓工藝制作出玻璃纖維電路板。上述習(xí)知技藝的工藝需使用較低的粘稠度的樹脂漿，然而低粘度的樹脂漿會(huì)因?qū)?熱填料沉降而產(chǎn)生發(fā)生固體與液體分層的現(xiàn)象，此現(xiàn)象會(huì)造成混合不均，進(jìn)而影響到散熱 效率，而且所述樹脂漿也有不易存儲(chǔ)的問題。以玻璃纖維制作的電路板，由于玻璃纖維的導(dǎo) 熱系數(shù)低(約為0.36W/mK)，故其導(dǎo)熱效果不好。此外，上述習(xí)知技藝的工藝均使用涂布工 藝，然而涂布工藝有速度慢、產(chǎn)量低等問題。綜上所述，習(xí)知技藝的導(dǎo)熱電路襯底的制作是利用涂布工藝，然而涂布工藝速度 慢、產(chǎn)量低，且因其需使用低粘度的樹脂漿，而易發(fā)生固體與液體分層的問題。此外，由于玻 璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù)低，因此以玻璃纖維制作的電路板導(dǎo)熱效果不好。所以，目前仍需一種具 高導(dǎo)熱能力的導(dǎo)熱電路襯底和能高速量產(chǎn)所述具高導(dǎo)熱能力的導(dǎo)熱電路襯底的制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱絕緣襯底以及以所述導(dǎo)熱絕緣襯底制作而成的導(dǎo)熱絕緣 復(fù)合襯底和其制備方法，導(dǎo)熱絕緣襯底是以具有交互穿透網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特性而呈現(xiàn)橡膠狀 (rubbery)的絕緣材料所制成，所述絕緣材料具高導(dǎo)熱性，以及不發(fā)生固體與液體分層的問 題，且可利用擠壓的方式制作，故可提高其制備速度。本發(fā)明第一方面揭示一種導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其包含下列步驟對(duì)至少一 種陶瓷粉末進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，以獲得至少一種改性陶瓷粉末，其中各所述至少一種改性 陶瓷粉末包含多個(gè)改性粉末顆粒，而各所述改性粉末顆粒的表面接枝有機(jī)化合物；將所述 至少一種改性陶瓷粉末、高分子材料和固化劑混合，以獲得絕緣材料；將所述絕緣材料擠壓 通過狹縫，以形成板狀基材；以及分別設(shè)置第一膜材和第二膜材于所述板狀基材的二板面 上，而形成所述導(dǎo)熱絕緣襯底，其中所述第一膜材和第二膜材選自金屬材或離型材。本發(fā)明第二方面揭示一種導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的制備方法，其包含下列步驟對(duì)至 少一種陶瓷粉末進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，以獲得至少一種改性陶瓷粉末，其中各所述至少一種陶瓷粉末包含多個(gè)粉末顆粒，而經(jīng)過所述水解縮合反應(yīng)后，各所述改性粉末顆粒的表面接 枝有機(jī)化合物；將所述至少一種改性陶瓷粉末、高分子材料和固化劑混合，以獲得絕緣材 料；將所述絕緣材料擠壓通過狹縫，以形成板狀基材；設(shè)置金屬材于所述板狀基材的一個(gè) 板面上；裁切具所述金屬材的所述板狀基材成導(dǎo)熱絕緣襯底；以及于壓合溫度下，壓合多 片所述導(dǎo)熱絕緣襯底，而形成所述導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底。相較于習(xí)知技藝的工藝，所述片狀導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的外觀呈現(xiàn)橡膠狀(非樹脂 漿狀(slurry))因而具有方便存儲(chǔ)、加工的特性。此外，所述導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料也可利用一 般使用于熱塑性塑料的加工方法加以加工，由此提高其可加工性。而且導(dǎo)熱絕緣襯底是以 具有交互穿透網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特性而呈現(xiàn)橡膠狀(rubbery)的絕緣材料所制成，所述絕緣材料 具高導(dǎo)熱性，以及不發(fā)生固體與液體分層的問題，且可利用擠壓的方式制作，故可提高其制 備速度。


圖1顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法的流程示意圖；圖2A至圖2C顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的剖面示意圖；且圖3顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)式射出成型裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的制備方法的流程示意圖。本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施例揭示導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的制備方法，所述方法包含下列步驟在步驟Sll中， 對(duì)至少一種陶瓷粉末進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，以獲得至少一種改性陶瓷粉末，其中各所述至少 一種改性陶瓷粉末包含多個(gè)改性粉末顆粒，而所述改性粉末顆粒的表面接枝有機(jī)化合物。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述有機(jī)化合物是有機(jī)硅，而所述水解縮合反應(yīng)是在酸性環(huán)境下，以使所 述有機(jī)硅對(duì)所述至少一種陶瓷粉末進(jìn)行反應(yīng)；在另一實(shí)施例中，所述有機(jī)化合物是有機(jī)鈦， 而所述水解縮合反應(yīng)是在酸性環(huán)境下，以使有機(jī)鈦對(duì)所述至少一種陶瓷粉末進(jìn)行反應(yīng)，而 在上述兩實(shí)施例中的酸性環(huán)境，其酸堿值約在PH 1至PH 5之間。在步驟S12中，將所述至 少一種改性陶瓷粉末與高分子材料和固化劑(curingagent)混合，以獲得絕緣材料，其中 所述絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于0. 5W/mK。在步驟S13中，將所述絕緣材料擠壓通過狹縫，以 形成板狀基材，其中所述絕緣材料以介于50°C至150°C的溫度擠壓通過所述狹縫。在步驟S14中，所述板狀基材的兩板面上，各設(shè)置第一膜材和第二膜材。第 一膜材和第二膜材分別可包含離型材和金屬材。第一膜材、板狀基材和第二膜材的組 合(第一膜材/板狀基材/第二膜材)可包含離型材/板狀基材/離型材(即，預(yù)浸 襯底；pr印regsubstrate)、金屬材/板狀基材/離型材(即，樹脂包覆金屬襯底；resin coated metalsubstrate)以及金屬材/板狀基材/金屬材(即，金屬芯襯底；metal core substrate)等不同組合。在步驟S15中，裁切已設(shè)置第一膜材和第二膜材的板狀基材成導(dǎo) 熱絕緣襯底，導(dǎo)熱絕緣襯底可與其它金屬襯底或印刷電路板疊合成單面板、雙面板、金屬核 心板或多層襯底，于壓合溫度下，壓合成導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底，而所述壓合溫度可介于80°C至 220°C間。在步驟S16中，以成型技術(shù)，修整壓合的所述導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底，其中所述成型技 術(shù)包含裁切、剪切、沖切、鉆石切等工藝。
高分子材料的成分包含熱塑性塑料(thermoplastic)和熱固性環(huán)氧樹脂 (thermosetting印oxy)，且所述熱固性環(huán)氧樹脂可占所述高分子材料的體積百分比是介 于70%至97%之間。所述熱固性環(huán)氧樹脂可通過所述固化劑于固化溫度下將其固化，其中 所述固化溫度可高于80°C。特定而言，所述絕緣材料的混摻方法首先將包含所述熱塑性塑料和所述熱固性環(huán) 氧樹脂的高分子材料以200°C加熱混合大約30分鐘以生成均勻膠體。再將改性后的陶瓷粉 末加入所述均勻膠體后混合均勻以形成均勻橡膠狀材料，再將固化劑與加速劑于80°C溫度 下加入所述均勻橡膠狀材料，以形成絕緣材料，其中所述均勻橡膠狀材料具交互穿透網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)(inter-penetrating network)，且由于所述熱塑性塑料與所述熱固性環(huán)氧樹脂是彼 此互溶且呈均勻相(homogeneous)，由此使得所述陶瓷粉末均勻散布于所述交互穿透網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)中，以達(dá)到最佳的導(dǎo)熱效果。所述陶瓷粉末是均勻分散于所述高分子材料中，且所述陶 瓷粉末約占所述絕緣材料的體積百分比是介于40%至70%之間。上述的熱塑性塑料可為超高分子量苯氧基樹脂，其中所述超高分子量苯氧基樹脂 的分子量可大于30000。熱塑性塑料亦可包含羥基-苯氧基樹脂醚高分子結(jié)構(gòu)，其中所述羥 基-苯氧基樹脂醚高分子結(jié)構(gòu)可經(jīng)由雙環(huán)氧化物與雙官能團(tuán)物質(zhì)經(jīng)聚合反應(yīng)而成。所述熱 塑性塑料又可分別由液態(tài)環(huán)氧樹脂與雙酚A、液態(tài)環(huán)氧樹脂與二價(jià)酸、液態(tài)環(huán)氧樹脂與胺類 等方式反應(yīng)而成。上述的熱固性環(huán)氧樹脂可包含未固化的液態(tài)環(huán)氧樹脂、聚合環(huán)氧樹脂、酚 醛環(huán)氧樹脂或酚甲烷樹脂。因熱塑性塑料的特性使所述導(dǎo)熱絕緣材料可以經(jīng)由熱塑性塑料工藝成形，又因含 有熱固性塑料，在高溫下得以固化交聯(lián)，而形成熱塑性塑料與熱固性塑料交互穿透的結(jié)構(gòu)， 此結(jié)構(gòu)不但可以有耐高溫不變型的熱固性塑料特性，又擁有強(qiáng)韌不易脆裂的熱塑性塑料的 特性，并可與金屬電極或襯底產(chǎn)生強(qiáng)力接著。參照?qǐng)D2A，導(dǎo)熱絕緣襯底11的兩板面上，一個(gè)板面可設(shè)置印刷電路板12，而另一 板面可設(shè)置1. 0至1. 5mm的金屬襯底13，所述疊合結(jié)構(gòu)可利用熱壓機(jī)在200°C下以25kg/cm2 的壓力壓合，形成導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底10，在一個(gè)實(shí)施例中，金屬襯底可為鋁襯底，使壓合后 的復(fù)合襯底為單面雙層鋁襯底。印刷電路板12可為導(dǎo)熱絕緣襯底11的至少一個(gè)表面上具 有圖案化的金屬材14的組成。參照?qǐng)D2B，導(dǎo)熱絕緣襯底11的一個(gè)板面上，設(shè)置金屬材15， 另依板面上設(shè)置金屬材16，所述金屬材15導(dǎo)熱絕緣襯底11金屬材16，在200°C下經(jīng)90分 鐘的熱壓后(并控制其厚度，例如0. 5mm)，即形成厚度為0. 2mm的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底10' 的另一形式，即單面金屬襯底。金屬材15、金屬基材16與導(dǎo)熱絕緣襯底11間形成物理接 觸且其導(dǎo)熱系數(shù)大于0.5W/mK。所述導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底10'的厚度小于0.5mm且可耐大于 1000伏特的電壓。參照?qǐng)D2C，導(dǎo)熱絕緣襯底11可與多種不同金屬材15疊合，疊合成金屬材15/導(dǎo)熱 絕緣襯底11/金屬材15/導(dǎo)熱絕緣襯底11/金屬材15之后再進(jìn)行熱壓以形成金屬核心襯 底結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行上述熱壓合工藝時(shí)，所述片狀導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料因已具交互穿透網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，故不會(huì)發(fā)生分層(s印aration)的現(xiàn)象。前述眾金屬材的材料選自銅、鋁、鎳、銅合金、鋁 合金、鎳合金、銅鎳合金及鋁銅合金。所述片狀導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的外觀呈現(xiàn)橡膠狀(非樹 脂漿狀(slurry))因而具有方便存儲(chǔ)、加工的特性。此外，所述導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料也可利用一般使用于熱塑性塑料的加工方法加以加工，由此提高其可加工性。本發(fā)明使用的高分子材料中，所述熱塑性塑料和所述熱固性環(huán)氧樹脂是實(shí)質(zhì) 上彼此互溶(substantially mutually soluble)?！皩?shí)質(zhì)上彼此互溶”意謂當(dāng)所述熱 塑性塑料和所述熱固性環(huán)氧樹脂混合后形成具單一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(single glass transitiontemperature)的溶液。因?yàn)樗鰺崴苄运芰虾退鰺峁绦原h(huán)氧樹脂是彼此互 溶，當(dāng)二者混合時(shí)，所述熱塑性塑料將溶解至所述熱固性環(huán)氧樹脂中，使得所述熱塑性塑料 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度實(shí)質(zhì)地降低，并允許二者的混合在低于所述熱塑性塑料的正常軟化溫 度(normal softening temperature)下發(fā)生。所形成的混合物(即所述高分子成分)于 室溫下呈橡膠狀(或固態(tài))，易于稱重和存儲(chǔ)。例如，即使所述熱固性環(huán)氧樹脂是液態(tài)環(huán) 氧樹脂，在與所述熱塑性塑料混合之后所形成的混合物，其本身雖非液態(tài)但卻可被制成似 皮革的堅(jiān)韌薄膜(tough leathery film)。于25°C下，所述混合物具相當(dāng)高的粘滯系數(shù) (約IO5至IO7泊(poise))，這是避免所述高分子成分發(fā)生沉淀(settling)或重新分布 (redistribution)的重要因素。此外，所述混合物在一般進(jìn)行混合的溫度下(約40°C至 100°C )具有足夠低的粘滯系數(shù)(于60°C下，約IO4至IO5泊)，使得添加的固化劑和陶瓷粉 末可均勻分布在所述混合物中并進(jìn)行反應(yīng)。所述混合物的眾多例子可參考PCT專利公開號(hào) W092/08073 (1992年5月14日公開)(于本文中一并作為參考)。本發(fā)明的導(dǎo)熱絕緣高分子材料中的固化劑(curing agent)的固化溫度高于 100°C，用以固化(即交聯(lián)(crosslink)或催化聚合(catalyze polymerization))所述熱 固性環(huán)氧樹脂。所述固化劑是在高于混合溫度時(shí)將所述熱固性環(huán)氧樹脂快速固化，其 中所述混合溫度是指所述熱塑性塑料、所述熱固性環(huán)氧樹脂和所述固化劑混合時(shí)的溫 度，且所述混合溫度Tig纟一般約自25°C至100°C。所述固化劑于所述混合溫度Tig纟下混合 時(shí)，并不會(huì)起始實(shí)質(zhì)固化過程(substantial curing)。于本發(fā)明中所述固化劑的添加劑量 是可使所述熱固性環(huán)氧樹脂于高于所述混合溫度時(shí)被固化。優(yōu)選地，所述固化劑于小 于約100°C時(shí)不會(huì)起始所述實(shí)質(zhì)固化過程且使得所述導(dǎo)熱絕緣高分子材料于25°C下保持 在實(shí)質(zhì)未固化狀態(tài)(substantially uncured)達(dá)至少半年之久。除上所述外，本發(fā)明熱塑性塑料也可選用實(shí)質(zhì)無定形熱塑性樹脂 (essentiallyamorphous thermoplastic resin)，其定義請(qǐng)參考“賽池靈(Saechtling) 供工程師和用戶使用的國際塑料工藝手冊(cè)(International plastic Handbook for the Technology, Engineer andUser),第二版，1987 年，漢其jf 出版商(Hanser Publishers),慕 尼黑(Munich)”的第1頁?！皩?shí)質(zhì)非結(jié)晶”意謂所述樹脂中的“結(jié)晶性” (crystallinity) 部分至多占15%，優(yōu)選地至多占10%，特別地至多占5%，例如占O至5%的結(jié)晶性。所 述實(shí)質(zhì)非結(jié)晶熱塑性樹脂是高分子量的聚合物，在室溫下呈現(xiàn)堅(jiān)硬狀(rigid)或橡膠 狀(rubbery)，其在所述高分子成分于未固化狀態(tài)時(shí)(uncured state)用以提供強(qiáng)度 (strength)和高粘滯性(high viscosity)等性質(zhì)。所述實(shí)質(zhì)非結(jié)晶熱塑性樹脂在所述高 分子成分中所占的體積百分比一般是介于10%至75%間，優(yōu)選地是介于15%至60%間， 特別地是介于25%至45%間。所述實(shí)質(zhì)非結(jié)晶熱塑性樹脂可以選自聚砜(polysulfone)、 聚醚砜(polyethersulfone)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚苯醚(polyphenyl ene oxide)、 聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)、聚酰胺(polyamide)、苯氧基樹脂(phenoxy resin)、聚酰亞胺(polyimide)、聚醚酰亞胺(polyetherimide)、聚醚酰亞胺/硅酮嵌段共聚物(polyetherimide/silicone blockcopolymer)、聚氛酉旨(polyurethane)、聚酉旨 (polyester)、聚碳酸酯(polycarbonate)、丙烯酸系樹脂(acrylic resin)(例如聚甲基 丙煉酸甲酉旨(polymethyl methacrylate)、苯乙煉(styrene)/ 丙煉月青(Acrylonitrile)及 苯乙烯嵌段共聚物(styrene block copolymer))。另外所述熱塑性塑料最優(yōu)選地可包含羥基_苯氧基醚(hydroxyl-phenoxyether) 高分子結(jié)構(gòu)。所述羥基-苯氧基醚是由雙環(huán)氧化物(di印oxide)與雙官能團(tuán)物質(zhì) (difunctionalspecies)的化學(xué)計(jì)量混合物(stoichiometric mixture)經(jīng)聚合反應(yīng) (polymerization)而成。所述雙環(huán)氧化物是具環(huán)氧當(dāng)量(印oxy equivalent weight)約自 100至10000的環(huán)氧樹脂。例如雙酚A 二縮水甘油醚(diglycidyl ether of bisphenol A)、4，4'-磺酰二苯酚二縮水甘油醚(diglycidyl ether of 4,4' -sulfonyldiphenol)、 4,4'-氧代二苯酚二縮水甘油醚(diglycidylether of 4，4' -oxydiphenol)、4，4' -二 羥基二苯甲酮二縮水甘油醚(diglycidyl ether of4,4' -dihydroxybenzophenone)、對(duì) 苯二酚二縮水甘油醚(diglycidyl ether of hydroquinone)和 9，9-(4-羥基苯基)氟 二縮水甘油醚(diglycidyl ether of 9，9-(4-hydroxyphenyl) fluorine)。所述雙官 能團(tuán)物質(zhì)是二元酚(dihydric phenol)、二羧酸(dicarboxylic acid)、伯胺(primary amine)、二硫酉享(dithiol)、二磺酉先胺(disulfonamide)或雙仲胺(bis-secondaryamine)。 所述二元酚可選自4，4'-亞異丙基雙酚(4，4' -isopropylidene bisphenol)(雙酚 A (bisphenol A)),4,4'-磺酰二苯酚(4，4' -sulfonyldiphenol)、4，4 ‘-氧代二苯酚 (4,4' -oxydiphenol)、4，4' -二羥基二苯甲酮(4，4 ‘ -dihydroxybenzophenone)或 9， 9-(4-羥基苯基)芴(9，9-bis (4-hydroxyphenyl) f luorene)。所述二羧酸可選自間苯二 甲酸(isophthalic acid)、對(duì)苯二甲酸(ter 印 hthalic acid),4,4'-聯(lián)苯二甲酸(4， 4' -biphenylenedicarboxylie acid)或 2，6_ 蔡二甲酸(2,6-naphthalenedicarboxylic acid)。所述雙仲胺可選自哌嗪(piperazine)、二甲基哌嗪(dimethylpiperazine)或1， 2-雙(N-甲基氨基)乙烷(l，2-bis(N-methylamino) ethane)。所述伯胺可選自4-甲氧 基苯胺(4-methoxyaniline)或乙醇胺(2-aminoethanol)。所述二硫醇可為 4，4' -二 巰基二苯醚(4，4' -dimercaptodiphenyl ether)。所述二磺酰胺(disulfonamide)可 選自 N，N' - 二甲基-1，3-苯二磺酰胺(N，N' -dimethyl-l,3-benzenedisulfonamide) 或 N，N'-雙(2-羥乙基)-4，4_ 聯(lián)苯二磺酰胺(N，N ‘ -bis (2-hydroxyethyl)-4， 4-biphenyldisulfonamide)。此外，所述雙官能團(tuán)物質(zhì)也可是包含兩種可與環(huán)氧基團(tuán) (epoxide group)反應(yīng)的不同官能團(tuán)(functionality)的混合物；例如；水楊酸(salicylic acid)禾口 4_ 輕基苯甲酸(4-hydroxybenzoicacid)。本發(fā)明導(dǎo)熱絕緣高分子材料中的熱塑性塑料也可選自液態(tài)環(huán)氧樹脂與雙酚 A (bisphenol A)、雙 ) F (bisphenol F) g雙 ) S (bisphenol S) ^ &I^lΓ ^ (reaction product)、液態(tài)環(huán)氧樹脂與二酸(diacid)的反應(yīng)產(chǎn)物或液態(tài)環(huán)氧樹脂與胺類(amine)的反 應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明導(dǎo)熱絕緣高分子材料中的熱固性環(huán)氧樹脂除表一所述的材料外，亦可 選自“賽池靈(Saechtling)供工程師和用戶使用的國際塑料工藝手冊(cè)(International ρIasticHandbook for the Technology, Engineer and User),第二版，1987 年，漢斯出 版商(HanserPublishers)，慕尼黑(Munich)”的第1頁及第2頁中所定義的熱固性樹脂(thermosettingresin)。所述熱固性樹脂在所述高分子成分中所占的體積百分比一 般是介于90%至25%，優(yōu)選地是介于85%至40%，特別地是介于75%至55%。且所述 高分子成分中的所述實(shí)質(zhì)非結(jié)晶熱塑性樹脂與所述熱固性樹脂的體積比大約介于19 至3 1。所述熱固性樹脂優(yōu)選地具有大于2的官能團(tuán)基。于室溫之下，所述熱固性樹 脂呈現(xiàn)液態(tài)或固態(tài)。若所述熱固性樹脂在不加入熱塑性樹脂的條件下而固化，則所述熱 固性樹脂將呈現(xiàn)堅(jiān)硬狀(rigid)或橡膠狀(rubbery)。優(yōu)選的熱固性樹脂是未固化環(huán)氧 樹脂(uncured epoxy resin)，特別是定義于ASTM D 1763的未固化的液態(tài)環(huán)氧樹脂。關(guān) 于液態(tài)的環(huán)氧樹脂可參考“由美國材料信息學(xué)會(huì)(ASM International)出版的工程材 料手冊(cè)第 2 卷工禾呈塑料(Volume 2of Engineered Materials Handbook，Engineering Plastics) ”第240至241頁的敘述。有關(guān)“環(huán)氧樹脂”一詞是指包含至少兩個(gè)環(huán)氧官能 團(tuán)(印oxy functional group)的傳統(tǒng)二聚環(huán)氧樹脂(dimeric印oxy)、寡聚環(huán)氧樹脂 (oligomeric epoxy)或聚合環(huán)氧樹脂(polymeric印oxy)。所述環(huán)氧樹脂的種類可以是 雙酚A(bisphenol Α)與環(huán)氧氯丙烷(印ichlorohydrin)的反應(yīng)產(chǎn)物、苯酚(phenol)與 甲醛(formaldehyde)的反應(yīng)產(chǎn)物(其是一種酚醛清漆樹脂(novolacresin))、環(huán)氧氯丙 烷(印ichlorohydrin)、環(huán)脂化合物(cycloaliphatic)、過酸環(huán)氧樹脂(peracidepoxy) 和縮水甘油酯(glycidyl ester)、環(huán)氧氯丙烷與對(duì)氨基苯酚(p-amino phenol)的反 應(yīng)產(chǎn)物、環(huán)氧氯丙烷與乙二醛四苯酚(glyoxal tetraphenol)的反應(yīng)產(chǎn)物、酚醛環(huán)氧樹 脂(novolac epoxy)或雙酚A環(huán)氧樹脂(bisphenol A印oxy)。商用上可取得的環(huán)氧 化酯(印oxidic ester)優(yōu)選地是3，4_環(huán)氧環(huán)己烷-甲酸3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基酯(3， 4-epoxycyclohexyl methyl 3,4-epoxycyclohexane-carboxylate)(例如聯(lián)合碳化物 (Union Carbide)公司的 ERL 4221 或西巴-蓋吉(Ciba Geigy)公司的 CY-179)或己二 酸雙(3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基)酉旨(bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate)(例如 聯(lián)合碳化物(Union Carbide)公司的ERL 4299)。商用上可取得的雙酚A的二縮水甘油 醚(diglycidicether of bisphenol-A) (DGEBA)可選自西巴-蓋吉(Ciba Geigy)公司 的愛牢達(dá)(Araldite)6010、陶氏化學(xué)公司的DER 331和殼牌化學(xué)公司(Shell Chemical Company)的 Epon 825、828、826、830、834、836、1001、1004 或 1007 等。另外，聚環(huán)氧化苯酚 甲酸酷酸予頁聚物(polyepoxidized phenol formaldehyde novolac prepolymer)可選自 陶氏化學(xué)公司的DEN431或438及西巴-蓋吉(Ciba Geigy)公司的CY-281。而聚環(huán)氧化 甲酚甲酸酚酸予頁聚物(polyepoxidized cersol formaldehyde novolac prepolymer)貝丨J 可選自西巴-蓋吉(Ciba Geigy)公司的ENC 1285、1280或1299。多元醇的多縮水甘油醚 (Polyglycidyl ether of polyhydricalcohol)可選自西巴-蓋吉(Ciba Geigy)公司的 愛牢達(dá)(Araldite) RD-2(是以丁烷-1，4-二醇(butane-1,4-diol)為基礎(chǔ))或選自殼牌化 學(xué)公司的Epon 812(是以甘油(glycerin)為基礎(chǔ))。合適的烷基環(huán)烷基烴的二環(huán)氧化物 (diepoxide of an alkylcycloalkyl hydrocarbon)是乙; 基環(huán)己@的二氧化物(vinyl cyclohexane dioxide)，例如聯(lián)合碳化物(Union Carbide)公司的 ERL 4206。另外，合適 的環(huán)烷基醚的二環(huán)氧化物(di印oxide of a cycloalkyl ether)是雙(2，3_ 二環(huán)氧環(huán)戊 基)-醚(bis(2，3-dkpoxycyclopentyl)-ether)d^i^n 聯(lián)合碳化物(UnionCarbide)公司 的ERL 0400。此外，商用上可取得的柔性環(huán)氧樹脂(flexible epoxy resin)包含聚乙二 醇二環(huán)氧(polyglycol diepoxy)(例如陶氏化學(xué)公司的DER 732及736)、亞油酸二聚體的二縮水甘油酯(diglycidyl ester of linoleic dimer acid)(例如殼牌化學(xué)公司的 Epon 871和872)和雙酚的二縮水甘油酯(diglycidyl ester of a bisphenol)，其中芳香 環(huán)(aromatic ring)是通過長(zhǎng)脂肪鏈(long aliphatic chain)連接(例如莫貝化學(xué)公司 (Mobay Chemical company)的勒庫塞禾裹(Lekutherm) X-80)。此外，上述具有多個(gè)官能團(tuán)的熱固性樹脂可選自陶氏化學(xué)公司的DEN 4875 (其是 固態(tài)酚醛樹脂型環(huán)氧樹脂，solid epoxy novolac resin)、殼牌化學(xué)公司的Epon 1031 (其 是四官能團(tuán)固態(tài)環(huán)氧樹脂，tetrafunctional solid epoxy resin)和西巴-蓋吉(Ciba Geigy)公司的愛牢達(dá)(Araldite)MY 720 (N，N，N'，N'-四縮水甘油基_4，4'-亞甲基 雙苯胺(N, N, N' ,N' -tetraglycidyl-4,4' -methylenebisbenzenamine))。另夕卜，雙官 能團(tuán)環(huán)氧樹脂(difimctional epoxy resin，其是雙環(huán)氧化物)可選自殼牌化學(xué)公司的HPT 1071(是固態(tài)樹脂，N，N，N' ,N'-四縮水甘油基-a，a'-雙(4-氨基苯基)對(duì)-二異丙基苯 (N,N,N' ,N' -tetraglycidyl-a, a' -bis (4-aminophenyl)p-diisopropylbenzene))、HPT 1079 (是固態(tài)雙酚-9-芴二縮水甘油醚(diglycidyl ether of bisphenol-9-f luorene)) 或西巴-蓋吉(CibaGeigy)公司的愛牢達(dá)(Araldite) 0500/0510 (對(duì)-氨基苯酚的三縮水 甘油Bl (triglycidyletherof para-aminophenol)) 使用于本發(fā)明的所述固化劑可選自間苯二酰胼(isophthaloyl dihydrazide)、 二苯甲 Hf 四甲酸二Hf (benzophenone tetracarboxylic dianhydride)、二乙基甲苯二 胺(diethyltoluene diamine)、3，5_ 二甲硫基-2,4_ 甲苯二胺(3, 5-dimethylthio-2, 4_toluenediamine)、雙氛月安(dicyandiamide，可取自美國氛月安(American Cyanamid)公 司的柯若藻(Curazol) 2PHZ)或 DDS ( 二氨基二苯砜(diaminodiphenyl sulfone)，可取自 西巴-蓋吉(CibaGeigy)公司的卡爾庫樂(Calcure))。所述固化劑亦可選自經(jīng)取代雙氰 胺(substituteddicyandiamide，例如 2，6_ 二甲苯基雙胍(2,6-xylenyl biguanide)、固 態(tài)聚酰胺(solidpolyamide，例如西巴-蓋吉(Ciba Geigy)公司的HT-939或太平洋安 可(Pacific Anchor)公司的安可米(Ancamine) 2014AS)、固態(tài)芳香胺(solid aromatic amine，例如殼牌化學(xué)公司的HPT 1061和1062)、固態(tài)酐硬化劑(solid anhydride hardener，例如苯均四酸二酐(pyromel litic dianhydride ;PMDA))、酚醛樹脂硬化劑 (phenolic resin hardener,例如聚(對(duì)尹圣基苯乙火希)(poly (p—hydroxy styrene)、味P坐 (imidazole)、2_苯基-2，4-二羥基甲基咪唑(2_phenyl_2，4_dihydroxymethylimidazole) 和2，4_ 二氨基-6[2'-甲基咪唑基⑴]乙基-S-三嗪異氰酸酯加合物(2，4-diami no-6[2 ‘ -methylimidazolyl(1)]ethyl-s-triazine isocyanateadduct))> H M ft. ill (boron trifluoride)和胺絡(luò)合物(amine complex，例如太平洋安可(Pacific Anchor) 公司的安可(Anchor) 1222和1907)和三羥甲基丙烷三丙稀酸酯(trimethylol propane triacrylate)。針對(duì)所述熱固性環(huán)氧樹脂而言，優(yōu)選地固化劑是上述的雙氰胺(dicyandiamide)， 且可配合固化加速劑(curing accelerator)使用。常用的固化加速劑包含脲(urea)或脲 化合物(urea compound)。例如3_ 苯基-1，1-二甲基脲(3-phenyl-l，Ι-dimethylurea)、 3- (4-氯苯基)-1，1- 二 甲基脲(3- (4-chlorophenyl)-1，1-dimethyl urea)、3- (3,4- 二氯 苯基)-l，l-二 甲基脲(3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethyl urea)、3-(3-氯-4-甲 基苯基)-1，1- 二 甲基脲(3- (3-chloro-4-methylphenyl)-1，1-dimethyl urea)和咪唑(imidazole)(例如2_十七烷基咪唑(2_h印tadecylimidazole)、1-氰基乙基-2-苯基咪 唑-偏苯三酸酯(l-cyanoethyl-2-phenylimidazole-trimellitate)或 2-[β-{2'-甲基 咪唑基 _(1' )}]-乙基-4，6-二氨基-8-三嗪(2-[允6{&.-{2' -methylimidazoyl-(l') }]-ethyl-4,6-diamino-s-triazine))。若所述熱固性環(huán)氧樹脂是氨基甲酸酯(urethane)，則所述固化劑可使用 封閉型異氰酸酯(blocked isocyanate)(例如烷基酚封閉型異氰酸酯(alkyl phenol blockedisocyanate)，胃可取自莫貝公司(Mobay Corporation)白勺■其jf 坎 普(Desmocap)IlA)或酚封閉型聚異氰酸酯加成物(phenol blocked polyisocyanate adduct)(例如莫貝公司(MobayCorporation)的莫杜(Mondur) S)。若所述熱固性環(huán)氧 樹脂是不飽合聚酯樹脂(imsaturatedpolyester resin)，則所述固化劑可使用過氧化 物(peroxide)或其它自由基催化劑(freeradical catalyst)，例如過氧化二異丙苯 (dicumyl peroxide)、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧基)己烷(2，5-dimethyl_2， 5-di (t-butylperoxy) hexane)、過氧化叔丁基異丙苯(t-butylcumyl peroxide)禾口 2， 5_ 二甲■ _2，5_ 二 ( ；^ 了 ■ fi ■ ) Sj^ -3(2, 5-dimethyl-2, 5-di (t-butylperoxy) hexyne-3) 0此外，所述不飽合聚酯樹脂可利用放射線照射(irradiation，例如紫外線照 射、高能電子束照射或Y輻射)以產(chǎn)生交聯(lián)。某些熱固性環(huán)氧樹脂不需使用固化劑即可固化。例如若所述熱固性環(huán)氧樹脂是 雙馬來酰亞胺(bismaleimide，BMI)，則所述雙馬來酰亞胺將于高溫下產(chǎn)生交聯(lián)且共固化劑 (co-curing agent)，例如 0，O' - 二烯丙基雙酚 A (0，O' -diallyl bisphenol A)，可一起 添加使得已固化的雙馬來酰亞胺更加堅(jiān)韌。上述可利用過氧化物交聯(lián)劑(peroxide crosslinking agent)、高能電 子束或Y輻射以產(chǎn)生交聯(lián)的樹脂優(yōu)選地可以添加不飽合交聯(lián)助劑(unsaturated crosslinking aid)，例如三聚異氰酸三烯丙酯(triallyl isocyanurate，TAIC)、三聚 氰酸三烯丙酯(triallyl cyanurate, TAC)或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylol propanetriacrylate, TMPTA)。絕緣材料中可包含一種或多種陶瓷粉末，陶瓷粉末可選自氮化物、氧化物或前述 氮化物與前述氧化物的混合物。所述氮化物可以使用氮化鋯、氮化硼、氮化鋁或氮化硅。所
述氧化物可以使用氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、二氧化硅或二氧化鈦。圖3顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)式射出成型裝置20的示意圖。連續(xù)式射出成型 裝置20包含入料機(jī)構(gòu)21、送料機(jī)構(gòu)22、具狹縫32的模頭23、壓輪裝置24和裁切裝置25。 入料機(jī)構(gòu)21是用于提供制作用的絕緣材料26。送料機(jī)構(gòu)22將所述絕緣材料26擠壓通過 所述模頭23的所述狹縫32，由此形成板狀基材27，其中所述絕緣材料26擠壓通過所述狹 縫32時(shí)的溫度可介于50°C至150°C間。壓輪裝置24包含鋼輪28，所述鋼輪28上分別繞轉(zhuǎn) 第一膜材29與第二膜材30。當(dāng)板狀基材27通過所述鋼輪28時(shí)，所述第一膜材29與所述 第二膜材30分別壓附于板狀基材27的兩板面。裁切裝置25是用于將所述板狀基材27裁 切成導(dǎo)熱絕緣襯底31。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本 發(fā)明的教示和揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換和修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限 于實(shí)施例所揭示者，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換和修飾，并涵蓋于以上權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
一種導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，包含下列步驟對(duì)至少一種陶瓷粉末進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，以獲得至少一種改性陶瓷粉末，其中各所述至少一種改性陶瓷粉末包含多個(gè)改性粉末顆粒，而各所述改性粉末顆粒的表面接枝有機(jī)化合物；將所述至少一種改性陶瓷粉末、高分子材料和固化劑混合，以獲得絕緣材料；將所述絕緣材料擠壓通過狹縫，以形成板狀基材；以及分別設(shè)置第一膜材和第二膜材于所述板狀基材的二板面上，而形成所述導(dǎo)熱絕緣襯底，其中所述第一膜材和所述第二膜材選自金屬材或離型材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述有機(jī)化合物是有機(jī)硅， 而所述水解縮合反應(yīng)是在酸性環(huán)境下，以使所述有機(jī)硅對(duì)所述至少一種陶瓷粉末進(jìn)行反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述有機(jī)化合物是有機(jī)鈦， 而所述水解縮合反應(yīng)是在酸性環(huán)境下，以使有機(jī)鈦對(duì)所述至少一種陶瓷粉末進(jìn)行反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述酸性環(huán)境的酸堿值 約在PH 1至PH 5之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述高分子材料的成分包含 熱塑性塑料和熱固性環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述熱固性環(huán)氧樹脂占所述 高分子材料的體積百分比是介于70%至97%之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述固化劑以固化溫度將所 述高分子材料固化，而所述固化溫度高于80°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述熱塑性塑料是超高分子 量苯氧基樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述超高分子量苯氧基樹脂 的分子量大于30000。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述熱固性環(huán)氧樹脂是未 固化的液態(tài)環(huán)氧樹脂、聚合環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂或酚甲烷樹脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述熱塑性塑料和所述熱 固性環(huán)氧樹脂均為均勻相。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述熱塑性塑料是包含羥 基-苯氧基樹脂醚高分子結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述羥基_苯氧基樹脂醚 高分子結(jié)構(gòu)是由雙環(huán)氧化物與雙官能團(tuán)物質(zhì)經(jīng)聚合反應(yīng)而成。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述熱塑性塑料是由液態(tài) 環(huán)氧樹脂與雙酚A反應(yīng)而成。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述熱塑性塑料是由液態(tài) 環(huán)氧樹脂與二價(jià)酸反應(yīng)而成。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述熱塑性塑料是由液態(tài) 環(huán)氧樹脂與胺類反應(yīng)而成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述至少一種陶瓷粉末占 所述絕緣材料的體積百分比是介于40%至70%之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述至少一種陶瓷粉末是 氮化物、氧化物或所述氧化物與所述氮化物的混合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述氮化物選自氮化鋯、 氮化硼、氮化鋁和氮化硅所組成的群組。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述氧化物選自氧化鋁、 氧化鎂、氧化鋅、二氧化硅和二氧化鈦所組成的群組。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中將所述絕緣材料擠壓通過 狹縫的步驟包含下列步驟送料機(jī)構(gòu)將入料機(jī)構(gòu)所提供的所述絕緣材料擠壓通過模頭的所述狹縫，以形成所述板 狀基材。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中將所述絕緣材料擠壓通過 所述狹縫時(shí)的溫度介于50°C至150°C間。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中分別設(shè)置第一膜材和第二 膜材于所述板狀基材的二板面上的步驟，包含下列步驟利用壓輪裝置將所述第一膜材和所述第二膜材壓合于所述板狀基材的所述板面上。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其中所述金屬材的材料選自銅、 鋁、鎳、銅合金、鋁合金、鎳合金、銅鎳合金和鋁銅合金。
25.一種導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的制備方法，包含下列步驟對(duì)至少一種陶瓷粉末進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，以獲得至少一種改性陶瓷粉末，其中各所述 至少一種改性陶瓷粉末包含多個(gè)改性粉末顆粒，而各所述改性粉末顆粒的表面接枝有機(jī)化 合物；將所述至少一種改性陶瓷粉末、高分子材料和固化劑混合，以獲得絕緣材料；將所述絕緣材料擠壓通過狹縫，以形成板狀基材；設(shè)置金屬材或離型材于所述板狀基材的板面上；裁切具所述金屬材或離型材的所述板狀基材成導(dǎo)熱絕緣襯底；以及于壓合溫度下，壓合多片所述導(dǎo)熱絕緣襯底，而形成所述導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的制備方法，其中所述壓合溫度介于 800CM 220°C 間。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的制備方法，其中所述導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯 底包含單面板、雙面板、單面雙層板、金屬核心板、多層板等結(jié)構(gòu)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的制備方法，其更包含下列步驟以成型技術(shù)，修整壓合后的所述多片導(dǎo)熱絕緣襯底。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合襯底的制備方法，其中所述成型技術(shù)包含裁 切、剪切、沖切、鉆石切等工藝。全文摘要
本發(fā)明涉及導(dǎo)熱絕緣襯底的制備方法，其包含下列步驟對(duì)至少一種陶瓷粉末進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，以獲得至少一種改性陶瓷粉末，其中各所述至少一種改性陶瓷粉末包含多個(gè)改性粉末顆粒，而各所述改性粉末顆粒的表面接枝有機(jī)化合物；將所述至少一種改性陶瓷粉末、高分子材料和固化劑混合，以獲得絕緣材料；將所述絕緣材料擠壓通過狹縫，以形成板狀基材；以及分別設(shè)置第一膜材和第二膜材于所述板狀基材的二板面上，而形成所述導(dǎo)熱絕緣襯底，其中所述第一膜材和第二膜材選自金屬材或離型材。本發(fā)明中的導(dǎo)熱絕緣襯底是以具有交互穿透網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特性而呈現(xiàn)橡膠狀的絕緣材料所制成，故所述絕緣材料具高導(dǎo)熱性，以及不發(fā)生固體與液體分層的問題，且可利用擠壓的方式制作，提高其制備速度等的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/48GK101882584SQ20091013641
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者沙益安, 王紹裘, 陳國勛 申請(qǐng)人:聚鼎科技股份有限公司