專利名稱：一種導(dǎo)熱基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)熱基板，尤指設(shè)置于一電子組件與一散熱模塊之間，用于將電 子組件所產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)至散熱模塊。
背景技術(shù)：
電子產(chǎn)品在技術(shù)的進步下，逐漸朝向高效能化發(fā)展，而高效能電子組件相對需要 較高功率來驅(qū)動，但伴隨著功率的提高，電子組件在運作時也產(chǎn)生可觀的熱量，這些累積在 電子組件上的熱量將對電子組件造成損害，造成電子組件壽命及可靠度下降，舉例來說，在 綠能產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展下，發(fā)光二極管(LED，light-emitting diode)在照明、背光模塊等領(lǐng)域 的重要性也日益增加，尤以照明產(chǎn)業(yè)更是積極將白熾燈源置換成LED燈源，隨之帶動LED需 求日益增加，然而目前LED輸入功率約僅15 25 %的電能轉(zhuǎn)化為光，其余75 85 %的輸 入功率均轉(zhuǎn)化為熱量，熱量若累積在LED將造成其發(fā)光強度降低、發(fā)光顏色偏移、封裝材料 產(chǎn)生黃變及壽命減少等問題，尤其對高功率LED而言，其所產(chǎn)生的熱對LED的影響更不可忽 視。參見圖4所示，為解決上述熱量所帶來的不良影響，于電子組件GO)上可裝設(shè)有 導(dǎo)熱絕緣金屬基板(IMSJnsulated metal substrate)，用以將電子組件00)上產(chǎn)生的熱 量傳導(dǎo)至一散熱模塊(圖中未示)發(fā)散，現(xiàn)有技術(shù)中常見用于電子組件的導(dǎo)熱絕緣金屬基 板，其結(jié)構(gòu)于一導(dǎo)電金屬層(31)與一導(dǎo)熱金屬層(33)之間設(shè)置一導(dǎo)熱絕緣層(32)，現(xiàn)有技 術(shù)的導(dǎo)熱絕緣金屬基板概略有三種工藝，其中第一種工藝先將導(dǎo)熱粉體與熱可塑性有機樹脂分散混合，將混合完成的溶液分別 涂布于導(dǎo)電金屬層(31)表面與導(dǎo)熱金屬層(33)表面，并將二者烘烤完全干燥，使其分別 在兩金屬層(31) (33)表面形成一熱可塑性導(dǎo)熱復(fù)合薄膜，隨后將兩金屬層(31) (33)以形 成有熱可塑性導(dǎo)熱復(fù)合薄膜的一面貼合，并通過熱壓合工藝令熱可塑性導(dǎo)熱復(fù)合薄膜熔融 而將兩金屬層(31) (33)黏著，而構(gòu)成一電子組件用導(dǎo)熱絕緣金屬基板，此一工藝的缺點為 需經(jīng)過高溫壓合，壓合的溫度大于200°C，且易在各層接口產(chǎn)生孔洞，因而造成熱阻抗值增 加；第二種工藝先將導(dǎo)熱固體粉體與液態(tài)熱固性有機樹脂混合成樹脂漿料(slurry)， 并將漿料涂布于導(dǎo)熱金屬層(33)表面，形成一導(dǎo)熱復(fù)合樹脂漿料薄層，再將導(dǎo)電金屬層 (31)覆蓋于漿料薄層上，以加溫加壓方式令導(dǎo)熱復(fù)合樹脂漿料薄層熱固化成一導(dǎo)熱絕緣 層，該工藝的缺點是樹脂漿料在熱固化前具流動性，在加溫加壓壓合工藝中，易有未固化 漿料溢出板外的問題，且膠漿料在壓合過程中，易產(chǎn)生導(dǎo)熱固體粉末與液態(tài)熱固性樹脂分 相的現(xiàn)象，造成導(dǎo)熱固體粉末在導(dǎo)熱絕緣層中分散不均，導(dǎo)致絕緣層導(dǎo)熱效率及可靠度下 降；第三種工藝為在樹脂熔點以上的溫度，將無機導(dǎo)熱粉末、熱塑性塑料、熱固性環(huán) 氧樹脂均勻混練，形成一均勻狀橡膠材料，在制膜加工前，于均勻橡膠材料中加入一熱固 性環(huán)氧固化劑及催化劑，并通過塑料加工工程(包含擠出成形(extrusion)、輪壓成形(calendering)、射出成形(injection molding))制成一附有離型材的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料 薄膜，該導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料薄膜的高分子部分為一交互穿透結(jié)構(gòu)(IPN，inter-penetrating network)，將移除離型材的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合薄膜置于導(dǎo)電金屬層(31)與導(dǎo)熱金屬層(33)之 間，再以加溫壓合工藝將絕緣層與兩金屬層(31) (33)貼合而構(gòu)成所述導(dǎo)熱絕緣金屬基板， 該工藝的缺點為橡膠材料制備過程需在高溫下混練，熱塑性塑料在高溫混練過程中為一 高黏度流體，無機導(dǎo)熱粉末不易在其中均勻分散，且具交互穿透結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料 薄膜在壓合時，須加熱至熱塑性塑料的熔點以上，如此易造成無法均勻流平于金屬層(31) (33)表面而在界面形成空隙或孔洞，使導(dǎo)熱絕緣金屬基板熱阻抗值上升。上述該三種工藝所制備的導(dǎo)熱絕緣金屬基板，因受限于電性可靠度的影響，導(dǎo)熱 絕緣層的厚度必須大于75微米(μπι)以上，且為降低其導(dǎo)熱絕緣層的熱阻抗值，必須將該 導(dǎo)熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)提高，因此其添加的導(dǎo)熱粉體用量的體積百分比需大于50%以 上，造成導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的機械強度不良，易受外力而產(chǎn)生破孔或龜裂，使得電性可靠度 下降。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述三種工藝所制備的現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)熱絕緣金屬基板，其導(dǎo)熱絕緣層有于 接口處易產(chǎn)生孔洞或空隙、導(dǎo)熱效率低或機械強度不良等情形，而致使導(dǎo)熱絕緣金屬基板 有熱阻抗值上升或電性可靠度不足的缺點，本發(fā)明通過改良該導(dǎo)熱絕緣層據(jù)以解決上述問 題。為達成上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱基板，其包含有一導(dǎo)電金屬層；一高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層，其形成于所述導(dǎo)電金屬層一側(cè)面，高電 性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層的厚度介于1至25微米之間，熱阻抗值小于0. 13°C -in2/ W，且玻璃轉(zhuǎn)移溫度大于200°C ；一導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層，其形成于高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材 料層的一側(cè)面上，導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層的厚度介于1至65微米之間，且熱阻 抗值小于0. rc -in2/W，該導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層與高電性可靠度導(dǎo)熱高分子 復(fù)合材料層的總厚度大于15微米；一導(dǎo)熱金屬基材層，其壓合于導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層一側(cè)面。本發(fā)明所運用的另一技術(shù)手段在于提供一種具低熱阻、低熱膨脹系數(shù)及高電性可 靠度的電子組件用導(dǎo)熱基板的制造方法，其步驟包括提供一導(dǎo)電金屬層；于導(dǎo)電金屬層一側(cè)面形成一高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層先將導(dǎo)熱粉末 分散于含有高電性可靠度樹脂的高分子溶液中，導(dǎo)熱粉末占高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合 材料層的體積百分比小于50%，混合后為一導(dǎo)熱高電性可靠度高分子復(fù)合材料溶液，再通 過濕式涂布技術(shù)將其涂布于導(dǎo)電金屬層的一側(cè)，并于140 350°C下經(jīng)過30 60分鐘干燥 及環(huán)化工藝，于導(dǎo)電金屬層上形成該高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層，其玻璃轉(zhuǎn)移溫 度大于200°C ；于高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層一側(cè)面形成一導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層先將導(dǎo)熱粉末分散于熱可塑性高分子、熱固性樹脂與交聯(lián)劑混合溶液中，且導(dǎo)熱 粉末占導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層的體積百分比介于20% 70%之間，混合后成 為一導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料溶液，再通過濕式涂布技術(shù)將其涂布于高電性可靠度 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層一側(cè)面，且于100 160°C下干燥1 3分鐘，而在一高電性可靠度 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層上形成一半交聯(lián)(semi-curing)的導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材 料薄膜，其玻璃轉(zhuǎn)移溫度小于120°C ；于導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層一側(cè)面壓合一導(dǎo)熱金屬基材層首先提供一 導(dǎo)熱金屬基材層，并將其設(shè)置于導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層一側(cè)面，隨后于120°C 190°C與55 95Kgf/cm2條件下進行熱壓合1 2分鐘，使半交聯(lián)的導(dǎo)熱可低溫壓合高分子 復(fù)合材料層熔融與導(dǎo)熱金屬基材層接著，再于160°C 200°C下進行烘烤熟化2 8小時， 使該半交聯(lián)的導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層完全交聯(lián)。本發(fā)明提供的具低熱阻、低熱膨脹系數(shù)及高電性可靠度的電子組件用導(dǎo)熱基板， 由于其使用濕式涂布技術(shù)來涂布高電性可靠度的導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層與導(dǎo)熱可低溫壓 合高分子復(fù)合材料層，因此可減少其與導(dǎo)電金屬層或?qū)峤饘倩膶拥慕涌谔幍目紫?，?避免現(xiàn)有技術(shù)中第一種工藝因絕緣層介面孔隙的產(chǎn)生而造成熱阻抗值上升的缺點，并且濕 式涂布工藝可使得高電性可靠度的導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層與導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合 材料層分別可更容易滲入導(dǎo)電金屬層或?qū)峤饘倩膶拥拇植诒砻?，從而增加相互間的接 著力，使成品兼具現(xiàn)有技術(shù)第三種工藝的成品的優(yōu)點，又，使用濕式涂布技術(shù)具有導(dǎo)熱粉末 可經(jīng)溶液分散工藝更均勻分散于高分子復(fù)合材料溶液中，可解決現(xiàn)有技術(shù)中各工藝需經(jīng)加 熱至高溫以分散導(dǎo)熱粉末的缺點；此外，所述導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層在完全交聯(lián)前為半交聯(lián)狀，其特性 可避免如現(xiàn)有技術(shù)第二種工藝中，樹脂漿料在高溫下流動性太高而造成未固化漿料溢出板 外的問題。


圖1為本發(fā)明的剖視圖。圖2為本發(fā)明的高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層的制備流程圖。圖3為本發(fā)明的導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層的制備流程圖。圖4為現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)熱絕緣金屬基板的剖視圖。符號說明(11)導(dǎo)電金屬層 (1 高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(13)導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層(14)導(dǎo)熱金屬基材層(A)導(dǎo)熱絕緣層00)電子組件(31)導(dǎo)電金屬層(32)導(dǎo)熱絕緣層(33)導(dǎo)熱金屬層^))電子組件
具體實施例方式參見圖1所示，本發(fā)明的具低熱阻、低熱膨脹系數(shù)及高電性可靠度的電子組件用 導(dǎo)熱基板，其可設(shè)置于一電子組件00)上，用以將該電子組件00)運作時所產(chǎn)生的熱量快6速導(dǎo)離電子組件(20)，例如可將熱量傳導(dǎo)至一散熱模塊(圖中未示)予以發(fā)散，其結(jié)構(gòu)系依 序堆棧包含有一導(dǎo)電金屬層(11)、一高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(12)、一導(dǎo)熱可 低溫壓合高分子復(fù)合材料層(1 以及一導(dǎo)熱金屬基材層(14)。所述導(dǎo)電金屬層(11)的材質(zhì)與現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)熱絕緣金屬基板的導(dǎo)電金屬層相 同，該導(dǎo)電金屬層(11)可經(jīng)蝕刻線路設(shè)計，用以承載電子組件(20)，并傳導(dǎo)電子組件00) 所產(chǎn)生的熱量。所述高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(12)，其形成于導(dǎo)電金屬層(11) 一側(cè) 面，參見圖2所示，其制備方式為先將導(dǎo)熱粉末以一般物理性分散技術(shù)(例如混練均質(zhì) 機)分散于含有高電性可靠度樹脂的高分子溶液中，導(dǎo)熱粉末占高電性可靠度導(dǎo)熱高分子 復(fù)合材料層(1 的體積百分比小于50%，混合后成為一導(dǎo)熱高電性可靠度高分子復(fù)合材 料溶液，再通過濕式涂布技術(shù)將混合后的導(dǎo)熱高電性可靠度高分子復(fù)合材料溶液涂布于所 述導(dǎo)電金屬層(11)的一側(cè)，濕式涂布技術(shù)可減少與導(dǎo)電金屬層(11)接口處產(chǎn)生的孔隙， 而后再于140 350°C下進行30 60分鐘干燥及環(huán)化工藝，即于導(dǎo)電金屬層(11)上形成 該高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(12)，其厚度介于1至25微米之間，熱阻抗值小于 0. 13°C _in2/W，且玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)大于2000C ；所述導(dǎo)熱粉末可選自于粒徑在10微米以下的無機氮化物、無機氧化物、碳化硅所 組成的群組。所述導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層(13)，其形成于高電性可靠度導(dǎo)熱高分子 復(fù)合材料層(1 的一側(cè)面上，參見圖3所示，其制備方式為先將導(dǎo)熱粉末以一般物理性 分散技術(shù)分散于熱可塑性高分子、熱固性樹脂與交聯(lián)劑混合溶液中，且導(dǎo)熱粉末占導(dǎo)熱可 低溫壓合高分子復(fù)合材料層(1 的體積百分比介于20% 70%之間，混合后成為導(dǎo)熱可 低溫壓合高分子復(fù)合材料溶液，再通過濕式涂布技術(shù)將混合后的導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù) 合材料溶液涂布于所述高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(1 一側(cè)面上，且于100 160°C下干燥1 3分鐘，而在高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(1 上形成一半交聯(lián) (semi-curing)的導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料薄膜，其厚度介于1至65微米之間，熱阻 抗值小于0. 1V -in2/ff,且玻璃轉(zhuǎn)移溫度小于120°C，此外，導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料 層(1 與高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(1 的總厚度大于15微米；所述導(dǎo)熱粉末可選自于粒徑小于10微米的無機氮化物、無機氧化物、碳化硅所組 成的群組；所述熱可塑性高分子，可選自于玻璃轉(zhuǎn)移溫度在90°C以下的壓克力共聚物 (Acrylic copolymer)、丁二烯橡膠共聚物(butadiene copolymer)、聚苯乙烯共聚物 (polystyrene copolymer)或聚酰胺樹脂(polyamide)所組成的群組，選用的熱可塑性高 分子內(nèi)需含有羧基(carboxy group)、胺基(amine)或羥基(hydroxygroup)，可與部份交聯(lián) 劑于溶劑烘干過程中形成半交聯(lián)(semi-curing)高分子薄膜；所述熱固性樹脂系為環(huán)氧樹脂，該環(huán)氧樹脂分子包含兩個以上的環(huán)氧官能基 (epoxy group)，而環(huán)氧當(dāng)量(epoxy equivalent weight)為 100 5000g/eq.，經(jīng)烘烤交聯(lián) 工藝可與交聯(lián)劑、熱可塑性高分子交聯(lián)、也或自行交聯(lián)反應(yīng)(cross-linking reaction)，形 成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(network)高分子；所述交聯(lián)劑可選自含有兩個以上反應(yīng)官能基的芳香族類或脂肪族類所組成的群組，i亥反應(yīng)官能基包含幾基(carboxy group)、酸ff (anhydride group)、月安基(amine) > 羥基(hydroxy group)或異氰酸基(isocyanate)，該交聯(lián)劑可與熱可塑性高分子于溶劑 烘干過程中，形成半交聯(lián)(semi-curing)高分子，也可與熱固性樹脂交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) (network)高分子。所述導(dǎo)熱金屬基材層(14)的材質(zhì)與現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)熱絕緣金屬基板的導(dǎo)熱金屬層 相同，其壓合于導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層(1 的一側(cè)面，其壓合方式為先將導(dǎo) 熱金屬基材層(14)置于半交聯(lián)的導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層(1 一側(cè)面，隨后于 120°C 190°C及55 95Kgf/cm2的條件下進行熱壓合1 2分鐘，令半交聯(lián)的導(dǎo)熱可低溫 壓合高分子復(fù)合材料層(1 熔融而與該導(dǎo)熱金屬基材層(14)接著，由于該半交聯(lián)高分子 薄膜在壓合溫度時，仍具有相當(dāng)?shù)牧鲃有裕稍趬汉线^程中容易滲入導(dǎo)熱金屬基材層(14) 的粗糙表面，增加導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層(1 與導(dǎo)熱金屬基材層(14)的接著 力，而后再于160°C 200°C下進行烘烤熟化2 8小時，使半交聯(lián)的導(dǎo)熱可低溫壓合高分 子復(fù)合材料層(13)完全交聯(lián)(full-curing)，即構(gòu)成本發(fā)明的具低熱阻、低熱膨脹系數(shù)及 高電性可靠度的電子組件用導(dǎo)熱基板。本發(fā)明的具低熱阻、低熱膨脹系數(shù)及高電性可靠度的電子組件用導(dǎo)熱基板，其高 電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(1 與導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層(1 (以下 合稱導(dǎo)熱絕緣層(A))的厚度小于90微米，于較佳實施例中可小于75微米，且導(dǎo)熱絕緣層 (A)的總熱阻抗值可降低至0. I0C -in2/ff以下，并且不需提高導(dǎo)熱絕緣層(A)的熱傳導(dǎo)系 數(shù)，故其添加的導(dǎo)熱粉體用量所占體積百分比可減少，使得導(dǎo)熱絕緣層(A)的機械強度增 加，不易受外力而產(chǎn)生破孔或龜裂；此外，導(dǎo)熱絕緣層(A)的總體積電阻大于1013Q-cm，具備優(yōu)良的絕緣特性，且其熱 膨脹系數(shù)(coefficient of thermal expansion)在低溫范圍(120°C 以下)小于 30ppm/°C， 而在120°C以上的熱膨脹系數(shù)可小于50ppm/°C，具有良好的尺寸安定性，導(dǎo)熱絕緣層(A)的 破壞電壓達3000伏特以上，單位厚度的破壞電壓達1. 70KV/mi 1.以上，因此具有良好的電 性可靠度，再者，導(dǎo)熱絕緣層(A)可通過錫爐浸泡10秒以上，因此熱穩(wěn)定性良好，而 該導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層(1 具有較高的延伸性(elongation)，在高溫低溫 循環(huán)測試(heatcycle test)時，可緩沖因不同材質(zhì)的導(dǎo)電金屬層(11)與導(dǎo)熱金屬基材層 (14)的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，提高本發(fā)明的具低熱阻、低熱膨脹系數(shù)及高電性 可靠度的電子組件用導(dǎo)熱基板的環(huán)境可靠度。以下對依據(jù)前述實施方式所制成的導(dǎo)熱基板特性進行比較，由于本發(fā)明系著重于 導(dǎo)熱絕緣層(A)的特性，故僅針對高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層(1 及導(dǎo)熱可低溫 壓合高分子復(fù)合材料層(1 構(gòu)成的導(dǎo)熱絕緣層(A)進行比較，其所需考慮的性質(zhì)如表一所 述，其中為測試接著力，系使用l/20z的壓延銅箔作為導(dǎo)電金屬層(11)與導(dǎo)熱金屬基材層 (14)，目的在于例示本發(fā)明的各實施例中，導(dǎo)熱絕緣層與金屬層的接著力，金屬層的材質(zhì)種 類并非本發(fā)明所限制的項目，在不脫離創(chuàng)作精神下所作的修飾或變更，皆屬本發(fā)明所意圖 保護的內(nèi)容；表一考慮因素考慮原因檢測規(guī)范或儀 器導(dǎo)熱絕緣層總厚度 (thickness of dielectric layer)測量導(dǎo)熱絕緣層的總厚度，以計 算其熱阻抗值。ASTM D1005導(dǎo)熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系 數(shù)(thermal conductivity of dielectric layer)量測導(dǎo)熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)， 以驗證其熱傳導(dǎo)效果，并計算其 熱阻抗值。ASTM E1461 ASTM D5470熱阻抗值 (thermal-impedance of dielectric layer)經(jīng)由量測的導(dǎo)熱絕緣層總厚 度與導(dǎo)熱絕緣層的熱傳導(dǎo)系數(shù)， 依據(jù)熱傳導(dǎo)理論計算導(dǎo)熱絕緣層 的熱阻抗值。由 ASTM E1461 與 ASTM D1005 量測結(jié)果計算破壞電壓(Breakdown voltage of dielectric layer)驗證導(dǎo)熱絕緣層的高電性可靠度 性質(zhì)IPC-TM-650 NO. 2. 5. 6導(dǎo)熱可低溫壓合復(fù)合材 料層接著力(Peel strength of dielectric layer)(導(dǎo)熱可低溫 壓合復(fù)合材料層與高電性可 靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層 及導(dǎo)熱金屬基材層之間的接 著力)驗證導(dǎo)熱可低溫壓合復(fù)合材料層 接著力IPC-TM-650 NO. 2. 4. 9導(dǎo)熱絕緣層的熱膨脹系 數(shù)(Coefficient of thermal expansion of dielectric layer)驗證導(dǎo)熱絕緣層的尺寸熱穩(wěn)定性ASTM E 831導(dǎo)熱基板的錫爐浸泡測 試(Solder test for IMS)驗證導(dǎo)熱絕緣層的熱穩(wěn)定性IPC-TM-650 NO. 2. 4. 13表二為本發(fā)明的三個實施例結(jié)果匯整，實施例系根據(jù)本發(fā)明所闡述的內(nèi)容實施， 表三為比較例的匯整，其系根據(jù)三家市售產(chǎn)品廠商的產(chǎn)品型錄，比較例一是依據(jù)Denka產(chǎn) 品型錄而得，比較例二是是依據(jù)Laird產(chǎn)品型錄而得，比較例三是依據(jù)Bergquist產(chǎn)品型錄 而得，本發(fā)明內(nèi)容所列舉的比較例主要與本發(fā)明的實施例比較，僅是以例示比較說明本發(fā) 明于較佳狀況下的操作結(jié)果，非企圖以的對該比較例的制造者作任何侵權(quán)的行為。表二
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)熱基板，其特征在于，包含有一導(dǎo)電金屬層；一高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層，其形成于所述導(dǎo)電金屬層一側(cè)面，高電性可 靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層的厚度介于1至25微米之間，熱阻抗值小于0. 13°C -in2/w，且 玻璃轉(zhuǎn)移溫度大于200°C ；一導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層，其形成于高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層 的一側(cè)面上，導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層的厚度介于1至65微米之間，且熱阻抗值小 于0. rc _in2/W，該導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層與高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料 層的總厚度大于15微米；一導(dǎo)熱金屬基材層，其壓合于導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層一側(cè)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱基板，其特征在于，所述高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù) 合材料層與導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層的總厚度小于75微米，而總熱阻抗值小于 0. rc -in2/w。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱基板，其特征在于，所述高電性可靠度導(dǎo)熱高分子 復(fù)合材料層與導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層的結(jié)構(gòu)在120°C以下的熱膨脹系數(shù)小于 30ppm/°C，在120°C以上的熱膨脹系數(shù)小于50ppm/°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱基板，其特征在于，所述高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合 材料層與導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層的結(jié)構(gòu)的總破壞電壓為3000伏特以上，而總體 積電阻為IO13Q-Cm以上。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的導(dǎo)熱基板的制造方法，其特征在于，步驟包括提供一導(dǎo)電金屬層；于導(dǎo)電金屬層一側(cè)面形成一高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層先將導(dǎo)熱粉末分散 于含有高電性可靠度樹脂的高分子溶液中，導(dǎo)熱粉末占高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料 層的體積百分比小于50%，混合后為一導(dǎo)熱高電性可靠度高分子復(fù)合材料溶液，再通過濕 式涂布技術(shù)將其涂布于導(dǎo)電金屬層的一側(cè)，并于140 350°C下經(jīng)過30 60分鐘干燥及環(huán) 化制程，于導(dǎo)電金屬層上形成該高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層；于高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層一側(cè)面形成一導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料 層先將導(dǎo)熱粉末分散于熱可塑性高分子、熱固性樹脂與交聯(lián)劑混合溶液中，且導(dǎo)熱粉末占 導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層的體積百分比介于20% 70%之間，混合后成為一導(dǎo)熱 低溫壓合高分子復(fù)合材料溶液，再通過濕式涂布技術(shù)將其涂布于高電性可靠度導(dǎo)熱高分子 復(fù)合材料層一側(cè)面，且于100 160°C下干燥1 3分鐘，而在一高電性可靠度導(dǎo)熱高分 子復(fù)合材料層上形成一半交聯(lián)的導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料薄膜，其玻璃轉(zhuǎn)移溫度小于 120 0C ；于導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層一側(cè)面壓合一導(dǎo)熱金屬基材層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱基板的制造方法，其特征在于，所述于導(dǎo)熱低溫壓合高 分子復(fù)合材料層一側(cè)面壓合導(dǎo)熱金屬基材層的步驟，先提供一導(dǎo)熱金屬基材層，并將其設(shè) 置于導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層一側(cè)面，隨后于120°C 190°C與55 卯Kgf/cm2條 件下進行熱壓合1 2分鐘，使半交聯(lián)的導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層熔融與導(dǎo)熱金屬基材層接著，再于160°C 200°C下進行烘烤熟化2 8小時，使該半交聯(lián)的導(dǎo)熱低溫壓合 高分子復(fù)合材料層完全交聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)熱基板的制造方法，其特征在于，所述導(dǎo)熱粉末選自于粉 末粒徑在10微米以下的無機氮化物、無機氧化物及碳化硅所組成的群組。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項所述的導(dǎo)熱基板的制造方法，其特征在于，高電性可靠度 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層的含高電性可靠度樹脂的高分子溶液為聚酰胺酸高分子溶液，該高 分子溶液經(jīng)溶劑干燥及高分子環(huán)化工藝后，得形成一聚酰亞胺高分子。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項所述的導(dǎo)熱基板的制造方法，其特征在于，導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層的熱可塑性高分子需含有羧基、胺基或羥基，其選自 于玻璃轉(zhuǎn)移溫度在90°C以下的壓克力共聚物、丁二烯橡膠共聚物、聚苯乙烯共聚物及聚酰 胺樹脂所組成的群組；導(dǎo)熱低溫壓合高分子復(fù)合材料層的熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂，該環(huán)氧樹脂分子包含兩個 以上的環(huán)氧官能基，環(huán)氧當(dāng)量為100 5000g/eq.。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項所述的導(dǎo)熱基板的制造方法，其特征在于，導(dǎo)熱低溫壓 合高分子復(fù)合材料層的交聯(lián)劑選自于含有兩個以上反應(yīng)官能基的芳香族類及脂肪族類所 組成的群組，該反應(yīng)官能基包含羧基、酸酐、胺基、羥基或異氰酸基。
全文摘要
一種導(dǎo)熱基板及其制造方法，包含導(dǎo)電金屬層；高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層，以濕式涂布技術(shù)形成于所述導(dǎo)電金屬層一側(cè)面上，其厚度介于1至25微米之間，熱阻抗值小于0.13℃-in2/W，且玻璃轉(zhuǎn)移溫度大于200℃；導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層，以濕式涂布技術(shù)形成于高電性可靠度導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料層的一側(cè)面上，其厚度介于1至65微米之間，且熱阻抗(thermal-impedance)值小于0.1℃-in2/W；導(dǎo)熱金屬基材層，其壓合于導(dǎo)熱可低溫壓合高分子復(fù)合材料層一側(cè)面；本發(fā)明的導(dǎo)熱基板具備低熱阻、高電性可靠度等優(yōu)點，且在升溫環(huán)境中具高尺寸安定性。
文檔編號H01L23/373GK102054806SQ200910212178
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者李育憲, 洪子景, 田豐榮, 黃正欣 申請人:臺虹科技股份有限公司