專利名稱：一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的體積尺寸越來越小，功率密度越來越大，解決散熱問題是對電子工業(yè)設(shè)計的一個巨大的挑戰(zhàn)。金屬基覆銅板無疑是解決散熱問題的有效手段之一。金屬基覆銅板是一種有良好散熱功能的覆銅板，它由獨特的三層結(jié)構(gòu)所組成， 分別是電路層、導(dǎo)熱絕緣層和金屬基層。金屬基覆銅板的工作原理是功率器件表面貼裝在電路層，器件所產(chǎn)生的熱量通過絕緣層傳導(dǎo)到金屬基層，然后由金屬基板擴散到模塊外部， 實現(xiàn)對器件的散熱。由金屬基覆銅板的結(jié)構(gòu)及工作原理看，絕緣層是其核心技術(shù)。眾多金屬基板生產(chǎn)廠家，因自身的技術(shù)、設(shè)備、材料和資金等各方面因素的制約，其絕緣層使用了商品化的 FR-4半固化片或FR-4基覆銅板(導(dǎo)熱系數(shù)僅為0. 3w/m · K)，該絕緣層之中沒有添加任何的導(dǎo)熱填料，因此，這種金屬基覆銅板的熱傳導(dǎo)性很差，同時也不具備高強度的電氣絕緣性能。近年來發(fā)展的通過在改性環(huán)氧樹脂絕緣層中加入大量導(dǎo)熱無機填料來提高絕緣層的導(dǎo)熱性能，然而這樣就會導(dǎo)致絕緣層的擊穿電壓降低。為了提高材料的絕緣性，只有增加絕緣層的厚度。由于絕緣層的熱阻與材料的厚度呈正比，勢必會增加整個體系的熱阻進而影響材料的散熱性能，同時影響材料的集成化。另外，由于改性環(huán)氧樹脂具有較高的熱膨脹系數(shù)，在材料的加工上存在于金屬層不匹配現(xiàn)象。聚酰亞胺是一種具有良好的電絕緣性、介電性能、尺寸安定性能、機械性能和耐冷熱沖擊性能，在電子材料上有著廣泛的用途。但采用高導(dǎo)熱的熱塑性聚酰亞胺膠黏劑作為散熱金屬基覆銅板的絕緣層，生產(chǎn)成本較高；同時，在壓合散熱金屬板時，需要高溫 (350-4000C )輥壓合設(shè)備，設(shè)備成本高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種成本相對較低， 熱阻相對比較低，絕緣性好的金屬基覆銅板。為了達到上述目的，本實用新型采用以下方案—種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于包括導(dǎo)電金屬層銅箔，在所述的導(dǎo)電金屬層銅箔上涂布有導(dǎo)熱聚酰亞胺層，在所述的導(dǎo)熱聚酰亞胺層上涂布有導(dǎo)熱膠黏劑層，在所述的導(dǎo)熱膠黏劑層上壓覆有散熱金屬層。如上所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的導(dǎo)電金屬層銅箔為電解銅箔或壓延銅箔，其厚度為0. 50Z-50Z。如上所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述導(dǎo)熱聚酰亞胺層由涂布與導(dǎo)電金屬層上的聚酰胺酸亞胺化形成，其厚度為13um-50um，優(yōu)選13um-30um。如上所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的導(dǎo)熱膠黏劑層為改性環(huán)氧樹脂膠黏劑層或改性丙烯酸酯膠黏劑層，其厚度為13um-50um。如上所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的改性環(huán)氧樹脂膠黏劑層按重量份由以下組分制成無鹵素環(huán)氧樹脂10-45份；熱塑性樹脂和/或合成橡膠0-15份固化劑0.1-5份高導(dǎo)熱填料30-80份。丁酮溶劑適量。如上所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的改性丙烯酸酯膠黏劑層按重量份由以下組分制成丙烯酸酯共聚物樹脂10-45份無鹵素環(huán)氧樹脂0-15份固化劑0· 1-5份高導(dǎo)熱填料30-80份。丁酮溶劑適量如上所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于在所述的導(dǎo)熱聚酰亞胺層與導(dǎo)熱膠黏劑層中含有高導(dǎo)熱填料，所述的高導(dǎo)熱填料為氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、碳納米管中的一種或兩種以上的混合物。所述的高導(dǎo)熱填料粒狀為球形、不規(guī)則和片狀，粒徑為20nm-15um。所述的高導(dǎo)熱填料優(yōu)選氮化鋁、氮化硼、球形氧化鋁、不規(guī)則氧化鋁、納米氧化鋁中的兩種以上化合物的混合物。其用量為30-80份，優(yōu)選50-75份。如上所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的散熱金屬層為鋁板、銅板、鐵板，厚度0. 2mm-5mm。如上所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的散熱金屬層的表面經(jīng)過拉絲粗糙處理和陽極鈍化處理。制備如上所述任意一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板的方法，其特征在于包括以下步驟a)在導(dǎo)電金屬層銅箔上涂覆預(yù)先制備的導(dǎo)熱聚酰胺酸樹脂組合物，經(jīng)過 80-180°C的烘箱干燥除去溶劑，然后在氮氣氛條件下，經(jīng)過200°C -360°C高溫無氧化干燥并將聚酰胺酸亞胺化得到導(dǎo)熱的單面聚酰亞胺覆銅板；b)將上述的單面聚酰亞胺覆銅板聚酰亞胺面進行電暈處理；c)在電暈處理后的聚酰亞胺面涂覆導(dǎo)熱膠黏劑，經(jīng)過60-180°C的烘箱干燥出去有機溶劑，使導(dǎo)熱膠黏劑變成半固化狀態(tài)；d)將散熱金屬板與上述的半固化狀態(tài)的導(dǎo)熱膠黏劑進行高溫高壓壓合，固化后即得。如上所述的制備低熱阻高絕緣金屬基覆銅板的方法，其特征在于所述的導(dǎo)熱聚酰胺酸樹脂組合物的制備方法具體為將高導(dǎo)熱填料與溶劑進行砂磨后加入反應(yīng)槽，并往反應(yīng)槽中依次加入二胺類化合物、四甲酸酐類化合物，酸酐與二胺的摩爾比控制在0. 98-1. 0， 在5°C-40°C聚合反應(yīng)即得。[0034]綜上所述，本實用新型的有益效果本實用新型低熱阻高絕緣金屬基覆銅板具有薄的絕緣層、低的熱阻、高的電絕緣性、且金屬基覆銅板具有良好的剝離強度和耐熱性。同時，具有低成本優(yōu)勢，便于大量生產(chǎn)。本實用新型采用改性環(huán)氧樹脂或改性丙烯酸酯和聚酰亞胺的優(yōu)點，先在導(dǎo)電金屬層銅箔上涂覆一層含有高導(dǎo)熱填料的聚酰胺酸，經(jīng)過高溫亞胺化后成為導(dǎo)熱的聚酰亞胺覆銅板，再在導(dǎo)熱的聚酰亞胺膠面上，涂布導(dǎo)熱的改性環(huán)氧樹脂或改性丙烯酸酯膠黏劑層。然后采用高溫壓合法將涂有導(dǎo)熱膠黏劑層的聚酰亞胺覆銅板與金屬基板壓合而形成低熱阻高絕緣金屬基覆銅板。本實用新型不使用高溫壓合設(shè)備，即可制備得到薄型化，低熱阻高絕緣綜合性能優(yōu)秀的散熱金屬基覆銅板。

圖1為本實用新型的低熱阻高絕緣金屬基覆銅板的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本實用新型做進一步描述如圖1所示，本實用新型的低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，包括導(dǎo)電金屬層銅箔1， 涂覆于導(dǎo)電金屬層銅箔上的導(dǎo)熱聚酰亞胺層2，涂覆于導(dǎo)熱聚酰亞胺層2上的導(dǎo)熱膠黏劑層3以及壓覆于導(dǎo)熱膠黏劑層3上的散熱金屬層4。其中導(dǎo)電金屬層銅箔1為電解銅箔或壓延銅箔，其厚度為0. 50z-50z ；所述導(dǎo)熱聚酰亞胺層由涂布與導(dǎo)電金屬層上的聚酰胺酸亞胺化形成，其厚度為13um-50um，優(yōu)選13um-30um。所述導(dǎo)熱膠黏劑層由改性環(huán)氧樹脂膠黏劑或改性丙烯酸酯膠黏劑層，其厚度為13um-50um，優(yōu)選13um-30um。所述低熱阻高絕緣層的厚度為25-60um ；所述的散熱金屬層為鋁板、銅板、鐵板，厚度0. 2mm-5mm，優(yōu)選鋁板厚度為 0. 5mm-2. 0mm。實施例1.將30g氮化鋁(平均粒徑2_3um)和500g NMP (N-甲基吡咯烷酮)在砂磨機中進行砂磨，后加入燒瓶中，然后再氮氣保護下加將摩爾比為0. 98的聯(lián)苯四酸二酐(BPDA)和二胺基二苯醚(ODA)的混合物70g，在25°C下攪拌20小時，進行聚合得到導(dǎo)熱的聚酰胺酸溶液。將上述導(dǎo)熱的聚酰胺酸溶液涂覆于IOz的電解銅上，厚度為15um，在160°C烘烤5 分鐘，然后放入氮氣保護烘箱內(nèi)于200-35(TC高溫亞胺化，冷去后得到導(dǎo)熱單面聚酰亞胺覆銅板，再對聚酰亞胺面進行電暈處理，以備后用。無鹵環(huán)氧樹脂GESR901 (宏昌電子材料股份有限公司，環(huán)氧當量475g/eq) 5 重量份、FC Hard XI-1072 (Resinous Kasei Co. , Ltd.環(huán)氧當量253g/eq) 4 重量份、 GELR128E(宏昌電子材料股份有限公司，環(huán)氧當量185g/eq)5重量份；HyPox RK 84L(CVC Thermoset Specialties,彈性體量 32 質(zhì)量％，環(huán)氧當量1350g/eq) 7 重量份，JER1256 (三菱化學(xué)株式會社，環(huán)氧當量9052g/eq)6重量份；二氨基二苯砜2.5重量份；1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑QE4MZ-CN) 0. 05重量份；氮化硼(平均粒徑2_3 μ m,純度99%以上)35重量份，氧化鋁(平均粒徑2-3 μ m，純度99%以上)25重量份；抗氧劑1010 (CIBA GEIGY Co.，Ltd. )0. 1重量份。將上述組分置于砂磨機中，加入丁酮溶劑，調(diào)節(jié)組合物的固體含量為65%，然后進行混合研磨制成無鹵阻燃粘合劑組合物的液態(tài)分散體。用涂布機將無鹵阻燃高導(dǎo)熱絕緣樹脂組合物的液態(tài)分散體涂在上述所得電暈過的導(dǎo)熱單面聚酰亞胺覆銅板，涂層厚度為15 μ m,然后在強制通風烘箱中將所涂覆的涂層在 150°C下干燥5分鐘，從而使無鹵阻燃粘合劑組合物涂層轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍袒癄顟B(tài)的膠層。將RCC 帶有膠層的表面和鋁板(型號5052H32，厚度為Imm)的粗糙處理面在60_190°C下，使用真空傳壓機通過熱壓而粘合在一起，制得散熱金屬基覆銅板。實施例2.將30g氮化鋁(平均粒徑2-3um)和500g NMP在砂磨機中進行砂磨，后加入燒瓶中，然后再氮氣保護下加將摩爾比為0.99的二苯甲酮四酸二酐(BTDA)和二胺基二苯醚 (ODA)的混合物70g，在25°C下攪拌20小時，進行聚合得到導(dǎo)熱的聚酰胺酸溶液。將上述導(dǎo)熱的聚酰胺酸溶液涂覆于IOz的電解銅上，厚度為20um，在160°C烘烤5 分鐘，然后放入氮氣保護烘箱內(nèi)于200-35(TC高溫亞胺化，冷去后得到導(dǎo)熱單面聚酰亞胺覆銅板，載對聚酰亞胺面進行電暈處理，以備后用。無鹵環(huán)氧樹脂GESR901 (宏昌電子材料股份有限公司，環(huán)氧當量475g/eq) 4 重量份、FC Hard XI-1072 (Resinous Kasei Co.，Ltd.環(huán)氧當量253g/eq)4 重量份、GELR128E(宏昌電子材料股份有限公司，環(huán)氧當量185g/eq) 3重量份；HyPox RK 84L (CVC Thermoset Specialties,彈性體量 32 質(zhì)量 ％，環(huán)氧當量1350g/eq) 2 重量份， KET4131A70(K0L0N，環(huán)氧當量215. 5g/eq) 1 重量份；合成橡膠 1072CG(Nantex Industry Co.，Ltd.丙烯腈含量27質(zhì)量％ )8重量份；二氨基二苯砜2重量份；1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑QE4MZ-CN) 0. 05重量份；氧化鋁(平均粒徑2_3 μ m,純度99%以上)75重量份；抗氧劑1010 (CIBA GEIGY Co.，Ltd. )0. 1重量份。將上述組分置于砂磨機中，加入丁酮溶劑，調(diào)節(jié)組合物的固體含量為65%，然后進行混合研磨制成無鹵阻燃粘合劑組合物的液態(tài)分散體。用涂布機將無鹵阻燃高導(dǎo)熱絕緣樹脂組合物的液態(tài)分散體涂在上述所得電暈過的導(dǎo)熱單面聚酰亞胺覆銅板上，涂層厚度為20 μ m，然后在強制通風烘箱中將所涂覆的涂層在150°C下干燥5分鐘，從而使無鹵阻燃粘合劑組合物涂層轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍袒癄顟B(tài)的膠層。將 RCC帶有膠層的表面和鋁板(型號5052H32，厚度為2mm)粗糙處理面在60_190°C下使用真空傳壓機通過熱壓而粘合在一起，制得散熱金屬基覆銅板。實施例3將30g氮化鋁(平均粒徑2-3um)和500g NMP在砂磨機中進行砂磨，后加入燒瓶中，然后再氮氣保護下加將摩爾比為0. 98的聯(lián)苯四酸二酐(BPDA)和二胺基二苯醚(ODA) 的混合物70g，在25°C下攪拌20小時，進行聚合得到導(dǎo)熱的聚酰胺酸溶液。將上述導(dǎo)熱的聚酰胺酸溶液涂覆于IOz的電解銅上，厚度為15um，在160°C烘烤5 分鐘，然后放入氮氣保護烘箱內(nèi)于200-35(TC高溫亞胺化，冷去后得到導(dǎo)熱單面聚酰亞胺覆銅板，載對聚酰亞胺面進行電暈處理，以備后用。丙烯酸酯共聚物SG-70L (宏昌電子材料股份有限公司)15重量份、FC Hard XI-1072 (Resinous Kasei Co.，Ltd.環(huán)氧當量253g/eq)4 重量份、GELRl28E(宏昌電子材料股份有限公司，環(huán)氧當量185g/eq) 5重量份；HyPox RK 84L(CVC Thermoset Specialties，彈性體量32質(zhì)量％，環(huán)氧當量1350g/eq) 7重量份；二氨基二苯砜1. 5重量份；1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑QE4MZ-CN)0. 05重量份；氮化硼(平均粒徑2_3 μ m, 純度99 %以上)35重量份，氧化鋁(平均粒徑2-3 μ m，純度99 %以上)25重量份；抗氧劑 1010 (CIBA GEIGY Co.，Ltd.) 0. 1重量份。將上述組分置于砂磨機中，加入丁酮溶劑，調(diào)節(jié)組合物的固體含量為65%，然后進行混合研磨制成無鹵阻燃粘合劑組合物的液態(tài)分散體。用涂布機將無鹵阻燃高導(dǎo)熱絕緣樹脂組合物的液態(tài)分散體涂在上述所得電暈過的導(dǎo)熱單面聚酰亞胺覆銅板上，涂層厚度為15 μ m，然后在強制通風烘箱中將所涂覆的涂層在150°C下干燥5分鐘，從而使無鹵阻燃粘合劑組合物涂層轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍袒癄顟B(tài)的膠層。將 RCC帶有膠層的表面和鋁板(型號5052H32，厚度為Imm)的粗糙處理面在60_190°C下，使用真空傳壓機通過熱壓而粘合在一起，制得散熱金屬基覆銅板。對比例1無鹵環(huán)氧樹脂GESR901 (宏昌電子材料股份有限公司，環(huán)氧當量475g/eq) 5 重量份、FC Hard XI-1072 (Resinous Kasei Co. , Ltd.環(huán)氧當量253g/eq) 4 重量份、 GELR128E(宏昌電子材料股份有限公司，環(huán)氧當量185g/eq)5重量份；HyPox RK 84L(CVC Thermoset Specialties，彈性體量32質(zhì)量％，環(huán)氧當量1350g/eq) 7重量份；二氨基二苯砜2重量份；1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑QE4MZ-CN) 0. 05重量份；氮化鋁(平均粒徑 2-3 μ m，純度99%以上)35重量份，氧化鋁(平均粒徑2-3 μ m，純度99%以上)25重量份； 抗氧劑1010(CIBA GEIGY Co.，Ltd. )0. 1重量份。將上述組分置于砂磨機中，加入丁酮溶劑， 調(diào)節(jié)組合物的固體含量為65%，然后進行混合研磨制成無鹵阻燃粘合劑組合物的液態(tài)分散體。用涂布機將無鹵阻燃高導(dǎo)熱絕緣樹脂組合物的液態(tài)分散體涂在厚度為IOz的電解銅箔上，涂層厚度為40 μ m，然后在強制通風烘箱中將所涂覆的涂層在150°C下干燥5分鐘，從而使無鹵阻燃粘合劑組合物涂層轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍袒癄顟B(tài)的膠層。將RCC帶有膠層的表面和鋁板(型號5052H32，厚度為Imm)的粗糙處理面在60_190°C下，使用真空傳壓機通過熱壓而粘合在一起，制得散熱金屬基覆銅板。以下對上述實施例和對比例所得的散熱金屬基覆銅板的性能進行測定對比，所得結(jié)果見表一測試方法如下1、焊接耐熱性按照IPC-6502. 4. 13進行測試材料的焊接耐熱性，其通過從金屬基覆銅板材料上切下25cm2大小制備測試樣品，然后使這些測試樣品在300°C的錫融化浴中浸泡Imin而測量。測試試樣沒有出現(xiàn)氣泡、分層，判定為“0K”。2、剝離強度按照IPC-6502. 4. 9方法，測試銅箔的剝離強度。具體方法為在金屬基覆銅板上通過曝光蝕刻形成銅箔寬度為Imm的線路，然后在25°C的條件下測量在與層壓材料表明形成180度角的方向上以50mm/min的速度剝離銅箔線路所需要力的最小值，并將該測量值作為剝離強度。3、熱導(dǎo)率測試按照ASTM D5470-2006方法，測試導(dǎo)熱絕緣層的熱導(dǎo)率。4、擊穿電壓測試[0067]按照IEC60243-1方法，測試導(dǎo)熱絕緣層的擊穿電壓，取5個點的平均值。表一實施例1-3和對比例1性能
權(quán)利要求1.一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于包括導(dǎo)電金屬層銅箔(1)，在所述的導(dǎo)電金屬層銅箔(1)上涂布有導(dǎo)熱聚酰亞胺層O)，在所述的導(dǎo)熱聚酰亞胺層( 上涂布有導(dǎo)熱膠黏劑層(3)，在所述的導(dǎo)熱膠黏劑層C3)上壓覆有散熱金屬層G)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的導(dǎo)電金屬層銅箔(1)為電解銅箔或壓延銅箔，其厚度為0. 50z-50z。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述導(dǎo)熱聚酰亞胺層O)的厚度為13um-50um。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的導(dǎo)熱膠黏劑層( 為改性環(huán)氧樹脂膠黏劑層或改性丙烯酸酯膠黏劑層，其厚度為13um-50um。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其特征在于所述的散熱金屬層為鋁板、銅板、鐵板，厚度0. 2mm-5mm。
專利摘要本實用新型公開了一種低熱阻高絕緣金屬基覆銅板，其中所述的金屬基覆銅板包括導(dǎo)電金屬層銅箔，在所述的導(dǎo)電金屬層銅箔上涂布有導(dǎo)熱聚酰亞胺層，在所述的導(dǎo)熱聚酰亞胺層上涂布有導(dǎo)熱膠黏劑層，在所述的導(dǎo)熱膠黏劑層上壓覆有散熱金屬層。本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種成本相對較低，熱阻相對比較低，絕緣性好的金屬基覆銅板。本實用新型的金屬基覆銅板具有低熱阻，高絕緣、薄型化特點，同時具有優(yōu)異的耐熱性，阻燃性及高的剝離強度。
文檔編號C09J163/00GK202029463SQ20102066074
公開日2011年11月9日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉沛然, 劉茜, 張家驥, 李國法 申請人:新高電子材料(中山)有限公司