專利名稱：基板結構及適用于該結構的導熱絕緣膠底材結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基板結構，尤其涉及一種于絕緣層或導熱絕緣膠底層的至少一側形成有粘合層的基板結構，以及一種適用于該結構的絕緣層或導熱絕緣膠底材結構。
背景技術：
由于發(fā)光二極管等各種高功率(如功率大于3W者)電子組件的散熱需求大幅提升，傳統(tǒng)印刷電路板的散熱效果已無法滿足許多電子產品的需求，而逐漸被散熱效率較佳的金屬電路板所取代。一般而言，在制作金屬電路板前需先準備金屬基板，而常見的金屬基板主要包括 絕緣層，常見者包含將纖維材料(如玻璃纖維布)含浸于樹脂組成物后加熱所得的預浸材 (prepreg)，此外，絕緣層也可為不具有纖維材料的無玻纖型粘合片；導電層，如銅箔；以及散熱層，如鋁板。然而，在前述結構中，非金屬的絕緣層與導電層、散熱層等金屬層間常有黏著性或密著性不佳等問題，進而易導致分離或爆板，使得金屬電路板制作困難且質量信賴度低，無法滿足目前市場需求。
發(fā)明內容有鑒于前述問題，本實用新型提供一種基板結構，其利用形成于絕緣層任一側的粘合層來增加絕緣層和導電層及/或散熱層之間的黏著力，同時避免基板因暴露于化學藥劑或因電路板制程的高溫而出現(xiàn)的剝離問題，進而使電子產品壽命增加。本實用新型的目的之一，在于提供一種基板結構，包括一絕緣層，具有一第一側與一第二側；一導電層，位于絕緣層的第一側，該導電層可形成電路；以及一散熱層，位于絕緣層的第二側；其中，絕緣層第一側或第二側的表面形成有一粘合層，用以將該導電層或該散熱層粘合至該絕緣層。在較佳的情形下，絕緣層第一側及第二側的表面都形成有一粘合層，用以將該導電層及該散熱層粘合至該絕緣層。此外，粘合層較佳為具有均勻的厚度，若以涂布量計，粘合層的厚度是介于0. 1至1000毫克/平方米，較佳是介于100至200毫克/平方米。本實用新型的另一目的，在于提供一種導熱絕緣膠的底材結構，包括一導熱絕緣膠本體，具有一第一側與一第二側；一第一粘合層，粘合至該導熱絕緣膠層本體第一側的表面；以及一第二粘合層，粘合至該導熱絕緣膠本體第二側的表面。在較佳的情形下，第一粘合層及第二粘合層都具有一均勻的厚度，且該厚度以涂布量計是介于0.1至1000毫克/平方米，較佳是介于100至200毫克/平方米。

圖1為本實用新型基板結構一較佳實施例的剖面示意圖。主要組件符號說明[0012]10基板結構11絕緣層13粘合層15散熱層17導電層
具體實施方式
為充分說明本實用新型目的、特征及功效，使本實用新型所屬技術領域中具有通常知識者能了解本實用新型的內容并可據(jù)以實施，現(xiàn)借由下述具體實施例配合所附的圖式，對本實用新型做一詳細說明如下。如圖1所示，其為本實用新型基板結構一較佳實施例的剖面示意圖。其中，基板結構10主要包括絕緣層11、粘合層13以及分別位于絕緣層兩側的散熱層15與導電層17。在本實用新型中，基板結構10的絕緣層11可在至少一側形成有厚度均勻的粘合層13，也可于兩側均形成有厚度均勻的粘合層13，如圖1所示。此外，散熱層15可包括鋁或其合金，而導電層17可包括銅或其合金。欲制備粘合層，可以浸漬或噴霧等方式對絕緣層11至少一側的表面進行粘合層材料的涂布處理，并以25至120°C的溫度進行干燥步驟5秒至5分鐘，以在絕緣層表面上形成均勻分散且保有充分黏著特性的粘合層13。在本實用新型中，粘合層材料含有硅烷偶合劑，其為分子中具有二個以上反應基的有機硅單體，且二個反應基其中之一為與無機質(玻璃、金屬等)化學鍵結的反應基，另一個為與有機材料(各種合成樹脂)化學鍵結的反應基，其中，與有機材料化學鍵結的反應
基可為乙烯基、胺基、環(huán)氧基、丙烯酸基等。在本實用新型中，可使用的硅烷耦合劑并無特別限定，且可為如3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等具有環(huán)氧基的硅烷耦合劑，且可使用一種或一種以上的硅烷耦合劑。此外，粘合層材料較佳為含有環(huán)氧樹脂以及環(huán)氧樹脂硬化劑，二者組成一環(huán)氧樹脂系統(tǒng)。其中，環(huán)氧樹脂可為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚AD型環(huán)氧樹脂、 酚醛清漆系環(huán)氧樹脂、鄰甲苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)式環(huán)氧樹脂、甘油三醚型環(huán)氧樹脂、聚縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂等，且其分子量較佳是介于330至3000、環(huán)氧當量較佳是介于 150至3000。環(huán)氧樹脂硬化劑層可為多胺類、苯酚類、酸酐或羧酸類等，其中多胺類可為乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺等脂肪族胺、間二甲苯二胺、對二甲苯二胺等具有芳香環(huán)的脂肪族胺、1，3_雙(胺基甲基)環(huán)己烷、異佛爾酮二胺、原冰片烯基二胺等脂環(huán)式胺、二胺基二苯基甲烷、甲基苯二胺等芳香族胺；苯酚類可為兒茶酚、間苯二酚、氫醌等多取代基單體及甲基酚醛樹脂型苯酚樹脂等；酸酐或羧酸類可為癸烯基琥珀酸酐、聚己二酸酐等脂肪族酸酐、(甲基)四氫酞酸酐、(甲基)六氫酞酸酐等脂環(huán)式酸酐、酞酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐等芳香族酸酐以及這些的羧酸等。在較佳實施例中，環(huán)氧樹脂系統(tǒng)中可添加以下硬化促進劑的至少一種(a)陽離子系觸媒三氟化硼錯合物，如RNH2 · BF3> R2NH · BF3、R3N · BF3等，其中R可為芳香基、脂肪基或環(huán)脂肪基；(b)陰離子系觸媒三級胺、金屬氫氧化物、單環(huán)氧化物的配位陰離子觸媒， 如R3N、NCH2C-C(NH)-N(CH3)2等常用硬化劑，其中R可為芳香基、脂肪基或環(huán)脂肪基；(C)咪唑1-甲基咪唑、1，2_ 二甲基咪唑、2-十五烷基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑。在前述組成中，環(huán)氧樹脂與環(huán)氧樹脂硬化劑的配合比例，一般而言可以借由環(huán)氧樹脂與環(huán)氧樹脂硬化劑制作環(huán)氧樹脂硬化物時的標準配合范圍，具體而言對環(huán)氧樹脂中環(huán)氧基數(shù)而言環(huán)氧樹脂硬化劑中的活性氫數(shù)為0. 5至5. 0，較佳為0. 8至1. 4 ；環(huán)氧樹脂硬化促進劑與環(huán)氧樹脂的配合比例一般為0. 1至10重量％，較佳為0. 5至3. 0重量％ (依環(huán)氧當量計算而得)。另一方面，硅烷偶合劑及/或環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的溶劑稀釋比例，一般為0. 1 至10重量％，較佳為0. 5至5.0重量％。上述絕緣層較佳為一種導熱絕緣膠，其可由樹脂與導熱性無機填充物混合而成， 且可配合產品與制程需求制作成黏著膠型態(tài)及含浸玻纖型粘合片或無玻纖型粘合片。其中，樹脂可為一般泛用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚亞酰氨樹脂、聚楓醚類樹脂、硅氧樹脂、鐵弗龍及聚酯樹脂等，而無機填充物可為二氧化硅、三氧化二鋁、氫氧化鋁、氮化硼、氮化鋁等具絕緣及高導熱性者。在本實用新型中，粘合層在絕緣層表面的涂布量較佳是介于0. 1至1000毫克/平方米，更佳是介于100至200毫克/平方米。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，倘若涂布量未滿0. 1毫克/平方米，則熱壓時金屬層與絕緣層之間不易取得充分的接黏強度；另一方面，若涂布量超過 1000毫克/平方米，則接黏強度過飽和，容易形成硅烷鍵而使得操作變困難。此外，粘合材料層較佳是以高揮發(fā)性溶劑予以稀釋涂布以形成粘合層。涂布方法并無特別限制，可使用輥涂法、噴涂法、棒涂法、浸漬法等方法。涂布后，令溶劑等揮發(fā)、飛散并且干燥為佳。在本實用新型中，含有上述環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂硬化劑及環(huán)氧樹脂硬化促進劑的溶劑及/或水稀釋溶液在涂布后是以25至120°C的溫度干燥5秒至5分鐘(較佳為30秒至150秒)。其中，溶劑可為90至95重量％，且溶劑可為有機者，如烴類(例如己烷、石油醚、環(huán)己烷、甲苯等)、鹵代烴烷(例如二氯甲烷、四氯化碳、一氟三氯甲烷等)、酮類(例如丙酮、丁酮、異佛爾酮等)、醚類(例如乙醚、苯乙醚、四氫呋喃、乙二醇二甲醚等)、醇類(例如異丙醇、正丁醇、苯甲醇等)、酯類(例如乙酸乙酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇碳酸酯等)等或上述的混合，或多官能基的有機溶劑(例如乙二醇一甲醚、雙丙酮醇等)，或無機者(例如水、礦物酸水溶液)。據(jù)此，本實用新型可針對絕緣層或導熱絕緣膠的底材對于金屬的親和力不足，以致在制作金屬基板時可能有抗拉力不足、耐熱性下降及耐電壓特性下降等問題，透過絕緣層或導熱絕緣膠的底材的簡單表面處理來解決前述問題。相較于針對金屬表面的改質處理所造成處理層過厚、處理層厚度不均及步驟繁雜等問題，本實用新型是將硅烷偶合劑直接處理在絕緣層或導熱絕緣膠的底材上，故在與金屬板進行壓合程序時，會由于膠片加熱后所產生的流動性，讓熔融態(tài)的粘合層材料具有均勻流動性，而使金屬板及絕緣層或導熱絕緣膠上都有厚度均勻的硅烷偶合劑幫助兩者緊密接合，而不會有硅烷偶合劑聚集的問題， 使形成的粘合層可具有均勻的厚度，且可大幅增加接合力。以下謹以數(shù)實例說明本實用新型結構的制備方式以及所能達成的功效。首先，以下述方法配制數(shù)種粘合層材料的溶液取10公克液態(tài)環(huán)氧樹脂(可采用陶氏化學公司型號為DER331的產品)溶于少量丙酮中，再加入0. 1公克環(huán)氧樹脂硬化促進劑(可采用Degussa Fine Chemicals公司型號為Dyhard UR500的產品)攪拌均勻備用。取40公克3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(可采用信越化學公司型號為 KBM-403的產品)，加入10公克pH3至4的水溶液中攪拌均勻，再加入1公克環(huán)氧樹脂硬化劑(可采用Degussa Fine Chemicals公司型號為Dyhard 100S的產品)攪拌混合。將上述兩溶液混合均勻可得到硅烷偶合劑為66. 5重量％的粘合層材料的溶液。 將所得的溶液以異丙醇分別稀釋可得到硅烷偶合劑為2重量％的溶液(以代號A表示)及硅烷偶合劑為5重量％的溶液(以代號B表示)。另外，再配制一份未添加環(huán)氧樹脂系統(tǒng)(即不含環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂硬化劑及環(huán)氧樹脂硬化觸進劑)的硅烷偶合劑為5重量％的溶液(以代號C表示)。將厚度100微米的絕緣層(如絕緣散熱膠層)裁剪為10公分見方，以噴涂方法將上述A、B、C等溶液分別均勻噴上約100至500毫克/平方米，再經由熱風80°C烘烤5分鐘， 使其中的溶劑揮發(fā)干燥，以得到三種不同的絕緣層。此外，制備未經粘合層材料溶液處理的絕緣層以作為第四種絕緣層。將厚度35微米的印刷電路板用電解銅箔(可采用李長榮化學工股份有限公司型號為GR-THE-LP3的產品)裁切成10公分見方，再取一 10公分見方的鋁合金板材(可采用5052或6061的鋁合金材質)。之后，由上而下依序將電解銅箔、前述絕緣層、鋁合金板材分別進行迭合，并借由壓合機進行標準熱壓程序(180°C、90分鐘周期) 成形為以下四種基板基板一粘合層含硅烷偶合劑2重量％、環(huán)氧樹脂系統(tǒng)0. 5重量％，溶劑比例 97. 5% ；基板二 粘合層含硅烷偶合劑5重量％、環(huán)氧樹脂系統(tǒng)1. 25重量％，溶劑比例 94. 9% ；基板三粘合層含硅烷偶合劑5重量％、不含環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，溶劑比例95. 0% ；基板四無粘合層。接著，分別對各基板進行以下測試1.錫爐測試采用IPC-TM-650 2. 4. 13測試標準。2.耐電壓測試采用ASTM D149測試標準。3.剝離強度測試采用IPC-TM-650 2. 4. 8或ASTM D2861測試標準。測試結果如下表所示
權利要求1.一種基板結構，其特征在于，包括一絕緣層，具有一第一側與一第二側；一導電層，位于該絕緣層的第一側，該導電層可形成電路；以及一散熱層，位于該絕緣層的第二側；其中，該絕緣層第一側或第二側的表面形成有一粘合層，用以將該導電層或該散熱層粘合至該絕緣層。
2.如權利要求1所述的基板結構，其特征在于，該絕緣層第一側及第二側的表面都形成有一粘合層，用以將該導電層及該散熱層粘合至該絕緣層。
3.如權利要求1或2所述的基板結構，其特征在于，該粘合層具有一均勻的厚度。
4.如權利要求1或2所述的基板結構，其特征在于，該粘合層是以涂布方式形成，且其厚度以涂布量計是介于0. 1至1000毫克/平方米。
5.如權利要求4所述的基板結構，其特征在于，該粘合層的厚度以涂布量計是介于100 至200毫克/平方米。
6.一種導熱絕緣膠的底材結構，其特征在于，包括一導熱絕緣膠本體，具有一第一側與一第二側；一第一粘合層，粘合至該導熱絕緣膠本體第一側的表面；以及一第二粘合層，粘合至該導熱絕緣膠本體第二側的表面。
7.如權利要求6所述的導熱絕緣膠的底材結構，其特征在于，該第一粘合層及該第二粘合層都具有一均勻的厚度。
8.如權利要求6或7所述的導熱絕緣膠的底材結構，其特征在于，該第一粘合層及該第二粘合層都是以涂布方式形成于該導熱絕緣膠本體的表面，且其厚度以涂布量計是各自獨立介于0. 1至1000毫克/平方米。
9.如權利要求6或7所述的導熱絕緣膠的底材結構，其特征在于，該第一粘合層及該第二粘合層都是以涂布方式形成于該導熱絕緣膠本體的表面，且其厚度以涂布量計是各自獨立介于100至200毫克/平方米。
專利摘要本實用新型提供一種基板結構，包括一絕緣層，具有一第一側與一第二側；一導電層，位于該絕緣層的第一側，該導電層可形成電路；以及一散熱層，位于該絕緣層的第二側；其中，該絕緣層第一側或第二側的表面形成有一粘合層，用以將該導電層或該散熱層粘合至該絕緣層。本實用新型利用粘合層來增加絕緣層和導電層及/或散熱層之間的黏著力，同時避免因電路板制程的高溫而造成的剝離問題，進而使電子產品壽命增加。此外，本實用新型還提供一種適用于該結構的絕緣層或導熱絕緣膠底材結構。
文檔編號H05K1/02GK202111934SQ20112021285
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權日2011年6月21日
發(fā)明者李其鴻 申請人:德豫科技股份有限公司