专利名称：电气线路的复合散热体的制作方法
技术领域：
本发明关于一种散热体，特别是指一种可将电气电路所产生的热能，进行全面性
直接扩散并迅速散热，大幅降低热阻系数，有效确保电气电子元件效能及使用寿命的电气线路的复合散热体。
背景技术：
目前照明设备包括有路灯照明、广告照明、室内照明及机器设备照明等种类， 一般照明设备的照明光源大多采用白炽灯泡、日光灯管、水银灯等种类，除了汞蒸气造成环境污染，照明效率差，耗电量相对增加之外，并且容易损坏，同时其使用寿命短，以致须经常维修更换，浪费人力、物力及时间，因此有待加强改善。 现今室内外、机器、广告等照明设备的照明光源已考虑改采用固态光源发光二极管，以提高照明效率，并且节省电力。惟此照明光源必须于电路基板上排列布置复数个发光二极管，但随着发光二极管的设置数量及输出功率的增加，在电>光>热转换过程，相对产生高温度热量，因此必须透过电路基板的绝缘层传导至散热器及其鳍片进行散热。
惟LED发光二极管的电路基板必须藉由黏胶贴合于散热器表面，以致无法全面牢固密合，影响热传导效率，并且容易发生老化及脱落，导致散热效率差、散热速度慢，因此发光二极管长期间使用时，容易造成温度过高，严重影响发光二极管的照明效能，进而造成光衰，縮减使用寿命，因此有必要进一步改良。 为了克服上述问题，目前习用的具有散热的电路板材料种类及结构如下 种类一、FR4基材的印刷电路板其板材并不具有导热及散热功能。 种类二、金属芯印刷电路板Metal Core PCB(MCPCB):其结构为铜箔(电路)层、
绝缘(介电)层及铝基板(金属核心)层三种不同材质层迭构成。 种类三、陶瓷基板其结构是透过电路直接以导电银浆施作于基板的表面。 为了强化LED的散热，种类一的FR4印刷电路板已不敷应付，因此提出了种类二的
内具金属核心的印刷电路板(MCPCB)，运用设置于电路板底部的铝或铜等热传导性较佳的
金属来加速散热，虽然种类二的(MCPCB)可达到散热之效，然而也因绝缘层的特性使其热
传导受到若干限制；种类三陶瓷基板结构亦仅适用于小尺寸、极高操作温度及容易处理高
功率元件上。 由此可见，上述物品仍有诸多缺失，而亟待加以改良。 本发明设计人鉴于上述习用物品所衍生的各项缺点，加以改良创新，并经多年苦心孤诣潜心研究后，终于成功研发完成本发明电气线路的复合散热体。
发明内容
本发明的目的是提供一种电气线路的复合散热体，能有效达到全面性直接扩散迅速散热，大幅度降低热阻系数，确保电气电子元件的效能及使用寿命。
为此，本发明采如下具体方案以实现上述目的
—种电气线路的复合散热体，其包含有 散热器，该散热器设有由金属或陶瓷、石墨材料构成的数散热鳍片；导热绝缘层，该导热绝缘层含有均匀分布的热传导粉体，采用前表面处理技术将该热传导粉体表面进行处理，并结合该热传导粉体微粒子的烧结分散的液体材料，使其施作于散热器的另侧表面上；电气线路层，含有均匀分布的胶材及低阻抗电性传导粉体，并结合于导热绝缘层的另侧表面上，该电气线路层上设有接点，透过该接点电性连接电子元件的相对接脚；该电器线路层结合于导热绝缘层的表面上并施以化学沉积镍表面处理；绝缘漆层，结合于导热绝缘层另侧表面及电气线路层的另侧表面上。 该导热绝缘层是利用混炼制程使该热传导粉体均匀分布于烧结分散的液体材料中。 该热传导粉体选用氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅的高电阻抗粉体，并由其中两
种以上材料混合而成，使导热绝缘层具有高绝缘的电阻抗106 1019Q. cm。 该热传导粉体微粒子的热传导粉体表面处理技术对该热传导粉体进入分散液体
的前置处理作业以醇类溶解氟化合物或有机硅再予以水解，再加入前述材料的一或是由
二种以上热传导粉体材料混合再以烘烤将表面的空气及水分子去除干净得到干燥的导热
陶瓷粉体，此导热粉体经表面处理后其粉体的表面完全包覆一层高分子材料如氟化合物或
有机硅。
该热传导粉体表面烧结液体的材料配置为此溶液液体为醇及甲基乙烷及酮、乙
醚溶剂，以相对应顺序溶解有机硅酚醛、或有机硅以及丁晴或氯丁或聚硫的弹性胶体再加
入溶胶的少许填充物到完全互溶暨完成该热传导粉体表面烧结液体材料配置。 该导热绝缘层通常选用3% 15%重量比之间的表面烧结液体材料与97%
85%之间的热传导粉体搭配，以获得3W/mk 150W/mk热传系数的导热材料层。 该热传导粉体与表面烧结液体经由混炼制程后，以涂布或喷涂或网版印刷以重复
多次层迭方式，于散热器的表面施作出0. 01 15mm厚度的导热绝缘层，藉由表面烧结液体
材料的分子结构以紧密牢固结合。 该电气线路层使用10% 70%之间的胶材与90% 30%之间的低阻抗电性传导粉体搭配。 该低阻抗电性传导粉体为银粉、银铜粉、银铝粉、银镍粉及铜粉，以不规则型颗粒搭配。 该电气线路层的表面处理程序为
(1)脱酯去除散热器表面残余的油酯；
(2)以活化剂活化电气线路层表面； (3)无电沉镍无电沉镍沈积镀液硫酸镍主剂的络合剂。
(4)透过热水清洗。 采用上述方案，本发明主要是透过导热绝缘层的设置，并将导热绝缘层与电气线路层结合于散热器表面，又于导热绝缘层及电气线路层外则又设有一绝缘漆层作为防锡焊作用，使一般电路上的热源的元件得以全面性直接扩散迅速散热，得以将电气、电子元件所产生的热能有效排出，大幅度降低热阻系数，确保电气、电子元件的工作效能及使用寿命。
图1为本发明的散热器及导热绝缘层结构示意图
图2为本发明的电气线路层结合结构示意图3为本发明的绝缘漆层结合结构示意图4为本发明的电气电子元件结合结构示意图5为本发明的散热体立体结构示意图6为本发明的散热体反面角度立体结构示意图
图7为本发明的立体实施结构示意图。
主要元件符号说明
10散热器 11另侧表面 12
20导热绝缘层 21另侧表面 30
31接点 32另侧表面 40
50 电子元件 51 接脚
散热鳍片 电气线路层
具体实施例方式
请参阅图1至图7所示，为本发明所提供的电气线路的复合散热体的平面结构、立 体结构及实施作动示意图，可达成本发明目的的电气线路的复合散热体，该电气线路复合 散热体包含有 —散热器IO，该散热器10设有数散热鳍片12或金属板、陶瓷板、石墨板等散热材 质，透过散热器10的设置，使其得以将电气电子元件50所产生的热能有效排出，另侧表面 ll则设有导热绝缘层20; —导热绝缘层20，该导热绝缘层20含有均匀分布的热传导粉体，并结合于散热器 10的另侧表面11上；该导热绝缘层20包含有热传导粉体以及用来结合该热传导粉体微 粒子的分散液体，并利用混炼制程使该热传导粉体均匀分布于分散液体中。该热传导粉体 可选用如氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅等高电阻抗粉体，且该热传导粉体可由前述材料 的一或是由二种以上材料混合而成，使导热绝缘层20具有高绝缘的电阻抗106 1019Q. cm。而热传导粉体材料可为球型或不规则的结晶颗粒，选用适宜的平均粒度约在0. 01 100iim。
该热传导粉体表面处理技术 该热传导粉体进入分散液体的前置处理作业 以醇类如乙醇、异丙醇等溶解氟化合物或有机硅等再予以水解(例如浸泡)，再加 入前述材料的一或是由二种以上热传导粉体材料混合再以低温约6(TC 15(TC烘烤将表 面的空气及水分子去除干净以得干燥的导热陶瓷粉体。 该热传导粉体表面处理后除得到良好的分散性外，其表面亦完全包覆一层氟化合
物或有机硅等有利粉体分散及烧结结晶与分子间的交联。 该热传导粉体表面烧结液体材料的配置，可选用如下方法 此溶液液体为醇类及甲基乙烷及酮(丁酮)、乙醚等溶剂，以相对应顺序溶解有机 硅酚醛(酚醛改性有机硅单体)、或有机硅(环氧-酚醛-聚酯等改性有机硅)以及丁晴或 氯丁或聚硫等弹性胶体再加入溶胶(A10H+H20+乙醇)的少许填充物到完全互溶暨完成该热传导粉体表面烧结液体材料的配置。 再者，导热绝缘层20可藉由上述表面烧结液体材料与热传导粉体的重量比例混 合，以获得所需的高热传导性及挠性、耐温性、抗剪强度、耐老化、抗剥强度、耐磨损、耐冲击 等材料物性； —般而言，该导热绝缘层20通常选用3% 15%重量比之间的表面烧结液体材料 与97% 85%之间的热传导粉体搭配，以便获得约3W/mk 150W/mk热传系数的导热材料层。 上述热传导粉体与表面烧结液体经由混炼制程后，以涂布或喷涂或网版印刷等以 重复多次层迭方式施作成型方式，于散热器10的另侧表面11作出0.01 15mm厚度的导 热绝缘层20，藉由表面烧结液体材料的分子结构以紧密牢固结合。 —电气线路层30，该电气线路层30含有均匀分布的胶材及低阻抗电性传导粉体， 并结合于导热绝缘层20的另侧表面21上，电气线路层30上则设有接点31，透过接点31得 以电性连接电子元件50的相对接脚51 ;其中该胶材与低阻抗电性传导粉体由不同比例混 合而成，使电气线路层30的金属阻抗值为1010至10—6 Q ; 上述电器线路层30结合于导热绝缘胶层20的表面上并施以表面处理，此表面处
理工程为化学沉镍工程，此工程的特性可满足于电子产业的RoHs/WEEE等条例，亦可强化
其硬度、耐磨性及降低上述该电气线路层30电阻系数以满足电器电路设计的参数值，此化
学沉镍工程可选择性只施作于含有均匀分布的胶材及低阻抗电性传导粉体的电气线路层
30上；该表面处理程序为 1.脱酯去除散热器表面残余的油酯。 2.活化剂活化电气线路层表面。 3.无电沉镍施作无电沉镍沈积镀液硫酸镍为主剂的络合剂。
4.透过热水清洗。 —般而言，电气线路层30最好选用10% 70%之间的胶材与90% 30%之间的 低阻抗电性传导粉体搭配，此低阻抗电性传导粉体可选用银粉、银铜粉、银铝粉、银镍粉及 铜粉等不规则型颗粒搭配，最佳平均粒度约在10 4000NM。 而胶材可选用如环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯树脂(PVAC)、硅 素(Silicon)树脂或合成橡胶等，且该胶材可以前述材料的一或是由二种以上材料混合而 成。 于实际制作程序中，低阻抗电性传导粉体与胶材经由混炼制程后，以涂布或喷涂 或网版印刷方式，于导热绝缘层20另一侧表面21施作出0. 005 0. lmm厚度的电气线路 层30，且藉由其胶材的分子结构以紧密牢固结合，并且达到一般印刷电路板的铜箔层功能。
—绝缘漆层40，该绝缘漆层40结合于导热绝缘层20另侧表面及电气线路层30的 另侧表面21、32上，透过绝缘漆层40的设置，作为防锡焊作用。使一般电路上的热源元件 或IC，得以全面性直接扩散迅速散热，大幅度降低热阻系数，确保电气电子元件50的效能 及使用寿命；上述电子元件50可为发光二极管。 本发明电气线路复合散热结构体设计，主要由散热器10直接结合导热绝缘层20 及其电气线路层30与绝缘漆层40，能够达到电气电子电路复合散热功效，以进行全面性直 接扩散迅速散热，大幅降低热阻系数，确保电气、电子元件50的效能及使用寿命。
上列详细说明是针对本发明的一可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限 制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案 的专利范围中。
权利要求
一种电气线路的复合散热体，其特征在于包含有，散热器，该散热器设有由金属或陶瓷、石墨材料构成的数散热鳍片；导热绝缘层，该导热绝缘层含有均匀分布的热传导粉体，采用前表面处理技术将该热传导粉体表面进行处理，并结合该热传导粉体微粒子的烧结分散的液体材料，使其施作于散热器的另侧表面上；电气线路层，含有均匀分布的胶材及低阻抗电性传导粉体，并结合于导热绝缘层的另侧表面上，该电气线路层上设有接点，透过该接点电性连接电子元件的相对接脚；该电器线路层结合于导热绝缘层的表面上并施以化学沉积镍表面处理；绝缘漆层，结合于导热绝缘层另侧表面及电气线路层的另侧表面上。
2. 如权利要求1所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该导热绝缘层是利用混 炼制程使该热传导粉体均匀分布于烧结分散的液体材料中。
3. 如权利要求1所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该热传导粉体选用氧化 铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅的高电阻抗粉体，并由其中两种以上材料混合而成，使导热绝缘 层具有高绝缘的电阻抗106 1019 Q . cm。
4. 如权利要求1所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该热传导粉体微粒子的 热传导粉体表面处理技术该热传导粉体进入分散液体的前置处理作业以醇类溶解氟化合物或有机硅再予以水解，再加入前述材料的一或是由二种以上热传 导粉体材料混合再以烘烤将表面的空气及水分子去除干净得到干燥的导热陶瓷粉体，此导 热粉体经表面处理后其粉体的表面完全包覆一层高分子材料如氟化合物或有机硅。
5. 如权利要求1所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该热传导粉体表面烧结 液体的材料配置为此溶液液体为醇及甲基乙烷及酮、乙醚溶剂，以相对应顺序溶解有机硅酚醛、或有机硅 以及丁晴或氯丁或聚硫的弹性胶体再加入溶胶的少许填充物到完全互溶暨完成该热传导 粉体表面烧结液体材料配置。
6. 如权利要求1所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该导热绝缘层通常选用3% 15%重量比之间的表面烧结液体材料与97% 85%之间的热传导粉体搭配，以获得 3W/mk 150W/mk热传系数的导热材料层。
7. 如权利要求1所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该热传导粉体与表面烧 结液体经由混炼制程后，以涂布或喷涂或网版印刷以重复多次层迭方式，于散热器的表面 施作出0.01 15mm厚度的导热绝缘层，藉由表面烧结液体材料的分子结构以紧密牢固结合。
8. 如权利要求l所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该电气线路层使用10% 70%之间的胶材与90% 30%之间的低阻抗电性传导粉体搭配。
9. 如权利要求1所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该低阻抗电性传导粉体 为银粉、银铜粉、银铝粉、银镍粉及铜粉，以不规则型颗粒搭配。
10. 如权利要求1所述的电气线路的复合散热体，其特征在于该电气线路层的表面处理程序为(1)脱酯去除散热器表面残余的油酯；(2) 以活化剂活化电气线路层表面；(3) 无电沉镍无电沉镍沈积镀液硫酸镍主剂的络合剂。(4) 透过热水清洗。
全文摘要
一种电气线路复合散热体，其包含有一散热器，该散热器的一侧设有数散热鳍片，并于另侧设有导热绝缘层，该导热绝缘层含有均匀分布的热传导粉体，导热绝缘层上则设有一电气线路层，该电气线路层含有均匀分布的胶材及低阻抗电性传导粉体，其上设有接点，透过接点得以电性连接电子元件；导热绝缘层及电气线路层外则又设有一绝缘漆层作为防锡焊作用，使电路上具热源的元件或IC得以全面性直接扩散迅速散热，大幅度降低热阻系数，确保电气电子元件的效能及使用寿命。
文档编号H01L23/36GK101737750SQ20081007213
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者李秀婷, 范华珠 申请人:臣相科技实业股份有限公司;旭立科技股份有限公司;菁晟科技有限公司