一种高导热金属基板及其制作方法
【专利摘要】本发明涉及高导热金属基板及其制作方法。所述高导热金属基板包括多孔LCP膜，涂覆在多孔LCP膜两面上的导热系数为2-6W/m.K的导热绝缘层，涂覆在金属箔上的导热系数为1-4W/m.K的导热绝缘层及金属箔。通过在多孔LCP膜两面及金属箔的一面涂覆导热绝缘层，然后压合制备高导热金属基板。本发明制得的金属基板不仅具有高的导热系数且具有优异的介电性能。
【专利说明】一种高导热金属基板及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属基板及其制作方法，尤其涉及一种高频电路用高导热金属基板及其制作方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着计算机和信息通讯设备的高性能化与高功能化的发展，为了能够高速传输和处理大容量信息，操作信号愈趋于高频化，因而对电子电路基材提出了较高的要求，这其中就包括较优异的介电性能，即低的介电常数和低的介质损耗因子。而且，电子产品的“轻、薄、短、小”化，使得电路板的集成度越来越高，搭载的元器件越来越多，在工作时单位面积散发的热量越来越多，为了保证电子元器件的工作稳定性、可靠性等性能对电子电路基材的散热性要求越来越高，还需要电子电路基材具有高的导热系数和低的热阻。
[0003]目前，常用于超高频电路用的覆铜板主要以玻璃纤维布浸溃以聚四氟乙烯乳液，然后通过高温烧结(320-400°C)压合成，如CN 102173172A公开了一种聚四氟乙烯覆铜板制备方法，包括玻纤布的预处理、浸溃液的制备、玻纤布浸溃制得介质布和介质布覆铜覆铝。此种方法存在层压温度高(360-380°C)，工序多，耗能大和导热性能不佳等缺点。
[0004]高导热覆铜板目前主要采用以环氧树脂为基体树脂体系，双氰胺为固化剂，复配以各类高导热填料，通过玻璃纤维布浸溃以高导热胶水体系，上胶和层压后制成板材，如CN101767481A公开了一种高导热覆铜板的制备方法，采用多官能环氧树脂和聚氨酯混合物，以双氰胺为固化剂，浸溃介质为玻璃布，制成单面或双面覆铜板。虽然此法能制得一定导热系数的覆铜板，但是由于玻璃纤维布的存在，使板材的导热系数不高，热阻偏大和介电性能不佳等缺点。另外一种制备高热导热覆铜板的方法，就是采用涂树脂铜箔(RCC)的方法，此方法未使用玻璃纤维布，有利于提高导热系数。如CN 101580626A公开了一种高导热无齒难燃的树脂组合物，以含磷环氧为基体树脂体系，添加以大量高导热填料，通过涂覆制成高导热涂树脂铜箔(RCC)经加温加压后，制得无卤高导热覆铜板。但是该方法制得的覆铜板的介电性能不佳。
[0005]液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer,缩写LCP)结构规整，利于声子传热，导热系数高，同时具有优良的耐热性、尺寸稳定性、耐化学性的性能。LCP的分子结构高度对称，极性低，介电性能优异(在1-25GHZ频率范围内其介电常数Dk=2.8 ;介电损耗角正切值Df=0.002)，导热系数高(0.3-0.5ff/m.K)，是一种较为理想的高频用高导热覆铜板的树脂材料。基于其优异的介电性能与良好的综合性能，目前LCP已被用于覆铜板领域，主要用来制作高频挠性覆铜板和挠性电路板，能很好的满足电子通讯产品的高频高速传输特性。
[0006]如CN 1829412A公开了一种采用LCP膜与铜箔压制的双面挠性电路基板，适用于高频信号的传送且可挠曲性能好。CN102922809A公开了一种采用玻璃布两侧叠有LCP，并通过高温压合，制得的高频覆铜板具有较好的刚性。CN 201830544U公开了由导热性绝缘基膜，涂覆在导热型绝缘基膜上的导热绝缘胶层，以及覆铜板组成的高导热覆铜板结构。
[0007]目前，LCP在覆铜板中的应用主要集中于制作高频电路用覆铜板，这种板材虽然介电性能优良，但整板导热性能不佳，不能有效的满足电子元器件的高散热性。同样普通的高频覆铜板也不具有良好的散热性能，而常规的高导热板材又不具有高频特性。因此，研发既具有高频特性又具有高散热性的高频电路用高导热覆铜板，已成为业界的一个重要课题。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有高频特性的高导热金属基板及其制作方法，本发明制得的高导热金属基板粘合性能佳，不仅具有高的导热系数且具有优异的介电性能。
[0009]为达上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]一种高导热金属基板，包括
[0011](I)多孔 LCP 膜；
[0012](2)涂覆在多孔LCP膜两面上的导热系数为2-6W/m.K，例如为2.3ff/m.K、3.0ff/m.K、3.5ff/m.K、4.2ff/m.K、5.0ff/m.K、5.5ff/m.K 等的导热绝缘层；
[0013](3)涂覆在金属箔上的导热系数为l-4W/m.K，例如为1.2ff/m.KU.8ff/m.K、2.5ff/m.K、3.1ff/m.K、3.6ff/m.K、3.9ff/m.K 等的导热绝缘层；
[0014](4)金属箔；
[0015]且涂覆在金属箔上的导热绝缘层的导热系数低于涂覆在多孔LCP膜上的导热绝缘层的导热系数。
[0016]其中，金属基板中至少有一个涂覆有导热绝缘层的多孔LCP膜，根据实际需要可以有多个涂覆有导热绝缘层的多孔LCP膜。
[0017]LCP的分子结构高度对称，极性低，介电性能优异。本发明选取多孔LCP膜，能够让涂覆在多孔LCP膜上面的导热绝缘层穿过LCP膜的孔隙，绝缘层的导热树脂可以进入LCP膜的孔隙中，起到销钉的作用，使得导热绝缘层与LCP具有良好的粘合性。
[0018]使涂覆在金属箔上的导热绝缘层的导热系数低于涂覆在LCP膜上的导热绝缘层的导热系数，一方面是因为目前一般导热系数主要依赖于导热填料的含量，本发明选取导热系数低也即导热填料含量低的绝缘层与金属箔接触，相比导热系数高也即导热填料含量高的绝缘层与金属箔接触，可获得更好的剥离强度。另一方面还可使得热量能够从中间向外传输，有利于建立高效的导热通道。
[0019]在本发明的高导热金属基板中，(I)中所述多孔LCP膜的厚度可以为10-250 iim，例如为 12 u m>20 u m、40 u m>60 u m、90 u m、120 u m、160 u m、190 u m、220 u m、240 u m 等。LCP膜太薄，会给生产制程带来一定的难度，同时不利于板材的尺寸稳定性；而LCP膜太厚，则会使得基板厚度增加，不利于电子产品的薄型化，且不利于调节导热性能与介电性能。因此，为了保证金属基板具有更好的综合性能，本发明优先选择LCP膜厚度为10-250 u m,优选为 25-150 u mo
[0020]优选地，所述多孔LCP膜的孔径可以为1-80 iim，例如为5 y m、10 y m、15 y m、25 ii m、40 ii m、60 ii m、75 ii m 等，孔隙率可以为 30-90%,例如为 33%、40%、45%、50%、56%、70%、76%、88%等。LCP膜的孔隙率过小，不利于导热绝缘层的进入，导致与导热绝缘层的粘结性能差；LCP膜的孔隙率过大则导致板材的刚性下降，尺寸稳定性不佳。因此，为了兼顾金属基板的粘结性能及板材刚性和尺寸稳定性，本发明优先选择多孔LCP膜的孔隙率为30-90%，优选 45-60%。
[0021 ] 优选地，所述多孔LCP膜的熔点≥250°C，例如为255 °C、260 °C、270°C、285 °C、290°C、305°C等，优选≥280°C。LCP膜的熔点如低于250°C，在后续的层压过程中会导致熔融，从而无法保证层压后板材的形状规整性。
[0022]在本发明的高导热金属基板中，(2)中涂覆在多孔LCP膜上的每面的导热绝缘层厚度可以为 3-100 μ m,例如为 5 μ m、12 μ m、20 μ m、40 μ m、60 μ m、90 μ m、98 μ m 等。
[0023]在本发明的高导热金属基板中，(3)中涂覆在金属箔上的导热绝缘层的厚度为5-200 μ m,例如为 7 μ m、12 μ m、20 μ m、40 μ m、60 μ m、90 μ m、98 μ m、120 μ m、160 μ m、190 μ m等ο
[0024]可以通过调节LCP膜与导热绝缘层的比例来调节导热系数与介电常数、介电损耗，如增加LCP膜的厚度，可提高金属基板的介电性能，而增加导热绝缘层的厚度则可提高金属基板的导热性能。
[0025]在本发明的高导热金属基板中，(4)中所述金属箔为铜、黄铜、铝、镍、或这些金属的合金或复合金属箔，优选金属箔的厚度为12-150 μ m,例如为15 μ m、20 μ m、40 μ m、60 μ m、90 μ m、98 μ m、120 μ m、130 μ m、145 μ m 等。
[0026]在本发明的高导热金属基板中，(2)或(3)中所述的导热绝缘层可以为氰酸酯树脂体系、环氧树脂体系、PTFE体系、碳氢树脂体系、聚苯醚树脂体系或聚酰亚胺体系。
[0027]PTFE体系可采用申请号为201010616938.8的发明提供的方法制备，碳氢树脂体系可采用申请号为200910106628.9的发明提供的方法制备，聚苯醚树脂体系可采用申请号为201110456600.5的发明提供的方法制备，聚酰亚胺体系可采用申请号为201110253254.0的发明提供的方法制备，氰酸酯树脂体系可采用申请号为201210445583.X的发明提供的方法制备，环氧树脂体系可采用200810067219.8的发明提供的方法制备。
[0028]优选地，所述氰酸酯体系的导热绝缘层配方按重量份组成为:酚醛型氰酸酯10-30份、双环戊二烯型环氧树脂10-40份、苯乙烯马来酸酐树脂10-25份、酚氧树脂1_10份、阻燃剂5-15份、高导热填料10-30份以及促进剂0.1-2.0份。
[0029]其中，苯乙烯马来酸酐树脂作为固化剂，苯乙烯与马来酸酐的比例为1:1_10，分子量为重均分子量3500-25000。所述酚氧树脂作为增韧剂且具有良好的成膜性，其重均分子量为15000-70000。所述阻燃剂为含溴和/或无卤阻燃剂，所述含溴阻燃剂为四溴双酚A、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷或聚溴化苯乙烯中的一种或两种以上的组合物；所述无卤阻燃剂为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物及其衍生物、2，6-二(2，6-二甲基苯基)膦基苯、或六苯氧基环三磷腈中的一种或两种以上的组合物。所述高导热填料为球形氧化铝、氮化硼、氮化铝、纳米氧化锌、氧化镁、碳纳米管、碳化硅、氮化硅中的一种或两种以上的组合物，其中位粒径为0.1-20 μ m。
[0030]优选地，所述环氧树脂体系的导热绝缘层配方按重量份组成为:联苯环氧树脂10-50份、核壳橡胶改性环氧树脂5-30份、含磷酚醛树脂20-50份、高导热填料50-85份以及催进剂0.2-2.0份。
[0031]其中，核壳改性环氧树脂作为增韧剂且具有优异的成膜性，该树脂核为橡胶，粒径在5-100nm，壳为双酚A或双酚F型环氧树脂。所述含磷酚醛树脂作为固化剂和阻燃剂，其磷含量为1.0-15%。所述高导热填料，与氰酸酯导热绝缘层中的导热填料种类相同或不同，但其填料含量不同，填料含量要高于氰酸酯导热绝缘层中的填料含量，这样能提高整个金属基板的导热系数。
[0032]在本发明的高导热金属基板中，(2)中所述涂覆在多孔LCP膜两面上的导热绝缘层优选为氰酸酯树脂体系，(3)中所述涂覆在金属箔上的导热绝缘层优选为环氧树脂体系。
[0033]在本发明的高导热金属基板中，多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度比可以根据对介电性能和导热性能的需求任意搭配，优选多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度比为 0.16:1-5:1，例如为 0.2:1、0.25:1、0.36:1、0.8:1、1.1:1、1.6:1、2.5:1、3.4:1、
4.5:1 等。
[0034]在本发明的高导热金属基板中，所述多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度比为1:1-5:1，例如为1.5:1,2:1,3.5:1、4:4、4.6:1，优选为3:1。此厚度比例下所得的金属基板可具有相对较好的介电性能。
[0035]在本发明的高导热金属基板中，所述多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度比为 0.16:1-0.5:1，例如为 0.2:1,0.23:1,0.28:1,0.34:1,0.46:1 等，优选为 0.25:1。此厚
度比例下所得的金属基板可具有相对较好的导热性能。
[0036]在本发明的高导热金属基板中，多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度之比
0.8:1-2:1，例如为0.85:1、0.9:1、1.1:1,1.5:1、1.8:1等。此厚度比例下所制得的金属基板既具有较高的导热系数又具有较佳的介电性能。
[0037]上述导热绝缘层的总厚度为涂覆在多孔LCP膜两面上的导热绝缘层和涂覆在金属箔上的导热绝缘层的厚度之和。当有多个LCP膜时，LCP膜的厚度指的是所有LCP膜的厚度之和。
[0038]可见，通过调节多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度比可获得具有较好的介电性能的金属基板或较好的导热性能的金属基板或者导热性能和介电性能均较好的金属基板。
[0039]本发明的目的之一还在于提供所述高导热金属基板的制作方法，包括如下步骤:
[0040](I)制备导热系数为l_4W/m.K的导热胶液，制备导热系数为2_6W/m.K的导热胶液；
[0041](2)在多孔LCP膜的两面上涂覆步骤(I)制备的导热系数为2_6W/m.K的导热胶液，然后烘烤进行半固化，制得LCP半固化片；
[0042](3)在金属箔的一面涂覆步骤(I)制备的导热系数为l-4W/m.K的导热胶液，然后烘烤进行半固化，制得涂胶金属箔；
[0043](4)将步骤(2)制得的LCP半固化片与步骤(3)制得的涂胶金属箔叠配，配成结构为“涂胶金属箔/LCP半固化片/涂胶金属箔”的层压胚料；
[0044](5)将步骤(4)制得的层压胚料压合制得高导热金属基板。
[0045]本发明高导热金属基板中的导热绝缘层是通过在LCP膜的两面上或金属箔的一面上涂覆导热胶液而形成的。
[0046]本发明所述的制作方法，步骤(2)所述的导热胶液为氰酸酯树脂导热胶液，步骤
(3)所述的导热胶液为环氧树脂导热胶液。
[0047]所述LCP半固化片数量可以为2个、3个等。
[0048]优选地，步骤(5)具体过程为:将步骤(4)制得的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，通过压合制得高导热金属基板。
[0049]优选地，所述压合的温度为190-230°C，例如为 195°C、200°C、210°C、220°C、226°C等，压合的压力为3-5MPa，例如为3.2MPa、3.6MPa、4.0MPa、4.4MPa、4.9MPa等，压合的时间为 90_200min,例如为 95min、115min、120min、140min、160min、185min、196min 等。
[0050]本发明的有益效果为:所述金属基板，多孔LCP膜上的氰酸酯树脂导热绝缘层由于具有较佳的流动性，能有效地穿过LCP膜，从而使层与层之间较好的粘合性；整个绝缘介质层不包含热阻大、介电性能差的玻璃纤维布，因而整个金属基板的导热系数高、介电性能佳；涂覆在金属箔上的导热绝缘层的导热系数低于涂覆在LCP膜上的导热绝缘层的导热系数，不仅保证了导热基板具有较好的剥离强度，且使得热量能够从中间向外传输，有利于建立高效的导热通道，从而提高了基板的导热系数；还可以通过调节LCP膜与导热绝缘层的比例来调节导热系数与介电常数、介电损耗；所述金属基板的制作简单、工艺可行且成本低廉
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【专利附图】
【附图说明】
[0051]图1为本发明的高导热金属基板结构示意图，其中，10为金属箔，20为导热绝缘层，30为导热绝缘层，40为多孔LCP膜；
[0052]图2为本发明实施例1-5的结构示意图，其中，10为金属箔，20为导热绝缘层，30为导热绝缘层，40为多孔LCP膜；
[0053]图3为本发明实施例6-14的结构示意图，其中，10为金属箔，20为导热绝缘层，30为导热绝缘层，40为多孔LCP膜；
[0054]图4为本发明比较例I的结构示意图，其中，10为金属箔，20为玻璃纤维布增强的环氧导热绝缘层；
[0055]图5为本发明比较例2的结构示意图，其中，10为金属箔，20为玻璃纤维布增强的氰酸酯导热绝缘层；
[0056]图6为本发明比较例3的结构示意图，其中，10为金属箔，20为导热绝缘层，30为导热绝缘层，40为不带孔的LCP膜；
[0057]图7为本发明比较例4的结构示意图，其中，10为金属箔，20为环氧导热绝缘层，30为玻璃纤维布增强的氰酸酯导热绝缘层。
【具体实施方式】
[0058]下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0059]本发明所用的导热胶液体系可以采用已有技术或新技术进行制备，也可以采用下述方法进行制备。下列实施例中所用的导热胶液为通过下述方法制得的胶液。
[0060]氰酸酯导热胶液制备:
[0061]取适量的丁酮和二甲基甲酰胺将阻燃剂、促进剂(2-苯基咪唑)溶解，搅拌60分钟以上。再将酚醛型氰酸酯、双环戊二烯型环氧树脂、苯乙烯马来酸酐树脂、酚氧树脂、和导热填料按照一定的重量比依次加入，搅拌4小时以上，充分混合均匀，分别得到导热系数为
1.0ff/m.K、1.5ff/m.Κ、2.0ff/m.Κ、3.0ff/m.Κ、3.5ff/m.Κ、4.0ff/m.Κ、5.0ff/m.K 和 6.0ff/m.K 的氰
酸酯导热胶液。[0062]环氧导热胶液制备:
[0063]取适量的丁酮和二甲基甲酰胺将促进剂(2-苯基咪唑)溶解，搅拌60分钟以上。再将联苯环氧树脂、核壳橡胶改性环氧树脂、含磷酚醛树脂、和导热填料按照一定的重量比依次加入，搅拌8小时以上，充分混合均匀，分别得到导热系数为1.0ff/m.KU.5ff/m.K、2.0ff/m.K、3.0ff/m.K、4.0ff/m.K、5.0ff/m.K 和 6.0ff/m.K 的环氧导热胶液。
[0064]PTFE导热胶液制备:
[0065]取适量丁酮和丙二醇单甲醚将非离子型表面活性剂溶解，搅拌60分钟以上。再将PTFE (聚四氟乙烯)乳液和导热填料，按照一定质量比依次加入，搅拌8小时以上，充分混合均匀，分别得到导热系数为 1.0ff/m.KU.5ff/m.K、2.0ff/m.K、3.0ff/m.K、4.0ff/m.K、5.0ff/m.K和6.0ff/m.K的PTFE导热胶液。
[0066]碳氢树脂导热胶液制备:
[0067]取适量二甲苯将引发剂过氧化二异丙苯溶解，搅拌60分钟以上。再将烯丙基线性酚醛树脂、液态丁苯树脂、阻燃剂以及导热填料，按照一定的质量比依次加入，搅拌8小时以上，充分混合均匀，分别得到导热系数为1.0ff/m.KU.5ff/m.K、2.0ff/m.K、3.0ff/m.K、4.0ff/m.K、5.0ff/m.K和6.0ff/m.K的碳氢树脂导热胶液。
[0068]聚苯醚导热胶液制备:
[0069]取适量甲苯将引发剂过氧化苯甲酰溶解，搅拌60分钟以上。再将聚苯醚树脂、双环戊二烯树脂、双酚A型氰酸酯、阻燃剂以及导热填料，按照一定的质量比依次加入，搅拌8小时以上，充分混合均匀，分别得到导热系数为1.0ff/m.KU.5ff/m.K、2.0ff/m.K、3.0ff/m.K、
4.0ff/m.K、5.0ff/m.K和6.0ff/m.K的聚苯醚导热胶液。
[0070]聚酰亚胺导热胶液制备:
[0071]取适量甲基吡咯烷酮将硅烷偶联剂溶解，搅拌60分钟以上。再将聚酰胺酸溶液与导热填料，按照一定的质量比依次加入，搅拌8小时以上，充分混合均匀，分别得到导热系数为 1.0ff/m.K、1.5ff/m.K、2.0ff/m.K、3.0ff/m.K、4.0ff/m.K、5.0ff/m.K 和 6.0ff/m.K 的聚酰亚
胺导热胶液。
[0072]下面实施例中所用的多孔LCP膜熔点≥250°C。
[0073]实施例1
[0074]在厚度为50 U m,孔隙率为50%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为15 y m的上述导热系数为4.0ff/m.K的氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 ii m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为40 ii m上述导热系数为2.0ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图2，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0075]实施例2
[0076]在厚度为50 U m,孔隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为15 y m的上述导热系数为4.0ff/m.K的氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 ii m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为40 ii m上述导热系数为2.0ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图2，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0077]实施例3
[0078]在厚度为50 μ m,孔隙率为90%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为15 μ m的上述导热系数为4.0ff/m.K的氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为40 μ m上述导热系数为2.0ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图2，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0079]实施例4
[0080]在厚度为50 μ m,孔隙率为90%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为15 μ m的上述导热系数为4.0ff/m.K的氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在70 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为40 μ m上述导热系数为3.0ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图2，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0081]实施例5
[0082]在厚度为50 μ m,孔隙率为90%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为15 μ m的上述导热系数为4.0ff/m.K的氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在70 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为40 μ m上述导热系数为3.5ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图2，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0083]实施例6
[0084]在厚度为75 μ m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为25 μ m的上述导热系数为5.0ff/m.K氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在18 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为50 μ m上述导热系数为1.5ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0085]实施例7
[0086]在厚度为100 μ m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为25 μ m的上述导热系数为5.0W/m.K氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在18 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为50 μ m上述导热系数为1.5ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0087]实施例8
[0088]在厚度为150 μ m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为25 μ m的上述导热系数为5.0W/m.K氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为50 μ m上述导热系数为1.5ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0089]实施例9
[0090]在厚度为150 μ m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为25 μ m的上述导热系数为5.0W/m.K PTFE导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为50 μ m上述导热系数为1.5ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0091]实施例10
[0092]在厚度为150 μ m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为25 μ m的上述导热系数为5.0W/m.K碳氢树脂导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为25 μ m上述导热系数为1.5ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0093]实施例11
[0094]在厚度为150 μ m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为50 μ m的上述导热系数为5.0ff/m.K聚苯醚导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为20 μ m上述导热系数为1.5ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0095]实施例12
[0096]在厚度为150 μ m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为200 μ m的上述导热系数为5.0W/m.K聚苯醚树脂导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为100 μ m上述导热系数为1.5ff/m.K的氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0097]实施例13
[0098]在厚度为150 μ m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为50 μ m的上述导热系数为5.0W/m.K氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 μ m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为20 μ m上述导热系数为1.5ff/m.K的聚酰亚胺导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0099]实施例14
[0100]在厚度为50 u m,空隙率为70%的多孔LCP膜两面的每面上涂覆厚度为100 y m的上述导热系数为5.0W/m.K氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 ii m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为100 u m上述导热系数为1.5ff/m.K的PTFE导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图3，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0101]比较例I
[0102]采用上述导热系数为2.0ff/m.K环氧导热胶液，然后含浸玻璃纤维布，经过加热烘烤后形成半固化片(Pr印reg)，两面放置铜箔，进行叠合，具体结构如图4，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0103]比较例2
[0104]采用上述导热系数为2.0W/m.K氰酸酯导热胶液，然后含浸玻璃纤维布，经过加热烘烤后形成半固化片(prepreg),两面放置铜箔,进行叠合,具体结构如图5,将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0105]比较例3
[0106]在厚度为50 ii m的LCP膜(不带孔)两面的每面上涂覆厚度为15 y m的上述导热系数为4.0ff/m.K的氰酸酯导热胶液，加热烘烤后得到以LCP为增强材料的半固化片；在35 um的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为40 ii m上述导热系数为2.0ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/LCP半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图6，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0107]比较例4
[0108]采用上述导热系数为4.0ff/m.K的氰酸酯导热胶液，然后含浸玻璃纤维布，经过加热烘烤后得到以玻璃纤维布为增强材料的半固化片(prepreg);在35 y m的铜箔粗化面上涂覆一层厚度为40 y m上述导热系数为2.0ff/m.K的环氧导热胶液，加热烘烤后得到涂胶铜箔，按照涂胶铜箔/玻璃纤维布半固化片/涂胶铜箔叠层结构，进行叠合，具体结构如图7，将上述配好的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，在温度为200°C，压力为4MPa，压合时间为90分钟，制得高导热金属基板。
[0109]对实施例1-14和比较例1-4制得的高导热金属基板进行性能测试。介质层的厚度采用千分尺进行准确测量；介电常数(Dk)、介电损耗(Df)使用IPC-TM-650 2.5.5.9方法测试；导热系数使用ASTM-5470测试；剥离强度使用IPC-TM-650 2.4.8方法测试；层间粘合力:将金属基板浸溃在蚀刻液中，除去表面的金属箔，并制成一定尺寸(宽:50mm;长150mm)的试样，用小刀将试样一端剥起层与层之间的距离约20mm，将试样固定在抗剥仪上，用夹子夹紧剥起的起始端，以50mm/min的速度在垂直方向施加拉力，至少剥离25mm,读取结果，得到层间粘合力。所得性能数据如下表1所示。
[0110]表1
[0111]
【权利要求】
1.一种高导热金属基板，其特征在于，包括 (1)多孔LCP膜； (2)涂覆在多孔LCP膜两面上的导热系数为2-6W/m.K的导热绝缘层； (3)涂覆在金属箔上的导热系数为l_4W/m.K的导热绝缘层； (4)金属箔； 且涂覆在金属箔上的导热绝缘层的导热系数低于涂覆在多孔LCP膜上的导热绝缘层的导热系数。
2.根据权利要求1所述的高导热金属基板，其特征在于，(I)中所述多孔LCP膜的厚度为 10-250 μ m ； 优选地，所述多孔LCP膜的孔径为1-80 μ m,孔隙率为30-90% ； 优选地，所述多孔LCP膜的熔点> 2500C ； 优选地，⑵中涂覆在多孔LCP膜上的每面的导热绝缘层厚度为3-100μπι; 优选地，(3)中涂覆在金属箔上的导热绝缘层的厚度为5-200 μ m。
3.根据权利要求1所述的高导热金属基板，其特征在于，(4)中所述金属箔为铜、黄铜、铝、镍、或这些金属的合金或复合金属箔，优选金属箔的厚度为12-150 μ m。
4.根据权利要求1所述的高导热金属基板，其特征在于，(2)或(3)中所述的导热绝缘层为氰酸酯树脂体系、环氧树脂体系、PTFE体系、碳氢树脂体系、聚苯醚树脂体系或聚酰亚胺体系；` 优选地，(2)中所述涂覆在多孔LCP膜两面上的导热绝缘层为氰酸酯树脂体系，(3)中所述涂覆在金属箔上的导热绝缘层为环氧树脂体系。
5.根据权利要求1所述的高导热金属基板，其特征在于，所述多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度比为0.16:1-5:1。
6.根据权利要求5所述的高导热金属基板，其特征在于，所述多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度比为1:1-5:1，优选为3:1。
7.根据权利要求5所述的高导热金属基板，其特征在于，所述多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度比为0.16:1-0.5:1，优选为0.25:1。
8.根据权利要求5所述的高导热金属基板，其特征在于，所述多孔LCP膜的厚度与导热绝缘层的总厚度之比0.8:1-2:1。
9.权利要求1-8任一项所述高导热金属基板的制作方法，包括如下步骤: (1)制备导热系数为l_4W/m.K的导热胶液，制备导热系数为2-6W/m.K的导热胶液； (2)在多孔LCP膜的两面上涂覆步骤(1)制备的导热系数为2-6W/m.K的导热胶液，然后烘烤进行半固化，制得LCP半固化片； (3)在金属箔的一面涂覆步骤(1)制备的导热系数为l_4W/m.K的导热胶液，然后烘烤进行半固化，制得涂胶金属箔； (4)将步骤(2)制得的LCP半固化片与步骤(3)制得的涂胶金属箔叠配，配成结构为“涂胶金属箔/LCP半固化片/涂胶金属箔”的层压胚料； (5)将步骤(4)制得的层压胚料压合制得高导热金属基板。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，步骤(2)所述的导热胶液为氰酸酯树脂导热胶液，步骤(3)所述的导热胶液为环氧树脂导热胶液；优选地，步骤(5)的具体过程为:将步骤(4)制得的层压胚料夹在两块镜面不锈钢板中间，再放进层压机中，通过压合制得高导热金属基板； 优选地，所述压合的温度为190-230 °C，压合的压力为3-5MPa，压合的时间为90_200min。
【文档编号】H05K3/00GK103702511SQ201310753723
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】邓华阳, 许永静, 黄增彪 申请人:广东生益科技股份有限公司