导热绝缘板及其制备方法和电子元器件技术

本发明专利技术涉及电子电路封装基板技术领域，公开了导热绝缘板及其制备方法和电子元器件。一种导热绝缘板，包括：金属基板(1)，在金属基板(1)上形成的依次层叠的第一氧化物层(2)、第二氧化物层(3)和含有二氧化硅的涂层(4)。本发明专利技术通过使用价格相对低廉的溶胶显著增加了导热绝缘板的厚度，而且通过使用全氢聚硅氮烷溶液，改善了导热绝缘板的导热性能，本发明专利技术的导热绝缘板具有较好的绝缘性能和导热性能。

Thermal conductive insulating plate, preparation method and electronic component thereof

The invention relates to the field of electronic circuit packaging substrate technology, and discloses a heat conducting insulating plate, a preparation method and an electronic component thereof. A heat conductive insulating board comprises a metal substrate (1), a first layer of oxide layer (2), a dioxide layer (3) and a silica coated coating (4) formed on a metal substrate (1). The invention increases the thickness of the thermal insulating plate by using the relatively low price sols, and improves the thermal conductivity of the thermal insulating plate by using the full hydrogen polysilanane solution, and the thermal insulating board of the invention has better insulation performance and thermal conductivity.

【技术实现步骤摘要】
导热绝缘板及其制备方法和电子元器件
本专利技术涉及电子电路封装基板
，具体涉及导热绝缘板及其制备方法和电子元器件。
技术介绍
伴随着电子器件向高功率、微小化和密集化方向的发展，电子器件的热传导成为一大问题。如果功率芯片和元件产生的热量不能及时散发，热量就会积聚，会使得组件输出性能下降并降低其可靠性。无论对于电子元件还是功率芯片，功率组件的封装结构和封装材料对组件热传导性能有更直接的影响。绝缘基板具有导热、绝缘和支撑作用。电路印刷在基板表面，电子元件更是直接键合在绝缘基板表面，如果绝缘基板发生断裂和损伤，同时也会对基板表面的电路和元件造成破坏，使元器件的可靠性下降。最常用的绝缘基板有陶瓷基板和金属基聚合物绝缘基板。陶瓷基板具有陶瓷的脆性特点，很容易在热循环冲击作用下出现开裂和断裂问题。金属基聚合物绝缘基板是在金属基板上涂覆一层聚合物作为绝缘和导热层，韧性和聚缘性能优异，但是聚合物的导热率非常低，无法用在高温环境中，并且聚合物在高温高湿等恶劣环境中会迅速老化，元器件的可靠性得不到保证。CN105062006A公开了一种铝基覆铜箔高导热绝缘介质胶膜的生产方法，它是将环氧丙烯酸脂、环氧树脂、1,6己二醇二丙烯酸脂、光引发剂、双氰胺、咪唑、偶联剂和AlN粉混合后涂覆在基板上，紫外光固化后得到绝缘胶膜，虽然该胶膜具有良好的柔韧性、击穿电压高、剥离强度大等优异的性能，但是该胶膜的导热系数也仅有1.8～3.0W/m·K。此外，随着市场的多样化，有时需要厚度较厚的基板，如果增加金属层的厚度，因为金属的价格较昂贵，制备成本将大大提高。可是受到制备原料或方法的限制，常规的氧化物层等并不能显著增加基板的厚度，而且如果厚度增大，将导致导热性大大降低。为此，如何制备出厚度较厚的、高导热和高绝缘的基板，有待开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的无法低成本地制备厚度较厚的，且兼具高导热和高绝缘的基板问题，提供导热绝缘板及其制备方法和电子元器件，该基板的第二氧化物层能显著增加基板的厚度，而且该导热绝缘板兼具高导热和高绝缘的性能。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种导热绝缘板，其中，该导热绝缘板包括：金属基板1，在金属基板1上形成的依次层叠的第一氧化物层2、第二氧化物层3和含有二氧化硅的涂层4。本专利技术第二方面提供了上述的导热绝缘板的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(A)在金属基板1上形成第一氧化物层2；(B)在第一氧化物层2上涂覆溶胶，然后进行热处理，形成第二氧化物层3；(C)在第二氧化物层3上涂布全氢聚硅氮烷溶液，然后进行固化，形成含有二氧化硅的涂层4。本专利技术第三方面提供了一种电子元器件，其中，该电子元器件包括上述的导热绝缘板。本专利技术通过涂覆溶胶，形成的第二氧化物层，能够低成本地显著增加导热绝缘板的厚度，此外，通过涂布全氢聚硅氮烷溶液，形成的含有二氧化硅的涂层提高了导热绝缘板的导热性能，从而使得制备的导热绝缘板具有较厚的厚度，直流击穿电压可以达到1500V-3500V，导热系数能够达到15W/m·K-30W/m·K，优选为20W/m·K-30W/m·K。附图说明图1是本专利技术的导热绝缘板的示意图。附图标记说明1、金属基板2、第一氧化物层3、第二氧化物层4、含有二氧化硅的涂层具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种导热绝缘板，如图1所示，其中，该导热绝缘板包括：金属基板1，在金属基板1上形成的依次层叠的第一氧化物层2、第二氧化物层3和含有二氧化硅的涂层4。在本专利技术中，所述第二氧化物层3可以含有但不限于：氧化铝、氧化硅、氧化钛和氧化镁中的一种或多种。在本专利技术中，所述第二氧化物层3的厚度可以为500nm-500μm，优选为100μm-400μm。由此可见，导热绝缘板的厚度可以大大增加。在本专利技术中，所述含有二氧化硅的涂层4可以含有但不限于：二氧化硅和可选的无机物，所述无机物选自氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氮化硅和碳化硅中的一种或多种。在本专利技术中，所述含有二氧化硅的涂层4的厚度可以为100nm-100μm，优选为300nm-50μm。在本专利技术中，所述第一氧化物层2可以含有但不限于：氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化铁、氧化铜、氧化锰、氧化铬、氧化锌和氧化钛中的一种或多种。在本专利技术中，所述第一氧化物层2的厚度可以为500nm-100μm。在本专利技术中，所述金属基板1可以选自铝板、铝合金板、铜板、铜合金板、钢板、不锈钢板或锌板。在本专利技术中，考虑到原料成本，优选使用价格相对低廉的铝板。在本专利技术中，所述金属基板1的厚度可以根据需要进行选择，考虑到经济成本，例如可以为500μm-2mm。本专利技术第二方面提供了上述的导热绝缘板的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(A)在金属基板(1)上形成第一氧化物层(2)；(B)在第一氧化物层(2)上涂覆溶胶，然后进行热处理，形成第二氧化物层(3)；(C)在第二氧化物层(3)上涂布全氢聚硅氮烷溶液，然后进行固化，形成含有二氧化硅的涂层(4)。根据本专利技术的方法，在步骤(B)中，所述溶胶可以为但不限于：铝溶胶、硅溶胶、钛溶胶和镁溶胶中的一种或多种，优选地，所述溶胶为硅溶胶。铝溶胶、硅溶胶、钛溶胶和镁溶胶在步骤(B)的热处理和步骤(C)的固化后，分别变为氧化铝、氧化硅、氧化钛和氧化镁。根据本专利技术的方法，所述涂覆的方法以使溶胶均匀地铺展于第一氧化物层为目的，例如可以为旋涂法、浸涂法、喷涂法、丝网印刷法、喷墨打印法、刮刀涂布法、辊式涂布法、坡流涂布法和落帘涂布法中的一种，优选为坡流涂布法或落帘涂布法。上述方法为本领域常规的方法，在此不再赘述。根据本专利技术的方法，所述热处理的条件可以包括：温度为50-500℃，优选为100-300℃，处理时间为30-300min，优选为100-200min。根据本专利技术的方法，在步骤(C)中，所述全氢聚硅氮烷溶液包括全氢聚硅氮烷、溶剂、引发剂，以及可选的聚二甲基硅氧烷和/或无机物。所述溶剂可以为但不限于：正丁醚或二氯甲烷。所述引发剂可以为但不限于：N-正丁基-N-甲基乙醇胺、甲基乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、乙醇胺或二乙醇胺。所述无机物可以为纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化锌、纳米氮化硼、纳米氮化铝、纳米氮化硅和纳米碳化硅中的一种或多种。无机物也可以增加膜的厚度。在固化之后，全氢聚硅氮烷变为二氧化硅，溶剂挥发不存在，引发剂含量较低且易分解，聚二甲基硅氧烷变为二氧化硅，无机物依然为无机物。根据本专利技术的方法，全氢聚硅氮烷、溶剂、引发剂、聚二甲基硅氧烷和无机物的混合比例，以保证得到的全氢聚硅氮烷溶液能够进行涂布为目的，例如固体物质较多，将无法进行涂布。全氢聚硅氮烷、溶剂、引发剂、聚二甲基硅氧烷和无机物的投料重量比可以为0.8：(1-5)：(0.1-2)：(0-6)：(0-4)；优选为0.8：(1-3)：(0.1-1)：(0-4)：(0-4)。例如，每4g的全氢聚硅氮烷(固含量为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热绝缘板，其特征在于，该导热绝缘板包括：金属基板(1)，在金属基板(1)上形成的依次层叠的第一氧化物层(2)、第二氧化物层(3)和含有二氧化硅的涂层(4)。

【技术特征摘要】
1.一种导热绝缘板，其特征在于，该导热绝缘板包括：金属基板(1)，在金属基板(1)上形成的依次层叠的第一氧化物层(2)、第二氧化物层(3)和含有二氧化硅的涂层(4)。2.根据权利要求1所述的导热绝缘板，其中，所述第二氧化物层(3)含有氧化铝、氧化硅、氧化钛和氧化镁中的一种或多种；优选地，所述第二氧化物层(3)的厚度为500nm-500μm，优选为100μm-400μm。3.根据权利要求1所述的导热绝缘板，其中，所述含有二氧化硅的涂层(4)含有二氧化硅和可选的无机物，所述无机物选自氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化硼、氮化铝、氮化硅和碳化硅中的一种或多种；优选地，所述含有二氧化硅的涂层(4)的厚度为100nm-100μm，优选为300nm-50μm。4.根据权利要求1所述的导热绝缘板，其中，所述第一氧化物层(2)含有氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化铁、氧化铜、氧化锰、氧化铬、氧化锌和氧化钛中的一种或多种；优选地，所述第一氧化物层(2)的厚度为500nm-100μm。5.根据权利要求1所述的导热绝缘板，其中，所述金属基板(1)选自铝板、铝合金板、铜板、铜合金板、钢板、不锈钢板或锌板；优选地，所述金属层(1)的厚度为500μm-2mm。6.权利要求1-5中任意一项所述的导热绝缘板的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(A)在金属基板(1)上形成第一氧化物层(2)；(B)在第一氧化物层(2)上涂覆溶胶，然后进行热处理，形成第二氧化物层(3)；(C)在第二氧化物层(3)上涂布全氢聚硅氮烷溶液，然后进行固化，形成含有二氧化硅的涂层(4)。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(B)中，所述溶胶为铝溶胶、硅溶胶、钛溶胶和镁溶胶中的一种或多种；优选地，所述涂覆的方法选自旋涂法、浸涂法、喷涂法、丝网印刷法、喷墨打印法、刮刀涂布法、辊式涂布法、坡流涂布法和落帘涂布法中的一种，优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，宋延林，张佑专，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11