导热基板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种导热基板，其包括：一石墨层；一金属底板；一金属层；一导热绝缘高分子层，位于该金属层与该金属底板之间；及一陶瓷材料层，包括一上陶瓷层或一下陶瓷层，或同时包括该上陶瓷层和该下陶瓷层；其中该上陶瓷层设置于该金属层与该导热绝缘高分子层之间，该下陶瓷层设置于该导热绝缘高分子层与该金属底板之间；其中该石墨层作为该导热基板的最下层且接触该金属底板，石墨层的厚度小于等于该金属底板厚度的三分之一。本实用新型专利技术可有效抑制高温下体积电阻率骤降，大大增加了元件基板在长期高温环境下的使用寿命；导热基板的最下层为一石墨层，其可进一步提升产品的散热性，更适于应用在厚铜应用中。更适于应用在厚铜应用中。更适于应用在厚铜应用中。

【技术实现步骤摘要】
导热基板


[0001]本技术涉及一种导热基板，特别是具有抑制高温下体积电阻率骤降和具有极佳散热性可使用在厚铜应用中的导热基板。

技术介绍

[0002]近年来车用电子发展成市场焦点，智慧化、联网化、电动化为汽车主要发展方向。汽车动力源以电能取代燃油驱动的方式也成为当前研究热点，其中，宽能隙材料SiC具备耐高温、高频、高电压的优势，可大幅减少晶片面积，并大大减轻周边电路的负担，以达到车体轻量化目的，加上低导通电阻及低切换损失的优势，使得元件运转时的功耗大幅降低，对于增加汽车续航力有相当程度的帮助，因此SiC取代Si基功率元件将有机会在电动车领域进行发。
[0003]一般电路板的制作方式是将诸如IC晶片的电子元件结合至散热基板，其中电子元件所产生并在其上累积的热可通过散热基板向外界导出。然而，当金属基印刷电路板(Metal Core PCB；MCPCB)通电后，电子元件会逐渐产生热，使得散热基板温度高达100～250℃，导热绝缘层两侧的金属箔之间也会形成电场。在一般状况下，高分子聚合物为电绝缘体；但若在外加电场影响下，高分子聚合物会因电场的极化效应而在其上产生电偶极，即所谓的电偏极化，因此高分子聚合物会因高分子链上的极性基开始做定向排列，此定向排列使高分子聚合物产生微小的导电能力。低温下的电偶极矩转向跟不上电场的变化，导电性能不大；然而，随着温度上升，高分子聚合物在高温下容易运动，电偶极矩可以跟着电场变化转向，因此高分子聚合物的导电性能上升或电绝缘性能下降。这些因素导致导热绝缘层在高温下的体积电阻率相较于室温下的体积电阻率会大幅下降，例如175℃高温的体积电阻率与25℃室温的体积电阻率之间比值至少小于10
‑6。
[0004]因此，有必要提供一种新的导热基板来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种导热基板，可有效抑制高温下体积电阻率骤降，大大增加了元件基板在长期高温环境下的使用寿命；导热基板的最下层为一石墨层，其可进一步提升产品的散热性，更适于应用在厚铜应用中。
[0006]本技术通过如下技术方案实现上述目的：一种导热基板，其包括石墨层、金属底板、金属层、导热绝缘高分子层和陶瓷材料层；导热绝缘高分子层位于该金属层与该金属底板之间；陶瓷材料层包括一上陶瓷层或一下陶瓷层，或同时包括该上陶瓷层和该下陶瓷层；其中该上陶瓷层设置于该金属层与该导热绝缘高分子层之间，该下陶瓷层设置于该导热绝缘高分子层与该金属底板之间；石墨层作为该导热基板的最下层且接触该金属底板，石墨层的厚度小于等于该金属底板厚度的三分之一。
[0007]一实施例中，该导热基板于175℃下的体积电阻率至少为109Ω
·
cm，及该导热基板于175℃下的体积电阻率与在25℃下的体积电阻率之间比值定义成维持率，该维持率至
少为10
‑4。
[0008]一实施例中，该上陶瓷层与该金属层形成物理接触，该下陶瓷层与该金属底板形成物理接触。
[0009]一实施例中，该上陶瓷层和该下陶瓷层的厚度为3～100μm，及该上陶瓷层和该下陶瓷层相加的总厚度为5～200μm。
[0010]一实施例中，该上陶瓷层和该下陶瓷层为单一材料层，或者是由多个子层构成的多层复合材料层，及其中该单一材料层和该些子层为氧化铝层、氧化锆层、氧化镁层或氧化钛层。
[0011]一实施例中，该金属层和该金属底板的厚度为0.3～10mm。
[0012]一实施例中，该金属层的下表面和上表面的粗糙度Rz为2～80μm。
[0013]一实施例中，该金属层的表面粗糙度Rz除以该上陶瓷层或该下陶瓷层的厚度之值为0.2～0.8。
[0014]一实施例中，该导热基板于温度85℃、相对湿度85％R.H.下，进行1000小时的直流DC耐电压HHBT测试，其耐电压值至少为DC1000V。
[0015]一实施例中，该导热基板的热阻小于0.16℃/W。
[0016]与现有技术相比，本技术的导热基板的有益效果在于：在导热基板中设置上陶瓷层及/或下陶瓷层，因此可以解决高温下体积电阻率骤降的问题；另外，将金属层或金属底板表面予以粗糙化，可增加层与层之间的结合强度，从而提供可使用于厚铜应用的解决方案；设置陶瓷材料层同时使得导热基板具有良好散热效果；导热基板的最下层是石墨层，通过搭配石墨层的高导热特性，可进一步提升产品的散热性。
【附图说明】
[0017]图1显示本技术第一实施例的导热基板剖面示意图。
[0018]图2显示本技术第二实施例的导热基板剖面示意图。
[0019]图3显示本技术第三实施例的导热基板剖面示意图。
[0020]图4显示本技术第四实施例的导热基板剖面示意图。
[0021]附图标记说明：
[0022]11 金属底板
[0023]12 导热绝缘高分子层
[0024]13、131、132 陶瓷材料层
[0025]14 金属层
[0026]15 石墨层
[0027]16、17 微粗糙面
[0028]100、200、300 导热基板
【具体实施方式】
[0029]下面请参照说明书附图，对本技术进一步描述。
[0030]参见图1，图1显示本技术第一实施例的导热基板100。该导热基板100包括一石墨层14、一金属底板11、一导热绝缘高分子层12、一陶瓷材料层13及一金属层14。导热绝
缘高分子层12设置于该金属底板11上，并位于该金属层14与该金属底板11之间。本实施例中，陶瓷材料层13作为导热基板中的一上陶瓷层，该陶瓷材料层(上陶瓷层)13设置于该金属层14和该导热绝缘高分子层12之间。一实施例中，该金属层14的材质可以为铜，该金属底板11的材质可以为铜、铝、或铜/铝合金。在本实施例中，该陶瓷材料层(上陶瓷层)13与该金属层14形成物理接触。较佳地，如图4所示，该陶瓷材料层(上陶瓷层)13与该金属层14的界面可以包括一微粗糙面16。同样地，该金属底板11与该导热绝缘高分子层12的界面也可以包括另一微粗糙面17。微粗糙面16、17可增加该金属层14、该陶瓷材料层(上陶瓷层)13、该导热绝缘高分子层12及该金属底板11之间的结合强度。一实施例中，该金属层14和该金属底板11的表面粗糙化可利用湿式蚀刻或机械研磨来实现。
[0031]最下层是石墨层15，且接触该金属底板11。由于天然石墨具有六方晶系和层状分布的晶体结构，决定了石墨具有特殊的导热特性。在石墨层面方向的导热系数是在层面垂直方向的几十倍。同等体积在导热效果优于铜的情况下，石墨导热片质量仅为铜的六分之一。
[0032]根据石墨特性，因为石墨于层面垂直方向的导热效果较差，石墨层15的厚度不能太厚，石墨层15的厚度小于等于金属底板11厚度的三分之一，优选地，石墨层15的厚度为金属底板11厚度的五分之一至四分之一，从而在导热基板横向或层面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热基板，其特征在于：其包括：一石墨层；一金属底板；一金属层；一导热绝缘高分子层，位于该金属层与该金属底板之间；及一陶瓷材料层，包括一上陶瓷层或一下陶瓷层，或同时包括该上陶瓷层和该下陶瓷层；其中该上陶瓷层设置于该金属层与该导热绝缘高分子层之间，该下陶瓷层设置于该导热绝缘高分子层与该金属底板之间；其中该石墨层作为该导热基板的最下层且接触该金属底板，石墨层的厚度小于等于该金属底板厚度的三分之一。2.根据权利要求1所述的导热基板，其特征在于：该导热基板在175℃下的体积电阻率至少为109Ω
·
cm，及该导热基板在175℃下的体积电阻率与在25℃下的体积电阻率之间比值定义成维持率，该维持率至少为10
‑4。3.根据权利要求1所述的导热基板，其特征在于：该上陶瓷层与该金属层形成物理接触，该下陶瓷层与该金属底板形...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正宗，罗凯威，
申请(专利权)人：昆山聚达电子有限公司，
类型：新型
国别省市：