[發明專利]具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板

無效

• 申請號: 201210203242.1
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102724805A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 田寶祥
• 申請（專利權）人: 田寶祥
• 主分類號: H05K1/03
• 分類號: H05K1/03
• 代理公司: 北京泰吉知識產權代理有限公司 11355
• 代理人: 張雅軍

技術領域

本發明涉及一種基板，特別是涉及一種搭配金屬與陶瓷材料且彼此結合性良好而具有高散熱與高熱傳導性且適于供高功率電子元件設置的復合陶瓷基板。

背景技術

參閱圖1，傳統的印刷電路板1包含一個由絕緣材料構成的主體11，及一個形成在該主體上的電路單元12，借由該電路單元12的線路設計，配合該絕緣的主體11令各式電子元件能設置其上而供各式運用。

一般而言，印刷電路板是以有機高分子材料（polymer）為絕緣材料的選擇，例如最常見的FR4印刷電路板就是以環氧樹脂為主要材料構成該絕緣的主體，再配合以金屬（例如銅）或合金為材料的電路單元組成。

就傳統的印刷電路板1而言，由于電路單元12是以金屬或合金為材料構成，不僅具有良好的導電性，更具有相當不錯的導熱性，因此，可以僅靠著由有機高分子構成的絕緣的主體11和電路單元12的配合，而在電連接各式電子元件的同時，借著該電路單元12即能將所述電子元件作動時產生的廢熱導離而達到散熱的效果。

但是，隨著電子元件的功率需求越來越大，以及發光元件也常利用印刷電路板作為封裝基座，而將多個例如發光二極管芯片連接其上而朝發光模組的方向發展，現有的以高分子材料作為絕緣主體11、而僅靠面積比例小的電路單元12導電并同時散熱的印刷電路板1，由于散熱效率不佳而無法滿足高功率電子元件，或是高功率發光元件的設置需求。

參閱圖2，因此，目前業界提出了一種將一個由熱傳導性佳的鋁構成的金屬基底21再連接于印刷電路板1上而成具有金屬核心的印刷電路板2，業界習稱Metal?Core?PCB(MCPCB)，借由大面積、熱傳導性佳的金屬基底21來加速整體的散熱效率。

然而，由于絕緣的主體11因為要兼顧絕緣以及與金屬基底21的結合度，所以仍采用有機高分子材料作為主要選擇，但有機高分子材料的熱傳導率低，使得連接設置的金屬基底21仍因為絕緣主體11的阻隔而在熱傳導上形成熱阻界面，進而大幅降低應有的熱傳導效率，另外，有機高分子材料還會有耐熱、受光照射而裂化的問題產生，使得絕緣性不佳，進而影響到設置其上的電子元件的正常作動。

除此之外，有機高分子材料不論在制造或回收處理上，在環保方面有極大的限制，還有，無論是傳統的印刷電路板1或是具有金屬核心的印刷電路板2，其電路單元12的成型主要是以銅箔（及/或鋁箔）經過酸洗蝕刻掉預定部分而成，非但過程中會排出帶有金屬離子的酸性溶液而污染環境、造成環保問題，同時蝕刻掉的銅金屬也無法簡易地回收再使用而浪費大量的金屬。

所以，如何改善現有的電路板，解決上述的問題并令其適用于供高功率電子組件，如高功率發光二極管設置，是目前業界亟欲克服并解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板（Multi?Ceramic?Substrates,MCS）。

本發明具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板包含一個散熱基底、一個絕緣導熱層，及一個電路單元。

該散熱基底由金屬或合金其中之一為材料構成。

該絕緣導熱層形成在該散熱基底上并由占整體重量5wt%~30wt%的氮化硼粉末和占整體重量70wt%~95wt%的無機結合物為材料構成，其中，無機結合物至少包括硅、鋁，及鋯。

該電路單元形成在該絕緣導熱層上并具有預定的電路圖案而供電子組件設置并彼此電連接。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

本發明所述具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板中，該絕緣導熱層中的無機結合物還包括鈦元素。

本發明所述具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板中，該氮化硼粉末的晶體結構是六方晶系。

本發明所述具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板中，該無機結合物中硅或其他金屬元素皆成氧化物狀態

本發明所述具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板中，以該無機結合物整體重量100wt%計，硅氧化物含量大于90wt%。

本發明所述具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板中，該絕緣導熱層是將由氮化硼粉末和無機結合物所構成的涂料涂布在該散熱基底，并于30℃~300℃的環境中進行100分鐘~150分鐘的溫度固化而成。

本發明所述具有高散熱與高導熱特性的復合陶瓷基板中，該電路單元是選自微量低溫銀漿、微量低溫銅漿，或此等之一組合為材料，并以網版印刷方式形成。