專利名稱：電氣線路復(fù)合散熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電氣線路復(fù)合散熱體，特別是指一種可將電 氣電路所產(chǎn)生的熱能，進(jìn)行全面性直接擴(kuò)散并迅速散熱，大幅度降低 熱阻系數(shù)，有效確保電氣電子元件效能及使用壽命的電氣線路復(fù)合散 熱體。
背景技術(shù)：
目前照明設(shè)備包括有路燈照明、廣告照明、室內(nèi)照明及機(jī)器設(shè)備 照明等種類， 一般照明設(shè)備的照明光源大多采用白熾燈泡、日光燈管、
水4艮燈等種類，除了汞蒸氣造成環(huán)境污染，照明效率差，耗電量相對 增加之外，并且容易損壞，同時(shí)其使用壽命短，以致需要經(jīng)常維修更 換，浪費(fèi)人力、物力及時(shí)間，因此有待加強(qiáng)改善。
現(xiàn)今室內(nèi)外機(jī)器、廣告等照明設(shè)備的照明光源已考慮采用固態(tài)光 源發(fā)光二極管，以提高照明效率，并且節(jié)省電力，此類照明光源必須 在電路基板上排列布置多個(gè)發(fā)光二極管，但隨著發(fā)光二極管的設(shè)置數(shù) 量及輸出功率增加，在電—光—熱的轉(zhuǎn)換過程中，相對產(chǎn)生高溫度熱 量，因此必須通過電路基板的絕緣層傳導(dǎo)至散熱器及其鰭片進(jìn)行散 熱。
LED發(fā)光二極管的電路基板必須借助黏膠貼合在散熱器表面，以 致無法全面性牢固密合，影響熱傳導(dǎo)效率，并且容易發(fā)生老化及脫落 現(xiàn)象，導(dǎo)致散熱效率差、散熱速度慢，因此發(fā)光二極管長時(shí)間使用時(shí)， 容易造成溫度過高，嚴(yán)重影響發(fā)光二極管的照明效能，進(jìn)而造成光衰， 縮減使用壽命，因此有必要進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)作改良。為了克服上述問題，目前習(xí)用的具有散熱的電路板材料種類及結(jié)
構(gòu)如下
第一種FR4基材的印刷電路板，其板材并不具有導(dǎo)熱及散熱的 功能；
第二種金屬芯印刷電路板Metal Core PCB (MCPCB),其結(jié)構(gòu) 由銅箔(電路)層、絕緣(介電)層及鋁基板(金屬核心)層三種不 同材質(zhì)層迭構(gòu)成；
第三種陶瓷基板，此結(jié)構(gòu)是透過電路直接將導(dǎo)電銀漿施作在基 —反的l面。
為了強(qiáng)化LED的散熱，第一種的FR4印刷電路板已不足以達(dá)到所 需的散熱功效，因此提出了第二種的內(nèi)具金屬核心的印刷電路板 (MCPCB ),運(yùn)用設(shè)置在電路板底部的鋁或銅等熱傳導(dǎo)性較佳的金屬來 加速散熱，雖然第二種的(MCPCB)可達(dá)到散熱的效果，然而也因絕 緣層的特性使其熱傳導(dǎo)受到若干限制；第三種中的陶瓷基板結(jié)構(gòu)也僅 適用于小尺寸、極高操作溫度及容易處理的高功率元件上。
由此可見，上述物品仍有許多缺陷，并非一種優(yōu)良的物品，因而 亟待加以改良。
本發(fā)明人鑒于上述習(xí)用物品的各項(xiàng)缺點(diǎn)，積極思考加以改良創(chuàng) 新，并經(jīng)多年苦心孤詣潛心研究后，終于成功研發(fā)完成本案中的電氣 線路復(fù)合散熱體。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種電氣線路復(fù)合散熱體，其可將電 氣電路所產(chǎn)生的熱能，進(jìn)行全面性直接擴(kuò)散并迅速散熱，大幅度降低 熱阻系數(shù)，有效確保電氣電子元件效能及使用壽命。
為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是一種電氣線路復(fù)合散熱體，包括將電氣電子元件所產(chǎn)生的熱能有 效排出的散熱器、導(dǎo)熱絕緣層、電氣線路層和降低熱阻系數(shù)的絕緣漆
層；導(dǎo)熱絕緣層施加在散熱器的一側(cè)表面，包括均勻分布的、經(jīng)表面 處理的熱傳導(dǎo)粉體，及與熱傳導(dǎo)粉體微粒子結(jié)合而使其易于施加在散 熱器的一側(cè)表面的燒結(jié)分散的液體材料；電氣線路層含有均勻分布的 膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體，且結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層相對散熱器的另側(cè) 表面上，并進(jìn)行化學(xué)沉積鎳表面處理；電氣線路層上還"i殳有接點(diǎn)，與 電子元件的相對接腳電性連接；絕緣漆層結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層相對散熱 器的另側(cè)表面及電氣線路層相對導(dǎo)熱絕緣層的另側(cè)表面上。 上述熱傳導(dǎo)粉體材料為球型或不規(guī)則的結(jié)晶顆粒。 上述熱傳導(dǎo)粉體材料的粒度在O. 01 ~ 100 ju m之間。 上述導(dǎo)熱絕緣層涂布在散熱器表面的厚度為O. 01 ~ 15mm。 上述低阻抗電性傳導(dǎo)粉體的平均粒度為0. 01 ~ 4 0 0 |u m 。 上述電氣線5各層結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層的厚度為0. 005 ~ 0. 2mm。 采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型首先設(shè)置一散熱器，并在該散熱器 的一側(cè)設(shè)置數(shù)個(gè)散熱鰭片或金屬板、陶乾板等散熱材質(zhì)，并在另一側(cè) 設(shè)置導(dǎo)熱絕緣層，此導(dǎo)熱絕緣層含有均勻分布的熱傳導(dǎo)粉體，在導(dǎo)熱 絕緣層上還設(shè)有一電氣線路層，該電氣線路層含有均勻分布的膠材及 低阻抗電性傳導(dǎo)粉體；導(dǎo)熱絕緣層及電氣線路層外還設(shè)置一絕緣漆 層，作為防錫焊作用，使電路上具有熱源的元件或IC能夠全面性直 接擴(kuò)散迅速散熱，大幅度降低熱阻系數(shù)，確保電氣電子元件的效能及 使用壽命。


圖1是本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的散熱器及導(dǎo)熱絕緣層 結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的電氣線路層結(jié)合結(jié)構(gòu) 示意圖3是本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的絕緣漆層結(jié)合結(jié)構(gòu)示 意圖4是本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的電氣電子元件結(jié)合結(jié) 構(gòu)示意圖5是本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的散熱體立體結(jié)構(gòu)示意
圖6是本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的散熱體反面角度立體 結(jié)構(gòu)示意圖7是本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的立體實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
主要元件符號說明
10 散熱器 20 導(dǎo)熱絕緣層 31 接點(diǎn) 50 電子元件
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。
參考圖1至圖7所示，是本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的平面 結(jié)構(gòu)、立體結(jié)構(gòu)及實(shí)施動(dòng)作示意圖，其包括一散熱器10、 一導(dǎo)熱絕 緣層20、 一電氣線路層30及一絕緣漆層40。
散熱器IO上設(shè)有數(shù)個(gè)散熱鰭片12或金屬板、陶覺板、石墨板等 散熱材質(zhì)，借助散熱器10的設(shè)置，可將電氣電子元件50所產(chǎn)生的熱 能有效排出，而散熱器10的另側(cè)表面11設(shè)有導(dǎo)熱絕緣層20。
11 另側(cè)表面 21另側(cè)表面 32另側(cè)表面
51 接腳
12散熱鰭片 30 電氣線路層 40 絕緣漆層導(dǎo)熱絕緣層20為含有均勻分布的熱傳導(dǎo)粉體，與散熱器10的另 側(cè)表面11結(jié)合；導(dǎo)熱絕緣層20包含有熱傳導(dǎo)粉體以及用來與此熱傳 導(dǎo)粉體微粒子結(jié)合的分散液體，并利用混煉制程使熱傳導(dǎo)粉體均勻分 布在分散液體中。此處熱傳導(dǎo)粉體可選用氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、 碳化硅等高電阻抗粉體，由前述材料中的一種或至少兩種材料混合制 成，使導(dǎo)熱絕緣層20具有高絕緣的電阻抗106~ ■ cm。而熱傳
導(dǎo)粉體材料可以是球型或不規(guī)則的結(jié)晶顆粒，適宜的平均粒度約在 0. 01 ~ 100)im。
將上述熱傳導(dǎo)粉體進(jìn)行技術(shù)處理，具體方法是將醇類(如乙醇、 異丙醇等)等溶解氟化合物或有機(jī)硅等進(jìn)行水解(如浸泡)，再加入 前述熱傳導(dǎo)4分體中的一種或至少兩種材料，混合后，在約60°C ~ 150 。C的低溫下烘烤，將表面的空氣及水分子去除干凈，得到干燥的導(dǎo)熱 陶瓷粉體。將熱傳導(dǎo)粉體經(jīng)過上述表面處理后，除了得到良好的分散 性之外，其表面還完全包覆有一層氟化合物或有機(jī)硅等，有利于粉體 的分散及燒結(jié)結(jié)晶與分子件的交聯(lián)。
而熱傳導(dǎo)粉體表面燒結(jié)液體材料的配置，可釆用以下方法
此溶液液體為醇類及曱基乙烷及酮(丁酮)、乙醚等溶劑，以相 對應(yīng)順序溶解有機(jī)硅酚醛(酚醛改性有機(jī)硅單體)、或有機(jī)硅(環(huán)氧-酚醛-聚酯等改性有機(jī)硅)以及丁晴或氯丁或聚硫等彈性膠體，再加 入溶膠(A10H+H20+乙醇)的少許填充物到完全互溶，即完成該熱傳 導(dǎo)粉體表面燒結(jié)液體材料的配置。
再者，導(dǎo)熱絕緣層20可使用上述表面燒結(jié)液體材料與熱傳導(dǎo)粉 體的重量比例混合，以獲得所需的高熱傳導(dǎo)性及撓性、耐溫性、抗剪 強(qiáng)度、耐老化、抗剝強(qiáng)度、耐磨損、耐沖擊等材料物性。
一般而言，導(dǎo)熱絕緣層20通常選用3°/。~ 15°/。重量比之間的表面燒結(jié)液體材料與97% ~ 85%之間的熱傳導(dǎo)粉體搭配，以便獲得約 3W/mk ~ 150W/mk熱傳系數(shù)的導(dǎo)熱材料層。
上述熱傳導(dǎo)粉體與表面燒結(jié)液體經(jīng)由混煉制程后，以涂布或噴涂 或網(wǎng)版印刷等重復(fù)多次層迭方式為成型方式，在散熱器10的另側(cè)表 面11作出0. 01 ~ 15腿厚度的導(dǎo)熱絕緣層20,借助表面燒結(jié)液體材 料的分子結(jié)構(gòu)得以緊密牢固結(jié)合。
電氣線路層30含有均勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體，并 結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層20相對散熱器10的另側(cè)表面21上，電氣線路層 30上則設(shè)有接點(diǎn)31，透過接點(diǎn)31與電子元件50的相對接腳51電性 連接；其中膠材與低阻抗電性傳導(dǎo)粉體由不同比例混合而成，使電氣 線路層30的金屬阻抗值為1(^Q至10—6Q。
上述電氣線路層30結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣膠層20的表面上，并進(jìn)行表 面處理，此表面處理工程為化學(xué)沉鎳工程，此工程的特性可滿足電子 產(chǎn)業(yè)的RoHs (the Restriction of the use of certain Hazardous substances in electrical and electronic equipment,《電氣、電 子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》)、WEEE( Waste Electrical and Electronic Equipment,《電子電氣產(chǎn)品的廢棄指令》)等條例，也可 強(qiáng)化其硬度、耐磨性及降低上述電氣線路層30的電阻系數(shù)，以滿足 電器電路設(shè)計(jì)的參數(shù)值，此化學(xué)沉鎳工程可選擇性地只施加在含有均 勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體的電氣線路層30上；此表面處 理程序?yàn)?br> (1)脫酯去除散熱器表面殘余的油酯；
(2 )活化劑活化電氣線路層30的表面；
(3 )無電沉鎳施作無電沉鎳沈積鍍液硫酸鎳為主劑的絡(luò)合劑； (4)使用熱水清洗。一般而言，電氣線路層30最好選用5%~70°/。之間的膠材與95%~ 30%之間的低阻抗電性傳導(dǎo)粉體搭配，此低阻抗電性傳導(dǎo)粉體可選用 銀粉、銀銅粉、銀鋁粉、銀鎳粉及銅粉等不規(guī)則型顆粒搭配，最佳平 均粒度約在O. 01 - 400 jum;而膠材可選用如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、 丙烯酸樹脂、聚醋酸乙烯樹脂(PVAC)、硅素(Silicon)樹脂或合成 橡膠等，且該膠材可以由前述材料之一或是由二種以上材料混合而 成。
在實(shí)際制作程序中，低阻抗電性傳導(dǎo)粉體與膠材經(jīng)由混煉制程 后，以涂布或噴涂或網(wǎng)版印刷方式，在導(dǎo)熱絕緣層20的另側(cè)表面21 實(shí)施作出0. 005 ~ 0. 2腿厚度的電氣線路層30，且利用膠材的分子結(jié) 構(gòu)實(shí)現(xiàn)緊密牢固結(jié)合，并且達(dá)到一般印刷電路板的銅箔層功能。
絕緣漆層40結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層20相對散熱器10的另側(cè)表面21 及電氣線路層30相對導(dǎo)熱絕緣層20的另側(cè)表面32上，借助絕緣漆 層40的設(shè)置，作為防錫焊作用，使一般電路上的熱源的元件或IC (Integrated Circuit,集成電路)，得以全面性直4妻擴(kuò)散迅速散熱， 大幅度降低熱阻系數(shù)，確保電氣電子元件50的效能及使用壽命；上 述電子元件50可以選用發(fā)光二極管。
本實(shí)用新型電氣線路復(fù)合散熱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要由散熱器10 直接結(jié)合導(dǎo)熱絕緣層20及電氣線路層30與絕緣漆層40，能夠達(dá)到 電氣電子電路復(fù)合散熱的功效，以進(jìn)行全面性直接擴(kuò)散迅速散熱，大 幅降低熱阻系數(shù)，確保電氣、電子元件50的效能及使用壽命。
前述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型例示，不能以此限制本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所 做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種電氣線路復(fù)合散熱體，其特征在于包括將電氣電子元件所產(chǎn)生的熱能有效排出的散熱器、導(dǎo)熱絕緣層、電氣線路層和降低熱阻系數(shù)的絕緣漆層；導(dǎo)熱絕緣層施加在散熱器的一側(cè)表面，包括均勻分布的、經(jīng)表面處理的熱傳導(dǎo)粉體，及與熱傳導(dǎo)粉體微粒子結(jié)合而使其易于施加在散熱器的一側(cè)表面的燒結(jié)分散的液體材料；電氣線路層含有均勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體，且結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層相對散熱器的另側(cè)表面上，并進(jìn)行化學(xué)沉積鎳表面處理；電氣線路層上還設(shè)有接點(diǎn)，與電子元件的相對接腳電性連接；絕緣漆層結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層相對散熱器的另側(cè)表面及電氣線路層相對導(dǎo)熱絕緣層的另側(cè)表面上。
2、 如權(quán)利要求l所述的電氣線路復(fù)合散熱體，其特征在于所述 熱傳導(dǎo)粉體材料為球型或不規(guī)則的結(jié)晶顆粒。
3、 如權(quán)利要求l所述的電氣線路復(fù)合散熱體，其特征在于所述 熱傳導(dǎo)粉體材料的粒度在O. 01 ~ 100 iLim之間。
4、 如權(quán)利要求l所述的電氣線路復(fù)合散熱體，其特征在于所述 導(dǎo)熱絕緣層涂布在散熱器表面的厚度為O. 01 ~ 15mm。
5、 如權(quán)利要求l所述的電氣線路復(fù)合散熱體，其特征在于所述 低阻抗電性傳導(dǎo)粉體的平均粒度為O. 01 ~ 400 jum。
6、 如權(quán)利要求l所述的電氣線路復(fù)合散熱體，其特征在于所述 電氣線路層結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層的厚度為O. 005 ~ 0. 2隱。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種電氣線路復(fù)合散熱體，包括將熱能有效排出的散熱器、導(dǎo)熱絕緣層、電氣線路層和降低熱阻系數(shù)的絕緣漆層；導(dǎo)熱絕緣層施加在散熱器的一側(cè)表面，包括經(jīng)表面處理的熱傳導(dǎo)粉體，及與熱傳導(dǎo)粉體結(jié)合而使其易于施加在散熱器的燒結(jié)分散的液體材料；電氣線路層含均勻分布的膠材及低阻抗電性傳導(dǎo)粉體，結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層相對散熱器的另側(cè)表面，并進(jìn)行化學(xué)沉積鎳表面處理；電氣線路層設(shè)有接點(diǎn)，與電子元件的相對接腳電性連接；絕緣漆層結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣層相對散熱器的另側(cè)表面及電氣線路層相對導(dǎo)熱絕緣層的另側(cè)表面。此結(jié)構(gòu)可將電氣電路所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行全面性直接擴(kuò)散并迅速散熱，大幅度降低熱阻系數(shù)，有效確保電氣電子元件效能及使用壽命。
文檔編號H05K7/20GK201267086SQ20082014562
公開日2009年7月1日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者李秀婷, 范華珠 申請人:臣相科技實(shí)業(yè)股份有限公司;旭立科技股份有限公司;菁晟科技有限公司