树脂预浸体组成胶液、散热胶片及其制造方法.pdf

一种硬化剂、树脂预浸体组成胶液、散热胶片及其制造方法，该硬化剂主结构成分如式(I)所示，该硬化剂的添加，可使散热胶片同时兼顾耐热性及附着性，且该硬化剂的结构具有极性，故可将无机粉体均匀地分散于该树脂预浸体组成胶液中，故浸渍于该树脂预浸体组成胶液而制作的散热胶片具有更好的树脂特性与导热效率。

1、  一种树脂预浸体组成胶液，其特征在于，其由组分(A)：环氧树脂；以及组分(B)：如式(I)所示的硬化剂所组成；

式(I)
其中R为CH₂、O或SO₂。

2、  如权利要求1所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：该环氧树脂是一种选自双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、溴化环氧树脂及无卤环氧树脂中的树脂。

3、  如权利要求2所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：该树脂预浸体组成胶液的粘度在2000厘泊以下。

4、  如权利要求3所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：组分(B)更进一步包括二氰胺硬化剂或苯酚硬化剂。

5、  如权利要求4所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：更进一步包括组分(C)，其中组分(C)为无机粉体。

6、  如权利要求5所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：该无机粉体的重量百分比为50％。

7、  如权利要求5所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：该无机粉体为碳化硅粉体、氮化硼粉体、氮化铝粉体、氧化铝粉体、或上述两种或两种以上的混和粉体。

8、  如权利要求5所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：更进一步包括：组分(D)，其中组分(D)为添加物。

9、  如权利要求8所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：该添加物为促进剂、溶剂及分散剂。

10、  如权利要求9所述的树脂预浸体组成胶液，其特征在于：该促进剂为二甲基咪唑。

11、  一种散热胶片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：提供一玻璃纤维布；以及
步骤二：浸渍该玻璃纤维布于如权利要求1～10中任一项所述的树脂预浸体组成胶液中。

12、  如权利要求11所述的散热胶片的制作方法，其特征在于：在步骤二之后更进一步包括一固化干燥步骤。

13、  如权利要求12所述的散热胶片的制作方法，其特征在于：在步骤二中更进一步包括一使无机粉体均匀分布于该树脂预浸体组成胶液中的步骤。

14、  一种如权利要求11所述的散热胶片的制作方法所制作的散热胶片。

树脂预浸体组成胶液、散热胶片及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种硬化剂、树脂预浸体组成胶液、散热胶片及其制造方法，特别涉及一种具有高导热效率的硬化剂、树脂预浸体组成胶液、散热胶片及其制造方法。
背景技术
目前电路板所应用的层面及领域相当广泛，一般电子产品内的电子组件都插设在电路板中，而现今的电路板为了符合高功率及高热量的组件的应用范围，故在电路板的散热功效上进行开发及研究，以提高电路板的散热效率及高功率。
在传统的电路板构造上，由于插设于其上的电子组件数量及消耗功率较低，电子组件所产生的热量大都可通过电路板中的铜箔层进行热传导并向外散热，将热直接散逸至环境，利用空气的对流达成电子组件温度的控制。然而随着信息量及运算速度的提高，现今电路板上所布设的电子组件功率高且数量又多，伴随而来的问题便是所消耗的电功率增加，导致在局部耗电组件上产生大量的热，致使电路板温度升高，直接或间接影响组件的功能及产品的可靠度。
为了避免电路板的聚热现象使组件功能无法正常运作，电路板的制作技术不断演进，例如提升耐热性及高热传导等议题的发展，其中一种广为应用的电路板散热技术是将单层或多层印刷电路板利用一绝缘散热贴合层与散热金属板(如铝板)进行压合(贴合)，利用铝板的良好散热效果以散逸电子组件所产生的热。
其中所谓的绝缘散热贴合层，除提供印刷电路板与散热金属板的贴合固定之外，更重要需提供良好的热传导的效果。此绝缘散热贴合层可以是一种半固化环氧树脂胶片，利用热压合程序将印刷电路板、绝缘散热贴合层与散热金属板充分贴合，而该半固化环氧树脂胶片系将玻璃纤维布浸渍于一环氧树脂预浸体组成胶液，并进行干燥等后续工艺而形成一种薄型散热胶片。
常用的环氧树脂预浸体组成胶液，例如中华民国专利公开号第200611927号，利用高比例成份的无机散热填充料混入上述环氧树脂预浸体组成胶液，故使玻璃纤维布在经过浸渍之后所制成的薄型散热胶片具有良好的散热效果，然而对于常用的环氧树脂材料及与其配合的硬化剂、促进剂、添加剂等调配组成需加以调整，才得以应用于该高比例含量的无机散热填充料，否则将导致所制成的薄型散热胶片产生易剥落及耐热性不佳的问题，上述问题的发生原因大部分均在于硬化剂的选用不当所导致。举例来说，常用的环氧树脂预浸体组成胶液中之环氧树脂一般采用苯酚或酚醛类环氧树脂，如双酚A型环氧树脂，因此搭配的硬化剂多会采二氰胺类(Dicy)或苯酚(PN phenolic)类硬化剂。然而为了提升散热薄型胶片的散热功能，该环氧树脂预浸体组成胶液成分采用大量的无机散热填充料粉体，因此造成相对单位内的交联树脂成分用量将被大幅地降低，使所浸渍形成的散热薄型胶片部分树脂的特性造成减损，例如采用二氰胺类硬化剂的环氧树脂预浸体组成胶液所制成的散热薄型胶片的耐热性降低，易产生爆板的问题；另一方面采用酚醛环氧脂硬化剂的环氧树脂预浸体组成胶液所制成的散热薄型胶片的附着能力降低，因此添加较多硬化剂含量的环氧树脂预浸体组成胶液所制成的散热薄型胶片的韧性会降低，反之若添加不足，散热薄型胶片会难以固化，亦即上述的硬化剂可能导致散热薄型胶片产生易爆板或附着性不佳的问题，故均不适用于散热薄型胶片的制作。
缘是，本发明人有感上述缺失可以改善，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本发明。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种硬化剂及具有该硬化剂的环氧树脂预浸体组成胶液，该硬化剂的添加，可使所制成的散热胶片兼顾耐热性及附着性，且该硬化剂的结构具有极性，故可将混入该胶液中的无机粉体均匀地分散于该环氧树脂预浸体组成胶液中。
本发明的再一目的，为对上述的环氧树脂预浸体组成胶液加以改良以提升玻璃纤维布浸渍于该环氧树脂预浸体组成胶液所制成的散热胶片可以有更佳的散热效果及良好的加工性。
本发明还提供一种树脂预浸体组成胶液，其特征在于，由组分(A)：环氧树脂；以及组分(B)：如式(I)所示之硬化剂所组成。

式(I)
其中R为CH₂、O或SO₂。
本发明还提供一种散热胶片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：提供一玻璃纤维布；以及步骤二：浸渍(dipping)该玻璃纤维布于上述的树脂预浸体组成胶液中，并经固化、干燥等步骤后，即可形成一种具有高耐热性、高附着性及高导热效率的散热胶片。
本发明具有以下有益的效果：本发明提出的硬化剂，可使生产的散热胶片兼顾耐热性及附着性，同时该硬化剂的结构具有极性，故可将无机粉体均匀地分散于该具有该硬化剂的环氧树脂预浸体组成胶液中，故应用上述的环氧树脂预浸体组成胶液所制作的散热胶片能具有更好的树脂特性，且在散热的功效上更具有较好的导热效率。
为使能更进一步了解本发明之特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
具体实施方式
请参阅式(I)，本发明提供一种硬化剂：

式(I)
其中R可为CH₂、O或SO₂。
该硬化剂的主成分结构分别含两个酰亚胺(imide)和胺(amine)的结构。一般来说，酰亚胺硬化剂因含有酰亚胺结构，且成杂环结构，因此具有耐软化，耐热冲击的功效，亦即其耐热性佳；再搭配上末端有胺官能基，故抗剥离能力(peel strength)也符合一般使用的规范，故上述的硬化剂所具有的混成结构可以同时兼具耐热与抗剥离的特性。此外该结构还具备不少C＝O基，或R可以为CH₂、O或SO₂使该硬化剂具备一定程度的极性，可提供对于高浓度无机粉体较好的分散效果。
另外，本发明更进一步提出一种应用式(I)的树脂预浸体组成胶液，即利用环氧树脂与上述的硬化剂所组成的聚合物胶液。换句话说，本发明提出一种由组分(A)：环氧树脂；以及组分(B)：式(I)所示的硬化剂所组成的树脂组合物的胶液，而该环氧树脂系为一种选自双酚A型环氧树脂(Bisphenol-A)、酚醛型环氧树脂(Novolac)、双酚A型酚醛环氧树脂、溴化环氧树脂及无卤环氧树脂中之树脂。再者，上述胶液中的组分(B)更进一步包括二氰胺类(Dicy)或苯酚(PN phenolic)类硬化剂，即上述式(I)的硬化剂可以掺混二氰胺类(Dicy)或苯酚(PN phenolic)类硬化剂来调配上述之树脂预浸体组成胶液；且该胶液中更可进一步含有组分(C)，其中组分(C)为无机粉体，该无机粉体系均匀的分散于该胶液之中。
本发明更进一步提出一种使用上述胶液以制造散热胶片的方法。该方法应用上述由组分(A)：环氧树脂；以及组分(B)：式(I)所示之硬化剂所组成的树脂组合物的胶液，并将一玻璃纤维布浸渍(dipping)于该胶液中。且该胶液中更可进一步含有组分(C)，其中组分(C)为无机粉体，例如碳化硅粉体(SiC)、氧化铝粉体、氮化硼粉体、氮化铝粉体、或上述任两种或两种以上混合而成的粉体等，但不以上述为限，该无机粉体可视为一种无机散热填充料，其可附着于玻璃纤维布上，而在后续压合的层合板中即可做为一快速导热的媒介，尤其该胶液中所含有的式(I)所示的硬化剂，通过C＝O基，或R可以为CH₂、O或SO₂的结构所提供的极性可以使上述无机粉体均匀分散于胶液之中，故当玻璃纤维布含浸于该胶液中时可以均匀的将该无机粉体均匀地披覆于玻璃纤维布之上。另外，该胶液的粘度则控制在2000厘泊(centi-poise，cps)以下，以使该胶液更符合应用于浸渍该玻璃纤维布的上胶机构。而在上述步骤之后更进一步包括一固化干燥步骤。另外在玻璃纤维布浸渍(dipping)于该胶液的步骤中，最佳地提供一均匀步骤，以使无机粉体能更加均匀的分布于树脂预浸体组成胶液之中。
综上所述，本发明所提出的由组分(A)：环氧树脂；以及组分(B)：式(I)所示的硬化剂所组成的树脂预浸体组成胶液系可应用在浸渍玻璃纤维布以形成散热胶片的制造方法，而该胶液可以根据实际应用的情况加以调整，如该组分(B)除了式(I)所示的硬化剂之外更混合二氰胺类(Dicy)或苯酚(PN phenolic)类硬化剂，或是加以调整粘度等等参数。
以下，本发明将针对玻璃纤维布浸渍于上述之树脂预浸体组成胶液所制成的散热胶片进行特性测试。请参考表1：
表1

由表1可知，本具体实施例是利用双酚A型环氧树脂(固含量90％)占25.9％、上述之式(I)所示的硬化剂占24％与50％的无机碳化硅粉体(SiC)以及其它组分(D)的添加物，如促进剂、溶剂及分散剂等所组成的树脂预浸体组成胶液进行玻璃纤维布之浸渍步骤。双酚A型环氧树脂由双酚A(Bisphenol A)与环氧氯丙烷(Epichlorohydrin)在氢氧化钠(NaOH)的环境中反应而得，其结构上具有的特性在于该分子末端的环氧基具有高反应性，双酚主链的对称性高，具刚直结构，故强韧性及高温特性优良；主链上的醚结合，可适度地旋转，故具可挠性。从上表可得到以下结果：
1、漂锡结果：耐热实验依据产业标准IPC-TM-650 Method 2.4.13.1，将散热胶片浸泡于288℃锡炉至爆板所需时间(分)，其中可得知通过本发明所提出的胶液进行玻璃纤维布浸渍作业之后制造的散热胶片具有较高的耐热性，故爆板所需的时间较长且符合测试规范。
2、P/S结果：剥离实验系依据IPC-TM-650 Method 2.4.8，双面贴覆1盎司(oz)铜箔热压合后，拉伸铜箔一端提供一向上拉力，判断断裂程度，数值越大则表示散热胶片对铜箔附着力越好。故上述实验可得知通过本发明所提出的树脂预浸体组成胶液进行玻璃纤维布浸渍作业之后所制造的散热胶片对于铜箔具有较好的附着能力。
3、粉体分散态：为调制表1所述组成的树脂预浸体组成胶液，量测每一组成的树脂预浸体组成胶液静置至澄清所需的时间，时间越长表示无机粉体的悬浮分散性越好。从上述实验可得知本发明所提出的树脂预浸体组成胶液具有最高的无机粉体的悬浮分散性，可以解决无机粉体于上胶槽内沉积的问题，进而提高浸渍玻璃纤维布所制成的散热胶片上的无机粉体的成膜均匀性。
换句话说，从表1可以得知本发明所提出的硬化剂、含有该硬化剂的树脂预浸体组成胶液可应用于玻璃纤维度的浸渍工艺，而由该浸渍工艺所制作的散热胶片可以解决使用二氰胺类硬化剂所生产的散热胶片的耐热性低的问题，同时解决采用酚醛环氧脂硬化剂，如苯酚类硬化剂所生产的散热胶片的附着能力低的问题，而该硬化剂更为一种具有极性的分子结构，使得无机粉体可以相当均匀的分散于树脂预浸体组成胶液之中，使最终的散热胶片的表面披覆有均匀的无机粉体膜层。
而表2则显示本发明所制作的散热胶片与其它胶片进行散热效率的评估。
表2