专利名称：传热组合物及其制作方法和采用该传热组合物的散热板材的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种传热组合物及其应用，尤指一种在钻孔过程中可使用的传热组合物及其应用。
背景技术：
随着高科技产业的不断发展，更人性化、功能更佳、更轻巧易于携带的各类电子产品正不断地出现；这些电子产品都具有由许多电子元件及电路板所构成的一主机板；其中的电路板是用于搭载及电性连接各个电子元件，使得这些电子元件能够彼此电性连接。目前最常见的电路板为印刷电路板(Printed Circuit Board :,PCB) ；PCB能将电子零组件电性连结在一起，使各电子零组件发挥功能，是这些电子产品中不可或缺的基本组件。在电性连结各电子零组件时，PCB需要具有穿孔，以利电性连结这些电子零组件； 过去在PCB上形成穿孔的方法为在一底板上放置需要钻孔的PCB ；接着在上面配设有一辅助板材，然后才开始钻孔。该辅助板材的功能包含减少钻头发生滑动，进而减少因钻头滑动所导致的PCB受损或产生毛边等现象；另外，该辅助板材也可具有散热效果以及润滑效果， 进而延长钻头使用寿命并提高钻孔精确度。目前业界所使用的辅助基材有几类，其中一类为包含一铝制基板、一底涂层以及一润滑层所共同组成的钻孔加工用护板，此种三层结构式的护板见于中国台湾第5210 号专利；另一类则为在一金属金属箔或有机薄膜的表面上形成一润滑剂树脂组成物层或一底涂层及润滑剂树脂组成物层的润滑剂片材，此种片材可见于中国台湾第1306369号专利；再一类则为在一铝制基板的单面或双面上涂布一层散热胶，此类具润滑及散热特性的板材可见于公开案号200742756号的中国台湾专利申请案。但现有的辅助基材具有胶黏性不佳、操作程序过于复杂、制造成本高或是钻孔后残胶不易移除等等缺点。鉴于现有的辅助基材存在上述缺点，且在使用上有许多限制，本发明的发明人经细心研究后，发展出本发明的传热组合物，以供业者使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种传热组合物及其应用，可适合于印刷电路板钻孔过程中有效散热，并且制作过程简单和制作成本低。就本发明的一方面而言，本发明提出一种传热组合物，所述传热组合物包含一平均分子量介于10000与400000间的水性聚氨酯树脂，所述的水性聚氨酯树脂的硬度(Shore Hardness)肖氏 D (Shore D)范围为 20 至 40 间。根据上述构想，其中该水性聚氨酯树脂的主链上含有一环氧乙烷 (ethyleneoxide)亲水基团以及在一侧链含有一磺酸钠乙二胺的乳化亲水性基团。根据上述构想，其中该环氧乙烷(ethylene oxide)亲水基团所占比例介于 0. -15%间；该磺酸钠乙二胺的乳化亲水性基团的含量为0. -15%，整体的亲水基团比例介于5% -30%间。
根据上述构想，其中该水性聚氨酯树脂的有效固体含量介于37% -43%间，平均 0. 0001 μ m-o. 2 μ m。根据上述构想，还包含聚乙二醇、聚醚-硅氧烷共聚物、支链硅氧烷共聚物，以及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。根据上述构想，其中该聚乙二醇的平均分子量介于2000与10000 ；该聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的平均分子量介于10000与200000。根据上述构想，其中该水性聚氨树脂占整体固含量10%-40%;该聚乙二醇固体含量与该水性聚氨树脂含量的比例为1 1 1 4，该聚乙烯吡咯烷酮(PVP)固体含量为 25 % 40 % ；该聚醚-硅氧烷共聚物以及该支链硅氧烷共聚物的固含量范围为5 % 15 %。就本发明的另一方面而言，本发明也提出一种散热板材，包含一基板；以及上述的任一传热组合物，所述的传热组合物形成于该基板的一表面上。根据上述构想，其中该基板为一导电基板。根据上述构想，其中该基板包含铝。就本发明的又一方面而言，本发明提出一种传热组合物的制作方法，包含步骤a) 提供一水性聚氨脂树脂；b)混合一聚乙二醇、一聚丙二醇以及一聚乙烯吡咯烷酮以形成一第一溶液；以及c)混合该水性聚氨脂树脂、一界面活性剂、该第一溶液、一聚醚-硅氧烷共聚物以及一支链硅氧烷共聚物形成该传热组合物。根据上述构想，其中该聚乙二醇的平均分子量介于2000与10000间；该聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量介于400000与800000间。本发明的有益技术效果是本发明的传热组合物所构成的散热板材可提高PCB生产效率并具有较低涂布成本的优势；此外，本发明使用的水性聚氨酯具有钻孔后钻针上残胶移除容易以及其材料本身水溶性极佳的特性，对于钻孔后孔内清洁以及钻针重复使用性有着显著的效益；再者，本发明所使用的水性聚氨酯树脂使用多量的亲水基集团，其亲水性特别强，易于水溶；而且，本发明所使用的润滑层因具有聚醚-硅氧烷共聚物，支链硅氧烷共聚物，因此可有效增加表面附着力以及增进平流性，因此基板表面可不需经过表面加工即可适用，且在涂布润滑层后的表面将可呈现平整状态。
本发明的目的、特点和优点通过以下结合附图对本发明的较佳实施例的详细说明可被获得更清楚的了解，其中图1为本发明的传热组合物应用于PCB钻孔过程的散热板材的一较佳实施例示意图。图2为本发明的传热组合物应用于PCB钻孔过程的散热板材的另一较佳实施例示意图。
具体实施例方式本发明的传热组合物及其应用将可透过以下的实施例说明而让在此领域具通常知识者了解其发明精神，并可据以完成。然而本发明的实施并非可由下列实施例而限制其实施型态。
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应留意的是，本发明的传热组合物是以水做为载体，水取代了传统溶剂型聚氨酯涂料所使用的大部分或全部的挥发性有机物(Volatile organic compound, V0C)及有害空气污染物(Hazardous Air Pollutant，HAP)，极具有据产业利用性，本发明实施例虽以运用在PCB的钻孔过程的散热板材为例，但是本发明的传热组合物不应受限于本发明实施例所提的实施样态。请参阅图1，图1所示为本发明的传热组合物应用于PCB钻孔过程的散热板材的一较佳实施例示意图。图1所示的散热板材1包含一基板11以及一润滑层12。在此实施例中，基板11为一铝质基板，润滑层12为一树脂层；铝质基板为纯度是99%的铝板，厚度为 70 μ m 150 μ m ；树脂层为全水溶性的树脂。在图1中的润滑层12的成分为平均分子量介于10000与400000间的一液型水性聚氨酯树脂，此液型水性聚氨酯树脂(不含水分)的主链上含有0. 1% -15%重量比的环氧乙烷(ethylene oxide)亲水基团以及侧链上含有0. 1 % -15%的磺酸钠乙二胺的乳化亲水性基团；整体的亲水基团比例介于5% -30%间；此聚氨酯树脂的有效固体含量介于 37% -43%间；较佳的薄膜硬度(Shore Hardness)肖氏D级(Shore D)范围为20-40间。经试验发现，在薄膜硬度(Shore Hardness)肖氏D级(Shore D)范围大于40则在钻针会有断针疑虑，低于20则表面会沾黏；较佳的液型水性聚氨酯树脂的平均分子粒径为小于0. 2 μ m，一般是在0. 0001 μ m至0. 2 μ m间。本实施例所用的液型水性聚氨树脂属于绿色化学中的一种材料，是使用水来替代一般溶剂型聚氨酯反应条件的绝佳材料。在操作过程中是以水做为载体，水取代了传统溶剂型聚氨酯涂料所使用的大部分或全部的挥发性有机物(Volatile organiccompound, V0C)及有害空气污染物(Hazardous Air Pollutant, HAP)，但是润滑层的性能并无降低。 另外，在使用本实施例的散热板材时，在钻孔后残余在钻针上的物质经过水震荡清洗后即可清除而不会残留在钻针上，此在清洁上具有节省成本与降低污染的效果。请参阅图2，图2所示为本发明的传热组合物应用于PCB钻孔过程的散热板材的另一较佳实施例示意图。图2所示的散热板材2包含一基板21以及一润滑层22。在此实施例中，基板21为一铝质基板，润滑层22为一树脂层；铝质基板为纯度是99%的铝板，厚度为70 μ m 150 μ m ；树脂层为全水溶性的树脂。在图2中的润滑层22的厚度为10 μ m-100 μ m,成分包含平均分子量2000 10000 间的聚乙二醇、平均分子量10000-200000间的水性聚氨酯树脂、聚醚-硅氧烷共聚物、支链硅氧烷共聚物，以及平均分子量介于400000与800000间的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。其中水性聚氨酯占整体固含量15%-30%，聚乙二醇固含量为水性聚氨酯1 :1 1:4，？￥卩固体含量为25% 40% ；聚醚-硅氧烷共聚物以及支链硅氧烷共聚物的固含量范围为5% 15%。在本实施例中，水性聚氨酯树脂含有三官能基的亲水端以及侧链含有三级氨基的增加亲水性基团、水性聚氨酯二液型(two-component，简称观)，与水性聚氨酯 (polyurethane, PU)涂料。与现有的辅助基材做比较，由本发明的传热组合物所构成的散热板材所使用的水性聚氨酯树脂为单次涂布于铝基板上即可达成散热的功能；但是现有的辅助基材则为双层涂布才可达成同样的散热功能，因此本发明的散热板材可提高PCB生产效率并具有较低涂布成本的优势(一般而言，涂布成本占辅助基材成本的四分的一以上)。此外，本发明使用的水性聚氨酯具有钻孔后钻针上残胶移除容易以及其材料本身水溶性极佳的特性，对于钻孔后孔内清洁以及钻针重复使用性有着显著的效益。再者，本发明所使用的水性聚氨酯树脂使用多量的亲水基集团，其亲水性特别强，易于水溶。另外，本发明所使用的润滑层因具有聚醚-硅氧烷共聚物，支链硅氧烷共聚物，因此可有效增加表面附着力以及增进平流性， 因此基板表面可不需经过表面加工即可适用，且在涂布润滑层后的表面将可呈现平整状态。就操作上来说，本发明所提实施例的水性聚氨脂树脂须先经过乳化处理，以常温下均质产生微胞，并加入界面活性剂，升温到40°C，再以整体固含比例10-40%，置入成分包含平均分子量2000 10000间的聚乙二醇，聚乙二醇须先乳化，并加入适量乳化剂，并与少量聚丙二醇混合，聚乙二醇与平均分子量介于400000与800000间的聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 20% 40% (如果超过一定比例，表面会龟裂，如果比例过低，则润滑程度会太低，造成钻孔后孔壁粗糙度不佳)混合，因为兼容性较差，须把PVP纳米化研磨，并加入一定比例的环氧树脂。最后总体胶体常温下加入聚醚-硅氧烷共聚物以及支链硅氧烷共聚物固含量范围为5% 15%，升温到40-60°C。以上所提仅是本发明的较佳实施例样态，并不是用于限定本发明的实施范围；任何在此领域具有通常知识者，在不脱离本发明的精神与范围下所作的诸般变化与修饰，都不脱离如附本申请权利要求欲保护的范围。
权利要求
1.一种传热组合物，其特征在于，包含一平均分子量介于10000与400000间的水性聚氨酯树脂，所述的水性聚氨酯树脂的硬度肖氏D级范围为20至40间。
2.根据权利要求1所述的传热组合物，其特征在于，该水性聚氨酯树脂的主链上含有一环氧乙烷亲水基团以及在一侧链含有一磺酸钠乙二胺的乳化亲水性基团。
3.根据权利要求2所述的传热组合物，其特征在于，该环氧乙烷亲水基团所占比例介于0.间；该磺酸钠乙二胺的乳化亲水性基团的含量为0. -15%，整体的亲水基团比例介于5% -30%间。
4.根据权利要求1所述的传热组合物，其特征在于，该水性聚氨酯树脂的有效固体含量介于37 % -43 %间，平均分子径0. 0001 μ m-0. 2 μ m。
5.根据权利要求1所述的传热组合物，其特征在于，还包含聚乙二醇、聚醚-硅氧烷共聚物、支链硅氧烷共聚物，以及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
6.根据权利要求5所述的传热组合物，其特征在于，该聚乙二醇的平均分子量介于 2000与10000 ；该聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的平均分子量介于10000与200000。
7.根据权利要求6所述的传热组合物，其特征在于，该水性聚氨树脂占整体固含量 10%-40%;该聚乙二醇固体含量与该水性聚氨树脂含量的比例为1 1 1 4，该聚乙烯吡咯烷酮(PVP)固体含量为25% 40%;该聚醚-硅氧烷共聚物以及该支链硅氧烷共聚物的固含量范围为5% 15%。
8.一种散热板材，其特征在于，包含一基板；以及一如权利要求1至7之任一项所述的传热组合物，所述的传热组合物形成于该基板的一表面上。
9.根据权利要求8所述的散热板材，其特征在于，该基板为一导电基板。
10.根据权利要求8所述的散热板材，其特征在于，该基板包含铝。
11.一种传热组合物的制作方法，其特征在于，包含以下步骤a)提供一水性聚氨脂树脂；b)混合一聚乙二醇、一聚丙二醇以及一聚乙烯吡咯烷酮以形成一第一溶液；以及c)混合该水性聚氨脂树脂、一界面活性剂、该第一溶液、一聚醚-硅氧烷共聚物以及一支链硅氧烷共聚物形成该传热组合物。
12.根据权利要求11所述的传热组合物的制作方法，其特征在于，该聚乙二醇的平均分子量介于2000与10000间；该聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量介于400000与800000间。
全文摘要
本发明提出一种传热组合物及其制作方法和采用该传热组合物的散热板材，所述传热组合物包含一平均分子量介于10000与400000间的水性聚氨酯树脂，所述的水性聚氨酯树脂的硬度(Shore Hardness)肖氏D级(Shore D)范围为20至40间。
文档编号C08L39/06GK102190880SQ201010147448
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者沈宗儒 申请人:润通精密股份有限公司