一種高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，由銅箔、絕緣導(dǎo)熱膠層、粘合劑層和鋁板組成，其中鋁板的表層經(jīng)陽(yáng)極氧化處理形成陶瓷保護(hù)層，絕緣導(dǎo)熱膠層由導(dǎo)熱膠液經(jīng)高溫烘烤半固化而成，銅箔、絕緣導(dǎo)熱膠層、粘合劑層和鋁板依次層疊并壓制成型。本發(fā)明提供的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①通過(guò)增加粘合劑層、偶聯(lián)劑來(lái)增加絕緣導(dǎo)熱膠層和鋁板之間的表面附著力，以降低不同膨脹系數(shù)在熱壓中的差異影響；②通過(guò)陶瓷保護(hù)層來(lái)提高產(chǎn)品的抗氧化性能，同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)絕緣導(dǎo)熱膠層和鋁板之間的結(jié)合力；③通過(guò)添加增韌劑來(lái)增加膠膜的柔韌性，以改善脆性問題；④采用三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅等作為導(dǎo)熱填料，解決了散熱差的技術(shù)缺陷。
【專利說(shuō)明】一種高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及線路板【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，鋁基覆銅板是一種隸屬于鋁基板的板狀材料，由電子玻纖布或其它增強(qiáng)材料浸以樹脂，在表面覆以銅箔并經(jīng)熱壓而制成，通常被稱為覆銅箔層壓板，簡(jiǎn)稱鋁基覆銅板，可廣泛用于車載點(diǎn)火器、變頻電源等大功率、高散熱的電子產(chǎn)品。鋁基覆銅板作為印刷電路板制造中的基板材料，對(duì)印刷電路板主要起互連導(dǎo)通、絕緣和支撐的作用，對(duì)電路中信號(hào)的傳輸速度、能量損失和特性阻抗等有很大的影響，因此印刷電路板的性能、品質(zhì)及穩(wěn)定性在很大程度上取決于鋁基覆銅板。
[0003]現(xiàn)有的鋁基覆銅板，通常由銅箔、絕緣層、鋁板組成的三層結(jié)構(gòu)，絕緣層采用玻纖布浸潰樹脂體系，經(jīng)高溫半固化成型，這種絕緣片雖然同時(shí)兼具導(dǎo)熱和絕緣的作用，但其缺陷之處在于:①玻纖布的熱阻大、散熱性差、難以滿足大功率、高散熱電子產(chǎn)品的需要
加工過(guò)程中易出現(xiàn)玻纖布絕緣層的脆性問題，致使產(chǎn)品報(bào)廢率增高。
[0004]專利號(hào)為ZL201220363190.x的中國(guó)實(shí)用新型專利(發(fā)明名稱:一種導(dǎo)熱基材覆銅板，申請(qǐng)日:2012.07.25)公開了一種導(dǎo)熱基材覆銅板，其結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱基材層、高導(dǎo)熱粘合劑層和銅箔層，銅箔層通過(guò)高導(dǎo)熱粘合劑層固定貼覆在導(dǎo)熱基材層上。該技術(shù)方案直接用導(dǎo)熱粘合劑來(lái)替代導(dǎo)熱膠膜，不足之處在于:在高溫條件下導(dǎo)熱基材層無(wú)法有效散熱，造成不能正常工作，影響工作效率。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01310005687.3的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(發(fā)明名稱:陶瓷片復(fù)合結(jié)構(gòu)的絕緣層、鋁基板及其制造方法，申請(qǐng)日:2013.01.07)公開了一種陶瓷片復(fù)合結(jié)構(gòu)的絕緣層、鋁基板及其制造方法。本發(fā)明陶瓷片復(fù)合結(jié)構(gòu)的絕緣層，包括至少一層陶瓷片、數(shù)層導(dǎo)熱膠膜，所述的陶瓷片與導(dǎo)熱膠膜間隔層疊，所述絕緣層的最外兩表層為導(dǎo)熱膠膜。該技術(shù)方案制得的鋁基板雖然具有一定優(yōu)勢(shì)的導(dǎo)熱性和耐壓性，但其不足之處在于:①導(dǎo)熱膠膜的組分復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高；②由于絕緣層和鋁合金基板的膨脹系數(shù)不同，因此在高溫?zé)釅簳r(shí)兩者的結(jié)合力較差，存在板料易分層、掉屑等質(zhì)量隱患，無(wú)形中降低了產(chǎn)品的合格率；③采用的導(dǎo)熱填料欠妥當(dāng)，使得并未大幅提高鋁基板產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)，而且不同板材之間的脆性較差。
[0006]綜上，如何提供一種高導(dǎo)熱、高耐壓，產(chǎn)品質(zhì)量高且制造成本低的鋁基覆銅板，以適應(yīng)大功率器件的生產(chǎn)需要，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的板材散熱差、板層結(jié)合力弱、產(chǎn)品合格率低等技術(shù)缺陷。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體如下:
[0009]一種高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，由銅箔、絕緣導(dǎo)熱膠層、粘合劑層和鋁板組成，其中鋁板的表層經(jīng)陽(yáng)極氧化處理形成陶瓷保護(hù)層，絕緣導(dǎo)熱膠層由導(dǎo)熱膠液經(jīng)高溫烘烤半固化而成，銅箔、絕緣導(dǎo)熱膠層、粘合劑層和鋁板依次層疊并壓制成型。
[0010]優(yōu)選的，導(dǎo)熱膠液由以下組分配制而成:環(huán)氧樹脂40?70份、增韌劑2?5份、偶聯(lián)劑I?3份、固化劑3?6份、導(dǎo)熱填料30?50份。
[0011]優(yōu)選的，導(dǎo)熱填料為三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅、氮化鋁、氧化鎂中一種或幾種的組合。
[0012]更優(yōu)選的，在本發(fā)明的導(dǎo)熱填料中，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占總組分的比例如下:三氧化二鋁占O?99%，二氧化硅占O?10%、碳化硅占O?5%、氮化鋁占O?20%、氧化鎂占O?2%。
[0013]優(yōu)選的，增韌劑為酚氧樹脂、丁腈橡膠、丙烯酸橡膠、聚醋酸乙烯、聚氨酯中一種或幾種的組合。
[0014]優(yōu)選的，固化劑為酚醛樹脂、二氨基二苯砜、二氨基二苯胺中一種或幾種的組合。
[0015]優(yōu)選的，偶聯(lián)劑為有機(jī)硅烷化合物。
[0016]優(yōu)選的，導(dǎo)熱膠液中，導(dǎo)熱填料為三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅中一種或幾種的組合，固化劑為酚醛樹脂、二氨基二苯砜或其組合，增韌劑為酚氧樹脂、丁腈橡膠、丙烯酸橡膠中一種或幾種的組合。
[0017]優(yōu)選的，絕緣導(dǎo)熱膠層(2)的厚度為25?100 μ m，粘合劑層(3)的厚度為I?10 μ m，陶瓷保護(hù)層(4)的厚度為5?15 μ m。
[0018]本發(fā)明還提供一種如前所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板的制備方法，包括如下步驟:
[0019]①按組分比例配制導(dǎo)熱膠液，利用涂布機(jī)，將配制好的導(dǎo)熱膠液均勻涂覆于離型載體材料上，在60°C?80°C下烘烤半固化制成導(dǎo)熱膠膜(即為絕緣導(dǎo)熱膠層)；
[0020]②對(duì)鋁板表層進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，獲得均勻致密的一層氧化膜(即為陶瓷保護(hù)層)；
[0021]③依次將粘合劑層、絕緣導(dǎo)熱膠層和銅箔層疊在經(jīng)步驟②處理后的鋁板上，置于真空狀態(tài)下分步加壓、分階段升溫，在200°C?220°C下熱壓成型，再經(jīng)分步降壓、分階段降溫，制得鋁基覆銅板。
[0022]本發(fā)明提供的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0023]①本發(fā)明通過(guò)增加粘合劑層、偶聯(lián)劑來(lái)增加絕緣導(dǎo)熱膠層和鋁板之間的表面附著力，消除兩者結(jié)合的內(nèi)應(yīng)力，以降低不同膨脹系數(shù)在熱壓過(guò)程中的差異影響；
[0024]②本發(fā)明通過(guò)陶瓷保護(hù)層來(lái)提高產(chǎn)品的抗氧化性能，同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)絕緣導(dǎo)熱膠層和鋁板之間的結(jié)合力；
[0025]③本發(fā)明通過(guò)添加增韌劑來(lái)增加膠膜的柔韌性，以改善脆性問題；
[0026]④本發(fā)明采用三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅等作為導(dǎo)熱填料，其導(dǎo)熱性能更優(yōu)于市場(chǎng)常用的氮化硼等導(dǎo)熱填料，解決了散熱差的技術(shù)缺陷；
[0027]⑤采用本發(fā)明提供的方法制得的鋁基覆銅板，導(dǎo)熱好，耐熱、耐壓性高，板材的粘結(jié)強(qiáng)度大，既解決了傳統(tǒng)鋁基覆銅板的脆性問題，又提高了車載點(diǎn)火器、變頻電源等大功率電子產(chǎn)品的散熱性，安全環(huán)保、低制造成本，產(chǎn)品的發(fā)展前景相當(dāng)可觀?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1所示，一種高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，從上到下依次由銅箔1、絕緣導(dǎo)熱膠層2、粘合劑層3和鋁板5這四層結(jié)構(gòu)組成，其中鋁板5的表層經(jīng)陽(yáng)極氧化處理形成陶瓷保護(hù)層4，絕緣導(dǎo)熱膠層2由導(dǎo)熱膠液經(jīng)高溫烘烤半固化而成，銅箔1、絕緣導(dǎo)熱膠層2、粘合劑層3和鋁板5依次層疊并壓制成型；粘合劑層3的主要成分選自合成樹脂或合成橡膠。
[0030]本發(fā)明中，絕緣導(dǎo)熱膠層2的厚度為25~100 μ m，粘合劑層3的厚度為I~10 μ m,陶瓷保護(hù)層4的厚度為5~15 μ m，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行厚度值在上述范圍內(nèi)可以任意調(diào)整。
[0031]本發(fā)明中，導(dǎo)熱膠液由以下組分配制而成:環(huán)氧樹脂40~70份、增韌劑2~5份、偶聯(lián)劑I~3份、固化劑3~6份、導(dǎo)熱填料30~50份。其中，偶聯(lián)劑為有機(jī)硅烷化合物?’導(dǎo)熱填料為三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅、氮化鋁、氧化鎂中一種或幾種的組合；增韌劑為酚氧樹脂、丁腈橡膠、丙烯酸橡膠、聚醋酸乙烯、聚氨酯中一種或幾種的組合；固化劑為酚醛樹月旨、二氨基二苯砜、二氨基二苯胺中一種或幾種的組合。在導(dǎo)熱填料中，三氧化二鋁占O~99%，二氧化硅占O~10%、碳化硅占O~5%、氮化鋁占O~20%、氧化鎂占O~2% ;同樣的，導(dǎo)熱膠液體系中的各組分及其含量可以在上述范圍內(nèi)進(jìn)行任意調(diào)整。
[0032]以下實(shí)施例為采用不同組分及含量配制的導(dǎo)熱膠液，從而制得參數(shù)性能不同的鋁基覆銅板，各實(shí)施例的組分、制備方法具體如下。
[0033]實(shí)施例1:
[0034]絕緣導(dǎo)熱膠層的各組分及含量:
[0035]環(huán)氧樹脂:50份(樹脂A:樹脂B=I:0.6)
[0036]增韌劑:2份(酚氧樹脂:丁腈橡膠:丙烯酸橡膠=5:2:1.5)
[0037]硅烷偶聯(lián)劑'2份
[0038]固化劑:3.5份(酚醛樹脂:二氨基二苯砜=3:1)
[0039]導(dǎo)熱填料:45份(三氧化二鋁占94%、二氧化硅占3.2%、碳化硅占2.6%)
[0040]鋁基覆銅板的制備方法:按上述組分及含量比例配制導(dǎo)熱膠液，將配制好的導(dǎo)熱膠液通過(guò)涂布機(jī)均勻涂覆于離型載體材料上，在70°C下烘烤半固化制成導(dǎo)熱膠膜；對(duì)鋁板表層進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，獲得均勻致密的一層氧化膜；依次將粘合劑層、絕緣導(dǎo)熱膠層和銅箔層疊在處理后的鋁板上，置于真空狀態(tài)下分步加壓、分階段升溫，在210°C下熱壓成型，再經(jīng)分步降壓、分階段降溫，制得鋁基覆銅板。
[0041]實(shí)施例2:
[0042]絕緣導(dǎo)熱膠層的各組分及含量:
[0043]環(huán)氧樹脂:70份(樹脂A:樹脂B=I:0.6)
[0044]增韌劑:5份(酚氧樹脂:丁腈橡膠:聚氨酯=4:3:2.5)
[0045]硅烷偶聯(lián)劑:1份
[0046]固化劑:6份(即二氨基二苯砜)`[0047]導(dǎo)熱填料:30份(三氧化二鋁占98%、二氧化硅占1%、碳化硅占0.2%，氧化鎂占0.8%)
[0048]鋁基覆銅板的制備方法:按上述組分及含量比例配制導(dǎo)熱膠液，在60°C下烘烤半固化制成導(dǎo)熱膠膜，在200°C下熱壓成型，其余制備過(guò)程同實(shí)施例1。
[0049]實(shí)施例3:
[0050]絕緣導(dǎo)熱膠層的各組分及含量:
[0051]環(huán)氧樹脂:40份
[0052]增韌劑:3份(丁腈橡膠:丙烯酸橡膠=2:1.5)
[0053]硅烷偶聯(lián)劑:3份
[0054]固化劑:3份(即二氨基二苯胺)
[0055]導(dǎo)熱填料:40份(三氧化二鋁占63%，二氧化硅占10%、碳化硅占5%、氮化鋁占20%、氧化鎂占2%)
[0056]鋁基覆銅板的制備方法:按上述組分及含量比例配制導(dǎo)熱膠液，在80°C下烘烤半固化制成導(dǎo)熱膠膜，在220°C下熱壓成型，其余制備過(guò)程同實(shí)施例1。
[0057]實(shí)施例4:
[0058]絕緣導(dǎo)熱膠層的各組分及含量:
[0059]環(huán)氧樹脂:55份(樹脂A:樹脂B=I:0.6)
[0060]增韌劑:3.5份(酚氧樹脂:丙烯酸橡膠=3:2.2)
[0061]硅烷偶聯(lián)劑:2.5份
[0062]固化劑:3份(酚醛樹脂:二氨基二苯胺=2:1)
[0063]導(dǎo)熱填料:50份(三氧化二鋁占80%，二氧化硅占8%、碳化硅占3.5%、氮化鋁占
8.5%)
[0064]鋁基覆銅板的制備方法:按上述組分及含量比例配制導(dǎo)熱膠液，在75°C下烘烤半固化制成導(dǎo)熱膠膜，在215°C下熱壓成型，其余制備過(guò)程同實(shí)施例1。
[0065]申請(qǐng)?zhí)枮?01210089443.3的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(以下簡(jiǎn)稱對(duì)比專利)公開了一種無(wú)鹵高耐熱導(dǎo)熱膠膜及其制造方法，該導(dǎo)熱膠膜由導(dǎo)熱膠液經(jīng)半固化而成，導(dǎo)熱膠液由以下組分配制而成:無(wú)鹵環(huán)氧樹脂70?100份、增韌劑O?30份、溶劑80?120份、固化劑I?20份、促進(jìn)劑0.01?I份、偶聯(lián)劑0.5?5.0份、高導(dǎo)熱填料80?600份。
[0066]本發(fā)明提供的鋁基覆銅板，與采用上述專利的導(dǎo)熱膠膜制成的鋁基覆銅板相比，區(qū)別在于:①組分不同，對(duì)比專利采用無(wú)鹵環(huán)氧樹脂，本發(fā)明用環(huán)氧樹脂；②結(jié)構(gòu)形式不同，對(duì)比專利采用導(dǎo)熱膠膜涂覆在絕緣層表層的形式，本發(fā)明是絕緣層中直接包括導(dǎo)熱膠，且增設(shè)粘合劑層，以提高板材的散熱性、粘結(jié)性組分含量不同，本發(fā)明經(jīng)大量試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明組分的特定范圍內(nèi)，制得的鋁基覆銅板參數(shù)性能要優(yōu)于對(duì)比專利制得的鋁基覆銅板，具體可見下表I。
[0067]將本發(fā)明實(shí)施例1?4制得的鋁基覆銅板、市售的普通鋁基覆銅板(以下簡(jiǎn)稱普通型)、采用申請(qǐng)?zhí)枮?01210089443.3的專利方法制得的鋁基覆銅板(即對(duì)比專利)，在相同實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下進(jìn)行平行比對(duì)，測(cè)得的各自性能參數(shù)見下表I所示。
[0068]表1:鋁基覆銅板的性能比對(duì)表
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:由銅箔(I)、絕緣導(dǎo)熱膠層(2)、粘合劑層(3)和鋁板(5)組成，其中鋁板(5)的表層經(jīng)陽(yáng)極氧化處理形成陶瓷保護(hù)層(4)，絕緣導(dǎo)熱膠層(2)由導(dǎo)熱膠液經(jīng)高溫烘烤半固化而成，銅箔(I)、絕緣導(dǎo)熱膠層(2)、粘合劑層(3)和鋁板(5)依次層疊并壓制成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:所述的導(dǎo)熱膠液由以下組分配制而成:環(huán)氧樹脂40?70份、增韌劑2?5份、偶聯(lián)劑I?3份、固化劑3?6份、導(dǎo)熱填料30?50份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:所述的導(dǎo)熱填料為三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅、氮化鋁、氧化鎂中一種或幾種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:所述的導(dǎo)熱填料中，各組分及其占總組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:三氧化二鋁占O?99%，二氧化硅占O?10%、碳化硅占O?5%、氮化鋁占O?20%、氧化鎂占O?2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:所述的增韌劑為酚氧樹脂、丁腈橡膠、丙烯酸橡膠、聚醋酸乙烯、聚氨酯中一種或幾種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:所述的固化劑為酚醛樹脂、二氨基二苯砜、二氨基二苯胺中一種或幾種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:所述的偶聯(lián)劑為有機(jī)娃燒化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求2?7中任一項(xiàng)所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:所述的導(dǎo)熱膠液中，導(dǎo)熱填料為三氧化二鋁、二氧化硅、碳化硅中一種或幾種的組合，固化劑為酚醛樹脂、二氨基二苯砜或其組合，增韌劑為酚氧樹脂、丁腈橡膠、丙烯酸橡膠中一種或幾種的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板，其特征在于:所述的絕緣導(dǎo)熱膠層(2)的厚度為25?100 μ m，粘合劑層(3)的厚度為I?10 μ m，陶瓷保護(hù)層(4)的厚度為5?15 μ m。
10.一種如權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱高耐壓的鋁基覆銅板的制造方法，包括如下步驟: ①按組分比例配制導(dǎo)熱膠液，將配制好的導(dǎo)熱膠液涂覆于離型載體材料上，在60°c?80°C下烘烤半固化制成導(dǎo)熱膠膜； ②對(duì)鋁板表層進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，獲得均勻致密的陶瓷保護(hù)層； ③依次將粘合劑層、絕緣導(dǎo)熱膠層和銅箔層疊在經(jīng)步驟②處理后的鋁板上，置于真空狀態(tài)下分步加壓、分階段升溫，在200°C?220°C下熱壓成型，再經(jīng)分步降壓、分階段降溫，制得鋁基覆銅板。
【文檔編號(hào)】B32B15/20GK103722807SQ201310700405
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】虞紅芬, 盧大偉, 袁曉力 申請(qǐng)人:浙江偉弘電子材料開發(fā)有限公司