CN102602078A

CN102602078A - 由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法

Info

Publication number: CN102602078A
Application number: CN2012100473970A
Authority: CN
Inventors: 萧标颖
Original assignee: SUZHOU GLORY GREEN LIGHTING SYSTEM Corp
Current assignee: SUZHOU GLORY GREEN LIGHTING SYSTEM Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2012-07-25

Abstract

一种由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，所述覆铜板包括基板和设置在该基板表面的铜层，所述基板由纳米复合塑料制成，所述纳米复合塑料包括塑料基体和以纳米级尺寸分散在塑料基体中的无机填充物，它包括以下步骤：A）对基板进行预处理，将基板进行表面粗化，表面粗化后对基板进行水洗和烘干；B）在真空环境内对基板的表面进行等离子冲击清洁；C）通过溅射法将铜溅射在基板的表面形成一新鲜的铜层；D）通过电镀增厚法将铜镀在新鲜的铜层以形成成形的铜层。

Description

由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法

技术领域

本发明涉及到一种制备方法，尤其涉及一种由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法。

背景技术

一般PCB印制电路板用基板材料可分为两大类：刚性基板材料和柔性基板材料。一般刚性基板材料的重要品种是覆铜板。它是用增强材料(Reinforeing Material)，浸以树脂胶黏剂，通过烘干、裁剪、叠合成坯料，然后覆上铜箔，用钢板作为模具，在热压机中经高温高压成形加工而制备的。一般的多层板用的半固化片，则是覆铜板在制作过程中的半成品(多为玻璃布浸以树脂，经干燥加工而成)。覆铜箔板的分类方法有多种。一般按板的增强材料不同，可划分为：纸基、玻璃纤维布基、复合基(CEM系列)、积层多层板基和特殊材料基(陶瓷、金属芯基等)五大类。若按板所采用的树脂胶黏剂不同进行分类，常见的纸基CCI有：酚醛树脂(XPc、XxxPC、FR一1、FR一2等)、环氧树脂(FE一3)、聚酯树脂等各种类型。常见的玻璃纤维布基 CCL有环氧树脂(FR一4、FR一5)，它是目前最广泛使用的玻璃纤维布基类型。另外还有其他特殊性树脂(以玻璃纤维布、聚基酰胺纤维、无纺布等为增加材料)：双马来酰亚胺改性三嗪树脂(BT)、聚酰亚胺树脂(PI)、二亚苯基醚树脂(PPO)、马来酸酐亚胺——苯乙烯树脂(MS)、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂等。 PCB线路板上的基板材料必须同时具有物理和化学特性，尤其为绝缘性和散热性，因此特殊材料基板更广泛的应用于PCB线路板上。而特殊材料基板又分为金属类基板、陶瓷类基板、耐热塑性基板和挠性覆铜箔板。其中的金属类基板为了保证与铜层之间保证绝缘，因此在铜层之间必须要设置有一层绝缘层，这层绝缘层的设置不仅增加了加工工艺难度，更加使得成型的覆铜板的散热性能大大降低。而陶瓷类基板的成型较难成本较高可挠性较差。

现有技术中通过工程塑料与无机填充物的结合，制备出一种散热系数可大于2000W/m ² K的高分子复合材料，其散热效果达到了金属散热材料的10倍，同时其由绝缘体制备，完全符合覆铜板绝缘的效果。

但是现有技术中，由于缺乏将该种高分子复合材料与铜相结合的技术工艺，因此还不能制备出由纳米复合塑料制成的覆铜板。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的是提供一种由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，能够将高分子复合材料与铜相结合成覆铜板。

为了解决上述难题，本发明采取的方案是：一种由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，所述覆铜板包括基板和设置在该基板表面的铜层，所述基板由纳米复合塑料制成，所述纳米复合塑料包括塑料基体和以纳米级尺寸分散在塑料基体中的无机填充物，它包括以下步骤：

A）对基板进行预处理，将基板进行表面粗化，表面粗化后对基板进行水洗和烘干；

B）在真空环境内对基板的表面进行等离子冲击清洁；

C）通过溅射法将铜溅射在基板的表面形成一新鲜的铜层；

D）通过电镀增厚法将铜镀在新鲜的铜层以形成成形的铜层。

优选地，在步骤A)中，对基板进行表面粗化的方法为喷砂法。

优选地，在步骤A)中，对基板进行表面粗化的方法为将基板浸入铬酸或铬酸混合其他酸形成的混合酸中以活化基板的表面。

优选地，在步骤C）和步骤D）中还包括一步骤E），步骤E）为在新鲜的铜层上进行铜抗氧化处理以在新鲜的铜层上形成铜保护层。

优选地，在步骤C)中，新鲜的铜层的厚度为0.1-3μm。

优选地，在步骤D)中，成形的铜层的厚度为5-100μm。

优选地，在步骤D）之后还包括一步骤F），步骤F）对成形的覆铜板进行校验，校验的方法是通过3M胶带进行百格测试以检测铜层与基板的附着力。

优选地，步骤D）中的电镀增厚法依次包括以下步骤：脱脂、水洗、活化、水洗、微蚀、水洗、铜电镀、纯水洗、铜抗氧化处理、纯水、烘干。

本发明采用以上方法，具有以下优点：

1、工艺简单，生产成本低；

2、产品质量好，成品率高。

具体实施方式

一种由纳米复合塑料制成的覆铜板，它包括纳米复合塑料层和贴覆在纳米复合塑料层上表面的铜层，纳米复合塑料层为由无机填充物以纳米级尺寸分散在塑料基体中而成。其中，无机填充物的直径为10 ^-10 ~10 ^-6 米。散热系数大于2000W/m ² K，导热系数5~10 W/mK之间。

纳米复合塑料层的厚度为0.1~5mm。所述铜层的厚度为5-100μm。

另一种由纳米复合塑料制成的覆铜板，它包括纳米复合塑料层和贴覆在纳米复合塑料层上、下表面的铜层，纳米复合塑料层为由无机填充物以纳米级尺寸分散在塑料基体中而成。其中，无机填充物的直径为10 ^-10 ~10 ^-6 米。散热系数大于2000W/m ² K，导热系数5~10 W/mK之间。纳米复合塑料层的厚度为0.1~5mm。所述铜层的厚度为5-100μm。

纳米复合塑料层的塑料基体可以为聚酰胺系（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯系（PET）、环氧树脂系（Epoxy Resin）、聚酰亚胺系(PI)、PPS系中的一种。

纳米复合塑料层的的无机填充物为碳素、氧化物系、氮化物系、氢氧化物系中的一种。

复合材料是由两种或两种以上物理与化学性质不同的物质组合而成的一种多相固材料。在复合材料中，通常一相为连续相，称为基体（Matrix），另一相为分散相，称为补强材料（reinforcement），分散相以独立相态分布在整个连续相中，二相之间存在相界面（interface）。

纳米复合塑料是由无机填充物以纳米级尺寸分散在塑料基体中而成。与传统的复合材料相比，塑料基体与无机填充物在纳范围内复合，二相间界面积非常大，存在界面间的化学结合，形成优异黏结力，可消除有机/无机相不匹配的问题，形成完全不同的特性显现。

纳米级的材料会产生量子尺寸效应；1. 小尺寸效应；2.表面效应；3.宏观量子隧道效应；4.库仑堵塞与量子隧穿。

通过纳米级的材料的表面能大，易团聚能够降低表面能，消除表面电荷，减弱表面极性，以表面覆盖改性、机械化学改性、外膜层改性、局部活性改性、高能量表面改性、利用沉淀反应表面改性。因此该纳米复合塑料层具有耐热性提高；散热性大幅提高；吸气性与吸湿性较低；尺寸膨胀系数较低等优点。

通过试验证明，几种覆铜板常用材料的导热系数为：

铝基板：0.5~2.0W/mK;

E型玻璃纤维布基板：<1 W/mK;

FR-4环氧纤维布基覆铜板：0.5W/mK;

而本发明中，采用的纳米复合塑料层的覆铜板的导热系数大于5W/mK，散热系数能够大于2000 W/m ² K。因此，能够适用于高散热基板使用且因其高于铝合金及陶瓷散热能力，直接将基板作为散热体，快速将基板上电子元件产生的热量快速导出并散热。

该纳米复合塑料的密度低，因此重量轻，且采用注塑法加工成型，因此基本没有损耗，材料也可以反复循环使用，更加环保节约成本。

一种由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，所述覆铜板包括基板和设置基板表面的铜层，所述基板由纳米复合塑料制成，所述纳米复合塑料包括塑料基体和以纳米级尺寸分散在塑料基体中的无机填充物，它包括以下步骤：

B）在真空环境内对基板的表面进行等离子冲击清洁；

在步骤A）中对基板进行表面粗化可采用喷砂法。喷砂法是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。

在步骤A）中对基板进行的表面粗化可采用将基板浸入铬酸或铬酸混合其他酸形成的混合酸中以活化基板的表面。

在步骤B）在真空环境内对基板的表面进行等离子冲击清洁，等离子清洗是一种全新的高科技技术，利用等离子体来达到常规清洗方法无法达到的效果。等离子体是物质的一种状态，也叫做物质的第四态。对气体施加足够的能量使之离化便成为等离子状态。等离子体的“活性”组分包括：离子、电子、活性基团、激发态的核素（亚稳态）、光子等。等离子清洗就是通过利用这些活性组分的性质来处理样品表面，从而实现清洁等目的。等离子体清洗的机理，主要是依靠等离子体中活性粒子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。就反应机理来看，等离子体清洗通常包括以下过程：无机气体被激发为等离子态；气相物质被吸附在固体表面；被吸附基团与固体表面分子反应生成产物分子；产物分子解析形成气相；反应残余物脱离表面。

在步骤C）中通过溅射法将铜溅射在基板的表面形成一新鲜的铜层，新鲜的铜层的厚度为0.1-3μm。所谓“溅射”是指荷能粒子轰击固体表面（靶），使固体原子（或分子）从表面射出的现象。射出的粒子大多呈原子状态，常称为溅射原子。用于轰击靶的荷能粒子可以是电子、离子或中性粒子，因为离子在电场下易于加速并获得所需动能，因此大多采用离子作为轰击粒子。该粒子又称入射离子。由于直接实现溅射的机构是离子，所以这种镀膜技术又称为离子溅射镀膜或淀积。

在步骤D）中，通过电镀增厚法将铜镀在新鲜的铜层以形成成形的铜层，成形的铜层的厚度为5-100μm。步骤D）中的电镀增厚法依次包括以下步骤：脱脂、水洗、活化、水洗、微蚀、水洗、铜电镀、纯水洗、铜抗氧化处理、纯水、烘干。

优选地，在步骤C）和步骤D）之间还可以包括一步骤E），步骤E）为在新鲜的铜层上进行铜抗氧化处理以在新鲜的铜层上形成铜保护层。

本发明采用以上方法，具有以下优点：

1、工艺简单，生产成本低；

2、产品质量好，成品率高。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，其特征在于：所述覆铜板包括基板和设置在该基板表面的铜层，所述基板由纳米复合塑料制成，所述纳米复合塑料包括塑料基体和以纳米级尺寸分散在塑料基体中的无机填充物，它包括以下步骤：

A）对基板进行预处理，将基板进行表面粗化，表面粗化后对基板进行水洗和烘干；

B）在真空环境内对基板的表面进行等离子冲击清洁；

C）通过溅射法将铜溅射在基板的表面形成一新鲜的铜层；

D）通过电镀增厚法将铜镀在新鲜的铜层以形成成形的铜层。

2.根据权利要求1所述的由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，其特征在于：在步骤A)中，对基板进行表面粗化的方法为喷砂法。

3.根据权利要求1所述的由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，其特征在于：在步骤A)中，对基板进行表面粗化的方法为将基板浸入铬酸或铬酸混合其他酸系形成的混合酸中以活化基板的表面。

4.根据权利要求1所述的由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，其特征在于：在步骤C）和步骤D）中还包括一步骤E），步骤E）为在新鲜的铜层上进行铜抗氧化处理以在新鲜的铜层上形成铜保护层。

5.根据权利要求1所述的由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，其特征在于：在步骤C)中，新鲜的铜层的厚度为0.1-3μm。

6.根据权利要求1所述的由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，其特征在于：在步骤D)中，成形的铜层的厚度为5-100μm。

7.根据权利要求1所述的由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，其特征在于：在步骤D）之后还包括一步骤F），步骤F）对成形的覆铜板进行校验，校验的方法是通过3M胶带进行百格测试以检测铜层与基板的附着力。

8.根据权利要求1所述的由纳米复合塑料制成的覆铜板的制备方法，其特征在于：步骤D）中的电镀增厚法依次包括以下步骤：脱脂、水洗、活化、水洗、微蚀、水洗、铜电镀、纯水洗、铜抗氧化处理、纯水、烘干。