CN102925089A

CN102925089A - 一种可挠性导热树脂及其制成的半固化片和金属基覆铜板

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Publication number: CN102925089A
Application number: CN2012104755355A
Authority: CN
Inventors: 陈洪野; 高畠博; 宇野敬一; 吴小平; 邓建波
Original assignee: Cybrid Technologies Inc
Current assignee: Cybrid Technologies Inc
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明公开了一种可挠性导热树脂，用于作为金属基覆铜板的粘接材料，包括重量份为2%-60%的环氧树脂、0.1%-50%的弹性体成分、0.05%-10%的固化剂、0.0001%-5%的催化剂、0.00001%-5%的偶联剂和1%-95%的氧化铝；通过在所述的可挠性导热树脂中加入弹性体成分，使得配制而成的导热树脂，具有高粘接性、高耐热、高导热和高绝缘性能，还不易脆裂，提高了产品的质量。

Description

一种可挠性导热树脂及其制成的半固化片和金属基覆铜板

技术领域

本发明涉及一种电路板材料技术领域，具体涉及一种可挠性导热树脂。

背景技术

用于通讯模块电源板、LED 照明散热电路板和发动机电子点火器板、变频器和风力发电，光伏发电逆变器等的金属基覆铜结板，已有技术大多是三层复合结构，它由金属基板、导热绝缘粘接层和铜结复合粘结组成。

上述已有的金属基覆铜结板，其导热绝缘粘接层，由于电路部分工作电流和电压都较高，尤其作为通讯基站电路模块时，工作频率较高，需要承受高的工作温度，通常需要高耐热树脂作为粘接层和导热填料载体，同时保证与金属基散热板和导电覆铜板粘接力良好，通常要求在15N/cm以上，需要耐冷热冲击变化，小的线性热收缩率。

目前流行的金属基覆铜板产品，为满足以上要求，其导热绝缘粘接层均为高粘接力，高刚性（即高弯曲模量，低断裂伸长率）低线性热膨胀系数，这样的导热绝缘粘接树脂同时金属基板表面与散热绝缘粘接层树脂结合虽然牢固，但在金属基覆铜板制程中弯曲形变，和经过一定频率的冷热变化冲击时，特别是填料填充率高的高导热系数情况时，易产生金属基板与导热绝缘粘接层分离，和树脂自身内部产生破裂，导致机械破坏，耐电压变低，而易被局部击穿放电等问题，从而严重影响其耐久工作性能，尤其是当用作LED 照明基板和高功率变频器电路基板时，会造成光衰竭甚至烧坏LED发光两极管和功率元器件。

因此，一种具有高粘接性、高耐热、高导热和高绝缘性能，不易脆裂的可挠性导热树脂亟待出现。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有高粘接性、高耐热、高导热和高绝缘性能，不易脆裂的可挠性导热树脂。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种可挠性导热树脂，用于作为金属基覆铜板的粘接材料，包括重量份为2%-60%的环氧树脂、0.1%-50%的弹性体成分、0.05%-10%的固化剂、0.0001%-5%的催化剂、0.00001%-5%的偶联剂和1%-95%的氧化铝。

优选的，所述弹性体成分包括丁晴橡胶，丙烯酸橡胶，苯乙烯聚烯烃嵌段弹性体SBS、SEBS、SEP、SEPS，丁基橡胶，丙烯酸酯橡胶中的一种或几种。

优选的，所述弹性体成分包括含有GMA基团的聚烯烃弹性体，含羟基烯烃和饱和聚酯多元醇，硅氧烷，硅氧烷改性环氧树脂，聚酰胺酰亚胺，硅氧烷改性聚酰胺酰亚胺，聚酰胺，不饱和聚酯，环氧丙烯酸树脂，含活性羟基丙烯酸树脂，丙烯酸缩水甘油酯树脂中的一种或几种。

优选的，所述弹性体成分包括含有柔性基团及刚性基团的环氧树脂。

优选的，所述固化剂包括胺类、咪唑类、异氰酸酯类、酸酐类中的一种或几种。

优选的，所述环氧树脂包括重量份为1%-30%的环氧树脂A和1%-30%的环氧树脂B。

一种可挠性半固化片，包括上离型膜和下离型膜，在所述上离型膜和所述下离型膜之间设置有具有导热绝缘功能的半固化胶膜层，所述半固化胶膜层为一层包含有可挠性导热树脂的混合物粘接层；

所述半固化胶膜层还包括微细颗粒状的三氧化二铝、氮化硼和氮化铝、氧化镁、二氧化硅中的一种或多种。

一种金属基覆铜板，包括金属基板和铜箔，在所述金属基板和所述铜箔之间设置有所述可挠性导热树脂或者设置有由所述可挠性导热树脂制成的所述可挠性半固化片。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：一种可挠性导热树脂，用于作为金属基覆铜板的粘接材料，包括重量份为2%-60%的环氧树脂、0.1%-50%的弹性体成分、0.05%-10%的固化剂、0.0001%-5%的催化剂、0.00001%-5%的偶联剂和1%-95%的氧化铝；通过在所述的可挠性导热树脂中加入弹性体成分，使得配制而成的导热树脂，具有高粘接性、高耐热、高导热和高绝缘性能，还不易脆裂，提高了产品的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种可挠性半固化片的实施例1的结构示意图；

图2为本发明一种可挠性半固化片制成的金属基覆铜板的实施例1的结构示意图。

图中数字所表示的相应部件名称：

1.上离型膜 2.半固化胶膜层 3.下离型膜 4.金属基板 5.导热绝缘粘接层 6.铜箔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种具有高粘接性、高耐热、高导热和高绝缘性能，不易脆裂的可挠性导热树脂。

实施例1，

一种可挠性导热树脂，用于作为金属基覆铜板的粘接材料，包括重量份为4.849899%的环氧树脂、0.1%的弹性体成分、0.05%的固化剂、0.0001%的催化剂、0.00001%的偶联剂和95%的氧化铝。

所述弹性体成分包括丁晴橡胶，丙烯酸橡胶，苯乙烯聚烯烃嵌段弹性体SBS、SEBS、SEP、SEPS，丁基橡胶，丙烯酸酯橡胶中的一种或几种；所述弹性体成分也包括含有GMA基团的聚烯烃弹性体，含羟基烯烃和饱和聚酯多元醇，硅氧烷，硅氧烷改性环氧树脂，聚酰胺酰亚胺，硅氧烷改性聚酰胺酰亚胺，聚酰胺，不饱和聚酯，环氧丙烯酸树脂，含活性羟基丙烯酸树脂，丙烯酸缩水甘油酯树脂中的一种或几种；所述弹性体成分还可以为含有柔性基团及刚性基团的环氧树脂。

所述固化剂包括胺类、咪唑类、异氰酸酯类、酸酐类中的一种或几种；所述固化剂可以是二氨基二苯砜（DDS），双氰胺（DICY）,二氨基二苯基甲烷（DDM）,酚醛树脂固化剂线，性酚醛树脂固化剂。

所述催化剂可以是路易斯酸类：三氟化硼单乙胺。

所述偶联剂可以是硅烷偶联剂或者聚酞酸酯偶联剂。

如图1所示，本发明提供了一种可挠性半固化片，包括上离型膜1和下离型膜3，在所述上离型膜1和所述下离型膜3之间设置有具有导热绝缘功能的半固化胶膜层2，所述半固化胶膜层2为一层包含有可挠性导热树脂的混合物粘接层；

所述半固化胶膜层2还包括微细颗粒状的三氧化二铝、氮化硼和氮化铝、氧化镁、二氧化硅中的一种或多种。

如图2所示，本发明还提供了一种金属基覆铜板，包括金属基板4和铜箔6，在所述金属基板4和所述铜箔6之间设置有所述可挠性导热树脂，即通过所述导热树脂直接将所述金属基板4和铜箔6粘合；或者再所述金属基板4和所述铜箔6之间设置有由所述可挠性导热树脂制成的所述可挠性半固化片，通过半固化片再将所述金属基板4和铜箔6粘合。

在本技术方案中，所述可挠性半固化片作为所述金属基覆铜板的导热绝缘粘接层5；金属基板4起到散热作用，材质可以是铝板，铜板，不锈钢板，钛金属板等；所述导热绝缘粘接层5是由微细颗粒状三氧化二铝、氮化棚和氮化铝，氧化镁，二氧化硅中的一种或几种与环氧树脂，丙烯酸树脂，橡胶等类树脂的混合物粘接层。该粘接层中添加了软性嵌段树脂，使得该导热绝缘粘接层具有柔软性，同时粘接强度和耐热性，热膨胀系数和吸湿率，电气性能达到较好水准。

在实际市场应用时，不同的顾客对金属基覆铜板有不同的特殊设计要求，甚至要求双面覆铜芯层为散热金属由两层导热绝缘粘接层构成的双面金属基覆铜板，要求使用半固化片充当导热绝缘粘接层，由顾客自行压合覆铜板，半固化片，金属基板制成金属基覆铜板。

市场通行的用于导热绝缘粘接的半固化片，为满足高粘接性，高耐热，高导热和高绝缘性能，均是刚性高、易脆裂的半固化片胶膜，在压合成金属基覆铜板过程中，甚至前期运输储藏时已经破裂，给制成的产品造成隐患。

通过本技术方案提供的可挠性导热树脂，具有高粘接性、高耐热、高导热和高绝缘性能，不易脆裂的特性；根据现有的半固化片制备工艺，制成半固化片。由于具有柔软性，用这种半固化片卷对卷收卷，在客户端由客户灵活的做成绝缘导热金属基覆铜板粘，作为金属基覆铜板粘接层使用，以供客户自行加工成金属基覆铜板，并保持良好地成品率。由于做成半固化片，具有长期的储存稳定性，储存期在25度，55%±10%湿度可以维持1个月，0-10度，55%湿度±10%时可以维持3个月。

实施例2，

其余与上述实施例相同，不同之处在于，一种可挠性导热树脂，用于作为金属基覆铜板的粘接材料，包括重量份为2%的环氧树脂、50%的弹性体成分、10%的固化剂、5%的催化剂、5%的偶联剂和28%的氧化铝。

实施例3，

其余与上述实施例相同，不同之处在于，一种可挠性导热树脂，用于作为金属基覆铜板的粘接材料，包括重量份为60%的环氧树脂、28%的弹性体成分、5%的固化剂、3%的催化剂、3%的偶联剂和1%的氧化铝。

实施例4，

其余与上述实施例相同，不同之处在于，所述可挠性导热树脂包括重量份为1份的南亚NPEL-127双酚A环氧树脂，1份南亚NPES-301双酚A环氧树脂，1份由日本SJR提供的丁晴橡胶（NBR），0.1份德固萨的双氰胺（DICY），0.001份日本四国化成的四甲基咪唑4-MI，0.001份信越化学的偶联剂KBM-903，7份日本昭和电工的氧化铝AL-43，总计为10.102份。

实施例5，

其余与上述实施例相同，不同之处在于，所述弹性体成分包括含有柔性基团及刚性基团的环氧树脂，所述可挠性导热树脂包括重量份为1份南亚NPER-133柔性双酚A环氧树脂，1份南亚NPES-301双酚A环氧树脂，0.1份德固萨的双氰胺（DICY ），0.001份日本四国化成的四甲基咪唑4-MI，0.001份信越化学的偶联剂KBM-903，7份日本昭和电工的氧化铝AL-43，总计为9.102份。

比较例：

其余与上述实施例相同，不同之处在于，所述半固化胶膜层包括重量份为1份南亚NPEL-127双酚A环氧树脂，1份南亚NPES-301双酚A环氧树脂，0.3份美国DOW化学的甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），0.1份德固萨的双氰胺（DICY ），0.001份日本四国化成的四甲基咪唑4-MI，0.001份信越化学的偶联剂KBM-903，7%日本昭和电工的氧化铝AL-43，总计为9.402份。

将上述实施例4和实施例5与现有技术的比较例通过相应的实验进行比较，试样用铝板：厚度2mm；表面处理：阳极氧化处理；试样用铜箔：三井金属电解铜箔：1OZ(35微米)。性能参数见下表1。

试验性能参数表（表1）

性能	单位	比较例	实施例4	实施例5	说明
						铜/胶剥离强度	N/cm	16	15	17	IPC-TM-650 2.4.9
耐热性	288℃10分	OK	OK	OK	IPC-TM-650 2.4.13
						胶本体断裂强度	MPa	200	200	230	ASTM-D-882
胶本体断裂伸长率	%	2%	12%	10%	ASTM-D-882
						弯曲90度胶面无裂纹	R=50mm	NG有裂纹不合格	OK	OK	公司标准
导热率	W/m.K	3	3	3	ASTM-D5470
						耐击穿电压	AC KV	3	3.1	3.5	IPC-TM-650 2.5.6.2
表面电阻率	Ω	4.99*10E14	7.31*10E14	6.7*10E15	IPC-TM-650 2.5.17.1
						体积电阻率	Ω*cm	9.43*10E14	1.88*10E14	2.37*10E14	IPC-TM-650 2.5.17.1

在本技术方案中，所述的丁晴橡胶可以是但不限于日本JSR株式会社的JSR N215SL, JSR N222L, JSR N222SH, JSR N220S, JSR N220SH, JSR N224SH, JSR N230SV, JSR N230SL, JSRN230S, JSRN231L, JSRN237, JSRN237H, JSRN230SH；日本瑞翁株式会社：Nipol 1041，Nipol 1041L，Nipol 1001，Nipol DN101，Nipol DN101L，Nipol 1042，Nipol 1052J，Nipol 1052J，Nipol DN212，Nipol DN219，Nipol DN3335，Nipol DN3350，Nipol DN3380，Nipol 1072J；中石油兰州石化公司：DN631，N34，N32H,N21L。

丙烯酸橡胶、丙烯酸酯橡胶可以选取美国杜邦公司的丙烯酸酯橡胶: Vamac® G，Vamac® GLS, Vamac® HVG, Vamac® GXF, Vamac® DP, Vamac® Ultra LT, Vamac® Ultra IP，但不限于这些。

苯乙烯聚烯烃嵌段弹性体可以选取SBS，SEBS，SEP，SEPS，美国科腾:G1650,G-1651,G1654, G1660H, G7705-1001-01, G7720-1001-01, G7820 GU, G7820-1001-00, E1830, FG1901, G1645, G1650；台湾台橡公司的SBS和SEBS橡胶: SEBS 3151，SEBS 6150, SEBS 6151, SEBS 6154.巴陵石化的SBS和SEBS ,SEP，SEPS橡胶 YH-602，YH-503, YH-504, YH-561；日本可乐丽SEBS 4033, 4044, 4055,但不限于这些。

丁基橡胶可以选取Exxon公司：Exxon™ Butyl 065, Exxon™ Butyl 068, Exxon™ Butyl 268, Exxon™ Butyl 365.Bayer公司: LANXESS丁烷基101-3，LANXESS丁烷基301, LANXESS丁烷基402，但不限于这些。

含有柔性基团及刚性基团的环氧树脂可以是但不限于：DIC株式会社EPICLON 860，EPICLON850S，EPICLON 1050，EPICLON 1055，EPICLON 3050， EPICLON 4050，EPICLON TSR-960，EPICLON TSR-601，EPICLON 16５0-75MPX，EPICLON EXA-4850-150，EPICLON EXA-4850-1000，EPICLON HP-820，EPICLON HP-7200H，EPICLON HP-7200H，EPICLON HP-7200，EPICLON HP-7200L，EPICLON EXA-4700，EPICLON EXA-4816，EPICLON EXA-4822，EPICLON HP-4032D，EPICLON HP-4032，EPICLON N-740，EPICLON N-660 EPICLON N-690-75M， EPICLON N-865-80M， EPICLON N-770-70M ，EPICLON N-865， EPICLON N-740-80M， EPICLON N-775， EPICLON N-770；日本化药株式会社：NC-2000-L ，CER-,2000，NC-3100，NC-3000-L，NC-3000，NC-3000-H，NC-3000-FH -75M，CER-3000-L，XD-1000，RE-310S, RE-410S，NC-2000，EOCN-1020，CER-1020，EPPN-500，RE-303S, RE- 404S，EPPN-501H, EPPN -501HY, EPPN-502H，BREN-S, BREN -105, BREN -304，南亞塑膠工業股份有限公司: NPEL-127,NPEL-127E, NPEL-127H, NPEL-128, NPEL-128E, NPEL-128R, NPEL-128S, NPEL-134, NPEL-136, NPEL-231, NPEF-164X, NPEF-170, NPEF-175, NPEF-176, NPEF-185, NPEF-187, NPEF-198, NPEF-500, NPPN-631, NPPN-638, NPPN-638S, NPCN-701, NPCN-702, NPCN-703, NPCN-704, NPPN-431, NPER-133, NPER-133L, NPER-133M, NPER-172, NPER-174X90, NPER-450. NPES-301, NPEK-358, NPEK-279, NPEK-257, NPEK-251, NPEK-139, NPEK-132, NPEK-131, NPEK-129, NPEK-120, NPEK-119, NPPN-431A70；台湾长春化学环氧树脂：BE114，BE115，BE186，BE186EL，BE188，BE188EL，BE501，BE-234X-85，BE-501L-65，BE-501M-70，BE-501L-80，BE-188M90，BE-501X-65，BE-501X-75，BNE200，BNE200A70，BFE-170，BEB350，BEB400，BEB450，BEB6000，BEB400T60，BEB400A60，BEB526A80，BEB580M75，BET535A80，BET550A80，BEP330A70， LDE350M60， LDE470A70，TNE190A70 ，CNE200ELL， CNE200ELA ，CNE200ELB ，CNE200ELD ，CNE200ELE， CNE200ELF ，CNE202 ，PNE177， PNE177A85， PNE177M80 ，PNE177X80。

上述配方中采用的固化剂、催化剂和偶联剂仅仅是本发明提供的一些实施例，除此之外还可以采用其他的组分，在此，本发明不做任何限定，以能够实现本发明，达到本发明的目的为主。

通过上述试验比较，实施例5制成的可挠性金属基覆铜板性能更加优秀。可以知道这种可挠性可以通过将一定厚度金属基板，一定厚度的导热绝缘粘接层，一定厚度的铜箔，制成金属基覆铜板后，将铜箔腐蚀掉，将该金属基板导热绝缘粘接层朝外缠绕在一定直径的圆柱上后，观察胶面开裂现象判定，可以发现在现有技术制成的金属基覆铜板胶面开裂现象发生后，使用加入弹性体成份的金属基覆铜板的胶面没有开裂，保持良好状态；通过试验可以得到在相同导热率时，耐热性，剥离力，电性能，长期耐湿热，冷热冲击性能高于现行技术制成的金属基覆铜板，即本技术方案提供的可挠性半固化片不易脆裂，柔性较好。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种可挠性导热树脂，用于作为金属基覆铜板的粘接材料，其特征在于，包括重量份为2%-60%的环氧树脂、0.1%-50%的弹性体成分、0.05%-10%的固化剂、0.0001%-5%的催化剂、0.00001%-5%的偶联剂和1%-95%的氧化铝。

2.根据权利要求1所述的可挠性导热树脂，其特征在于，所述弹性体成分包括丁晴橡胶，丙烯酸橡胶，苯乙烯聚烯烃嵌段弹性体SBS、SEBS、SEP、SEPS，丁基橡胶，丙烯酸酯橡胶中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的可挠性导热树脂，其特征在于，所述弹性体成分包括含有GMA基团的聚烯烃弹性体，含羟基烯烃和饱和聚酯多元醇，硅氧烷，硅氧烷改性环氧树脂，聚酰胺酰亚胺，硅氧烷改性聚酰胺酰亚胺，聚酰胺，不饱和聚酯，环氧丙烯酸树脂，含活性羟基丙烯酸树脂，丙烯酸缩水甘油酯树脂中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的可挠性导热树脂，其特征在于，所述弹性体成分包括含有柔性基团及刚性基团的环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的可挠性导热树脂，其特征在于，所述固化剂包括胺类、咪唑类、异氰酸酯类、酸酐类中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的可挠性导热树脂，其特征在于，所述环氧树脂包括重量份为1%-30%的环氧树脂A和1%-30%的环氧树脂B。

7.一种可挠性半固化片，其特征在于，包括上离型膜和下离型膜，在所述上离型膜和所述下离型膜之间设置有具有导热绝缘功能的半固化胶膜层，所述半固化胶膜层为一层包含有可挠性导热树脂的混合物粘接层；

8.一种金属基覆铜板，其特征在于，包括金属基板和铜箔，在所述金属基板和所述铜箔之间设置有所述可挠性导热树脂或者设置有由所述可挠性导热树脂制成的所述可挠性半固化片。