CN103963378B - 一种高导热型金属基覆铜板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热型金属基覆铜板及其制备方法。该高导热型金属基覆铜板包括一金属基层、一绝缘层和一电路层，所述绝缘层设于所述金属基层和所述电路层之间，所述绝缘层由玻璃毡和胶液通过上胶得到的半固化片制成。采用本发明的结构制备的金属基覆铜板，其绝缘层中大幅提高玻璃毡的使用量，相应地减少胶液及胶液中树脂的使用量，使之提升了产品的散热性，产品其他性能亦得到较大提升。
Description
技术领域
本发明涉及印制电路板领域，尤其涉及一种高导热型金属基覆铜板及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的飞速发展，电子产品的体积越来越小，功率密度越来越大，如何寻求散热及结构设计的最佳方法，就成为当今电子工业设计的一个巨大的挑战。铝基板无疑是解决散热问题的有效手段之一。与传统的FR-4相比，铝基板能够将热阻降至最低，使铝基板具有极好的热传导功能；与厚膜陶瓷电路相比，它的机械性能又极为优良。目前国内大量使用的铝基板当中，绝缘层由玻璃纤维布上胶制成，一方面强烈要求LED具有高散热的技术发展趋势，也就是绝缘层的导热性要高，另一方面，由于树脂是热的不良导体，树脂的大量使用势必降低绝缘层的散热性。因此，对于上述技术问题的研究和解决，已成为本领域技术人员的一项较为重要的研究课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于为了克服现有的金属基覆铜板中绝缘层低导热的缺陷，提供了一种高导热型金属基覆铜板及其制备方法。本发明的高导热型金属基覆铜板采用了玻璃毡上胶制成绝缘层，使得金属基覆铜板中绝缘层可以大幅提高玻璃纤维的含量，降低树脂用量，产品的导热性能得到较大提升。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
本发明提供了一种高导热型金属基覆铜板，其包括一金属基层、一绝缘层和一电路层，所述绝缘层设于所述金属基层和所述电路层之间，其特点在于，所述绝缘层由玻璃毡和胶液通过上胶得到的半固化片制成。
其中，所述的玻璃毡可为本领域常规使用的玻璃毡（也称为玻璃纤维无纺布），较佳地其规格参数为50～105g/m2，更佳地其规格参数为50g/m2、75g/m2或105g/m2。
其中，所述的绝缘层的厚度较佳地为50～200μm。
其中，所述的金属基层较佳地为铝板、铜板、硅钢板、不锈钢板或铝合金板。
其中，所述的胶液可为本领域常规使用的各种胶液，较佳地其原料配方包括下述组分：树脂450～500重量份，固化剂8～12重量份，固化促进剂0.2～0.3重量份，溶剂100～120重量份和占所述的胶液总质量10%～75%的无机填料。
其中，所述的树脂可为本领域印制电路板用胶液常规使用的各种树脂，较佳地为环氧树脂、双马来酰胺树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种。所述的环氧树脂较佳地为酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、溴化环氧树脂和含磷环氧树脂中的一种或多种；所述的环氧树脂的环氧当量较佳地为400～550。
其中，所述的固化剂可为本领域印制电路板用胶液中常规使用的各种固化剂，较佳地为胺类固化剂、酸酐类固化剂和高分子类固化剂中的一种或多种。所述的胺类固化剂可选用本领域各种常规的胺类固化剂，较佳地为乙二胺、2-乙烯-3-胺、2-氨基-2-苯甲烷、双氰胺、2-氨基-2-苯酚和有机酰肼中的一种或多种。所述的酸酐类固化剂可选用本领域各种常规的酸酐类固化剂，较佳地为邻苯二甲酸酐和/或2-苯醚-4-酸酐。所述的高分子类固化剂可选用本领域各种常规的高分子类固化剂，较佳地为酚醛树脂和/或苯并恶嗪树脂。
其中，所述的固化促进剂可选用本领域印制电路板用胶液中常规使用的各种固化促进剂，较佳地包括叔胺类固化促进剂和/或咪唑类固化促进剂。所述的叔胺类固化促进剂可选用本领域各种常规的叔胺类固化促进剂，较佳地为苄基-2-苯胺和/或三乙醇胺。所述的咪唑类固化促进剂可选用本领域各种常规的咪唑类固化促进剂，较佳地为1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和2-十一烷基咪唑中的一种或多种。
其中，所述的溶剂可选用本领域印制电路板用胶液中常规使用的各种溶剂，较佳地为丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基甲酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇甲醚和丙二醇甲醚中的一种或多种。
其中，所述的无机填料可选用本领域印制电路板用胶液中常规使用的各种无机填料，较佳地为氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化铝、氧化铍、二氧化硅、氧化镁、碳化硅、陶瓷粉和玻璃粉中的一种或多种。所述的无机填料的粒径较佳地为1～100μm。
其中，所述的胶液的制备方法包括下述步骤：（1）将所述固化剂、所述固化促进剂和所述溶剂混合，搅拌至溶解得混合物1；（2）将步骤（1）的混合物1与所述树脂混合，搅拌均匀得混合物2；（3）将步骤（2）的混合物2与所述无机填料混合，高速剪切，熟化后即可。
其中，步骤（1）中所述搅拌的时间以使所述固化剂和所述固化促进剂完全溶解为准，较佳地为2～5小时。所述搅拌的转速较佳地为800～1500rpm。
其中，步骤（2）中所述搅拌的时间较佳地为3～5小时。所述搅拌的转速较佳地为1000～1500rpm。
其中，步骤（3）中所述的高速剪切的时间较佳地为30～120分钟。所述的高速剪切的转速较佳地为2500～5000rpm。
其中，步骤（3）中所述的熟化可采用本领域常规的熟化操作进行，较佳地为以1000～1500rpm的转速搅拌6～8小时。
本发明还提供了所述金属基覆铜板的制备方法，其包括下述步骤：
①上胶：将所述玻璃毡涂上所述胶液，烘干凝胶，制得半固化片；
②叠片后压制：将金属基层、所述半固化片和电路层依次叠合，进行压制即可。
其中，所述的上胶优选在上胶机上进行，上胶机的控制参数较佳地为：烘箱温度：170～210℃，烘干凝胶时间：70～130s，上胶车速：12～18m/min。
其中，所述的半固化片的参数控制较佳地为：流动度：5%～20%，挥发分：≤0.75%，重量：0.9～4.2g/dm2。所述的半固化片的重量更佳地为1.2～2.8g/dm2。
其中，所述的压制阶段的控制参数较佳地为：压制温度：135～220℃，压制压力：20～40kg/cm2，压制时间：60～150min。
在制得金属基覆铜板后，较佳地还包括以下步骤：进行拆卸、加工和检验。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：采用本发明的结构制备的金属基覆铜板，其绝缘层中大幅提高玻璃毡的使用量，相应地减少胶液及胶液中树脂的使用量，使之提升了产品的散热性，产品其他性能亦得到较大提升。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
胶液的原料组分（重量份）：
胶液的制备方法：将乙二胺、苄基-2-苯胺和丙酮混合，以转速为1000rpm搅拌4小时；待其完全溶解后，再加入酚醛环氧树脂，以转速为1200rpm充分搅拌3小时；混合均匀后，再加入陶瓷粉，以转速为3500rpm高速剪切分散45分钟，然后以转速为1200rpm搅拌6小时，完全熟化后即可。
采用本领域中常用的制造方法制备金属基覆铜板，依次经过上胶、叠片、压制、拆卸、加工的制程。
其中，上胶的制程是：将规格参数为50g/m2的玻璃毡在上胶机上涂布上述制备的胶液，烘干成凝胶，即可制得半固化片。其工艺参数为：上胶机烘箱温度为170℃，上胶车速为12m/min，半固化片的重量指标控制在1.0g/dm2，凝胶时间70s，流动度15%，挥发分≤0.75%。
叠片的制程是：将铝板、上述半固化片和铜箔按序依次叠合。
压制的制程是：将上述叠合物置于压机中经行真空压合。工艺参数为：热压温度为135℃，热压时间为60min，压力为20kg/m2。
最后进行拆卸，进行外形加工。产品绝缘层厚度为50μm。
实施例2
胶液的原料组分（重量份）：
胶液的制备方法：将2-氨基-2-苯甲烷、2-甲基咪唑和二甲基甲酰胺混合，以转速为1500rpm搅拌2小时；待其完全溶解后，再加入双酚A型环氧树脂，以转速为1000rpm充分搅拌5小时；混合均匀后，再加入氮化硼，以转速为5000rpm高速剪切分散30分钟，然后以转速为1500rpm搅拌6小时，完全熟化后即可。
采用本领域中常用的制造方法制备金属基覆铜板，依次经过上胶、叠片、压制、拆卸、加工的制程。
其中，上胶的制程是：将规格参数为50g/m2的玻璃毡在上胶机上涂布上述制备的胶液，烘干成凝胶，即可制得半固化片。其工艺参数为：上胶机烘箱温度为210℃，上胶车速为20m/min，半固化片的重量指标控制在1.5g/dm2，凝胶时间130s，流动度30%，挥发分≤0.72%。
叠片的制程是：将铝板、上述半固化片和铜箔按按序叠合。
压制的制程是：将上述叠合物置于压机中经行真空压合。工艺参数为：热压温度为220℃，热压时间为150min，压力为40kg/m2。
最后进行拆卸，进行外形加工。产品绝缘层厚度为75μm。
实施例3
胶液的原料组分（重量份）：
胶液的制备方法：将邻苯二甲酸酐、三乙醇胺和乙二醇甲醚混合，以转速为800rpm搅拌3小时；待其完全溶解后，再加入溴化环氧树脂，以转速为1300rpm充分搅拌4小时；混合均匀后，再加入氮化铝，以转速为2500rpm高速剪切分散120分钟，然后以转速为1000rpm搅拌8小时，完全熟化后即可。
采用本领域中常用的制造方法制备金属基覆铜板，依次经过上胶、叠片、压制、拆卸、加工的制程。
其中，上胶的制程是：将规格参数为75g/m2的玻璃毡在上胶机上涂布上述制备的胶液，烘干成凝胶，即可制得半固化片。其工艺参数为：上胶机烘箱温度为200℃，上胶车速为15m/min，半固化片的重量指标控制在2.0g/dm2，凝胶时间90s，流动度20%，挥发分≤0.71%。
叠片的制程是：将铝板、上述半固化片和铜箔按序叠合。
压制的制程是：将上述叠合物置于压机中经行真空压合。工艺参数为：热压温度为200℃，热压时间为110min，压力为25kg/m2。
最后进行拆卸，进行外形加工。产品绝缘层厚度为100μm。
实施例4
胶液的原料组分（重量份）：
胶液的制备方法：将2-氨基-2-苯甲烷、2-十一烷基咪唑和甲基异丁基甲酮混合，以转速为1400rpm搅拌2小时；待其完全溶解后，再加入双马来酸酐树脂，以转速为1000rpm充分搅拌5小时；混合均匀后，再加入氮化硅，以转速为4500rpm高速剪切分散90分钟，然后以转速为1400rpm搅拌7小时，完全熟化后即可。
采用本领域中常用的制造方法制备金属基覆铜板，依次经过上胶、叠片、压制、拆卸、加工的制程。
其中，上胶的制程是：将规格参数为105g/m2的玻璃毡在上胶机上涂布上述制备的胶液，烘干成凝胶，即可制得半固化片。其工艺参数为：上胶机烘箱温度为170℃，上胶车速为20m/min，半固化片的重量指标控制在4.0g/dm2，凝胶时间90s，流动度15%，挥发分≤0.75%。
叠片的制程是：将铝板、上述半固化片和铜箔按序叠合。
压制的制程是：将上述叠合物置于压机中经行真空压合。工艺参数为：热压温度为155℃，热压时间为100min，压力为40kg/m2。
最后进行拆卸，进行外形加工。产品绝缘层厚度为200μm。
实施例5
胶液的原料组分（重量份）：
胶液的制备方法：将2-氨基-2-苯酚、2-苯基-4-甲基咪唑和丙二醇甲醚混合，以转速为1300rpm搅拌4小时；待其完全溶解后，再加入聚氨酯树脂，以转速为1500rpm充分搅拌5小时；混合均匀后，再加入氧化铍，以转速为4500rpm高速剪切分散60分钟，然后以转速为1500rpm搅拌7小时，完全熟化后即可。
采用本领域中常用的制造方法制备金属基覆铜板，依次经过上胶、叠片、压制、拆卸、加工的制程。
其中，上胶的制程是：将规格参数为50g/m2的玻璃毡在上胶机上涂布上述制备的胶液，烘干成凝胶，即可制得半固化片。其工艺参数为：上胶机烘箱温度为210℃，上胶车速为19m/min，半固化片的重量指标控制在1.5g/dm2，凝胶时间130s，流动度15%，挥发分≤0.74%。
叠片的制程是：将铝板、上述半固化片和铜箔按序叠合。
压制的制程是：将上述叠合物置于压机中经行真空压合。工艺参数为：热压温度为220℃，热压时间为60min，压力为30kg/m2。
最后进行拆卸，进行外形加工。产品绝缘层厚度为75μm。
实施例6
将实施例1中铝板替换为铜板，其他参数条件均不变，采取同样的方法制备得到金属基覆铜板。
实施例7
将实施例1中铝板替换为铝合金板，其他参数条件均不变，采取同样的方法制备得到金属基覆铜板。
实施例8
将实施例1中铝板替换为硅钢板，其他参数条件均不变，采取同样的方法制备得到金属基覆铜板。
实施例9
将实施例1中铝板替换为不锈钢板，其他参数条件均不变，采取同样的方法制备得到金属基覆铜板。
对比实施例1
胶液的原料组分（重量份）：
胶液的制备方法：将乙二胺、苄基-2-苯胺和丙酮混合，以转速为1000rpm搅拌4小时；待其完全溶解后，再加入酚醛环氧树脂，以转速为1200rpm充分搅拌3小时；混合均匀后，再加入陶瓷粉，以转速为3500rpm高速剪切分散45分钟，然后以转速为1200rpm搅拌6小时，完全熟化后即可。
采用本领域中常用的制造方法制备金属基覆铜板，依次经过上胶、叠片、压制、拆卸、加工的制程。
其中，上胶的制程是：将1080这一规格的玻璃布在上胶机上涂布上述制备的胶液，烘干成凝胶，即可制得半固化片。其工艺参数为：上胶机烘箱温度为170℃，上胶车速为12m/min，半固化片的重量指标控制在1.0g/dm2，凝胶时间70s，流动度15%，挥发分≤0.75%。
叠片的制程是：将铝板、上述半固化片和铜箔按序依次叠合。
压制的制程是：将上述叠合物置于压机中经行真空压合。工艺参数为：热压温度为135℃，热压时间为60min，压力为20kg/m2。
最后进行拆卸，进行外形加工。产品绝缘层厚度为50μm。
对比实施例2
胶液的原料组分（重量份）：
胶液的制备方法：将2-氨基-2-苯甲烷、2-甲基咪唑和二甲基甲酰胺混合，以转速为1500rpm搅拌2小时；待其完全溶解后，再加入双酚A型环氧树脂，以转速为1000rpm充分搅拌5小时；混合均匀后，再加入氮化硼，以转速为5000rpm高速剪切分散30分钟，然后以转速为1500rpm搅拌6小时，完全熟化后即可。
采用本领域中常用的制造方法制备铝基板，依次经过上胶、叠片、压制、拆卸、加工的制程。
其中，上胶的制程是：将1080这一规格的玻璃布在上胶机上涂布上述制备的胶液，烘干成凝胶，即可制得半固化片。其工艺参数为：上胶机烘箱温度为210℃，上胶车速为20m/min，半固化片的重量指标控制在1.5g/dm2，凝胶时间130s，流动度30%，挥发分≤0.72%。
叠片的制程是：将铝板、上述半固化片和铜箔按按序叠合。
压制的制程是：将上述叠合物置于压机中经行真空压合。工艺参数为：热压温度为220℃，热压时间为150min，压力为40kg/m2。
最后进行拆卸，进行外形加工。产品绝缘层厚度为75μm。
效果实施例
检测覆铜板
上述实施例制得的金属基覆铜板的主要技术性能检测结果见表1-1和表1-2。
表1-1本发明实施例1～4及对比实施例1、2的产品主要技术性能测试结果
表1-2本发明实施例5～9的产品主要技术性能测试结果
由上述两表格可以看出，对比实施例1和对比实施例2中的玻璃布1080的规格参数为45g/m2，而实施例1和实施例2中的玻璃毡的规格参数为50g/m2，制备相同重量的半固化片，可以减少胶液的使用量，进而降低树脂的使用量，金属基覆铜板的绝缘层中所使用的玻璃布改为使用玻璃毡后，大幅提高了金属基覆铜板的导热系数，降低了板材热阻。同时，板材的常规性能也得到了较大的提升。
Claims (11)
1.一种高导热型金属基覆铜板，其由一金属基层、一绝缘层和一电路层组成，所述绝缘层设于所述金属基层和所述电路层之间，其特征在于，所述绝缘层由玻璃毡和胶液通过上胶得到的半固化片制成；所述的玻璃毡的规格参数为50～105g/m2。
2.如权利要求1所述的金属基覆铜板，其特征在于，所述的玻璃毡的规格参数为50g/m2、75g/m2或105g/m2。
3.如权利要求1所述的金属基覆铜板，其特征在于，所述的绝缘层的厚度为50～200μm；和/或，所述的金属基层为铝板、铜板、硅钢板、不锈钢板或铝合金板。
4.如权利要求1所述的金属基覆铜板，其特征在于，所述的胶液的原料配方包括下述组分：树脂450～500重量份，固化剂8～12重量份，固化促进剂0.2～0.3重量份，溶剂100～120重量份和占所述的胶液总质量10％～75％的无机填料。
5.如权利要求4所述的金属基覆铜板，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂、双马来酰胺树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；所述的固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂和高分子类固化剂中的一种或多种；所述的固化促进剂包括叔胺类固化促进剂和/或咪唑类固化促进剂；所述的溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基甲酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙二醇甲醚和丙二醇甲醚中的一种或多种；所述的无机填料为氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化铝、氧化铍、二氧化硅、氧化镁、碳化硅、陶瓷粉和玻璃粉中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的金属基覆铜板，其特征在于，所述的环氧树脂为酚醛环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、溴化环氧树脂和含磷环氧树脂中的一种或多种；所述的环氧树脂的环氧当量为400～550；所述的胺类固化剂为乙二胺、2-乙烯-3-胺、2-氨基-2-苯甲烷、双氰胺、2-氨基-2-苯酚和有机酰肼中的一种或多种；所述的酸酐类固化剂为邻苯二甲酸酐和/或2-苯醚-4-酸酐；所述的高分子类固化剂为酚醛树脂和/或苯并恶嗪树脂；所述的叔胺类固化促进剂为苄基-2-苯胺和/或三乙醇胺；所述的咪唑类固化促进剂为1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑和2-十一烷基咪唑中的一种或多种；所述的无机填料的粒径为1～100μm。
7.如权利要求4～6中任一项所述的金属基覆铜板，其特征在于，所述的胶液由下述制备方法制得：(1)将所述固化剂、所述固化促进剂和所述溶剂混合，搅拌至溶解得混合物1；(2)将步骤(1)的混合物1与所述树脂混合，搅拌均匀得混合物2；(3)将步骤(2)的混合物2与所述无机填料混合，高速剪切，熟化后即可。
8.如权利要求7所述的金属基覆铜板，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的时间为2～5小时，步骤(1)中所述搅拌的转速为800～1500rpm；步骤(2)中所述搅拌的时间为3～5小时，步骤(2)中所述搅拌的转速为1000～1500rpm；步骤(3)中所述的高速剪切的时间为30～120分钟，所述的高速剪切的转速为2500～5000rpm；步骤(3)中所述的熟化为以1000～1500rpm的转速搅拌6～8小时。
9.如权利要求1～8中任一项所述的金属基覆铜板的制备方法，其包括下述步骤：①上胶：将所述玻璃毡涂上所述胶液，烘干凝胶，制得半固化片；②叠片后压制：将金属基层、所述半固化片和电路层依次叠合，进行压制即可。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述的上胶在上胶机上进行，上胶机的控制参数为：烘箱温度：170～210℃，烘干凝胶时间：70～130s，上胶车速：12～18m/min；所述的半固化片的参数控制为：流动度：5％～20％，挥发分：≤0.75％，重量：0.9～4.2g/dm2；所述的压制的控制参数为：压制温度：135～220℃，压制压力：20～40kg/cm2，压制时间：60～150min。
11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述的半固化片的重量为1.2～2.8g/dm2。
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