CN104002524A - 高导热、高耐热、高cti fr-4覆铜板的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，步骤为：分别配制贴面层及内料层胶液-上胶-叠合、热压。贴面层用胶液成分包括：改性环氧树脂、四官能基环氧树脂、胺类固化剂、咪唑类固化促进剂、硅烷偶联剂KH560、高效阻燃剂及贴面层填料；采用丙酮、丁酮、二甲基甲酰胺中任一一种或一种以上的组合物作为溶剂配制；内料层用胶液成分包括：低溴环氧树脂、胺类固化剂、咪唑类固化促进剂、硅烷偶联剂KH560及内料层填料；采用丙酮、丁酮、二甲基甲酰胺中任一一种或一种以上的组合物作为溶剂配制。通过本发明的方法制得的覆铜板，其CTI值≥600V；且具有高效的导热性能，其导热率≥1.7W/mk，可以满足LED产品更高安全性的使用要求；同时还具有极佳的耐热性。

Description

高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法

技术领域

本发明涉及覆铜板领域，尤其涉及一种LED用高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法。 

背景技术

LED(半导体二极发光管)被称为第四代光源技术，具有：节能、环保、寿命长、低功耗、高亮度等特点，已广泛应用于各种指示、显示、装饰、照明等领域，尤其是LED照明市场一直被认为是LED最重要、最具发展的应用。LED作为新一代高亮度固体冷光源，适用于人们息息相关的各种场所长时间照明；随着LED技术的不断发展，应用的大力推广，其发光效率及大幅度提高的发热量面临着严苛的挑战，在LED元件中，如果模块和电路板的热阻抗过大，其发光效率就会降低，所以基板如何释放产生的大量热量及高导热性就成为了关键。 

美国UL和IEC根据绝缘材料的CTI(相对电痕指数)水平，划定CTI值≥600V为最高等级，CTI值低的覆铜板在高压、高温、潮湿等恶劣环境下长时间使用，较容易产生漏电起痕；目前普通复合基覆铜板(CEM-3)和普通玻璃纤维布基覆铜板的CTI值≤400V，均满足不了电子电器产品更高安全性的使用要求；LED产品很多处于户外工作状态，环境比较恶劣，所以具备高耐漏电起痕性，是影响LED产品安全性的重要因素之一，且在LED元件中电路板的导线间距较小，高CTI的覆铜板就非常适合制作高密度电路板。 

从欧盟ROHS指令颁布后，要求使用无铅焊剂封装的声浪更加高涨，伴随着无铅时代的到来，由传统含铅共晶焊剂的熔融温度183℃变为了如今无铅焊剂熔融温度220℃左右，焊料温度大幅度提高，因此要求基板有更好的耐热性来满足PCB的无铅制程。 

2011年10月5日公布的公开号为CN.102205675的发明专利“LED用高导热高耐热CEM-3覆铜板”，制得的复合基覆铜板不但具有良好的电气性能等基本性能外，还具有良好的导热性、耐热性等。 但其材料的CTI值未必能≥600V，且由于玻璃纤维毡稳定性、抗弯强度、耐湿性等较差，从而可能会影响PCB加工性及加工后产品品质的稳定性等。 

另外，目前，在LED基板方面，一般都是采用CEM-3复合基板作为基板用料，一般普通CEM-3覆铜板的玻璃化温度、耐浸焊性、绝缘电阻、电气性能等均能达到FR-4覆铜板的标准，所不同的是CEM-3材料的尺寸稳定性、抗弯曲强度、耐湿性低于FR-4覆铜板，热膨胀系数高于FR-4覆铜板，从而影响PCB加工性及加工后产品品质的稳定性等，而尺寸稳定性关系到线路板加工和元器件装配的精度，热膨胀系数过大的板材，其通孔可靠性较差，这种板材在PCB热风整平或波峰焊时剧烈膨胀收缩，容易出现通孔破裂，形成断路；LED产品有些长期处于户外工作状态，如耐湿性较差，长时间在恶劣的环境下使用，较容易发生分层等现象，从而影响LED产品的使用寿命等。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种CTI值能达到UL和IEC划定的最高等级的LED用高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法。 

为了实现上述目的，本发明提供的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其步骤为：分别配制贴面层用胶液及内料层用胶液——上胶——叠合、热压； 

贴面层用胶液成分包括：改性环氧树脂、四官能基环氧树脂、胺类固化剂、咪唑类固化促进剂、硅烷偶联剂KH560、高效阻燃剂及贴面层填料；采用丙酮、丁酮、二甲基甲酰胺中任一一种或一种以上的组合物作为溶剂配制； 

内料层用胶液成分包括：低溴环氧树脂、胺类固化剂、咪唑类固化促进剂、硅烷偶联剂KH560及内料层填料；采用丙酮、丁酮、二甲基甲酰胺中任一一种或一种以上的组合物作为溶剂配制； 

上胶包括贴面层上胶及内料层上胶，上胶过程为：将玻璃纤维布浸以配制好的贴面层用胶液或内料层用胶液，经立式上胶机烘干制得半固化片； 

叠合、热压：将两张贴面层半固化片和一张以上内料层半固化片 整齐叠合，双面覆以铜箔，经真空热压机压制成型。 

在一些实施方式中，贴面层用胶液中各成分重量份为： 

在一些实施方式中，内料层用胶液中各成分重量份为： 

在一些实施方式中，改性环氧树脂为环氧当量310～340g/eq改性环氧树脂，其溴含量为13％～15％。 

在一些实施方式中，低溴环氧树脂为环氧当量410～440g/eq的低溴环氧树脂，其溴含量为20％。 

在一些实施方式中，四官能基环氧树脂为环氧当量190～210g/eq四官能基环氧树脂。 

在一些实施方式中，采用双氰胺作为胺类固化剂。 

在一些实施方式中，采用二甲基咪唑作为咪唑类固化促进剂。 

在一些实施方式中，高效阻燃剂为S_b2O₃(三氧化二锑)。 

在一些实施方式中，贴面层填料为超细氢氧化铝，且其粒径D50≤2.0um。 

在一些实施方式中，内料层填料采用氧化铝、高纯氧化镁、二氧化硅、滑石粉作为填料。 

在一些实施方式中，采用丙酮和二甲基甲酰胺组合作为溶剂。 

在一些实施方式中，贴面层上胶步骤中，上胶速度为15～21m、 油温为210～230℃，控制参数；其半固化片凝胶时间为110～130S，固体含量为43～46.5％，流动度为22～25％； 

内料层上胶步骤中，上胶速度为10～21m、油温为210～230℃，控制参数；其半固化片凝胶时间为100～130S，固体含量为41～55％，流动度为15～34％； 

叠合、热压步骤中，压制参数控制为：真空度20→60torro，压力0.4～3.2Mpa，热盘温度120～200℃，升温速率2～3℃/min，总共压制时间120～160min。 

本发明提供的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，与现有技术相比，具有以下优点： 

本发明通过贴面层胶液和内料层胶液分开调制的方式，在配方中使用含溴量较低的改性环氧树脂，添加大量专门用于提高板材CTI值的填料及加入大量优良高效导热型填料和其他功能型填料，来提高板材的各种性能；通过热压成型后的基板，其CTI值≥600V，且具有高效的导热性能，其导热率≥1.7W/mk，可以满足LED产品更高安全性的使用要求，也可以很好的解决LED产品快速散热问题；同时还具有极佳的耐热性，来满足PCB无铅制程；目前在LED基板方面，一般都是采用CEM-3复合基板作为基板用料，本发明也是首次全部使用玻璃纤维布作为增强材料，以此来弥补复合基板一些性能上的不足，如：CEM-3材料的尺寸稳定性、抗弯曲强度、耐湿性较差，膨胀系数较高等问题。 

具体实施方式

下面通过具体实施例来对本发明作进一步的详细描述说明。 

本发明提供的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其步骤为：分别配制贴面层用胶液及内料层用胶液——上胶——叠合、热压。 

S1：配制贴面层用胶液 

贴面层用胶液包括以下成分(重量份)： 

依上述配比所配贴面层用胶液均匀搅拌8h后，凝胶时间264S。 

其中，环氧当量为320g/eq，溴含量14.5％的改性环氧树脂(此树脂是双酚A型环氧树脂与溴化环氧树脂共聚物)；溴含量的高低会直接影响到板材CTI值得高低，因为含溴阻燃剂在受热时不稳定，容易碳化； 

环氧当量195g/eq的四官能基环氧树脂；主要作用：提高板材耐热性及耐UV-block性； 

S_b2O₃作为高效阻燃剂；主要作用：同溴协同阻燃，以此来弥补溴含量降低后阻燃效果不佳。 

S2：配制内料层用胶液 

内料层用胶液包括以下成分(重量份) 

依上述配比所配内料层用胶液均匀搅拌8h后，凝胶时间252S。 

其中，氧化铝、高纯氧化镁、二氧化硅、滑石粉作为填料，氧化铝、高纯氧化镁具有高的导热率，二氧化硅可提高板材耐热性、机械强度等。 

S3：贴面层上胶 

将玻璃纤维布浸以上述制得的贴面层用胶液，经立式上胶机烘干制得半固化片；上胶速度18.5m/min，油温218℃，控制参数；其半固化片凝胶时间为115±5S，固体含量45％，流动度23.8％。 

S4：内料层上胶 

将玻璃纤维布浸以上述制得的内料层用胶液，经立式上胶机烘干制得半固化片；上胶速度12m/min，油温215℃，控制参数；其半固化片凝胶时间为105±5S，固体含量55％，流动度33.4％。 

S5：叠合 

根据板材所需厚度，以1.0mm厚板材为例，将2张上好胶的贴面层半固化片R/C45％和2张内料层半固化片R/C55％整齐叠合，贴面层半固化片位于内料层半固化片上下两侧。 

S6：热压 

叠合好的板料双面覆以铜箔，经真空热压机热压成型，具体压制参数如下： 

真空度：20→60torro 

面压力：0.4～2.8Mpa 

温度：120～195℃ 

升温速率：2℃/min 

总共压制时间：155min 

当温度为最高195℃时，相亦应为最高压2.8Mpa，此阶段运行时间为40min。 

通过上述步骤，制得的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法的测试数据为： 

综上所述，本发明提供的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，通过贴面层胶液和内料层胶液分开调制的方式，在配方中使用含溴量较低的改性环氧树脂，添加大量专门用于提高板材CTI值的填料及加入大量优良高效导热型填料和其他功能型填料，来提高板材的各种性能；通过热压成型后的基板，其CTI值≥600V，且具有高效的导热性能，其导热率≥1.7W/mk，可以满足LED产品更高安全性的使用要求，也可以很好的解决LED产品快速散热问题；同时还具有极佳的耐热性，来满足PCB无铅制程；目前在LED基板方面，一般都是采用CEM-3复合基板作为基板用料，本发明也是首次全部使用玻璃纤维布作为增强材料，以此来弥补复合基板一些性能上的不足，如：CEM-3材料的尺寸稳定性、抗弯曲强度、耐湿性较差，膨胀系数较高等问题。 

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。 

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和 范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 

Claims (13)

1.高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其步骤为：分别配制贴面层用胶液及内料层用胶液——上胶——叠合、热压；

其特征在于，所述贴面层用胶液成分包括：改性环氧树脂、四官能基环氧树脂、胺类固化剂、咪唑类固化促进剂、硅烷偶联剂KH560、高效阻燃剂及贴面层填料；采用丙酮、丁酮、二甲基甲酰胺中任一一种或一种以上的组合物作为溶剂配制；

所述内料层用胶液成分包括：低溴环氧树脂、胺类固化剂、咪唑类固化促进剂、硅烷偶联剂KH560及内料层填料；采用丙酮、丁酮、二甲基甲酰胺中任一一种或一种以上的组合物作为溶剂配制；

所述上胶包括贴面层上胶及内料层上胶，所述上胶过程为：将玻璃纤维布浸以配制好的贴面层用胶液或内料层用胶液，经立式上胶机烘干制得半固化片；

叠合、热压：将两张贴面层半固化片和一张以上内料层半固化片整齐叠合，双面覆以铜箔，经真空热压机压制成型。

2.根据权利要求1所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，所述贴面层用胶液中各成分重量份为：

3.根据权利要求1所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，所述内料层用胶液中各成分重量份为：

4.根据权利要求2所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，所述改性环氧树脂为环氧当量310～340g/eq改性环氧树脂，其溴含量为13％～15％。

5.根据权利要求3所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，所述低溴环氧树脂为环氧当量410～440g/eq的低溴环氧树脂，其溴含量为20％。

6.根据权利要求2所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，所述四官能基环氧树脂为环氧当量190～210g/eq四官能基环氧树脂。

7.根据权利要求2或3所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，采用双氰胺作为所述胺类固化剂。

8.根据权利要求2或3所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，采用二甲基咪唑作为咪唑类固化促进剂。

9.根据权利要求2所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，所述高效阻燃剂为S_b2O₃(三氧化二锑)。

10.根据权利要求2所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，所述贴面层填料为超细氢氧化铝，且其粒径D50≤2.0um。

11.根据权利要求3所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，所述内料层填料采用氧化铝、高纯氧化镁、二氧化硅、滑石粉作为填料。

12.根据权利要求2或3所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，采用丙酮和二甲基甲酰胺组合作为溶剂。

13.根据权利要求1所述的高导热、高耐热、高CTI FR-4覆铜板的制作方法，其特征在于，

贴面层上胶步骤中，上胶速度为15～21m、油温为210～230℃，控制参数；其半固化片凝胶时间为110～130S，固体含量为43～46.5％，流动度为22～25％；

内料层上胶步骤中，上胶速度为10～21m、油温为210～230℃，控制参数；其半固化片凝胶时间为100～130S，固体含量为41～55％，流动度为15～34％；

叠合、热压步骤中，压制参数控制为：真空度20→60torro，压力0.4～3.2Mpa，热盘温度120～200℃，升温速率2～3℃/min，总共压制时间120～160min。