CN105235315A - 一种铝基覆铜板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝基覆铜板，包括铝基底层、铜层和树脂绝缘层，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异佛尔酮二胺、氧化石墨烯、三聚氰胺、氢氧化铝、氮化铝、硅微粉、正硅酸甲酯、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚和硅烷偶联剂；所述铝基底层为铝铜合金基板，其中，所述铝铜合金基板的元素组成为：铜、锰、铈、硼、碳，余量为铝。本发明还公开了所述铝基覆铜板的制备方法。本发所制备的覆铜板具有较高的导热率和击穿电压，可适应功率大、精密度高、更小型化、耐电压要求更高的电子应用领域。

Description

一种铝基覆铜板及其制备方法
技术领域
本发明属于电子材料领域，涉及一种覆铜板及其制备方法，特别涉及一种铝基覆铜板及其制备方法。
背景技术
随着电子技术的发展，电子元器件的设计越来越小型化，线路越来越精细化，因此需要满足良好的电路设计灵活性和散热特性的要求。承载电子元件的金属基覆铜板因其具有散热、绝缘性能优异和电路设计灵活，以及优异的加工特性已经被广泛应用于LED、智能功率模块以及电源等领域。随着金属基覆铜板的应用越来越广，对其散热和耐电压的能力提出更高的要求。传统的铝基覆铜板，由于其绝缘层通常为环氧树脂制备而成，然而环氧树脂的导热率小于0.5W/(m·k)，制约着整个覆铜板散热性能。因此，开展较高导散热性能和耐电压高的铝基覆铜板研究开发，有着重要的用途和意义。
发明内容
要解决的技术问题是：为了解决上述问题的至少一种，提供了一种种铝基覆铜板及其制备方法。
技术方案：为了解决上述问题，本发明提供了一种铝基覆铜板，包括铝基底层、铜层和树脂绝缘层，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂40~80份、异氰酸酯改性环氧树脂80~120份、聚苯乙烯树脂20~50份、异佛尔酮二胺1~2份、氧化石墨烯2~6份、三聚氰胺8~20份、氢氧化铝3~12份、氮化铝3~10份、硅微粉2~12份、正硅酸甲酯3~15份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚2~10份和硅烷偶联剂0.5~2份；所述铝基底层为铝铜合金基板，其中，所述铝铜合金基板的元素组成为：铜12~28wt.%、锰3~9wt.%、铈1~3wt.%、硼0.5~2wt.%、碳0.01~1.2wt.%，余量为铝。
进一步的，一种铝基覆铜板，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂58~80份、异氰酸酯改性环氧树脂80~100份、聚苯乙烯树脂35~50份、异佛尔酮二胺1.2~2份、氧化石墨烯3~6份、三聚氰胺10~20份、氢氧化铝3~12份、氮化铝3~10份、硅微粉2~12份、正硅酸甲酯5~15份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚3~10份和硅烷偶联剂0.5~1份。
更进一步的，一种铝基覆铜板，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂64份、异氰酸酯改性环氧树脂98份、聚苯乙烯树脂42份、异佛尔酮二胺1.3份、氧化石墨烯4份、三聚氰胺12份、氢氧化铝8份、氮化铝4份、硅微粉5份、正硅酸甲酯6份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚7份和硅烷偶联剂0.8份；所述铝铜合金基板的元素组成为：铜19.6wt.%、锰4.3wt.%、铈2.8wt.%、硼1.3wt.%、碳0.58wt.%，余量为铝。
进一步的，所述硅烷偶联剂为KH550或KH560或KBM603。
一种铝基覆铜板的制备方法，所述的一种铝基覆铜板的制备方法包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各原料：酚醛树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异佛尔酮二胺、氧化石墨烯、三聚氰胺、氢氧化铝、氮化铝、硅微粉、正硅酸甲酯、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚和硅烷偶联剂；
（2）树脂绝缘层的制备：先将原料中的氮化铝与聚氧乙烯鲸蜡基醚、硅烷偶联剂预先混合，研磨2h，再与剩下的原料继续混合1h，然后将混合料置于球磨机中球磨5h后过200目筛；
（3）铝基底层采用常规的制备方法，通过浇铸、冷轧和时效处理得到铝基底层，所得铝基底层的组成为铜12~28wt.%、锰3~9wt.%、铈1~3wt.%、硼0.5~2wt.%、碳0.01~1.2wt.%，余量为铝；将铜层和制备好的铝基底层预先经过打磨处理；
（4）将上述树脂绝缘层涂覆在铝基底层，所涂覆的绝缘层厚度为30~80um，放置于烘箱中120~170℃烘烤2~5分钟，得到半固化的树脂铝基底板；
（5）将上述树脂绝缘层涂覆在铜层，所涂覆的绝缘层厚度为80~200um，放置于烘箱中100~160℃烘烤6~15分钟，得到半固化的树脂铜板；
（6）将上述的半固化的树脂铝基底板和半固化的树脂铜板的涂覆有树脂层的面相互叠加重合，置于压合机上在220℃下真空压制，即得。
进一步的，所述步骤（3）中，绝缘层厚度为50um，放置于烘箱中140℃烘烤3分钟。
进一步的，所述步骤（4）中，绝缘层厚度为180um，放置于烘箱中150℃下烘烤10分钟。
本发明具有以下有益效果：本发所制备的覆铜板具有较高的导热率和击穿电压，可适应功率大、精密度高、更小型化、耐电压要求更高的电子应用领域。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种铝基覆铜板，包括铝基底层、铜层和树脂绝缘层，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂40份、异氰酸酯改性环氧树脂80份、聚苯乙烯树脂20份、异佛尔酮二胺1份、氧化石墨烯2份、三聚氰胺8份、氢氧化铝3份、氮化铝3份、硅微粉2份、正硅酸甲酯3份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚2份和硅烷偶联剂KH5500.5份；所述铝基底层为铝铜合金基板，其中，所述铝铜合金基板的元素组成为：铜12wt.%、锰3wt.%、铈1wt.%、硼0.5wt.%、碳0.01wt.%，余量为铝。
所述的一种铝基覆铜板的制备方法包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各原料：酚醛树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异佛尔酮二胺、氧化石墨烯、三聚氰胺、氢氧化铝、氮化铝、硅微粉、正硅酸甲酯、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚和硅烷偶联剂；
（2）树脂绝缘层的制备：先将原料中的氮化铝与聚氧乙烯鲸蜡基醚、硅烷偶联剂预先混合，研磨2h，再与剩下的原料继续混合1h，然后将混合料置于球磨机中球磨5h后过200目筛；
（3）铝基底层采用常规的制备方法，通过浇铸、冷轧和时效处理得到铝基底层，所得铝基底层的组成为铜12wt.%、锰3wt.%、铈1wt.%、硼0.5wt.%、碳0.01wt.%，余量为铝；将铜层和制备好的铝基底层预先经过打磨处理；
（4）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铝基底层，绝缘层厚度为50um，放置于烘箱中140℃烘烤4分钟，得到半固化的树脂铝基底板；
（5）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铜层，绝缘层厚度为100um，放置于烘箱中130℃烘烤8分钟，得到半固化的树脂铜板；
（6）将上述的半固化的树脂铝基底板和半固化的树脂铜板的涂覆有树脂层的面相互叠加重合，置于压合机上在220℃下真空压制，即得。
实施例2
一种铝基覆铜板，包括铝基底层、铜层和树脂绝缘层，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂80份、异氰酸酯改性环氧树脂120份、聚苯乙烯树脂50份、异佛尔酮二胺2份、氧化石墨烯6份、三聚氰胺20份、氢氧化铝12份、氮化铝10份、硅微粉12份、正硅酸甲酯15份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚10份和硅烷偶联剂KH5602份；所述铝基底层为铝铜合金基板，其中，所述铝铜合金基板的元素组成为：铜28wt.%、锰9wt.%、铈3wt.%、硼2wt.%、碳1.2wt.%，余量为铝。
所述的一种铝基覆铜板的制备方法包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各原料：酚醛树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异佛尔酮二胺、氧化石墨烯、三聚氰胺、氢氧化铝、氮化铝、硅微粉、正硅酸甲酯、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚和硅烷偶联剂；
（2）树脂绝缘层的制备：先将原料中的氮化铝与聚氧乙烯鲸蜡基醚、硅烷偶联剂预先混合，研磨2h，再与剩下的原料继续混合1h，然后将混合料置于球磨机中球磨5h后过200目筛；
（3）铝基底层采用常规的制备方法，通过浇铸、冷轧和时效处理得到铝基底层，所得铝基底层的组成为铜28wt.%、锰9wt.%、铈3wt.%、硼2wt.%、碳1.2wt.%，余量为铝；将铜层和制备好的铝基底层预先经过打磨处理；
（4）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铝基底层，绝缘层厚度为40um，放置于烘箱中150℃烘烤3分钟，得到半固化的树脂铝基底板；
（5）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铜层，绝缘层厚度为120um，放置于烘箱中140℃烘烤8分钟，得到半固化的树脂铜板；
（6）将上述的半固化的树脂铝基底板和半固化的树脂铜板的涂覆有树脂层的面相互叠加重合，置于压合机上在220℃下真空压制，即得。
实施例3
一种铝基覆铜板，包括铝基底层、铜层和树脂绝缘层，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂60份、异氰酸酯改性环氧树脂100份、聚苯乙烯树脂35份、异佛尔酮二胺1.5份、氧化石墨烯4份、三聚氰胺12份、氢氧化铝7份、氮化铝6份、硅微粉7份、正硅酸甲酯9份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚6份和硅烷偶联剂KBM6031.3份；所述铝基底层为铝铜合金基板，其中，所述铝铜合金基板的元素组成为：铜20wt.%、锰6wt.%、铈2wt.%、硼1.2wt.%、碳0.6wt.%，余量为铝。
一种铝基覆铜板的制备方法，所述的一种铝基覆铜板的制备方法包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各原料：酚醛树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异佛尔酮二胺、氧化石墨烯、三聚氰胺、氢氧化铝、氮化铝、硅微粉、正硅酸甲酯、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚和硅烷偶联剂；
（2）树脂绝缘层的制备：先将原料中的氮化铝与聚氧乙烯鲸蜡基醚、硅烷偶联剂预先混合，研磨2h，再与剩下的原料继续混合1h，然后将混合料置于球磨机中球磨5h后过200目筛；
（3）铝基底层采用常规的制备方法，通过浇铸、冷轧和时效处理得到铝基底层，所得铝基底层的组成为铜20wt.%、锰6wt.%、铈2wt.%、硼1.2wt.%、碳0.6wt.%，余量为铝；将铜层和制备好的铝基底层预先经过打磨处理；
（4）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铝基底层，绝缘层厚度为55um，放置于烘箱中145℃烘烤4分钟，得到半固化的树脂铝基底板；
（5）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铜层，绝缘层厚度为140um，放置于烘箱中130℃烘烤10分钟，得到半固化的树脂铜板；
（6）将上述的半固化的树脂铝基底板和半固化的树脂铜板的涂覆有树脂层的面相互叠加重合，置于压合机上在220℃下真空压制，即得。
实施例4
一种铝基覆铜板，包括铝基底层、铜层和树脂绝缘层，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂58份、异氰酸酯改性环氧树脂100份、聚苯乙烯树脂35份、异佛尔酮二胺1.2份、氧化石墨烯3份、三聚氰胺10份、氢氧化铝6份、氮化铝4份、硅微粉5份、正硅酸甲酯5份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚3份和硅烷偶联剂KH5601份；所述铝基底层为铝铜合金基板，其中，所述铝铜合金基板的元素组成为：铜19wt.%、锰5wt.%、铈2.3wt.%、硼0.8wt.%、碳0.07wt.%，余量为铝。
一种铝基覆铜板的制备方法，所述的一种铝基覆铜板的制备方法包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各原料：酚醛树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异佛尔酮二胺、氧化石墨烯、三聚氰胺、氢氧化铝、氮化铝、硅微粉、正硅酸甲酯、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚和硅烷偶联剂；
（2）树脂绝缘层的制备：先将原料中的氮化铝与聚氧乙烯鲸蜡基醚、硅烷偶联剂预先混合，研磨2h，再与剩下的原料继续混合1h，然后将混合料置于球磨机中球磨5h后过200目筛；
（3）铝基底层采用常规的制备方法，通过浇铸、冷轧和时效处理得到铝基底层，所得铝基底层的组成为铜19wt.%、锰5wt.%、铈2.3wt.%、硼0.8wt.%、碳0.07wt.%，余量为铝；将铜层和制备好的铝基底层预先经过打磨处理；
（4）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铝基底层，绝缘层厚度为40um，放置于烘箱中130℃烘烤5分钟，得到半固化的树脂铝基底板；
（5）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铜层，绝缘层厚度为80um，放置于烘箱中120℃烘烤7分钟，得到半固化的树脂铜板；
（6）将上述的半固化的树脂铝基底板和半固化的树脂铜板的涂覆有树脂层的面相互叠加重合，置于压合机上在220℃下真空压制，即得。
实施例5
一种铝基覆铜板，包括铝基底层、铜层和树脂绝缘层，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂64份、异氰酸酯改性环氧树脂98份、聚苯乙烯树脂42份、异佛尔酮二胺1.3份、氧化石墨烯4份、三聚氰胺12份、氢氧化铝8份、氮化铝4份、硅微粉5份、正硅酸甲酯6份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚7份和硅烷偶联剂KH5600.8份；所述铝基底层为铝铜合金基板，其中，所述铝铜合金基板的元素组成为：铜19.6wt.%、锰4.3wt.%、铈2.8wt.%、硼1.3wt.%、碳0.58wt.%，余量为铝。
一种铝基覆铜板的制备方法，所述的一种铝基覆铜板的制备方法包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各原料：酚醛树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异佛尔酮二胺、氧化石墨烯、三聚氰胺、氢氧化铝、氮化铝、硅微粉、正硅酸甲酯、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚和硅烷偶联剂；
（2）树脂绝缘层的制备：先将原料中的氮化铝与聚氧乙烯鲸蜡基醚、硅烷偶联剂预先混合，研磨2h，再与剩下的原料继续混合1h，然后将混合料置于球磨机中球磨5h后过200目筛；
（3）铝基底层采用常规的制备方法，通过浇铸、冷轧和时效处理得到铝基底层，所得铝基底层的组成为铜19.6wt.%、锰4.3wt.%、铈2.8wt.%、硼1.3wt.%、碳0.58wt.%，余量为铝；将铜层和制备好的铝基底层预先经过打磨处理；
（4）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铝基底层，绝缘层厚度为50um，放置于烘箱中140℃烘烤3分钟，得到半固化的树脂铝基底板；
（5）将上述树脂绝缘层通过喷涂或旋涂或丝印在铜层，绝缘层厚度为180um，放置于烘箱中150℃烘烤10分钟，得到半固化的树脂铜板；
（6）将上述的半固化的树脂铝基底板和半固化的树脂铜板的涂覆有树脂层的面相互叠加重合，置于压合机上在220℃下真空压制，即得。
对比例
一种覆铜板，包括底层、铜层和树脂绝缘层，所述树脂绝缘层为覆铜板通用的环氧树脂绝缘层；所述底层为铝基板。该覆铜板的制备方法步骤可参见实施例4中，即：将通用环氧树脂绝缘层涂覆于铝基板上，所涂覆的绝缘层厚度为40um，放置于烘箱中130℃烘烤5分钟，得到半固化的树脂铝基底板；将上述树脂绝缘层涂覆于铜层，所涂覆的绝缘层厚度为80um，放置于烘箱中120℃烘烤7分钟，得到半固化的树脂铜板；将上述的半固化的树脂铝基底板和半固化的树脂铜板的涂覆有树脂层的面相互叠加重合，置于压合机上在220℃下真空压制，即得。
下面对实施例1至5以及对比例中所制备的覆铜板进行导热性和耐击穿电压性能测试，导热性能的测试方法为：ASTM-D5470；耐击穿电压的测试方法为：IPC-TM-6502.5.6；测试结果见下表：
由上表可知，本发明实施例1至5所制备的覆铜板的导热率较对比例有显著的提升，同时本发明所制备的覆铜板的击穿电压也比对比例的高，因此，本发明所制备的覆铜板可适应功率大、精密度高、更小型化、耐电压要求更高的电子应用领域。

Claims (7)

1.一种铝基覆铜板，包括铝基底层、铜层和树脂绝缘层，其特征在于，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂40~80份、异氰酸酯改性环氧树脂80~120份、聚苯乙烯树脂20~50份、异佛尔酮二胺1~2份、氧化石墨烯2~6份、三聚氰胺8~20份、氢氧化铝3~12份、氮化铝3~10份、硅微粉2~12份、正硅酸甲酯3~15份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚2~10份和硅烷偶联剂0.5~2份；所述铝基底层为铝铜合金基板，其中，所述铝铜合金基板的元素组成为：铜12~28wt.%、锰3~9wt.%、铈1~3wt.%、硼0.5~2wt.%、碳0.01~1.2wt.%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的一种铝基覆铜板，其特征在于，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂58~80份、异氰酸酯改性环氧树脂80~100份、聚苯乙烯树脂35~50份、异佛尔酮二胺1.2~2份、氧化石墨烯3~6份、三聚氰胺10~20份、氢氧化铝3~12份、氮化铝3~10份、硅微粉2~12份、正硅酸甲酯5~15份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚3~10份和硅烷偶联剂0.5~1份。
3.根据权利要求1所述的一种铝基覆铜板，其特征在于，所述树脂绝缘层按重量份数由以下组分原料组成：酚醛树脂64份、异氰酸酯改性环氧树脂98份、聚苯乙烯树脂42份、异佛尔酮二胺1.3份、氧化石墨烯4份、三聚氰胺12份、氢氧化铝8份、氮化铝4份、硅微粉5份、正硅酸甲酯6份、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚7份和硅烷偶联剂0.8份；所述铝铜合金基板的元素组成为：铜19.6wt.%、锰4.3wt.%、铈2.8wt.%、硼1.3wt.%、碳0.58wt.%，余量为铝。
4.根据权利要求1所述的一种铝基覆铜板，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550或KH560或KBM603。
5.一种铝基覆铜板的制备方法，其特征在于所述的一种铝基覆铜板的制备方法包括以下步骤：
（1）按照一定重量份数称取各原料：酚醛树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、聚苯乙烯树脂、异佛尔酮二胺、氧化石墨烯、三聚氰胺、氢氧化铝、氮化铝、硅微粉、正硅酸甲酯、聚氧乙烯鲸蜡基硬脂基双醚和硅烷偶联剂；
（2）树脂绝缘层的制备：先将原料中的氮化铝与聚氧乙烯鲸蜡基醚、硅烷偶联剂预先混合，研磨2h，再与剩下的原料继续混合1h，然后将混合料置于球磨机中球磨5h后过200目筛；
（3）铝基底层采用常规的制备方法，通过浇铸、冷轧和时效处理得到铝基底层，所得铝基底层的组成为铜12~28wt.%、锰3~9wt.%、铈1~3wt.%、硼0.5~2wt.%、碳0.01~1.2wt.%，余量为铝；将铜层和制备好的铝基底层预先经过打磨处理；
（4）将上述树脂绝缘层涂覆在铝基底层，所涂覆的绝缘层厚度为30~80um，放置于烘箱中120~170℃烘烤2~5分钟，得到半固化的树脂铝基底板；
（5）将上述树脂绝缘层涂覆在铜层，所涂覆的绝缘层厚度为80~200um，放置于烘箱中100~160℃烘烤6~15分钟，得到半固化的树脂铜板；
（6）将上述的半固化的树脂铝基底板和半固化的树脂铜板的涂覆有树脂层的面相互叠加重合，置于压合机上在220℃下真空压制，即得。
6.根据权利要求6所述的一种铝基覆铜板的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中，绝缘层厚度为50um，放置于烘箱中140℃烘烤3分钟。
7.根据权利要求6所述的一种铝基覆铜板的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中，绝缘层厚度为180um，放置于烘箱中150℃下烘烤10分钟。
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