CN105799193B - 一种pcb钻孔用垫板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种PCB钻孔用垫板及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：按重量比计，将预先配置的酚醛树脂溶液99.90‑99.99%、石墨烯溶液0.01‑0.1%依次加入搅拌罐，加热至40‑60℃，搅拌30‑60min后冷却出料，制得复合树脂；将特制纸浸渍在上述复合树脂中，然后取出烘干，得到半固化上胶纸；根据需要将多张上述半固化上胶纸叠合在一起，通过高温压合，制得垫板成品。通过本发明制得的垫板表面硬度得到提升，减少了钻孔时披锋的产生，同时由于石墨烯具有很强的导热性能，能有效降低钻孔时钻针的温度，避免钻孔时因钻针温度过高导致钻针磨损或折断。

Description

一种PCB钻孔用垫板及其制备方法
技术领域
本发明涉及PCB机械钻孔领域，尤其涉及一种PCB钻孔用垫板及其制备方法。
背景技术
PCB 钻孔用垫板在PCB 行业用量相当大，是PCB 行业不可缺少的消耗性板材，而PCB 行业的品质要求又非常高，如硬度、厚度公差等都要求相当严格。现有技术中的垫板大多是酚醛胶热压而成，酚醛树脂的特点是硬度较低。当酚醛树脂硬度较低时，PCB 钻孔过程中容易产生披锋，而当使用现有技术提高垫板的硬度时，又会导致PCB板在打孔时产生高热量，对钻头磨损大，易断针。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种PCB钻孔用垫板及其制备方法，旨在解决现有垫板硬度低易产生披锋以及钻孔时因钻针温度过高导致钻针磨损折断的问题。
本发明的技术方案如下：
一种PCB钻孔用垫板的制备方法，其中，包括步骤：
A、按重量比计，将预先配置的酚醛树脂溶液99.90-99.99%、石墨烯溶液0.01-0.1%依次加入搅拌罐，加热至40-60℃，搅拌30-60分钟后冷却出料，制得复合树脂；
B、将特制纸浸渍在所述复合树脂中，然后取出烘干，得到半固化上胶纸；
C、根据需要将多张所述半固化上胶纸叠合在一起，通过高温压合，制得垫板成品。
所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其中，所述步骤A中石墨烯溶液的配置方法具体包括：
将石墨烯表面上的树脂处理后，再将石墨烯加入去离子水中，再加入表明活性剂搅拌均匀，所述石墨烯：表面活性剂：去离子水的质量比例为100:1-10:100-900。
所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其中，所述表面活性剂为有机硅氧烷。
所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其中，所述步骤A中搅拌转速为1000-3000r/min。
所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其中，所述特制纸为平衡纸、木浆纸、牛皮纸或者非植物纤维材料中的一种。
所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其中，所述步骤B中烘干温度为140-165℃，时间为1-3min。
所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其中，所述步骤C中，通过压机对半固化上胶纸进行压合，压力为80-120kgf/cm2，压合温度为160-170℃。
一种PCB 钻孔用垫板，其中，所述垫板采用上述任一PCB 钻孔用垫板的制备方法制备而成。
所述的PCB 钻孔用垫板，其中，所述垫板的表面铅笔硬度为5-7H。
有益效果：本发明通过采用刚性极好的石墨烯作为填充材料，使制得的酚醛垫板表面硬度得到提升，减少了钻孔时披锋的产生，同时由于石墨烯具有很强的导热性能，能有效降低钻孔时钻针的温度，避免钻孔时因钻针温度过高导致钻针磨损或折断。
附图说明
图1为本发明PCB钻孔用垫板的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种PCB钻孔用垫板及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明PCB钻孔用垫板的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：
S100、按重量比计，将预先配置的酚醛树脂溶液99.90-99.99%、石墨烯溶液0.01-0.1%依次加入搅拌罐，加热至40-60℃，搅拌30-60分钟后冷却出料，制得复合树脂；
S110、将木浆纸浸渍在上述复合树脂中，然后取出烘干，得到半固化上胶纸；
S120、根据需要将多张上述半固化上胶纸叠合在一起，通过高温压合，制得垫板成品。
本发明首先通过采用石墨烯作为填充材料与酚醛树脂一起制备出复合树脂，然后将木浆纸浸渍在复合树脂中，最后通过烘干以及压合等步骤制得垫板成品。石墨烯是近年来的新兴材料，被誉为“新材料之王”，石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，其断裂强度是最好的钢材的200倍，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，本发明率先将石墨烯用于制备PCB钻孔用垫板，使制得的酚醛垫板表面硬度得到提升，减少了钻孔时披锋的产生，同时由于石墨烯具有很强的导热性能，能有效降低钻孔时钻针的温度，避免钻孔时因钻针温度过高导致钻针磨损或折断。
在本发明所述步骤S100中，首先要预先配置好酚醛树脂溶液和石墨烯溶液，所述酚醛树脂溶液可通过以下步骤制得：第一步，将苯酚投入反应釜中，一边搅拌一边加入甲醛、氨水和三乙胺；第二步，通过蒸汽加热所述反应釜至50℃后，自然加热至80℃左右并使其在85±2℃下保温40-50min，之后继续加热至160℃后停止加热，冷却；第三步，加入去离子水搅拌，待其冷却至40℃以下再过滤。通过上述方法制得的酚醛树脂具有耐热性强、粘结强度高等特点。
进一步，本发明步骤S100中，石墨烯溶液的配置方法具体包括，将石墨烯表面上的树脂处理后，再将石墨烯加入去离子水中，再加入表面活性剂搅拌均匀，具体地，本发明采用有机硅氧烷作为石墨烯的表面活性剂，由于硅氧烷的化学结构既有疏有机溶剂基、疏水基，又有亲有机溶剂基和亲水基，因此不论是在有机溶剂中还是在水中，有机硅氧烷都能有效发挥其表面活性效果。进一步本发明中所述石墨烯：表面活性剂：去离子水的质量比例为100:1-10:100-900。
进一步，按重量比计，将配置好的酚醛树脂溶液99.90-99.99%、石墨烯溶液0.01-0.1%依次加入搅拌罐，加热至40-60℃，然后以1000-3000r/min的转速搅拌30-60分钟后冷却出料，即制得复合树脂。较佳地，本发明优选将倒入搅拌罐中的酚醛树脂和石墨烯混合溶液加热至50℃，然后以2000r/min的转速搅拌45min，制得的复合树脂粘结度强，便于后期的浸渍工艺的进行。
在步骤S110中，复合树脂制备好后，将特制纸浸渍在所述复合树脂中，然后取出烘干，得到半固化上胶纸，具体地，本发明采用浸渍工艺将特制纸浸渍在复合树脂中，所述特制纸可以为平衡纸、木浆纸、牛皮纸或者非植物纤维材料，待浸渍完成后，取出特制纸然后烘干，所述烘干温度为140-165℃，时间为1-3min。较佳地，本发明优选漂白木浆纸浸渍于复合树脂中，烘干温度优选为150℃，时间为2min，此时制得的半固化上胶纸固化程度刚好，便于后面的压合工艺操作。
进一步，本发明步骤S120中，根据实际需要将多张所述半固化上胶纸叠合在一起，通过高温压合，制得垫板成品。具体地，针对不同类型的PCB板进行钻孔时，其所需要的垫板厚度也不同，本发明根据实际需要可将浸渍复合树脂后的半固化上胶纸叠合不同的张数，从而控制制得不同厚度的垫板，具体地叠合的半固化上胶纸可以从2张至20张任意搭配。进一步，本发明通过高温压机对叠合的半固化上胶纸进行压合，压力为80-120kgf/cm2，压合温度为160-170℃，较佳地，本发明优选压合压力为100 kgf/cm2，压合温度为165℃。通过本发明制得的垫板由于在复合胶的制备过程中添加了石墨烯，而石墨烯具有很好的导热性能，因此它可有效降低钻头钻孔时的温度，具体地，在不同PCB钻孔过程中，采用本发明的垫板，其钻头温度相对于采用未添加石墨烯填料的垫板时的钻头温度要降低5-15℃。
基于上述制造方法，本发明还提供一种PCB 钻孔用垫板，所述垫板采用如上所述的PCB 钻孔用垫板的制造方法制造而成。通过本发明方法，所制造的垫板不仅表面硬度得到大大提高，还有效降低了钻孔时产生的披锋，提高了表面平整度，并且还能降低钻孔时钻针的温度。在本发明方法下，所制造的垫板的表面铅笔硬度可达到5-7H。
下面结合实施例来对本发明进行详细说明。
实施例1
配胶工艺：按重量比计，将酚醛树脂99.95%、石墨烯0.05%依次加入搅拌罐中，加热至45℃，以1500r/min的转速搅拌40min后冷却出料，制得复合树脂；
浸渍工艺：将特制纸浸渍在所述复合树脂中，取出进行烘干，烘干温度为145℃，时间为2min，制得半固化上胶纸；
压合工艺：使用高温压机将多张半固化上胶纸压至完全固化，压合压力为90 kgf/cm2，压合温度为160℃，形成垫板，所述垫板经测试，裁切、包装，得到最终产品。
实施例2
配胶工艺：按重量比计，将酚醛树脂99.97%、石墨烯0.03%依次加入搅拌罐中，加热至50℃，以2000r/min的转速搅拌50min后冷却出料，制得复合树脂；
浸渍工艺：将特制纸浸渍在所述复合树脂中，取出进行烘干，烘干温度为150℃，时间为1min，制得半固化上胶纸；
压合工艺：使用高温压机将多张半固化上胶纸压至完全固化，压合压力为100kgf/cm2，压合温度为165℃，形成垫板，所述垫板经测试，裁切、包装，得到最终产品。
实施例3
配胶工艺：按重量比计，将酚醛树脂99.99%、石墨烯0.01%依次加入搅拌罐中，加热至60℃，以3000r/min的转速搅拌60min后冷却出料，制得复合树脂；
浸渍工艺：将特制纸浸渍在所述复合树脂中，取出进行烘干，烘干温度为165℃，时间为3min，制得半固化上胶纸；
压合工艺：使用高温压机将多张半固化上胶纸压至完全固化，压合压力为110kgf/cm2，压合温度为170℃，形成垫板，所述垫板经测试，裁切、包装，得到最终产品。
将实施例1-3所制造的PCB 钻孔用垫板与现有垫板进行硬度测试，得到的数据如下表1 所示。
表1、硬度测试数据
从表1 可以看出，本发明的垫板的表面铅笔硬度范围为5-7H，表面铅笔硬度平均值为6H ；而现有垫板的表面铅笔硬度范围为2-4H，表面铅笔硬度平均值为3H。因此，本发明垫板的表面铅笔硬度得到显著提高。
将实施例1 所制造的PCB钻孔用垫板与现有垫板进行披锋测试，
得到的数据如下表2 所示。
表2、披锋测试数据
从表2 可以看出，本发明的垫板的披锋平均值为7.426μm；而现有垫板的披锋平均值为12.084μm。因此，本发明垫板的披锋得到有效降低。
综上所述，本发明通过采用刚性极好的石墨烯作为填充材料，使制得的酚醛垫板表面硬度得到提升，减少了钻孔时披锋的产生，同时由于石墨烯具有很强的导热性能，能有效降低钻孔时钻针的温度，避免钻孔时因钻针温度过高导致钻针磨损或折断。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种PCB钻孔用垫板的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、按重量比计，将预先配置的酚醛树脂溶液99.90-99.99%、石墨烯溶液0.01-0.1%依次加入搅拌罐，加热至40-60℃，搅拌30-60min后冷却出料，制得复合树脂；
B、将特制纸浸渍在上述复合树脂中，然后取出烘干，得到半固化上胶纸；
C、根据需要将多张上述半固化上胶纸叠合在一起，通过高温压合，制得垫板成品；
所述步骤A中石墨烯溶液的配置方法具体包括：
将石墨烯表面上的树脂处理后，再将石墨烯加入去离子水中，再加入表面活性剂搅拌均匀，所述石墨烯：表面活性剂：去离子水的质量比例为100:1-10:100-900；
所述表面活性剂为有机硅氧烷；
所述特制纸为平衡纸、木浆纸、牛皮纸或者非植物纤维材料中的一种；
所述步骤C中的半固化上胶纸的数量为2-20张。
2.根据权利要求1所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其特征在于，所述步骤A中搅拌转速为1000-3000r/min。
3.根据权利要求1所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其特征在于，所述步骤B中烘干温度为140-165℃，时间为1-3min。
4.根据权利要求1所述的PCB钻孔用垫板的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，通过压机对半固化上胶纸进行压合，压力为80-120kgf/cm2，压合温度为160-170℃。
5.一种PCB 钻孔用垫板，其特征在于，所述垫板采用如权利要求1-4 任一所述的制备方法制备而成。
6.根据权利要求5所述的PCB 钻孔用垫板，其特征在于，所述垫板的表面铅笔硬度为5-7H。
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