CN106515125A - 一种金属基复合基板及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属基复合基板及其制备工艺，包括铜箔、高导热复合绝缘胶和金属基板；高导热复合绝缘胶为树脂与高导热一维绝缘晶须或纤维材料的复合体；高导热一维绝缘晶须或纤维材料在高导热复合绝缘胶层中呈三维网状分布，相互搭接连通成高速散热通道。制备工艺为：先将铜箔进行表面处理，再用涂布工艺将高导热复合绝缘胶液涂覆于铜箔上，进行烘干半固化，将涂胶后的铜箔与金属基板叠合热压，最后经过冲裁切割。本发明金属复合基板导热性能好，添加高导热一维材料，大大提高整个树脂层的散热效率；采用涂布工艺直接将绝缘胶涂布在铜箔上，避免使用低热导率的玻纤布和塑料膜的浪费。且制备工艺简单，适合LED封装基板及集成电路基板。

Description

一种金属基复合基板及其制备工艺
技术领域
本发明属于电子封装领域，尤其涉及一种金属基复合基板及其制备工艺。
背景技术
封装基板是电子封装行业重要的基础材料，近年来，随着电子信息技术的飞速发展，芯片的集成度不断提高，以及大功率LED的发展，对封装基板提出了更高的要求，不仅要求基板具有高的机械强度、良好的电性能、高的可靠性，还必须具有优良的导热性能。基板导热性能的高低将直接影响电子器件的可靠性和寿命。
金属基复合基板具有优良的机械力学性能、加工性能、电性能、可靠性和导热性能，是理想的电子封装基板材料。专利CN102173172A公开了一种聚四氟乙烯覆铜板制备方法,包括玻纤布的预处理、浸渍液的制备、玻纤布浸渍制得介质布和介质布覆铜覆铝，在360-380℃温度下层压制得覆铜基板，该工艺由于绝缘胶层需要双面贴膜、撕膜，因此制备工艺复杂，浪费材料，成本较高,且导热性较差。专利CN201310753723.4公布了一种高导热金属基板及其制作方法，包括分别将金属箔一面涂胶，金属基板一面涂胶，LCP膜两面分别涂胶后烘干半固化，最后层叠热压，该方法采用多孔LCP膜代替玻纤布，多次涂胶的方法制得的覆铜板虽然导热性能有一定提升，具有优良的介电性能，但是制备工艺十分复杂，成本很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导热性能好金属基复合基板。
为了实现上述目的，采用如下的技术方案：
一种金属基复合基板，包括铜箔、高导热复合绝缘胶和金属基板；所述高导热复合绝缘胶为树脂与高导热一维绝缘晶须或纤维材料的复合体；所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料在所述高导热复合绝缘胶层中呈三维网状分布，所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料之间相互搭接连通形成高速散热通道。高导热一维绝缘晶须或纤维材在整个高导热复合绝缘胶层中呈三维网状分布，高导热一维绝缘材之间相互搭接连通形成高速散热通道，显著提高了绝缘层的热导率。
进一步的，所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料为氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝的晶须或纤维中的一种或多种。一维晶须或纤维材料更易互搭接连通形成高速散热通道，而在整个高导热复合绝缘胶层中呈三维网状分布。
进一步的，所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料所占体积为所述高导热复合绝缘胶的10~30%。
进一步的，所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料的长径比为5~20。如果太短形不成三维网络，太长则混料困难。
进一步的，所述树脂是高导热的聚酰亚胺树脂及其复合材料。
进一步的，所述高导热复合绝缘胶的厚度为20~2000μm。
进一步的，所述金属基板为铝、铝合金、铜、铜合金、铁或钢基板中的一种。
本发明的另一目的在于提供一种工艺简单，成本低，性能好的金属基复合基板的制备工艺。
一种金属基复合基板的制造工艺，具体包括以下步骤：
步骤一，将高导热一维绝缘晶须或纤维材料与树脂搅拌混合制备高导热复合绝缘胶液；
步骤二，将铜箔表面进行清洗、干燥处理；
步骤三，采用涂布工艺将高导热复合绝缘胶液均匀涂覆于铜箔上，然后在烘箱中进行烘干处理至半固化，再冷却至室温；
步骤四，将金属基板喷砂处理、酸洗后干燥；
步骤五，将步骤三所得涂胶面的铜箔与金属基板叠合在温度为180~260℃、压合压力为3~6Mpa的条件下，热压处理40~150min；
步骤六，将制得的复合基板进行冲裁切割成合适尺寸。
进一步的，步骤三所述烘干处理为在温度为80~130℃的条件下，保温时间为5~15min。
进一步的，还包括将步骤三所得涂胶面的铜箔表面复合保护膜后裁切成片备用或在卷筒机上卷成卷备用；步骤五使用时再去除表面保护膜。
采用上述方法制备金属基复合基板，可以自动化连续生产复合基板，且高导热一维绝缘绝缘晶须或纤维材料在整个高导热复合绝缘胶层中呈三维网状分布，高导热一维绝缘材之间相互搭接连通形成高速散热通道。
与现有技术相比，本发明的金属复合基板导热性能好，在绝缘胶中添加高导热一维晶须或纤维材料，大大提高整个树脂层的散热效率；采用涂布工艺直接将绝缘胶涂布在铜箔上，与传统工艺相比，更宜实现自动化生产，且避免了使用低热导率的玻纤布，避免了塑料膜的浪费，制备工艺简单，适合大批量生产用于LED封装基板以及集成电路基板。
附图说明
图1是本发明的金属基复合基板的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1
一种金属基复合基板，以铁基复合基板，制备工艺为：首先，向传统改性环氧树脂胶成分中添加体积分数为10%、直径1μm，长径比为5~10的一维氮化铝晶须制备高导热绝缘胶液；将厚度为10μm的铜箔表面进行除锈、清洗、干燥处理；采用涂布工艺，将高导热绝缘胶涂覆于铜箔上，调节涂布机胶液流速、滚筒转速等相关参数，控制绝缘胶最终压合后的厚度为20μm。涂布时实际厚度大于20μm，最终烘干压合厚度为20μm。将涂布后的铜箔在80℃下保温5min，然后冷却至室温；将厚度为0.5mm的铝基板进行表面喷砂、酸洗、烘干处理；将涂胶铜箔的涂胶面贴覆于铝基板经过处理后的表面上，在温度180 ℃，压力为3MPa的条件下，热压150min，冷却至室温后，切割成需要的尺寸即可。
实施例2
一种金属基复合基板，以铝合金基复合基板，具体制备工艺为：首先，向聚酰亚胺树脂胶成分中添加体积分数为15%、直径0.5μm，长径比为12~20的一维氮化硼晶须制备高导热绝缘胶液；将厚度为20μm的铜箔表面进行除锈、清洗、干燥处理；采用涂布工艺，将高导热绝缘胶涂覆于铜箔上，调节涂布机胶液流速、滚筒转速等相关参数，控制绝缘胶最终压合后的厚度为160μm；在90℃下保温15min，然后冷却至室温；将厚度为2mm铝合金基板进行表面喷砂、酸洗、烘干处理；将涂胶铜箔的涂胶面贴覆于铝合金基板经过处理后的表面上，在温度260 ℃、压力为6MPa的条件下，热压40min，冷却至室温后，切割成需要的尺寸即可。
实施例3
一种金属基复合基板，以铜基复合基板，具体制备工艺为：首先，向聚酰亚胺树脂胶中添加体积分数为20%、直径2μm，长径比为5~8的一维氧化铝纤维制备高导热绝缘胶液；将厚度为30μm的铜锡合金箔表面进行除锈、清洗、干燥处理；采用涂布工艺，将高导热绝缘胶涂覆于铜箔上，调节涂布机胶液流速、滚筒转速等相关参数，控制绝缘胶最终压合后的厚度为1500μm；在100℃下保温12min，然后冷却至室温；将铜基板进行表面喷砂、酸洗、烘干处理；将涂胶铜箔的涂胶面贴覆于铜基板经过处理后的表面上，在温度210 ℃，压力为6MPa的条件下，热压70min，冷却至室温后，切割成需要的尺寸即可。
实施例4
一种金属基复合基板，以钢基复合基板，具体制备工艺为：首先，向传统改性环氧树脂胶成分中添加体积分数为10%、直径0.5μm，长径比为8~15的一维氮化铝晶须，以及体积分数为20%、直径1μm，长径比为8~12的氮化硅纤维制备高导热绝缘胶液；将厚度为40μm的铜箔表面进行除锈、清洗、干燥处理；采用涂布工艺，将高导热绝缘胶涂覆于铜箔上，调节涂布机胶液流速、滚筒转速等相关参数，控制绝缘胶最终压合后的厚度为2000μm；在130℃下保温15min， 然后冷却至室温，表面复合保护膜后裁切成片备用或在卷筒机上卷成卷备用；将1mm厚的钢基板进行表面喷砂、酸洗、烘干处理；将铜箔涂胶面去除表面保护膜，再将涂胶铜箔的涂胶面贴覆于钢基板经过处理后的表面上，在温度210 ℃，压力为5MPa的条件下，热压150min，冷却至室温后，切割成需要的尺寸即可。
按照实施例1-4所述方法制备得到的一种金属基复合基板如图1所示，由铜箔1、高导热绝缘胶2和金属基板3三层组成。高导热绝缘胶2为树脂与高导热一维绝缘晶须或纤维材料4的复合体。高导热一维绝缘晶须或纤维材料4在高导热复合绝缘胶层2中呈三维网状分布，高导热一维绝缘晶须或纤维材料4之间相互搭接连通形成高速散热通道。
以上实施例仅仅是对本发明的具体实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，本领域技术人员在现有技术的基础上还可做多种修改和变化，例如，可以在铜箔表面涂覆复合胶体后贴上保护膜卷起，再离线与金属基板复合，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种金属基复合基板，其特征在于，包括铜箔、高导热复合绝缘胶和金属基板；所述高导热复合绝缘胶为树脂与高导热一维绝缘晶须或纤维材料的复合体；所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料在所述高导热复合绝缘胶层中呈三维网状分布，所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料之间相互搭接连通形成高速散热通道。
2. 根据权利要求1所述复合基板，其特征在于，所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料为氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝的晶须或纤维中的一种或多种。
3. 根据权利要求2所述复合基板，其特征在于，所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料所占体积为所述高导热复合绝缘胶的10~30%。
4. 根据权利要求2所述复合基板，其特征在于，所述高导热一维绝缘晶须或纤维材料的长径比为5~20。
5. 根据权利要求1所述复合基板，其特征在于，所述树脂是高导热的聚酰亚胺树脂及其复合材料。
6. 根据权利要求1所述复合基板，其特征在于，所述高导热复合绝缘胶的厚度为20~2000μm。
7. 根据权利要求1所述复合基板，其特征在于，所述金属基板为铝、铝合金、铜、铜合金、铁或钢基板中的一种。
8. 一种根据权利要求1-7任一项所述复合基板的制造工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一，将高导热一维绝缘晶须或纤维材料与树脂搅拌混合制备高导热复合绝缘胶液；
步骤二，将铜箔表面进行清洗、干燥处理；
步骤三，采用涂布工艺将高导热复合绝缘胶液均匀涂覆于铜箔上，然后在烘箱中进行烘干处理至半固化，再冷却至室温；
步骤四，将金属基板喷砂处理、酸洗后干燥；
步骤五，将步骤三所得涂胶面的铜箔与金属基板叠合在温度为180~260℃、压合压力为3~6Mpa的条件下，热压处理40~150min；
步骤六，将制得的复合基板进行冲裁切割成合适尺寸。
9. 根据权利要求8所述制造工艺，其特征在于，步骤三所述烘干处理为在温度为80~130℃的条件下，保温时间为5~15min。
10. 根据权利要求8或9所述制造工艺，其特征在于，还包括将步骤三所得涂胶面的铜箔表面复合保护膜后裁切成片备用或在卷筒机上卷成卷备用；步骤五使用时再去除表面保护膜。
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