CN107429067A - 热固化性树脂合成物、预浸材以及积层板 - Google Patents

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Abstract

提供一种积层板，其于热传导性、可视光领域反射率、耐变色性、绝缘性、难燃性以及钻头加工性等方面均为卓越；并且提供一种用于积层板之预浸材。一种热固化性树脂合成物，其中，相对于100重量份之热固化性树脂，含有100～400重量份之无机填充材，所述无机填充剂至少含有平均粒径系0.1～1.0μm之二氧化钛、以及平均粒径系1.0～20.0μm之氢氧化铝。

Description

热固化性树脂合成物、预浸材以及积层板
技术领域
本发明系与热固化性树脂合成物、采用所述热固化性树脂合成物之预浸材、以及采用所述预浸材之积层板相关。
背景技术
近年随着节能化之进展，采用以LED照明为代表之发光二极管之电子机器正在普及。因应电子机器之小型化及薄型化之需要，此类发光二极管中，于基板表面组件直接安装芯片LED者增多。用于安装LED组件之基板一直以来使用积层板，所述积层板系层迭一片或多片含浸热固化性树脂之纤维状加强底材之后加热加压成形而成者。尤其于蓝色及白色之芯片LED中，由于可视光短波长领域之反射十分重要，是故例如使用了专利文献1所揭示之于热固化性树脂中含有二氧化钛等以作为着色染料之白色基板。
而用于安装发热之电子组件如芯片LED等之基板，由于以往之基板存在散热性问题，为解决该问题，于是有了例如专利文献2中揭示之提案，其系复合积层板，其中，于不织纤维底材中含浸含有无机填充材之热固化性树脂合成物，将其用做芯材层，而于织纤维底材含浸树脂合成物，将其用做表材层，于上述芯材层之两个表面以一体化方式层迭上述表材层而得到上述复合积层板。
【先前技术相关文献】
【专利文献】
【专利文献1】特开2003－152295号公报
【专利文献2】特开2010－254807号公报
发明内容
【发明所欲解决之课题】
以往之白色基板中由于采用二氧化钛以及氧化铝等作为染料，是故于可视光领域高效率反射LED组件之发光，这方面具有优点。但由于热传导率低，是故于对发热之电子组件进行散热方面存在散热性不足之问题。另外，由于以往之白色基板不具有难燃性，是故难以满足安全方面所要求之UL－94V－0。
另一方面，以往之复合积层板之优点在于，由于其采用复合结构，是故具有卓越之热传导性、耐热性、钻头加工性以及难燃性。但由于其系采用由表材层和芯材层组成之复合结构，是故难以实现薄片化，并且于热阻方面受到制约。
另外因可视光领域之反射率低且受热时反射率明显下降，故如用于安装芯片LED，就需要涂敷白色防染。进而由于芯材层使用玻璃不织布，其厚度方向之膨胀系数大，故难以用于对可靠性有要求之用途中。
鉴于上述之问题，本发明之最终目的在于：提供一种积层板，其于热传导性、可视光领域反射率、耐变色性、绝缘性、难燃性以及钻头加工性等方面均为卓越且可以实现薄片化，更进一步，本发明之目的还在于提供实现上述目的之热固化性树脂合成物以及预浸材。
【解决课题之手段】
本发明之热固化性树脂合成物，相对于100重量份之热固化性树脂，含有100～400重量份之无机填充材，其特征在于
所述无机填充剂至少含有平均粒径系0.1～1.0μm之二氧化钛、以及平均粒径系1.0～20.0μm之氢氧化铝。
本发明之预浸材之特征在于，其系将如权利要求1所述之热固化性树脂合成物含浸于纤维底材中后半固化而形成
玻璃织布被用做所述纤维底材。
本发明之积层板之特征在于，其系藉由层迭一片或多片如权利要求2或3所述之预浸材后将其加热加压成形而成。
于成形所述加热加压前，于层迭一片或多片所述预浸材而成者之至少一面之表面上配置有金属箔。
另外，于实施所述加热加压成形行前，于层迭一片或多片所述预浸材其中一面之表面上配置有金属箔，并于另一表面上配置有散热用金属基板，层迭一片或多片所述预浸材而成者被配置为绝缘层。
【发明之效果】
本发明之热固化性树脂合成物，其中，相对于100重量份之热固化性树脂，含有100～400重量份之无机填充材，其特征在于
所述无机填充剂至少含有平均粒径系0.1～1.0μm之二氧化钛、以及平均粒径系1.0～20.0μm之氢氧化铝，是故采用所述热固化性树脂合成物之积层板于可视光领域具有高反射率、并且具有高热传导性以及难燃性。
本发明之预浸材之特征在于，其系将如权利要求1所述之热固化性树脂合成物含浸于纤维底材中后半固化而形成，玻璃织布被用做所述纤维底材，是故于其用于积层板时维持可实用之强度，同时又可实现薄片化，而藉由薄片化可减少积层板厚度方向之热阻。
本发明之积层板系藉由层迭一片或多片所述预浸材后将其加热加压成形而成，是故可以实现适用于印刷电路板之积层板，其于热传导性、可视光领域反射率、耐变色性、绝缘性、难燃性、可靠性以及钻头加工性等方面均为卓越，且薄片化能降低热阻，以及能提高设计自由度。
附图说明
图1本发明之积层板用做覆金属箔之积层板时之概略剖面图。
图2本发明之积层板用做金属基覆金属箔之积层板时之概略剖面图。
具体实施方式
下面关于本发明之热固化性树脂合成物、预浸材以及积层板进行说明。首先说明本发明之热固化性树脂合成物。
本发明之热固化性树脂合成物，系于形成预浸材时含浸于纤维底材中使用之树脂合成物，其中对于100重量份之热固化性树脂含有100～400重量份之无机填充材。所述无机填充剂至少含有平均粒径系0.1～1.0μm之二氧化钛、以及平均粒径系1.0～20.0μm之氢氧化铝。下面详细说明本发明之用于热固化性树脂合成物之热固化性树脂以及无机填充材。
所述热固化性树脂从环氧树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、热固化性聚酰亚胺树脂等中适宜选用。所述热固化性树脂根据需要添加溶剂等俾使其成为液状后使用。另外，所述热固化性树脂还可根据需要添加固化剂、固化促进剂等添加物。
当本发明之热固化性树脂合成物用于积层板时，所述二氧化钛俾使积层板于可视光领域具有高反射率以及具有高热传导性。所述二氧化钛之平均粒径系0.1～1.0μm，其中尤以0.1～0.8μm为佳。若所述二氧化钛之平均粒径不足0.05μm，则可能降低所述积层板之可视光反射率以及热传导性。而若所述二氧化钛之平均粒径大于1.0μm，则可俾使所述积层板之可视光反射率下降。
当所述热固化性树脂合成物用于积层板时，所述氢氧化铝俾使积层板具有难燃性以及热传导性。所述氢氧化铝之平均粒径系1.0～20.0μm，其中尤其以1.0～15.0μm为佳。若所述氢氧化铝之平均粒径不足1.0μm，则可能会降代难燃性以及热传导性。而若所述氢氧化铝之平均粒径大于20.0μm，则可能降低钻头加工性。
所述二氧化钛与所述氢氧化铝之平均粒径设为如上所述范围，并且俾使彼此之平均粒径不同。于是，于所述热固化性树脂合成物中藉由增加无机填充材之密度，当所述热固化性树脂合成物用于积层板时，可俾使其产生卓越之耐变色性以及热传导性。
所述二氧化钛和所述氢氧化铝之配合比系1：0.2～1：1.5，其中尤其以1：0.3～1：1为佳。相对于二氧化钛之配合量1，若氢氧化铝之配合量不足0.2，则所述热固化性树脂合成物用于积层板时可俾使难燃性以及热传导性下降。另外，相对于二氧化钛之配合量1，若氢氧化铝之配合量超过1.5，则当所述热固化性树脂合成物用于积层板则可能降低耐热性以及耐变色性。
所述无机填充材除了二氧化钛以及氢氧化铝外，更可以包括例如氧化铝、氧化锰以及氧化硅等氧化物；氢氧化锰等氢氧化物；氮化硼、氮化铝、氮化硅等氮化物；碳化硅以及碳化硼等碳化物等。
热固化性树脂合成物中所含之无机填充材之摩氏硬度以8以下为佳。原因是：若无机填充材之摩氏硬度超过8，当所述热固化性树脂合成物用于积层板时可能降低钻头加工性。
相对于100重量份之热固化性树脂之无机填充材之配合比系100～400重量份，其中尤其以150～350重量份为佳。若相对于100重量份之热固化性树脂无机填充材之配合比不足100重量份，当所述热固化性树脂合成物用于积层板时可能降低热传导性；若无机填充材之配合比超过400重量份，可俾使采用所述热固化性树脂合成物之积层板之生产效率下降。
下面关于热固化性树脂合成物之制备方法进行说明。于热固化性树脂中配合至少包括二氧化钛以及氢氧化铝之无机填充材，根据需要用具有高级脂肪酸以及官能团之共聚物等之界面活性剂进行搅拌或混练等以进行分散。此时，还可以根据需要使用溶剂等。
下面关于采用所述热固化性树脂合成物之本发明之预浸材进行说明。本发明之预浸材系于织布、不织布等状态之纤维底材中含浸所述热固化性树脂合成物后加热干燥，当热固化性树脂处于半固化状态时可获得之。
本发明之预浸材中所采用之纤维底材之具体例可举玻璃织布等。所述纤维底材之纤维可使用玻璃纤维、液晶聚合物纤维、酰胺纤维、碳纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸纤维以及聚乙烯纤维等。
下面关于采用所述预浸材之本发明之积层板进行说明。本发明之积层板可藉由加热层迭一片或多片所述预浸材而成者，并用加压机构金属板将其夹持，于规定之温度以及压力下加热加压成形而获得。
下面关于本发明之积层板之一个形态之覆金属箔之积层板1进行说明。覆金属箔之积层板1系于层迭一片或多片预浸材2而成者之至少一个表面上配置金属箔3后，藉由加热加压成形而获得。对于金属箔3没有特别限定，主要采用铜箔、铝箔等。
图1表示所述覆金属箔之积层板1之一例，其层迭两片预浸材2，于其两面配置金属箔3而成。所述覆金属箔之积层板1首先将所述热固化性树脂合成物含浸于纤维底材玻璃织布中。然后，对含浸所述玻璃织布之所述热固化性树脂合成物进行加热干燥，获得热固化性树脂合成物处于半固化状态之预浸材2。
然后，层迭两片所述预浸材2，于层迭2片之预浸材2之两面将两片金属箔3分别进行重叠。然后进行加热以及用加压机构即金属板夹持于规定之温度以及压力下加热加压成形，完成如图1所示剖面结构之覆金属箔之积层板1。
如本实施形态所述，藉由采用玻璃纤维之织布即玻璃织布作为纤维底材积层板，于维持可实用之强度之同时还可以实现薄片化。另外，藉由薄片化可以降低厚度方向之热阻，也可以提高散热性。所述热阻系指例如根据JPCA规格之JPCA－TMC－LED02T－2010中之试验方法所规定之散热特性之评价方法实施而取得之结果。
进而关于本发明之积层板之另一形态、金属基覆金属箔之积层板10进行说明。所述金属基覆金属箔之积层板10系于层迭一片或多片预浸材2而成者之其中一面之表面配置金属箔3、于另一表面配置散热用金属基板4，然后将其加热加压成形而获得。图2所示之金属基覆金属箔之积层板10，系于层迭2片预浸材2而成者之其中一面之表面配置金属箔3，于另一表面配置散热用金属基板4加热加压成形而成。
于所述金属基覆金属箔之积层板10中，层迭两片所述预浸材2而成者用做绝缘层。与仅使用树脂合成物作为绝缘层时相比，若将所述预浸材2作为绝缘层可获得维持同等之散热性、且实现低成本而且具有白色外观、更进一步绝缘耐力之偏差小之金属基覆金属箔之积层板10。
用实施例关于本发明之积层板进行说明。下面依次关于实施例1～7和比较例1～7进行说明。
【实施例1】
首先准备热固化性树脂清漆，其系相对于含有双酚A型环氧树脂以及胺系固化剂之热固化性树脂清漆之树脂固形成份比100重量份，作为无机填充材均匀分散平均粒径0.2μm之二氧化钛150重量份以及平均粒径2.3μm之氢氧化铝100重量份而成。
于坪量203g/m2之玻璃纤维织布上含浸及半固化所述热固化性树脂清漆，俾使成形后之厚度系0.2mm，从而获得预浸材。层迭5片所述预浸材，于其两外层配置厚度0.035mm之铜箔后，藉由加热加压成形(温度：180℃，压力：3MPa)而获得厚度1.0mm之覆金属箔之积层板。
【实施例2】
准备与实施例1相同条件之热固化性树脂清漆，于坪量48g/m2之玻璃纤维织布上含浸及半固化所述热固化性树脂清漆，俾使成形后之厚度系0.05mm而获得预浸材。层迭2片所述预浸材，于其两外层配置厚度0.035mm之铜箔后，藉由加热加压成形(温度：180℃，压力：3MPa)而获得厚度0.1mm之覆金属箔之积层板。
【实施例3】
准备热固化性树脂清漆，其系相对于含有双酚A型环氧树脂以及胺系固化剂之热固化性树脂清漆之树脂固形成份比100重量份，作为无机填充材均匀分散平均粒径0.5μm之二氧化钛150重量份以及平均粒径18.6μm之氢氧化铝100重量份而成。
于坪量203g/m2之玻璃纤维织布上含浸及半固化所述热固化性树脂清漆，俾使成形后之厚度系0.2mm，从而获得预浸材。层迭5片所述预浸材，于其两外层配置厚度0.035mm之铜箔后，藉由加热加压成形(温度：180℃，压力：3MPa)而获得厚度1.0mm之覆金属箔之积层板。
【实施例4】
准备热固化性树脂清漆，其系相对于含有双酚A型环氧树脂以及胺系固化剂之热固化性树脂清漆之树脂固形成份比100重量份，作为无机填充材均匀分散平均粒径系0.2μm之二氧化钛75重量份、平均粒径系0.5μm之二氧化钛75重量份、平均粒径系2.3μm氢氧化铝50重量份以及平均粒径系18.6μm之氢氧化铝50重量份而成。
与实施例1相同，于坪量203g/m2之玻璃纤维织布上含浸及半固化所述热固化性树脂清漆，俾使成形后之厚度系0.2mm，从而获得预浸材。层迭5片所述预浸材，于其两外层配置厚度0.035mm之铜箔后，藉由加热加压成形(温度：180℃，压力：3MPa)而获得厚度1.0mm之覆金属箔之积层板。
【实施例5】
准备热固化性树脂清漆，其系相对于含有双酚A型环氧树脂以及胺系固化剂之热固化性树脂清漆之树脂固形成份比100重量份，作为无机填充材均匀分散平均粒径系0.2μm之二氧化钛45重量份、平均粒径系0.5μm之二氧化钛70重量份、平均粒径系2.3μm氢氧化铝70重量份以及平均粒径系9.2μm之氢氧化铝5重量份而成。
与实施例1相同，于坪量203g/m2之玻璃纤维织布上含浸及半固化所述热固化性树脂清漆，俾使成形后之厚度系0.2mm，从而获得预浸材。层迭5片所述预浸材，于其两外层配置厚度0.035mm之铜箔后，藉由加热加压成形(温度：180℃，压力：3MPa)而获得厚度1.0mm之覆金属箔之积层板。
【实施例6】
准备热固化性树脂清漆，其系相对于含有双酚A型环氧树脂以及胺系固化剂之热固化性树脂清漆之树脂固形成份比100重量份，作为无机填充材均匀分散平均粒径系0.2μm之二氧化钛150重量份、平均粒径系0.5μm之二氧化钛80重量份、平均粒径系2.3μm氢氧化铝90重量份以及平均粒径系18.6μm之氢氧化铝50重量份而成。
与实施例1相同，于坪量203g/m2之玻璃纤维织布上含浸及半固化所述热固化性树脂清漆，俾使成形后之厚度系0.2mm，从而获得预浸材。层迭5片所述预浸材，于其两外层配置厚度0.035mm之铜箔后，藉由加热加压成形(温度：180℃，压力：3MPa)而获得厚度1.0mm之覆金属箔之积层板。
【实施例7】
层迭2片于实施例2中所用之预浸材，于其中一面之表面配置厚度0.035mm之铜箔，于另一表面配置厚度1.0mm之铝板用来散热，然后加热加压成形(温度：180℃、压力：3MPa)而获得厚度1.1mm之金属基覆金属箔之积层板。
【比较例1】
采用与实施例1相同之方法，但未添加所述无机填充材者作为比较例1。
【比较例2】
采用与实施例1相同之方法，但将所述无机填充材变更为平均粒径系0.2μm之二氧化钛250重量份者作为比较例2。
【比较例3】
采用与实施例1相同之方法，但将所述无机填充材变更为平均粒径2.3μm之氢氧化铝250重量份者作为比较例3。
【比较例4】
采用与实施例1相同之方法，但将所述无机填充材变更平均粒径系9.2μm之氧化铝250重量份者作为比较例4。
【比较例5】
采用与实施例1相同之方法，但将所述无机填充材变更为平均粒径系0.03μm之氢氧化铝150重量份以及平均粒径系55.3μm之氢氧化铝100重量份者作为比较例3。
【比较例6】
采用与实施例1相同之方法，但将所述无机填充材变更为平均粒径系0.2μm之氢氧化铝300重量份以及平均粒径系2.3μm之氢氧化铝200重量份者作为比较例6。
【比较例7】
于实施例1中所用之热固化性树脂清漆中，准备热固化性树脂清漆，其系将双酚A型环氧树脂变更为双酚A型环氧树脂和苯氧基树脂之混合树脂。
于PET薄膜上涂敷及加热干燥所述热固化性树脂清漆，俾使成形后之厚度系0.05mm，将其用做粘接片。与实施例4同样层迭2片所述粘接片，于其中一面之表面配置厚度0.035mm之铜箔，于另一表面配置厚度1.0mm之铝板用来散热，然后加热加压成形(温度：180℃、压力：3MPa)而获得厚度1.1mm之金属基覆金属箔之积层板。
用下述之方法对根据实施例1～6以及比较例1～6取得之覆金属箔之积层板进行评价，表1系实施例1～6之结果，表2则系比较例1～6之结果。
·反射率
用腐蚀法消除所得到之覆金属箔之积层板之铜箔后，遵循JIS－Z8722测量Y(D65)值，将其作为积层板表面之可视光反射率。
·热劣化後之反射率(耐热变色性)
用腐蚀法消除所得到之覆金属箔之积层板之铜箔后，于150℃下处理24小时，与上述相同之方法测量Y(D65)值。
·焊锡耐热性
将所得到之覆金属箔之积层板遵循JIS－C6481制作成试样，将该试样浸渍于260℃之焊锡槽中120秒后，测量金属箔以及积层板未鼓起或未发生剥离之最长时间。
·难燃性
用腐蚀法消除所得到之覆金属箔之积层板之铜箔后，遵循UL－94之燃烧试验法进行燃烧试验，并加以判定。
·钻头刃残存率
于重叠2片所得到之覆金属箔之积层板之状态下，用0.3mm径之钻头，以转数120000rpm，进刀速度0.03mm/rev之条件下开3000个孔，然后算出加工前之钻头刃面积与加工后钻头刃面积之比率，将其作为钻头刃残存率。
·热传导率
用腐蚀法消除所得到之覆金属箔之积层板之铜箔后，用水中置换法测量密度，用DSC(差示扫描量热法)法测量比热容量，用雷射闪光法测量热扩散率，并用下式算出热传导率。
热传导率(W/m·K)＝密度(Kg/m3)×比热容量(J/g·K)×热扩散率(m2/S)×1000
·热阻
将所得到之覆金属箔之积层板遵循JPCA(一般社团法人日本电子电路工业会)规格之JPCA－TMC－LED02T－2010方法测量了热阻。
·成形性
用腐蚀法去除所得到之覆金属箔之积层板之銅箔後确认其外观，判定有无空隙等之成形缺点。
【表1】
【表2】
由表1，2可知，比较例1～6中有些项目之结果与实施例1～6同等卓越，但并非所有8个项目均为卓越。相比之下，实施例1～6之所有项目之结果均为卓越。另外从实施例2之结果可知，由于薄片化，即使热传导率相同也能大幅降低热阻。
用下述之方法对用根据实施例以及比较例7所得到之金属基覆金属箔之积层板进行评价，其结果如表3所示。反射率之测量以及热传导率之算出方法与表1相同。
·绝缘破坏电压
用遵循JIS C2110－1之方法用等径电极夹持规定之试样，于500V/S之升压速度施加电压来测量绝缘破坏电压。
【表3】
由表3可知，如实施例7之藉由将预浸材用做金属基覆金属箔之积层板之绝缘层，相比如比较例7之采用以往技术之树脂片，于保持同等绝缘破坏电压之同时，标准偏差可减至一半以下。于是，藉由将预浸材用做金属基覆金属箔之积层板之绝缘层，于维持其他特性之同时，可实现卓越之绝缘可靠性之效果。
本发明之积层板由于采用规定之粒子之二氧化钛以及氢氧化铝作为预浸材之热固化性树脂合成物之作为无机填充材，是故其具有卓越之热传导性。另外，由于采用二氧化钛作为所述无机填充材于可视光领域反射率下取得卓越之效果，另外，藉由俾使无机填充材之比率高于以往从而减少了有机成分，是故具有卓越之耐变色性。
并且，二氧化钛作为所述无机填充材，进而将无机填充材之比率设得高于以往从而减少了有机成分，是故具有卓越之难燃性。另外，由于将规定之粒径之二氧化钛、氢氧化铝等之低硬度之填充材作为所述无机填充材，是故具有卓越之钻头加工性。另外，藉由可实现积层板之薄片化从而大幅降低热阻，进而具有卓越之散热性。本发明之预浸材用做金属基覆金属箔之积层板之绝缘层，可以俾使金属基覆金属箔之积层板具有卓越之绝缘可靠性。
【符号说明】
1 覆金属箔之积层板
2 预浸材
3 金属箔
4 金属板基板
10 金属基覆金属箔之积层板

Claims (6)

1.一种热固化性树脂合成物，其中，相对于100重量份之热固化性树脂，含有100～400重量份之无机填充材，其特征在于
所述无机填充剂至少含有平均粒径系0.1～1.0μm之二氧化钛、以及平均粒径系1.0～20.0μm之氢氧化铝。
2.一种预浸材，其特征在于，其系将如权利要求1所述之热固化性树脂合成物含浸于纤维底材中后半固化而形成。
3.如权利要求2所述之预浸材，其特征在于，玻璃织布被用做所述纤维底材。
4.一种积层板，其特征在于，其系藉由层迭一片或多片如权利要求2或3所述之预浸材后将其加热加压成形而成。
5.如权利要求4所述之积层板，其特征在于，于成形所述加热加压前，于层迭一片或多片所述预浸材而成者之至少一面之表面上配置有金属箔。
6.如权利要求5所述之积层板，其特征在于，于实施所述加热加压成形行前，于层迭一片或多片所述预浸材其中一面之表面上配置有金属箔，并于另一表面上配置有散热用金属基板，
层迭一片或多片所述预浸材而成者被配置为绝缘层。
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