CN107541985A

CN107541985A - 一种高导热绝缘芳纶半固化片及其制造方法

Info

Publication number: CN107541985A
Application number: CN201710680629.9A
Authority: CN
Inventors: 刘德桃; 林美燕; 路朋博; 欧阳豪; 苏灵峰
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2018-01-05
Anticipated expiration: 2037-08-10
Also published as: CN107541985B

Abstract

本发明公开了一种高导热绝缘芳纶半固化片及其制备方法。该方法先进行间位芳纶纤维的剪裁，将两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入分散剂，疏解，抄造成型，真空干燥，并进行高压光处理；将绝缘树脂和固化剂按混合搅拌，熟化后，加入六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液和硅烷偶联剂；将压光后的绝缘芳纶纸单面逐渐触胶渗透直至纸片完全浸渍于树脂溶液中，1～60s后取出；真空干燥，冷却后取出，得高导热绝缘半固化片。本发明无须对芳纶纤维进行改性，只需在后期浸胶过程中加入硅烷偶联剂，实现热压过程中改性间位芳纶纤维、六方氮化硼，节省了大量的工作。

Description

一种高导热绝缘芳纶半固化片及其制造方法

技术领域

本发明涉及绝缘芳纶材料，特别是涉及一种高导热绝缘芳纶半固化片及其制备方法。该导热绝缘芳纶原纸和半固化片纸可应用于电路板、电机和高产热、绝缘等领域，包括航空航天、密集型电路板、军事防御等高科技领域。

背景技术

从各种电子器件的封装技术的发展来看，精密及微型化是必然趋势，但在此发展趋势中，最大的障碍之一来自于热。随着芯片中晶体管的数目越来越多，发热量也越来越大，在芯片面积不随之大幅增加的情况下，器件发热密度越来越高，过热问题已成为目前制约电子器件技术发展的瓶颈。为了保证电子设备的正常运行，必须解决余热的转移问题，也就是如何及时快速散热。

解决散热问题的方法主要有两种：(1)热沉，所谓热沉，是指它的温度不随传递到它的热能的大小变化，它可以是大气、大地等物体，但是由于电子器件与热沉表面的粗糙难以无隙连接，故散热能力无法大幅度提高。(2)使用兼具高绝缘性、高导热性、可加工性的高效的热界面材料连接器件与热沉。聚合物材料是较好的选择，但是其热导率低。因此，如果能提高其导热率那么电子设备的散热问题将得到极大的改善。目前，大多数是直接在高分子材料中加入高导热填料以提高导热率。这些填料包括无机非金属、金属、导电有机物质和混合导热填料。其中，金属类导热填料因其自身的导热和导电性已被广泛应用于导电非绝缘复合材料。而制备高导热绝缘复合材料，目前常用的是无机非金属填料，其中石墨、陶瓷、碳纤维、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等的研究较多。有人使用氮化铝作为导热填料制备环氧树脂电路基板复合材料，导热率从原来的0.5830W/(m.K)提高到1.0076W/(m.K)；也有人采用氮化硼制备了高导热环氧树脂/玻璃纤维复合材料，当氮化硼用量为15％时，导热率为0.7560W/(m.K)。以上现有技术虽然相比于树脂本身的导热性能有所改善和提高，但复合材料的导热性能并未实现显著提升。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种工艺简单、产品性能优异、环境友好和成本低的高导热绝缘芳纶半固化片及其制备方法。

本发明通过选择绝缘性好的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和高导热六方氮化硼作为原材料，通过抄纸使间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕、六方氮化硼形成网状结构，然后对纸片实施高温高压条件下实现适度的芳纶纤维表面部分溶解再充分交织，形成致密的网状结构以固定六方氮化硼，使其形成导热回路；在配备树脂溶液中，再次加入经超声剥离所得的少层甚至单层的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液和硅烷偶联剂，偶联剂对六方氮化硼进行表面改性，大大提高了其与树脂的相容性，最终均匀分散在树脂中；经过浸胶过程和真空干燥，六方氮化硼、芳纶绝缘纸、环氧树脂三者高度相容和结合，形成高导热绝缘复合材料，可应用于超密集型的电子器件和大功率电机。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种高导热绝缘芳纶半固化片的制造方法，包括如下步骤和工艺条件：

(1)间位芳纶纤维的剪裁：将间位芳纶纤维裁剪至长度为2～4cm和6～8cm二种规格长度备用；

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入分散剂，疏解，抄造成型，真空干燥；其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为(5～30％)：(10～80％)：(1～40％)，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量的0.5～20％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸进行表面压光处理；

(4)六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液的制备：将六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，超声剥离，控制六方氮化硼在悬浮液中的质量含量为0.05‐0.5％；

(5)树脂溶液的配备：将绝缘树脂和固化剂按1：0.2～1：0.5质量比混合搅拌，放置3～15h熟化；熟化后，加入六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液和硅烷偶联剂，超声分散；六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液和硅烷偶联剂的用量分别为绝缘树脂和固化剂总质量的10％～50％和0.1％～5％；

(6)绝缘芳纶纸的浸胶：将步骤(3)压光后的绝缘芳纶纸单面逐渐触胶渗透直至纸片完全浸渍于树脂溶液中，1～60s后取出；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸真空干燥，冷却后取出，得高导热绝缘半固化片。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550型号)、γ―(2,3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 560型号)和γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 570型号)中的一种或多种。

优选地，所述的绝缘树脂为E-51环氧树脂或E-44环氧树脂，所述固化剂为乙二胺或双氰胺。

优选地，所述的分散剂为聚乙烯醇(PEO)或聚乙二醇(PEG)和聚丙烯酰胺(PAM)中的一种或多种。

优选地，所述的疏解是用疏解机疏解3000r～60000r；所述的抄造成型是通过自动抄纸机进行；步骤(4)所述六方氮化硼粉末的粒径为1～2μm。

优选地，所述的表面压光处理是将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在50～300℃的高温和1～50Mpa的高压条件下压光处理5～30min。

优选地，步骤(4)和步骤(5)所述的超声分散的时间分别为30min～150min和1～30min；所述环氧树脂和固化剂按1：0.2～1：0.5质量比混合搅拌的时间为1～30min。

优选地，所述的真空干燥是在120～300℃烘干箱进行，真空干燥的时间为5‐30min；所述冷却的时间为1‐10min。

一种高导热绝缘芳纶半固化片，由上述制备方法制得。

所述高导热绝缘芳纶半固化片的热膨胀系数低(CTEα1≤60ppm，CTEα2≤300ppm，α总≤3.0％)，T-288性能强(≥6min不爆板)，热分解温度高(≥315℃)，剥离强度高(≥9Lb/In)，抗热冲击性能(288℃、10Sec/Cycle不分层、不起泡、无白点)、浸锡性能好(288℃/60s不分层、不起泡)、导热系数高(≥1.5W/(m.K))。

本发明选择导热率高的六方氮化硼为导热填料，采用超声剥离制备少层的大比表面积的六方氮化硼，利于其在树脂中均匀分散形成有效导热回路，最终制备的高导热绝缘芳纶半固化片导热率均在1.5000W/(m.K)以上。

本发明高导热材料用的是直径为1～2μm的六方氮化硼，在抄造成纸过程中分散于纤维中，纤维作为基本骨架固定六方氮化硼粉末，同时在浸胶过程中，作为树脂填料均匀分散；六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液是通过超声后得到的单层或少层六方氮化硼混合体，N‐N二甲基甲酰胺既是六方氮化硼的分散剂也是树脂的稀释剂；硅烷偶联剂是在浸胶阶段加入的，在后期的高温条件下可以同时对芳纶纤维、树脂和六方氮化硼起到改性效果，提高了三者的相容性。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)本发明方法无须分别对芳纶纤维、六方氮化硼进行改性，只需在后期浸胶过程中加入硅烷偶联剂即可，在热压过程中改性间位芳纶纤维、六方氮化硼和树脂，节省了大量的工作；

2)本发明六方氮化硼是在N‐N二甲基甲酰胺中进行剥离得到的单层或少层的六方氮化硼，有利于形成导热网格，超声剥离的六方氮化硼也有利于形成有效的导热网络，实现高导热。

3)本发明制备出高导热绝缘芳纶纸、半固化片、线路板可大大改善材料、设备的散热问题，对超密集型的电子器件的应用和发展具有重大推动力。

4)本发明高导热绝缘芳纶半固化片的制备方法具有工艺简单、产品性能优异、环境友好和成本低等特点。

具体实施方式

为了更加深入理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

下面实施例中，热膨胀系数测试采用GB/T 16535‐2008标准测试；T‐288热降解性能测试采用GB/T 11998‐1989测试标准；剥离转化点测试和热分解温度采用GB/T 27761‐2011测试标准；剥离强度测试采用GB/T 2791‐1995国家标准测试；热冲击和浸锡采用GB/T15727‐1995测试标准；抗张强度测试采用ISO7500‐1标准测试；介电常数和介质损耗因子测试采用GB/T 1693‐2007标准测试。导热系数采用ASTM D5470‐2006标准测试。

实施例1

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚乙烯醇分散剂，用LW标准疏解机疏解10000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为20％：70％：10％，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量的1％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在150℃的高温和5Mpa的高压条件下进行表面压光处理，压光时间为20min。

(4)0.1％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，超声剥离90min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.1％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐51环氧树脂和固化乙二胺按1：0.3的质量比混合并搅拌10min，然后放置5h熟化。熟化后，加入步骤(4)所制备的悬浊液，质量为环氧树脂和固化剂总质量的50％，再加入1％的硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550型号)，搅拌后超声分散10min；

(6)绝缘芳纶纸的浸胶：将步骤(3)压光后的绝缘芳纶纸单面逐渐触胶渗透直至纸片完全浸渍于树脂溶液中，30s后取出；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于180℃烘干箱进行真空干燥10min，冷却2min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝48pm，CTEα2＝282ppm，α总＝2.9％；(2)T‐288为7.22min未爆板；(3)热分解温度为345.50℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为11.1Lb/10.9Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为230s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为3.15；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0062；(8)导热系数为1.5130W/(m.K)。

以上技术指标是一般的电路板必须具备的匹配条件，但随着电子器件的微型化和密集化，应用于电子器件的基材不仅要具备优异的力学性能、低膨胀系数、电气绝缘性以满足其耐热、绝缘等匹配条件，还必须具备高导热以满足快速散热的要求。本发明以环氧树脂为基材，其热导率较低，为0.19W/(m·K)，但电绝缘性能优异、耐高热；加入剥离所得的粒径在50‐300nm的少层甚至单层六方氮化硼，能有效提高导热率；再以间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕抄造成纸替代传统的玻璃纤维或玻璃布为增强体，最终达到复合材料整体介电常数和损耗因子最优化且具备高导热性。经过上述抄造技术和处理，使得纤维高效分散、六方氮化硼有效剥离，再通过偶联剂化学键合，最终间位芳纶绝缘片或纸具备一定强度和孔隙率，能稳定吸胶且与铜箔的界面粘结力得到大大改善。经检测，其主要性能热膨胀系数、T‐288、热分解温度、剥离强度、热冲击性、浸锡、介电常数、介质损耗因数、导热系数等，均达到工厂生产标准。本实施例1高导热绝缘芳纶半固化片热性能(主要包括热膨胀系数、热冲击、T‐288、玻璃转化点、热分解温度、热冲击和浸锡)显著高于惠州合正电子有限公司生产的CEM‐3半固化片，半固化片型号M‐528，表明上述技术处理在提高了材料导热率的情况下，没有对其热学性能有任何不利影响，同时表明了本发明中纤维的配比对实现绝缘片的规整结构和复合材料相容性有重要作用。此外，半固化片与铜箔的粘结强度大大提高到11.1Lb/10.9Lb，较低的剥离强度往往会导致后续蚀刻加工以及钻孔过程中铜箔脱落，本发明通过后期浸胶加入偶联剂对纤维进行改性，有效解决了此问题。本实施例得到的高导热绝缘半固化片也具有优异的介电性能，其在电子信号传输速度为10.0GHz条件下的介电常数和介质损耗因子都较低。本发明中案例介电常数均在4以下，介质损耗因子均在0.01以下。而导热性方面，通过添加剥离所得的六方氮化硼，更容易形成有效的导热回路，导热率明显提高，均在1.5W/(m·K)以上。当树脂中加入的剥离0.5％六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液用量达到50％时，导热率能达到4.0W/(m·K)以上，明显优于相直接添加大粒径氮化硼的复合材料。

实施例2

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚乙烯醇分散剂，用LW标准疏解机疏解12000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的质量比值为15％：75％：10％，，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量1.5％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在170℃的高温和6Mpa的高压条件下进行表面压光处理，压光时间为15min。

(4)0.1％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，用超声剥离120min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.1％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐44环氧树脂和固化剂双氰胺按1：0.4配比并搅拌20min，然后放置6h熟化。熟化后，加入步骤(4)所制备的悬浊液，质量为环氧树脂和固化剂总质量的40％，再加入1％的硅烷偶联剂γ―(2,3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 560型号)，超声分散20min；

(6)绝缘芳纶纸的浸胶：将步骤(3)压光后的绝缘芳纶纸单面逐渐触胶渗透直至纸片完全浸渍于树脂溶液中，50s后取出；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于150℃烘干箱进行真空干燥15min，冷却1min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝46pm，CTEα2＝276ppm，α总＝2.9％；(2)T‐288为6.88min未爆板；(3)热分解温度为322.40℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为12.1Lb/11.5Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为211s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为3.02；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0058；(8)导热系数为1.8010W/(m.K)。

实施例3

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚乙二醇分散剂，用LW标准疏解机疏解15000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为30％：65％：5％，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量2％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在160℃的高温和7Mpa的高压条件下进行表面压光处理，压光时间为12min。

(4)0.2％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，用超声剥离120min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.2％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐51环氧树脂和固化剂双氰胺按1：0.4配比并搅拌20min，然后放置6h熟化。熟化后，加入步骤(4)所制备的悬浊液，质量为环氧树脂和固化剂总质量的50％，再加入2％的硅烷偶联剂γ―(2,3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 560型号)，超声分散20min；

(6)绝缘芳纶纸的浸胶：将步骤(3)压光后的绝缘芳纶纸单面逐渐触胶渗透直至纸片完全浸渍于树脂溶液中，40s后取出；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于200℃烘干箱进行真空干燥8min，冷却2min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝45pm，CTEα2＝262ppm，α总＝2.7％；(2)T‐288为7.51min未爆板；(3)热分解温度为331.41℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为10.5Lb/10.1Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为212s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为2.99；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0057；(8)导热系数为2.0104W/(m.K)。

实施例4

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚丙烯酰胺分散剂，用LW标准疏解机疏解15000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为10％：80％：10％，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量2％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在180℃的高温和10Mpa的高压条件下进行表面压光处理，压光时间为10min。

(4)0.2％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，用超声剥离150min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.2％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐44环氧树脂和固化剂乙二胺按1：0.5配比并搅拌30min，然后放8h熟化。熟化后，加入0.2％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液，质量为环氧树脂和固化剂总质量的40％，再加入3％的硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550型号)，超声30min；

(6)绝缘芳纶纸的浸胶：将步骤(3)压光后的绝缘芳纶纸单面逐渐触胶渗透直至纸片完全浸渍于树脂溶液中，60s后取出；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于190℃烘干箱进行真空干燥10min，冷却1min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝46pm，CTEα2＝265ppm，α总＝2.7％；(2)T‐288为7.85min未爆板；(3)热分解温度为335.41℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为11.7Lb/11.4Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为232s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为2.86；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0051；(8)导热系数为2.3412W/(m.K)。

实施例5

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚乙烯醇和聚乙二醇两种混合分散剂，比例为1：1，用LW标准疏解机疏解20000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为30％：50％：20％，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量10％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在200℃的高温和6Mpa的高压条件下进行表面压光处理，压光时间为10min。

(4)0.3％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，用超声剥离120min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.3％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐51环氧树脂和固化剂乙二胺按1：0.35配比并搅拌25min，然后放置12h熟化。熟化后，加入0.3％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液，质量为环氧树脂和固化剂总质量的20％，再加入1.5％的硅烷偶联剂，其中，偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH550型号)和γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 570型号)1：1混合，超声分散15min；

(6)绝缘芳纶纸的浸胶：将步骤(3)压光后的绝缘芳纶纸单面逐渐触胶渗透直至纸片完全浸渍于树脂溶液中，20s后取出；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于155℃烘干箱进行真空干燥20min，冷却3min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝54pm，CTEα2＝289ppm，α总＝3.0％；(2)T‐288为7.10min未爆板；(3)热分解温度为340.51℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为11.1Lb/10.4Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为205s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为3.10；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0072；(8)导热系数为2.0412W/(m.K)。

实施例6

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚丙烯酰胺分散剂，用LW标准疏解机疏解30000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为5％：65％：30％，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量15％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在220℃的高温和10Mpa的高压条件下进行表面压光处理，压光时间为10min。

(4)0.3％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，用超声剥离150min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.3％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐44环氧树脂和固化剂双氰胺按1：0.2配比并搅拌30min，然后放置15h熟化。熟化后，加入0.3％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液，质量为环氧树脂和固化剂总质量的20％，再加入5％的硅烷偶联剂，其中，偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550型号)、γ―(2,3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 560型号)、γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 570型号)等量混合，超声分散30min；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于220℃烘干箱进行真空干燥8min，冷却2min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝50pm，CTEα2＝280ppm，α总＝2.8％；(2)T‐288为7.41min未爆板；(3)热分解温度为338.11℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为9.8Lb/9.4Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为209s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为2.97；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0057；(8)导热系数为2.8312W/(m.K)。

实施例7

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚乙烯醇分散剂，用疏解机疏解3000r～60000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为30％：40％：30％，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量1％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在200℃的高温和15Mpa的高压条件下进行表面压光处理，压光时间为5min。

(4)0.5％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，用超声剥离150min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.5％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐51环氧树脂和固化剂双氰胺按1：0.3配比并搅拌30min，然后放置6h熟化。熟化后，加入0.5％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液，质量为环氧树脂和固化剂质量的30％，再加入4％的硅烷偶联剂γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 570型号)，超声分散20min；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于185℃烘干箱进行真空干燥10min，冷却1min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝48pm，CTEα2＝280ppm，α总＝2.9％；(2)T‐288为8.11min未爆板；(3)热分解温度为328.40℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为11.5Lb/11.2Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为233s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为2.88；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0053；(8)导热系数为2.8104W/(m.K)。

实施例8

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚乙二醇分散剂，用LW标准疏解机疏解40000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为10％：80％：10％，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量20％；

(3)绝缘芳纶纸的高压光处理：将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在175℃的高温和10Mpa的高压条件下进行表面压光处理，压光时间为25min。

(4)0.05％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，用超声剥离150min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.05％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐44环氧树脂和固化剂乙二胺按1：0.25配比并搅拌30min，然后放置8h熟化。熟化后，加入0.05％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浮液，质量为环氧树脂和固化剂总质量的50％，再加入2.5％的硅烷偶联剂γ―(2,3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 560型号)，超声分散10min；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于195℃烘干箱进行真空干燥11min，冷却2min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝44pm，CTEα2＝270ppm，α总＝2.7％；(2)T‐288为7.80min未爆板；(3)热分解温度为324.30℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为11.2Lb/10.5Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为203s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为2.84；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0050；(8)导热系数为1.7841W/(m.K)。

实施例9

(2)绝缘芳纶纸的制备：将步骤(1)中两种规格的间位芳纶纤维、间位芳纶浆粕和六方氮化硼粉末分散于水中，加入聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺三者等量混合分散剂，用LW标准疏解机疏解10000r，再用自动抄纸机抄造成型，真空干燥。其中2～4cm间位芳纶纤维、6～8cm间位芳纶纤维、芳纶浆粕的重量比值为20％：75％：5％，六方氮化硼粉末的质量为纤维绝干量1％；

(4)0.5％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液的制备：将粒径为1～2μm六方氮化硼粉末分散于N‐N二甲基甲酰胺中，用超声剥离180min，控制六方氮化硼粉末的质量含量为0.5％；

(5)树脂溶液的配备：将E‐51环氧树脂和固化剂乙二胺按1：0.45配比并搅拌20min，然后放置15h熟化。熟化后，加入0.5％的六方氮化硼/N‐N二甲基甲酰胺悬浊液，质量为环氧树脂和固化剂总质量的50％，再加入5％的硅烷偶联剂，其中，偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550型号)、γ―(2,3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 560型号)、γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 570型号)三者的等量混合，超声分散30min；

(7)半固化片的成型：将充分吸胶的绝缘芳纶纸置于190℃烘干箱进行真空干燥12min，冷却2min后取出，即得高导热绝缘半固化片。

经检测，高导热绝缘芳纶纸半固化片的技术指标为：(1)热膨胀系数CTEα1＝44pm，CTEα2＝268ppm，α总＝2.7％；(2)T‐288为8.31min未爆板；(3)热分解温度为321.30℃；(4)与铜箔胶合的剥离强度(Lb/in)为11.2Lb/10.5Lb；(5)热冲击(288℃)循环6次无异常；(6)浸锡(T＝288℃)为213s无异常；(7)介电常数(10.0GHz)为2.91；介质损耗因数(10.0GHz)为0.0056；(8)导热系数为4.2270W/(m.K)。

Claims

1.一种高导热绝缘芳纶半固化片的制造方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：

2.根据权利要求1所述的高导热绝缘芳纶半固化片的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的高导热绝缘芳纶半固化片的制备方法，其特征在于，所述的绝缘树脂为E-51环氧树脂或E-44环氧树脂，所述固化剂为乙二胺或双氰胺。

4.根据权利要求1所述的高导热绝缘芳纶半固化片的制备方法，其特征在于，所述的分散剂为聚乙烯醇或聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的高导热绝缘芳纶半固化片的制备方法，其特征在于，所述的疏解是用疏解机疏解3000r～60000r；所述的抄造成型是通过自动抄纸机进行；步骤(4)所述六方氮化硼粉末的粒径为1～2μm。

6.根据权利要求1所述的高导热绝缘芳纶半固化片的制备方法，其特征在于，所述的表面压光处理是将步骤(2)得到的绝缘芳纶纸在50～300℃的高温和1～50Mpa的高压条件下压光处理5～30min。

7.根据权利要求1所述的高导热绝缘芳纶半固化片的制备方法，其特征在于，步骤(4)和步骤(5)所述的超声分散的时间分别为30min～150min和1～30min；所述环氧树脂和固化剂按1：0.2～1：0.5质量比混合搅拌的时间为1～30min。

8.根据权利要求1所述的高导热绝缘芳纶半固化片的制备方法，其特征在于，所述的真空干燥是在120～300℃烘干箱进行，真空干燥的时间为5‐30min；所述冷却的时间为1‐10min。

9.一种高导热绝缘芳纶半固化片，其特征在于，其由权利要求1‐8任一项所述制备方法制得。

10.根据权利要求9所述的高导热绝缘芳纶半固化片，其特征在于，所述高导热绝缘芳纶半固化片的热膨胀系数CTEα1≤60ppm，CTEα2≤300ppm，α总≤3.0％；T-288性能测试≥6min不爆板，热分解温度≥315℃；剥离强度≥9Lb/In；抗热冲击性能达到288℃、10Sec/Cycle不分层、不起泡、无白点；浸锡性能达到288℃/60s不分层、不起泡；导热系数≥1.5W/(m.K)。