CN108659463B - 一种印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料及其制备方法 - Google Patents

一种印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明旨在提供一种导电导热性能优良、成本低、稳定性高的印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料及该材料的制备方法。本发明所述塞孔材料包括镍酸镧、多壁碳纳米管和光敏胶，其中，镍酸镧和多壁碳纳米管的质量比为1：0.05～0.2，镍酸镧和多壁碳纳米管的总质量占塞孔材料的60%～80%，余量为光敏胶；上述塞孔材料的制备方法包括以下步骤：（1）镍酸镧粉体制备；（2）光敏胶制备；（3）按照占总质量60%～80%的量称取多壁碳纳米管和镍酸镧粉体，其中镍酸镧粉体与多壁碳纳米管质量比为1：0.05～0.2，余量加入光敏胶，混合，然后超声分散4～6小时，得到所述印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。本发明可应用于印制电路板领域。

Description

一种印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及印制电路板领域，尤其涉及一种印制电路板用光固化高电热导电塞孔材料，以及上述塞孔材料的制备方法。
背景技术
随着智能手机、个人电脑、智能家居产品等电子产品的迅速发展，印制电路板行业也朝着小型化、轻量化、薄型化的方向转变，有着高密度、高精度、高可靠性和低成本的要求。其中，塞孔材料和塞孔工艺研究作为其不可缺少的一环也受到业界广泛的重视。
近年来，在印制电路板领域，塞孔材料的研发和应用虽然取得了一定的进展，但仍然在导电性能、导热性能方面有完善的空间。在目前公开的资料中：（1）公开号为CN103881308A的中国发明专利中，以塞孔树脂和银包铜粉为材料，具有高热导率、稳定性好；（2）公开号为CN105219028A的中国发明专利中，由环氧树脂、无机粉体、固化剂和抗氧化剂组成塞孔材料。但这些塞孔材料都具有成本较高或者性能不够理想的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种导电导热性能优良、成本低、稳定性高的印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。
本发明还提供了上述塞孔材料的制备方法，该方法工艺简单，成本低。
本发明所述印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料所采用的技术方案是，所述印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料包括以下组分：
镍酸镧、多壁碳纳米管和光敏胶，其中，镍酸镧和多壁碳纳米管的质量比为1：0.05～0.2，镍酸镧和多壁碳纳米管的总质量占塞孔材料的60%～80%，余量为光敏胶。
进一步地，所述镍酸镧由La(NO3)3·6H20和 Ni(NO3)2•4H2O经退火制得。
再进一步地，所述光敏胶按重量份计算由以下组分组成：
树脂80～95份、稀释剂0.1～10份、偶联剂0.1～1份、光聚合引发剂0.01～3份、抗氧化剂0.1～2份。
更进一步地，所述树脂由环氧当量为20～500的多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂按质量比为7：2组成；所述稀释剂由以下至少两种混合而成：邻苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、苯乙烯、 苯二甲酸二烯丙酯、甲苯、二甲苯。
更进一步地，所述偶联剂由以下至少两种混合而成：KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171。
更进一步地，所述光聚合引发剂由以下至少两种混合而成：二芳基碘鎓盐I-250、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160、安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚。
更进一步地，所述抗氧化剂由以下至少两种混合而成：抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂BHT、抗氧剂DLTDP、抗氧剂DSTDP。
上述印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料的制备方法包括以下步骤：
（1）镍酸镧粉体制备；
（2）光敏胶制备；
（3）按照占总质量60%～80%的量称取多壁碳纳米管和镍酸镧粉体，其中镍酸镧粉体与多壁碳纳米管质量比为1：0.05～0.2，余量加入光敏胶，混合，然后超声分散4～6小时，得到所述印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。
具体地，上述镍酸镧粉体制备的具体步骤为：
a、按照La：Ni摩尔比为1：1的比例称取 La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O，使其搅拌溶解在去离子水中；
b、称取质量为La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O总和的8～10倍的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液中，室温下搅拌10～12小时获得均一透明的前驱体；
c、将步骤b中获得的前驱体先在真空干燥箱中烘干，然后在空气氛围下在管式炉中以2°C/min的速率升温到400°C保温2小时，再升温到550°C ～650°C退火一小时，冷却到室温后获得镍酸镧粉体。
进一步地，所述光敏胶的制备步骤为：按重量份数比将稀释剂、偶联剂、光聚合引发剂和抗氧化剂加入到多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂中，放置于油浴锅中加热到 10～60°C并磁力搅拌40 min，最终得到光敏胶。
本发明的有益效果是：本发明中的塞孔材料由镍酸镧、多壁碳纳米管和光敏胶组成，其中的镍酸镧由La(NO3)3·6H20和 Ni(NO3)2•4H2O经退火制得，其成本低廉，至易于取得和制备，更加易于批量生产；而多壁碳纳米管具有极其稳定的性能，且其导热和导电性能极佳，从而使得塞孔材料具有良好的热稳定性和化学稳定性，用该塞孔材料制作的电路板能够适用于大电流密度的场合；此外，加入光敏胶则能采用紫外灯进行快速地固化，提高了固化率和固化质量，整体上增强了印制的电路板的质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出进一步详细说明。
实施例一：
1.按照La：Ni摩尔比为1：1的比例称取 La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O共1g，搅拌溶解在10ml去离子水中。
2. 称取8.8g聚乙烯吡咯烷酮（PVP K30）加入到溶液中，室温下搅拌12小时获得均一透明的前驱体。
3. 将步骤2中获得的前驱体先在真空干燥箱中烘干，然后在空气氛围下在管式炉中以2°C/min的速率升温到400°C保温2小时，再升温到550°C退火1小时。冷却到室温后获得LNO粉体。
4.取多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂质量比为7：2，二甲苯与树脂稀释比例为0.1：1， KH560与树脂稀释比例为0.1：1，安息香乙醚与树脂稀释比例为0.05：1，抗氧化剂BHT与树脂稀释比例为0.1：1，充分混合，放置于油浴锅中加热到30°C，充分搅拌40min。
5. 将步骤4中获得的树脂与步骤3中获得的LNO粉体与多壁碳纳米管混合，其中LNO粉体与多壁碳纳米管质量比为1：0.05，占总质量的80%，超声分散4小时，得到印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。
对得到的塞孔材料进行如下试验：
将上述步骤5制得的光固化高导热导电塞孔材料用网印的方法涂覆于印制电路板上，在UVA灯下曝光固化5min，固化能量为300mJ/cm2。
实施例二：
1.按照La：Ni摩尔比为1：1的比例称取 La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O共1g，搅拌溶解在10ml去离子水中。
2. 称取8.8g聚乙烯吡咯烷酮（PVP K30）加入到溶液中，室温下搅拌12小时获得均一透明的前驱体。
3. 将步骤2中获得的前驱体先在真空干燥箱中烘干，然后在空气氛围下在管式炉中以2°C/min的速率升温到400°C保温2小时，再升温到600°C退火1小时。冷却到室温后获得LNO粉体。
4. 取多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂质量比为7：2，二甲苯与树脂稀释比例为0.1：1， KH560与树脂稀释比例为0.1：1，安息香乙醚与树脂稀释比例为0.05：1，抗氧化剂BHT与树脂稀释比例为0.1：1，充分混合，放置于油浴锅中加热到30°C，充分搅拌40min。
5. 将步骤4中获得的树脂与步骤3中获得的LNO粉体与多壁碳纳米管混合，其中LNO粉体与多壁碳纳米管质量比为1：0.05，占总质量的80%，超声分散4小时，得到印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。
对得到的塞孔材料进行如下试验：
将上述步骤5制得的光固化高导热导电塞孔材料用网印的方法涂覆于印制电路板上，在UVA灯下曝光固化5min，固化能量为300mJ/cm2。
实施例三：
1.按照La：Ni摩尔比为1：1的比例称取La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O共1g，搅拌溶解在10ml去离子水中。
2. 称取8.8g聚乙烯吡咯烷酮（PVP K30）加入到溶液中，室温下搅拌12小时获得均一透明的前驱体。
3. 将步骤2中获得的前驱体先在真空干燥箱中烘干，然后在空气氛围下在管式炉中以2°C/min的速率升温到400°C保温2小时，再升温到650°C退火1小时。冷却到室温后获得LNO粉体。
4. 取多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂质量比为7：2，邻苯二甲酸二丁酯与树脂稀释比例为0.1：1， KH560与树脂稀释比例为0.1：1，安息香乙醚与树脂稀释比例为0.05：1，抗氧化剂BHT与树脂稀释比例为0.1：1，充分混合，放置于油浴锅中加热到30°C，充分搅拌40min。
5. 将步骤4中获得的树脂与步骤3中获得的LNO粉体与多壁碳纳米管混合，其中LNO粉体与多壁碳纳米管质量比为1：0.05，占总质量的70%，超声分散4小时，得到印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。
对得到的塞孔材料进行如下试验：
将上述步骤5制得的光固化高导热导电塞孔材料用网印的方法涂覆于印制电路板上，在UVA灯下曝光固化5min，固化能量为300mJ/cm2。
实施例四：
1.按照La：Ni摩尔比为1：1的比例称取La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O共1g，搅拌溶解在10ml去离子水中。
2. 称取8.8g聚乙烯吡咯烷酮（PVP K30）加入到溶液中，室温下搅拌12小时获得均一透明的前驱体。
3. 将步骤2中获得的前驱体先在真空干燥箱中烘干，然后在空气氛围下在管式炉中以2°C/min的速率升温到400°C保温2小时，再升温到650°C退火1小时。冷却到室温后获得LNO粉体。
4. 取多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂质量比为7：2，二甲苯与树脂稀释比例为0.1：1， KH570与树脂稀释比例为0.1：1，安息香乙醚与树脂稀释比例为0.05：1，抗氧化剂BHT与树脂稀释比例为0.1：1，充分混合，放置于油浴锅中加热到30°C，充分搅拌40min。
5. 将步骤4中获得的树脂与步骤3中获得的LNO粉体与多壁碳纳米管混合，其中LNO粉体与多壁碳纳米管质量比为1：0.05，占总质量的80%，超声分散4小时，得到印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。
对得到的塞孔材料进行如下试验：
将上述步骤5制得的光固化高导热导电塞孔材料用网印的方法涂覆于印制电路板上，在UVA灯下曝光固化10min，固化能量为300mJ/cm2。
实施例五：
1.按照La：Ni摩尔比为1：1的比例称取 La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O共1g，搅拌溶解在10ml去离子水中。
2. 称取8.8g聚乙烯吡咯烷酮（PVP K30）加入到溶液中，室温下搅拌12小时获得均一透明的前驱体。
3. 将步骤2中获得的前驱体先在真空干燥箱中烘干，然后在空气氛围下在管式炉中以2°C/min的速率升温到400°C保温2小时，再升温到650°C退火1小时。冷却到室温后获得LNO粉体。
4 取多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂质量比为7：2，二甲苯与树脂稀释比例为0.1：1， KH560与树脂稀释比例为0.1：1，安息香乙醚与树脂稀释比例为0.05：1，抗氧化剂DLTDP与树脂稀释比例为0.1：1，充分混合，放置于油浴锅中加热到30°C，充分搅拌40min。
5. 将步骤4中获得的树脂与步骤3中获得的LNO粉体与多壁碳纳米管混合，其中LNO粉体与多壁碳纳米管质量比为1：0.05，占总质量的80%，超声分散4小时，，得到印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。
对得到的塞孔材料进行如下试验：
将上述步骤5制得的光固化高导热导电塞孔材料用网印的方法涂覆于印制电路板上，在UVA灯下曝光固化15min，固化能量为300mJ/cm2。
经测试，本发明方法制得的印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料具有良好的导电性与导热性，其导电率为105~ 106 S·m-1，其导热系数为1000~3500W/(K·m)，热膨胀系数约为50~75×10-6m/cm/°C，满足印制电路板所需的热导率与线膨胀要求。
本发明可应用于印制电路板领域。

Claims (8)

1.一种印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料，其特征在于，该塞孔材料包括以下组分：
镍酸镧、多壁碳纳米管和光敏胶，其中，镍酸镧和多壁碳纳米管的质量比为1：0.05～0.2，镍酸镧和多壁碳纳米管的总质量占塞孔材料的60%～80%，余量为光敏胶；
所述光敏胶按重量份计算，由以下组分组成：
树脂80～95份、稀释剂0.1～10份、偶联剂0.1～1份、光聚合引发剂0.01～3份、抗氧化剂0.1～2份；
所述树脂由环氧当量为20～500的多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂按质量比为7：2组成；所述稀释剂由以下至少两种混合而成：邻苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、苯乙烯、 苯二甲酸二烯丙酯、甲苯、二甲苯。
2.根据权利要求1所述的一种印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料，其特征在于：所述镍酸镧由La(NO3)3·6H20和 Ni(NO3)2•4H2O经退火制得。
3.根据权利要求1所述的一种印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料，其特征在于，所述偶联剂由以下至少两种混合而成：KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171。
4.根据权利要求1所述的一种印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料，其特征在于，所述光聚合引发剂由以下至少两种混合而成：二芳基碘鎓盐I-250、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160、安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚。
5.根据权利要求1所述的一种印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料，其特征在于，所述抗氧化剂由以下至少两种混合而成：抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂BHT、抗氧剂DLTDP、抗氧剂DSTDP。
6.一种如权利要求1所述的印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）镍酸镧粉体制备；
（2）光敏胶制备；
（3）按照占总质量60%～80%的量称取多壁碳纳米管和镍酸镧粉体，其中镍酸镧粉体与多壁碳纳米管质量比为1：0.05～0.2，余量加入光敏胶，混合，然后超声分散4～6小时，得到所述印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料。
7.根据权利要求6所述的印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料的制备方法，其特征在于，所述镍酸镧粉体制备的具体步骤为：
a、按照La：Ni摩尔比为1：1的比例称取 La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O，使其搅拌溶解在去离子水中；
b、称取质量为La(NO3)3•6H2O和Ni(NO3)2•4H2O总和的8～10倍的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液中，室温下搅拌10～12小时获得均一透明的前驱体；
c、将步骤b中获得的前驱体先在真空干燥箱中烘干，然后在空气氛围下在管式炉中以2°C/min的速率升温到400°C保温2小时，再升温到550°C ～650°C退火一小时，冷却到室温后获得镍酸镧粉体。
8.根据权利要求6所述的印制电路板用光固化高导热导电塞孔材料的制备方法，其特征在于，所述光敏胶的制备步骤为：按重量份数比将稀释剂、偶联剂、光聚合引发剂和抗氧化剂加入到多官能环氧树脂和改性苯酚酚醛清漆树脂中，放置于油浴锅中加热到 10～60°C并磁力搅拌40 min，最终得到光敏胶。
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