CN109929220B

CN109929220B - 绝缘导热浆料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109929220B
Application number: CN201910157963.5A
Authority: CN
Inventors: 姜宗清; 陈然; 胡军辉
Original assignee: Shenzhen Baroy New Material Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Baroy New Material Technology Co ltd
Priority date: 2019-03-02
Filing date: 2019-03-02
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2039-03-02
Also published as: CN109929220A

Abstract

本发明公开了一种绝缘导热浆料及其制备方法和应用，所述的绝缘导热胶料包括如下组分：绝缘导热粉体、树脂、单体、固化剂和助剂。其制备方法包括量取各组分，配置导热浆料和树脂基料，将导热浆料和树脂基料进行混合处理等步骤。本发明的绝缘导热浆料通过所含的组合的协同作用下，使得各组分均匀分散，浆料体系稳定，储存时间长，而且其具有绝缘高导热、超低膨胀系数的特性。

Description

绝缘导热浆料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种绝缘导热浆料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子产品越来越趋向于多功能化、小型化，电路板如印刷电路板(PCB)也向多层化、高密度化发展。这对印刷电路板的材料提出新的要求，要求线路板材料具有较高的导热性与热稳定性，同时这对印刷电路板的塞孔工艺及塞孔材料也提出更高要求。

PCB板是通过大量的微孔实现层间的电气互连，其工艺为：在微孔内壁中沉铜，再用塞孔树脂进行塞孔。目前用于塞孔工艺的塞孔树脂导热系数较低(导热系数＜1W/m.k)并且热膨胀系数较高(在140-230℃，热膨胀系数＞100μm/m℃)，已经满足不了电子产品向着高密度、高精度、高可靠性发展要求。

市场有采用银浆或者铜浆进行塞孔，银浆/铜浆满足高导电、高导热要求，但是热膨胀系数偏高、价格昂贵，满足不了绝缘高导热、超低热膨胀系数要求的PCB板。

发明内容

基于此，本发明提出一种单组份绝缘高导热、超低膨胀系数的浆料，它能解决目前市场上普通浆料存在的导热系数低、膨胀系数高的技术问题。

一种绝缘导热浆料包括如下组分：绝缘导热粉体、树脂、单体、固化剂和助剂。

进一步地，所述的绝缘导热浆料包括：5-90wt％绝缘导热粉体，5-30wt％树脂、2-20wt％单体，0.2-5wt％固化剂，0.1-3wt％助剂。

进一步地，所述的绝缘导热粉体为氮化硅、氮化硼、金刚石、氧化铝、氮化铝中的至少一种。

进一步地，所述的绝缘导热粉体的形状为片状、球形的一种或者两种组合。

进一步地，所述的绝缘导热粉体的粒径小于等于15μm。

进一步地，所述的绝缘导热粉体为氧化铝和氮化铝的混合粉体。

进一步地，所述的氧化铝或氮化铝的形状为片状、球形的一种或者两种复合。

进一步地，所述的氧化铝和氮化铝混合粉体，其中氧化铝粉体的形状为球形，氮化铝粉体的形状为片状，所述的氧化铝粉体与氮化铝粉体的质量比为15:1～1:1。球状形状材料填充到片状形状材料之间，使得片层与片层之间用球形材料串联起来，二者协同作用，形成面面导热与面点导热网链结构，提高导热性能。

进一步地，所述的树脂为环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂中的至少一种；进一步地，所述的有机硅树脂为环氧改性耐高温有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂。

进一步地，所述的树脂为液态环氧树脂，不含有有机溶剂，包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、特种多官能的环氧树脂等中的一种或者几种组合，但不局限于此。液体环氧树脂是绝缘导热浆料的高分子基体树脂，具有优良的物理性能、电绝缘性能和粘结性能。液体环氧树脂含有反应能力很强的环氧基团，与固化剂反应形成高度交联的网络结构，增强热稳定性，提高刚性。

进一步地，所述的液体环氧树脂为液态型的双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或者几种组合，该树脂粘度低、具有优良的耐化、耐高温、抗结晶性能等。

进一步地，所述的单体为环氧活性稀释剂中的至少一种，此类稀释剂含有活性环氧官能团，参与反应，也作为调节粘度用。所述的环氧活性稀释剂为单官能团缩水甘油醚、多官能团缩水甘油醚或者多官能团缩水甘油酯中的一种或者几种组合。

进一步地，所述的固化剂为氨基树脂类、咪唑类、有机酸酐类、双氰胺类中的至少一种。固化剂与主体树脂储存期长，在适宜的烘烤温度下，固化后具有良好的物理与机械性能。

进一步地，所述的助剂包括润湿分散剂和/或脱泡剂中；所述的润湿分散剂为改性聚硅氧烷或者聚氨酯化合物中的一种或者两种组合；所述脱泡剂为改性聚硅氧烷或者丙烯酸酯共聚物中的一种或者两种组合。所述润湿分散剂能各组分分散均匀，所述的脱泡剂，有利于浆料中排出气泡。所述的助剂根据助剂的种类，能提高所述的绝缘导热浆料分散体系优异的稳定性能，并改善所述的绝缘导热浆料的固化质量，提高了稳定性。

所述的绝缘导热浆料是用于电路板塞孔工艺的。

与现有技术相比，本发明的绝缘导热浆料通过所含的组合的协同作用下，使得各组分特别是绝缘导热粉体均匀分散，浆料体系稳定，储存时间长。同时绝缘导热胶料具有绝缘高导热、超低膨胀系数的特性。

一种绝缘导热浆料的制备方法，包括如下步骤：

按照绝缘导热浆料所含的组分和各组分含量量取各组分；

将量取的绝缘导热粉体、单体和助剂进行混合处理，形成导热浆料；

将量取的树脂、固化剂和助剂进行混合处理，形成树脂基料；

将所述的导热浆料和所述的树脂基料进行混合处理。

本发明的绝缘导热浆料的制备方法能够使得个组合分散均匀，形成的分散体系稳定，使得各组分能够充分发挥协同作用，使得所述的绝缘导热浆料固化后具有高导热行和超低膨胀系数。

所述的绝缘导热浆料能够在制备电路板中被广泛应用，而且提高了相应产品如电路板的相关性能以及提高了产品的良率。

一种电路板塞孔方法，在电路板的微孔中形成导电材料，之后所述的绝缘导热浆料进行塞孔处理。

附图说明

图1为本发明实施例绝缘导电塞孔浆料的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，一下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

在具体的实施例中，所述的绝缘导热粉体的质量百分比为5-90％，所述的树脂的质量百分比5-30％所述的单体的质量百分比2-20％，所述的固化剂的质量百分比0.2-5％，所述的助剂的质量百分比0.1-3％。其中所述的绝缘导热粉体的质量百分比可以具体为5％、20％、30％、40％、70％、80％、90％等；所述的树脂的质量百分比可以具体为5％、10％、15％、20％、25％、30％；所述的单体的质量百分比可以具体为2％、5％、10％、15％、20％；所述的固化剂的质量百分比可以具体为0.2％、1％、2％、3％、4％、5％；所述的助剂的质量百分比可以为0.1％、1％、2％、3％。

在具体的实施例中，所述的绝缘导热粉体为氮化硅、氮化硼、金刚石、氧化铝、氮化铝中的至少一种。优选地，所述的绝缘导热粉体为氧化铝和氮化铝的混合粉体；其中氧化铝、氮化铝相对于金属粉体，价格便宜，性能稳定，是绝缘导热浆料。其中氧化铝粉体的形状为球形，氮化铝粉体的形状为片状，所述的氧化铝粉体与氮化铝粉体的质量比为15:1～1:1。采用球形与片状两种形状的氧化铝/氮化铝共同搭配，二者共同作为绝缘导热浆料，球形形状材料填充到片状形状材料之间，使得片层与片层之间用球形材料串联起来，二者协同作用，形成面面导热与面点导热网链结构，提高导热性能。

在具体的实施例中，树脂选自液体环氧树脂、液体改性有机硅树脂、液体丙烯酸树脂中的一种或几种；液体改性有机硅树脂选自环氧改性耐高温有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂中的一种或几种；优选地，树脂为液体环氧树脂，其包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、特种多官能的环氧树脂等中的一种或者几种组合，但不局限于此。

所述的固化剂选自咪唑类、有机酸酐类、双氰胺类等潜伏性固化剂中的一种或者几种组合。优选地，固化剂选自双氰胺类、改性咪唑中的一种或者两种组合。固化剂与主体树脂储存期长，在适宜的烘烤温度下，固化后具有良好的物理与机械性能。

所述助剂为润湿分散剂、脱泡剂等，润湿分散剂为改性聚硅氧烷或者聚氨酯化合物的一种或者两种，脱泡剂为改性聚硅氧烷或者丙烯酸酯共聚物中的一种或者两种组合。所述的助剂根据助剂的种类，能提高所述的绝缘导热浆料分散体系优异的稳定性能，并改善所述的绝缘导热浆料的固化质量，提高了稳定性。

所述单体为环氧单体，为活性非挥发性稀释剂，此类稀释剂含有活性环氧官能团，参与反应，也作为调节粘度用。一般为单官能缩水甘油醚、多官能缩水甘油醚或者多官能缩水甘油酯等中的一种或者几种组合，优选地，所述的单体为多官能缩水甘油醚。

所述的绝缘导热浆料是用于电路板塞孔工艺的。

本发明的绝缘导热浆料通过所含的组合的协同作用下，使得各组分特别是绝缘导热粉体均匀分散，浆料体系稳定，储存时间长。同时该绝缘导热胶料具有绝缘高导热、超低膨胀系数的特性。

在上述的绝缘导电浆料的基础上，本发明实施例中还提供了一种绝缘导电浆料的制备方法。所述的绝缘导电浆料的制备方法工艺流程如图1所示，其包括如下步骤：

步骤S01：按照绝缘导热浆料所含的组分和各组分含量量取各组分；

步骤S02：将量取的绝缘导热粉体、单体和助剂进行混合处理，形成导热浆料；

步骤S03：将量取的树脂、固化剂和助剂进行混合处理，形成树脂基料；

步骤S04：将所述导热浆料和所述的树脂基料进行混合处理。

具体地，上述步骤S01中所述的绝缘导电浆料的各组分优选含量和种类如上文所述。

上述的步骤S02至步骤S04中的混合处理可以选用常规的方式处理，如搅拌处理等方式，使得各组分分散均匀即可。其中，在步骤S02中将量取的绝缘导热粉体、单体和助剂进行混合处理，其中的助剂为润湿分散剂。在步骤S03中将量取的树脂、固化剂和助剂进行混合处理，其中的助剂为脱泡剂。所述步骤S02和所述步骤S03的混合处理后还包括研磨处理。所述的步骤S04的混合处理后还包括脱泡处理。

本发明的绝缘导热浆料的制备方法能够使得个组合分散均匀，形成的分散体系稳定，使得各组分能够充分发挥协同作用，使得所述的绝缘导热浆料固化后具有高导热性和超低膨胀系数。

所述的绝缘导热浆料能够在制备电路板中被广泛应用，尤其是绝缘导热浆料在PCB板上进行塞孔使用，其提高了相应产品如电路板的相关性能以及提高了产品的良率。

现以绝缘导热浆料和制备方法为例，对本发明进行进一步的详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种绝缘导热浆料，所述的绝缘导热浆料包括如下的质量百分比：液体双酚A型环氧树脂(中国台湾省南亚NPEL-128)8％、液体双酚F型环氧树脂(中国台湾省南亚NPEL-170)8％、固化剂(日本味之素PN-40，咪唑类)0.9％、球形氧化铝66％、片状氮化铝10％、润湿分散剂(德谦903)1％、脱泡剂0.1％、聚丙二醇二缩水甘油醚(南亚)6％。

其制备方法包括如下步骤：

S11：将氧化铝、氮化铝、聚丙二醇二缩水甘油醚、润湿分散剂搅拌混合，再进入三辊研磨机进行研磨，研磨分散至细度小于等于15μm，即为导热浆料；

S12：将液体双酚A型环氧树脂、液体双酚F型环氧树脂、咪唑类固化剂、脱泡剂等混合后在三辊机上进行研磨分散，控制细度小于等于15μm，即为环氧树脂基料；

S13：将导热浆料与环氧树脂基料混合搅拌分散均匀，在公转自转脱泡机中进行搅拌脱泡处理，即为绝缘导热浆料。

实施例2

本实施例提供了一种绝缘导热浆料，所述的绝缘导热浆料包括如下的质量百分比：液体酚醛环氧树脂(陶氏)15％、固化剂(日本味之素PN-40，咪唑类)0.5％、球形氧化铝70％、片状氮化铝10％、润湿分散剂(德谦903)1％、脱泡剂0.1％、聚丙二醇二缩水甘油醚(南亚)3.4％。

S12：将液体酚醛环氧树脂、咪唑类固化剂、脱泡剂等混合在三辊机上进行研磨分散，控制细度小于等于15μm，即为环氧树脂基料；

实施例3

本实施例提供了一种绝缘导热浆料，所述的绝缘导热浆料包括如下的质量百分比：特殊环氧树脂(液体酚醛环氧树脂)8％、特种三官环氧树脂(三缩水甘油基对氨基苯酚)7％、固化剂(日本味之素PN-40，咪唑类)0.5％、球形氧化铝70％、片状氮化铝5％、润湿分散剂(德谦903)2％、脱泡剂0.1％、聚丙二醇二缩水甘油醚(南亚)7.4％。

其制备方法包括如下步骤：

S12：将液体酚醛环氧树脂、三缩水甘油基对氨基苯酚环氧树脂、咪唑类固化剂、脱泡剂等混合在三辊机上进行研磨分散，控制细度小于等于15μm，即为环氧树脂基料；

实施例4

本实施例提供了一种绝缘导热浆料，所述的绝缘导热浆料包括如下的质量百分比：特殊环氧树脂(液体酚醛环氧树脂)4％、特种三官环氧树脂(三缩水甘油基对氨基苯酚)2％、固化剂(日本味之素PN-40，咪唑类)0.5％、球形氧化铝80％、片状氮化铝10％、润湿分散剂(德谦903)1.4％、脱泡剂0.1％、聚丙二醇二缩水甘油醚(南亚)2％。

实施例5

本实施例提供了一种绝缘导热浆料，所述的绝缘导热浆料包括如下的质量百分比：液体双酚A型环氧树脂(中国台湾省南亚NPEL-128)5％、液体双酚F型环氧树脂(中国台湾省南亚NPEL-170)5％、固化剂(日本味之素PN-40，咪唑类)0.5％、片状氧化铝83％、润湿分散剂(德谦903)1％、脱泡剂0.5％、聚丙二醇二缩水甘油醚(南亚)5％。

其制备方法包括如下步骤：

S11：将氧化铝、聚丙二醇二缩水甘油醚、润湿分散剂搅拌混合，再进入三辊研磨机进行研磨，研磨分散至细度小于等于15μm，即为导热浆料；

S12：将液体双酚A型环氧树脂、液体双酚F型环氧树脂、咪唑类固化剂、脱泡剂等混合在三辊机上进行研磨分散，控制细度小于等于15μm，即为环氧树脂基料；

实施例6

本实施例提供了一种绝缘导热浆料，所述的绝缘导热浆料包括如下的质量百分比：环氧改性耐高温有机硅树脂10％、固化剂(甲基六氢苯酐，有机酸酐类)2％、球形氮化硅80％、润湿分散剂(德谦903)2％、脱泡剂1％、聚丙二醇二缩水甘油醚(南亚)5％。

其制备方法包括如下步骤：

S11：将氮化硅、聚丙二醇二缩水甘油醚、润湿分散剂搅拌混合，再进入三辊研磨机进行研磨，研磨分散至细度小于等于15μm，即为导热浆料；

S12：将环氧改性耐高温有机硅树脂、有机酸酐类固化剂、脱泡剂等混合在三辊机上进行研磨分散，控制细度小于等于15μm，即为有机硅树脂基料；

实施例7

本实施例提供了一种绝缘导热浆料，所述的绝缘导热浆料包括如下的质量百分比：环氧改性丙烯酸树脂12％、固化剂(OMICURE DDA，双氰胺类)1.5％、球形氮化硼62％、片状氮化硅20％、润湿分散剂(德谦903)2％、脱泡剂0.1％、聚丙二醇二缩水甘油醚(南亚)2.4％。

其制备方法包括如下步骤：

S11：将氮化硼、氮化硅、聚丙二醇二缩水甘油醚、润湿分散剂搅拌混合，再进入三辊研磨机进行研磨，研磨分散至细度小于等于15μm，即为导热浆料；

S12：将液体丙烯酸树脂、双氰胺类固化剂、脱泡剂等混合在三辊机上进行研磨分散，控制细度小于等于15μm，即为丙烯酸树脂基料；

一种电路板塞孔方法，在电路板的微孔中形成导电材料，之后采用所述的

实施例1-7的绝缘导热浆料进行塞孔处理。该形成的方法可以为电镀、蒸镀、沉积等方法，导电材料可以为银、铜、金等。塞孔处理可以采用真空丝网印刷工艺将绝缘导热浆料在PCB板上进行塞孔。

对比例1：

PCB板上形成通孔；在所述通孔的内壁形成设定厚度的导电材料；向已经形成金属层的所述通孔内填充树脂。

将塞孔的PCB板以120℃*1h、160℃*1h进行烘烤，烘烤固化之后进行性能验证实验。其中热膨胀系数为140℃-230℃条件下的测试数据，介电常数与损耗因子为10GHZ(测试频率)条件下测试的数据。

表1

由表1可见，本发明实施例1-7的绝缘导热浆料固化塞孔后与对比例1相比具有高的导热系数、低的膨胀系数、低的介电常数和低的损耗因子特性。可见与树脂塞孔相比，具有高绝缘导热和低膨胀系统的特性；在浆料中加入助剂，通过所含的组合的协同作用下，使得各组分特别是绝缘导热粉体均匀分散，浆料体系稳定，储存时间长。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种绝缘导热浆料，其特征在于：所述的绝缘导热浆料由以下组分组成：75-90wt％绝缘导热粉体、6-15wt％树脂、2-7.4wt％聚丙二醇二缩水甘油醚、0.5-2wt％固化剂、1-2wt％润湿分散剂和0.1-1wt％脱泡剂；

所述绝缘导热浆料制备方法包括如下步骤：

S11：将绝缘导热粉体、聚丙二醇二缩水甘油醚、润湿分散剂搅拌混合，再进入三辊研磨机进行研磨，研磨分散至细度小于等于15μm，即为导热浆料；

S12：将树脂、固化剂和脱泡剂混合后在三辊机上进行研磨分散，控制细度小于等于15μm，即为树脂基料；

S13：将导热浆料与树脂基料混合搅拌分散均匀，在公转自转脱泡机中进行搅拌脱泡处理，即为绝缘导热浆料；其中，

所述的绝缘导热粉体包括氮化硅、氮化硼、金刚石、氧化铝、氮化铝中的至少一种；和/或所述的绝缘导热粉体的形状为片状、球形的一种或者两种组合；和/或所述的绝缘导热粉体的粒径小于等于15μm；

所述的树脂包括环氧树脂、环氧改性耐高温有机硅树脂、环氧改性丙烯酸树脂中的至少一种；和/或所述的固化剂包括咪唑类、有机酸酐类、双氰胺类中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的绝缘导热浆料，其特征在于：所述的绝缘导热粉体为氧化铝和氮化铝的混合粉体；所述的氧化铝粉体的形状为球形，所述的氮化铝的形状为片状；所述的氧化铝粉体与氮化铝粉体的质量比为15:1～1:1。

3.根据权利要求1所述的绝缘导热浆料，其特征在于：所述的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、特种多官能的环氧树脂等中的一种或者几种组合；

和/或，所述的润湿分散剂为改性聚硅氧烷或者聚氨酯化合物中的一种或者两种组合；

和/或，所述脱泡剂为改性聚硅氧烷或者丙烯酸酯共聚物中的一种或者两种组合。

4.权利要求1-3任一项所述的绝缘导热浆料在电路板塞孔工艺中的应用。

5.一种电路板塞孔方法，其特征在于包括：在电路板的微孔中形成导电材料，之后采用权利要求1-3任一项所述的绝缘导热浆料进行塞孔处理。