CN112745782B - 一种热压绝缘膜及汇流排 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热压绝缘膜及汇流排。为了解决长期高温下，热压绝缘膜的粘合剂层与金属排的粘结强度迅速衰减及因热氧老化而脆化的问题，本发明提供一种热压绝缘膜，所述热压绝缘膜包括基材层及形成在所述基材层表面上的粘合剂层，按质量百分比计，所述粘合剂层的原料包括40％～60％的环氧树脂，4％～20％的增韧剂，10％～40％的阻燃剂，10％～20％固化剂。本发明的热压绝缘膜具有优异的耐热性能，在长期150℃环境中依然能够保持良好的粘接强度及柔韧性，且其粘合剂层的原料简单，成本低，其制备工艺简单、快速，因此更适合大规模推广利用，具有广阔的市场前景。

Description

一种热压绝缘膜及汇流排
技术领域
本发明具体涉及一种热压绝缘膜及汇流母排。
背景技术
目前随着汽车母排以及通讯母排上功率部件的集成度越来越高，对用于汇流母排的具有更高耐热的热压型绝缘膜的耐热抗老化性能要求也日益提高，根据目前市场要求，用于汇流母排的热压型绝缘膜需要长期耐热达到150～160℃。传统的叠层母排使用的热压型绝缘膜，以聚酯薄膜PET作为基材，配方普通聚氨酯或者环氧树脂粘合剂，能够在-40～105℃环境下长期使用，但在长期使用温度在150℃以上的环境中，绝缘膜会因热氧老化而脆化，更为关键的是长期高温下，粘合剂层与金属排的粘结强度会迅速衰减，因此传统绝缘膜已经不能满足市场要求。因此急需开发一种具有更优异的长期耐温性，长期使用温度可达150℃以上，适用于一些特殊用途例如汽车用母排、通讯基站用汇流排等得热压绝缘膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种的高温下具有优异粘结强度以及耐老化性能的热压绝缘膜及使用该绝缘膜的汇流排，此汇流排具有优异的长期耐高温性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明第一方面提供一种热压绝缘膜，其特征在于，所述热压绝缘膜包括基材层及形成在所述基材层表面上的粘合剂层，按质量百分比计，所述粘合剂层包括以下原料组分：
Figure BDA0002879870100000011
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚型环氧树脂，以及上述树脂的橡胶改性物、聚氨酯改性物、丙烯酸改性物中的一种或多种。
优选地，所述增韧剂为含有二苯基砜化学结构的聚合物。
优选地，所述阻燃剂为溴(Br)系阻燃剂、氯(Cl)系阻燃剂、磷(P)系阻燃剂、氮(N)系阻燃剂、硅(Si)系阻燃剂、金属氢氧化合物类阻燃剂、金属氧化物阻燃剂、金属硼化物阻燃剂中的一种或多种。
优选地，所述固化剂为酚类固化剂、有机胺类固化剂、酸酐中的一种或多种。
优选地，按质量百分比计，所述粘合剂层包括以下原料组分：
Figure BDA0002879870100000021
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂中的一种或多种。
进一步优选地，所述环氧树脂包括但不限于日本三菱化学的双酚A环氧树脂828E、蓝星化工的酚醛环氧树脂N740S、日本ADEKA的聚氨酯改性环氧树脂EPU73B、美国CVCThermoset Specialties的橡胶改性环氧树脂HyPox RA 1340。
优选地，所述增韧剂为双酚A型聚砜(PSU)、聚芳砜(PPSU)、聚醚砜(PES)中的一种或多种。
所述双酚A型聚砜包括羧基封端型和胺基封端型(PSF)。
进一步优选地，所述双酚A型聚砜包括但不限于如美国苏威的
Figure BDA0002879870100000022
P-1700，
Figure BDA0002879870100000023
P-3500。
进一步优选地，所述聚芳砜包括但不限于德国巴斯夫的P2010。
进一步优选地，所述聚醚砜包括但不限于美国苏威的3100P，3600P，3600RP；德国巴斯夫的E1010，E2010，E6010 BK，E3010，E2020P，E2020P SR，E6020P；日本住友化学的3600P，4100P，4800P，5200P，5003P。
所述阻燃剂可以是本领域中现有常规使用的阻燃剂。
优选地，所述阻燃剂为磷(P)系阻燃剂和/或氮(N)系阻燃剂。
进一步优选采用磷(P)系阻燃剂和/或氮(N)系阻燃剂中的两种的复配，具有协同阻燃作用。
进一步优选地，所述阻燃剂包括但不限于日产化学的三聚氰胺磷酸酯MC-6000，科莱恩化学的亚膦酸盐阻燃剂OP935。
优选地，所述固化剂为有机胺类固化剂。
进一步优选地，所述固化剂为4,4-二氨基二苯砜(DDS)，二氨基二苯甲烷(DDM)，间苯二胺(mPDA)、双氰胺(DICY)中的一种或多种。
优选地，所述改性环氧粘合剂中还添加有环氧固化促进剂，所述环氧固化促进剂的添加量为所述改性环氧粘合剂质量的0.1％～0.5％，进一步优选为0.2％～0.3％。添加环氧固化促进剂可使得上述配方活化反应温度降低，并在后续使用中降低热压绝缘膜的热压温度并缩短热压时间，有效提高生产效率。
所述的环氧固化促进剂可以是本领域现有常用环氧固化促进剂，优选为胺类促进剂、取代脲促进剂、咪唑及其盐促进剂、三氟化硼胺络合物、酚类促进剂、金属有机盐、膦类化合物一种或多种。
优选地，所述热压绝缘膜包括单面热压绝缘膜和双面热压绝缘膜，所述单面热压绝缘膜仅在所述基材层的一侧表面形成所述粘合剂层，所述双面热压绝缘膜在所述基材层的两侧表面分别形成所述粘合剂层。
优选地，所述基材层材料为耐高温的基材材料，所述基材层的原料包括基体树脂，所述基体树脂为聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、或聚苯硫醚(PPS)中的一种或多种。
优选地，所述粘合剂层的厚度为10～30μm，进一步优选为15～25μm。
优选地，所述基材层的厚度为25～100μm，进一步优选为50～75μm。
本发明第二方面还提供一种所述热压绝缘膜的制备方法，所述制备方法具体如下：
将所述环氧树脂、所述增韧剂、所述阻燃剂、所述固化剂投入有机溶剂中，并选择性的加入环氧固化促进剂，制备环氧粘合剂胶液；将所述粘合剂胶液涂覆于所述基材层上，于140～160℃下烘干有机溶剂，制得所述热压绝缘膜。
优选地，对所述基材层预涂覆所述粘合剂胶液的一面进行电晕处理，提高粘合剂与基材层的粘接效果。
优选地，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和/或N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)中的一种或多种。有机溶剂用于溶解、分散粘合剂的原料，使之充分混合。
根据一种具体且优选地实施方式，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺；所述烘干时间根据实际情况调整，优选为2～10min，进一步优选为2～5min。
本发明第三方面还提供一种汇流排，所述汇流排包括金属排及设置于所述金属排表面上的所述的热压绝缘膜。
优选地，所述汇流排为单层汇流排或多层汇流排，所述单层汇流排包括依次层叠设置的单面热压绝缘膜、金属排、单面热压绝缘膜；所述多层汇流排至少包括依次层叠设置的单面热压绝缘膜、金属排、双面热压绝缘膜、金属排、单面热压绝缘膜。
优选地，所述金属排的材质包括但不限于镀锡铜，镀镍铜，或铝材质。
优选地，所述金属排的厚度为0.8～2mm。
根据一种实施方式，所述汇流排为单层汇流排，所述单层汇流排包括依次层叠设置的单面热压绝缘膜、金属排、单面热压绝缘膜；所述金属排为厚度为1.0mm的镀镍扁平铜，所述单面热压绝缘膜的基材层为PI薄膜，所述单面热压绝缘膜的粘合剂层的厚度为20μm。
根据另一种实施方式，所述汇流排为双层汇流排，所述双层汇流排包括依次层叠设置的单面热压绝缘膜、金属排、双面热压绝缘膜、金属排、单面热压绝缘膜；所述金属排为厚度为1.0mm的镀镍扁平铜，所述单面热压绝缘膜和所述双面热压绝缘膜的基材层为PI薄膜，所述单面热压绝缘膜和所述双面热压绝缘膜的粘合剂层的厚度为20μm。
本发明第四方面还提供一种所述的汇流排的制备方法，将所述热压绝缘膜的粘合剂层热压贴合于金属排上，所述热压温度为170～220℃，热压压力为0.5～5Mpa，热压时间为10～60min。
进一步优选地，所述热压温度为180～200℃，热压压力为1.3～1.7Mpa，热压时间为20～40min。
本发明通过对粘合剂的配方组分进行了优化，获得了一款能够形成具有长期耐高温性能的粘合剂层的热固型粘合剂，该粘合剂对耐高温性基材的粘接性能好，结合绝缘膜制备工艺调整，获得一款耐高温热压绝缘膜，该绝缘胶膜具有耐长期高温的性能，其与金属排粘接性能好且不存在因热氧老化而脆化的现象，与金属排热压后形成的汇流排可以满足在长期150℃以上环境中的应用要求。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的热压绝缘膜具有优异的耐热性能，在长期150℃环境中依然能够保持良好的粘接强度及柔韧性，且其粘合剂层的原料简单，成本低，其制备工艺简单、快速，因此更适合大规模推广利用，具有广阔的市场前景。
附图说明
附图1为本发明的单面热压绝缘膜的结构示意图；
附图2为本发明的单面热压绝缘膜的结构示意图，
以上附图中，1、基材层；2、粘合剂层。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
粘合剂胶液的制备：(以下都是以重量份来计)
环氧树脂：聚氨酯改性环氧EPU73B/100份；增韧剂：端羟基聚醚砜3600RP/20份；阻燃剂：亚膦酸盐阻燃剂OP935/40份；固化剂：二氨基二苯基砜4,4-DDS/25份；环氧固化促进剂：咪唑2E4MZ-CN/0.5份。使用二甲基甲酰胺(DMF)/100份作为溶剂将上述原料进行溶解或分散，制成粘合剂胶液。
热压绝缘胶膜的制作方法：
单面热压绝缘膜：PI薄膜的一面预先电晕处理，将改性环氧粘合剂溶液涂布于PI膜的电晕面，150℃/3mins烘干溶剂，制成单面热压绝缘膜，单面热压绝缘膜结构如附图1所示，其中，粘合剂层2的厚度为20μm，基材层1(PI薄膜)厚度为50μm。
双面热压绝缘膜：对上述单面热压绝缘膜远离粘合剂层2的另外一侧表面进行电晕处理后，在其上涂上一层粘合剂胶液，150℃/3mins烘干溶剂，制成双面热压绝缘膜，双面热压绝缘膜结构如附图2所示，粘合剂层2的厚度为20μm，基材层1(PI薄膜)厚度为50μm。
汇流排的制作方法：
单层汇流排：选取尺寸为100mm*200mm，厚度为1mm的镀镍铜排，将单面热压绝缘膜裁切成116mm*216mm*2张,粘合剂层与镀镍铜排贴合，镀镍铜排上下各贴1张单面热压绝缘膜，单面热压绝缘膜的每个边比镀镍铜排多出8mm作为封边，热压(190℃/30mins/1.5Mpa)制成单层汇流排。
双层汇流排：在两个扁平的镀镍铜排中间夹一层双面热压绝缘膜，在铜镍铜排的另一侧各贴上一层单面热压绝缘膜，热压(190℃/30mins/1.5Mpa)则制成双层汇流排。
实施例2
粘合剂胶液的制备：
环氧树脂：聚氨酯改性环氧EPU73B/100份；增韧剂：端羟基聚醚砜3600RP/30份；阻燃剂：亚膦酸盐阻燃剂OP935/40份；固化剂：二氨基二苯基砜4,4-DDS/35份；环氧固化促进剂：咪唑2E4MZ-CN/0.5份。使用二甲基甲酰胺(DMF)/100份作为溶剂将上述原料进行溶解或分散，制成粘合剂胶液。
热压绝缘胶膜的制作方法同实施例1。
汇流排的制作方法同实施例1。
实施例3
粘合剂胶液的制备：
环氧树脂：橡胶改性环氧树脂RA 1340/100份；增韧剂：聚醚砜4100P/15份；阻燃剂：亚膦酸盐阻燃剂OP935/40份；固化剂：二氨基二苯基砜4,4-DDS/25份，双氰胺CG-1200/6份；环氧固化促进剂：咪唑2E4MZ-CN/0.5份。使用二甲基甲酰胺(DMF)/100份作为溶剂将上述原料进行溶解或分散，制成粘合剂胶液。
热压绝缘胶膜的制作方法同实施例1。
汇流排的制作方法同实施例1。
实施例4
粘合剂胶液的制备：
环氧树脂：橡胶改性环氧树脂RA 1340/100份；增韧剂：聚醚砜4100P/25份；阻燃剂：亚膦酸盐阻燃剂OP935/50份；固化剂：二氨基二苯基砜4,4-DDS/30份；环氧固化促进剂：2E4MZ/0.5份。使用二甲基甲酰胺(DMF)/100份作为溶剂将上述原料进行溶解或分散，制成粘合剂胶液。热压绝缘胶膜的制作方法同实施例1。
汇流排的制作方法同实施例1。
实施例5
粘合剂胶液的制备：
环氧树脂：酚醛环氧树脂N740S/100份；增韧剂：聚醚砜4100P/15份；阻燃剂：亚膦酸盐阻燃剂OP935/30份，三聚氰胺磷酸酯MC6000/30份；固化剂：二氨基二苯基砜4,4-DDS/20份，双氰胺CG-1200/4份；环氧固化促进剂：咪唑2E4MZ-CN/0.5份。使用二甲基甲酰胺(DMF)/100份作为溶剂将上述原料进行溶解或分散，制成粘合剂胶液。热压绝缘胶膜的制作方法同实施例1。
汇流排的制作方法同实施例1。
对比例1
粘合剂胶液的制备：
环氧树脂：聚氨酯改性环氧树脂EPU73B/100份，增韧剂：聚醚砜4100P/25份；阻燃剂：亚膦酸盐阻燃剂OP935/40份；固化剂：二氨基二苯基砜4,4-DDS/50份；环氧固化促进剂：咪唑2E4MZ/0.5份。使用二甲基甲酰胺(DMF)/100份作为溶剂将上述原料进行溶解或分散，制成粘合剂胶液。热压绝缘胶膜的制作方法同实施例1。
汇流排的制作方法同实施例1。
对比例2
粘合剂胶液的制备：
环氧树脂：聚氨酯改性环氧树脂EPU73B/100份；增韧剂：聚醚砜4100P/5份；阻燃剂：亚膦酸盐阻燃剂OP935/40份；固化剂：二氨基二苯基砜4,4-DDS/24份；环氧固化促进剂：咪唑2E4MZ/0.5份。使用二甲基甲酰胺(DMF)/100份作为溶剂将上述原料进行溶解或分散，制成粘合剂胶液。
热压绝缘胶膜的制作方法同实施例1。
汇流排的制作方法同实施例1。
对比例3
粘合剂胶液的制备：
环氧树脂：双酚A环氧树脂828E/100份；增韧剂：聚醚砜4100P/40份；阻燃剂：亚膦酸盐阻燃剂OP935/120份；固化剂：二氨基二苯基砜4,4-DDS/25份。使用二甲基甲酰胺(DMF)/100份作为溶剂将上述原料进行溶解或分散，制成粘合剂胶液。热压绝缘胶膜的制作方法同实施例1。
汇流排的制作方法同实施例1。
以上实施例和对比例中原料信息如下：
828E，双酚A环氧，日本三菱化学；
N740S，酚醛环氧，蓝星化工；
EPU73B，聚氨酯改性环氧，日本ADEKA；
HyPox RA 1340，橡胶改性环氧，美国CVC Thermoset Specialties；
3600RP，端羟基聚醚砜，Solvay，美国；
4100P，聚醚砜，住友化学，日本；
4,4-DDS,二氨基二苯基砜，印度阿图；
CG-1200，双氰胺，赢创化学；
2E4MZ-CN,咪唑，日本四国化学；
MC-6000，三聚氰胺磷酸酯，日产化学；
OP935，亚膦酸盐阻燃剂，科莱恩化学。
以上实施例和对比例中的热压绝缘膜、汇流排的性能测试见表1。
表1
Figure BDA0002879870100000081
OK：表示折弯加工样件，无分层、开胶现象，反则“NG”
“○”代表性能合格、“◎”代表性能优异、“△”代表性能一般、“×”代表性能较差。
评价方法：
粘接强度：单面热压膜裁切成25mm×200mm,然后与镀镍铜排进行热压，190℃/30mins/1.5Mpa,从镀镍铜排一端部沿其长度方向拨开PI膜，100mm/min的速度，180°剥离；
粘结强度老化测试(160℃/1000H):同测试粘结强度的热压制样方式，将样件放入160℃烘箱中长期烘烤1000H，取出，冷却至室温测试剥离强度；
折弯加工及高温老化：将各实施例和个对比例的单层汇流排做一个90°折弯，内R角2mm，然后将折弯件放入烘箱中进行160℃/1000H热老化实验。结束后观察有无分层及开胶不良现象，有则记为NG，无则记为OK。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热压绝缘膜，其特征在于，所述热压绝缘膜包括基材层及形成在所述基材层表面上的粘合剂层，按质量百分比计，所述粘合剂层包括以下原料组分：
环氧树脂 45%~55%；
增韧剂 6%~15%；
阻燃剂 15%~32%；
固化剂 10%~20%；
所述环氧树脂为酚醛型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂中的一种或多种；
所述增韧剂为双酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜中的一种或多种；
所述阻燃剂为磷系阻燃剂和/或氮系阻燃剂；
所述固化剂为有机胺类固化剂。
2.根据权利要求1所述的热压绝缘膜，其特征在于，所述粘合剂层的原料组分还包括用量占所述粘合剂层的原料组分总质量0.1%~0.5%的环氧固化促进剂，所述环氧固化促进剂为胺类促进剂、取代脲促进剂、咪唑及其盐促进剂、三氟化硼胺络合物、酚类促进剂、金属有机盐、膦类化合物中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的热压绝缘膜，其特征在于，所述热压绝缘膜包括单面热压绝缘膜和双面热压绝缘膜，所述单面热压绝缘膜仅在所述基材层的一侧表面形成所述粘合剂层，所述双面热压绝缘膜在所述基材层的两侧表面分别形成所述粘合剂层。
4.根据权利要求1或3所述的热压绝缘膜，其特征在于，所述基材层的原料包括基体树脂，所述基体树脂为聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚苯硫醚中的一种或多种；所述粘合剂层的厚度为10~30μm。
5.一种如权利要求1至4中任一项所述的热压绝缘膜的制备方法，其特征在于，所述热压绝缘膜的制备方法具体如下：
将所述环氧树脂、所述增韧剂、所述阻燃剂、所述固化剂投入有机溶剂中，并选择性的加入环氧固化促进剂，制备粘合剂胶液；
将所述粘合剂胶液涂覆于所述基材层上，于140~160℃下烘干有机溶剂，制得所述热压绝缘膜。
6.根据权利要求5所述的热压绝缘膜的制备方法，其特征在于，对所述基材层预涂覆所述粘合剂胶液的一面进行电晕处理。
7.一种汇流排，其特征在于：所述汇流排包括金属排及设置于所述金属排表面上的如权利要求1至4中任一项所述的热压绝缘膜。
8.根据权利要求7所述的汇流排，其特征在于，所述汇流排为单层汇流排或多层汇流排，所述单层汇流排包括依次层叠设置的单面热压绝缘膜、金属排、单面热压绝缘膜；所述多层汇流排至少包括依次层叠设置的单面热压绝缘膜、金属排、双面热压绝缘膜、金属排、单面热压绝缘膜。
9.一种如权利要求7或8所述的汇流排的制备方法，其特征在于，将所述热压绝缘膜的粘合剂层热压贴合于金属排上，所述热压温度为170~220℃，热压压力为0.5~5Mpa，热压时间为10~60min。
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