CN113045856A - 一种粘结片、其制备方法及包含其的覆金属箔层压板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种粘结片、其制备方法及包含其的覆金属箔层压板。所述粘结片包括增强材料和浸润填充所述增强材料的树脂组合物；所述增强材料上具有至少一个打孔区域，任一个所述打孔区域内开设有至少三个孔，所述孔的直径为0.5‑4mm；任一个所述打孔区域内的孔的间距为0.4‑2mm，相邻两个所述打孔区域之间的最小距离大于所述孔的间距。本发明通过在增强材料上开设特定直径和间距的孔，使得树脂组合物代替增强材料填充在孔中，在不明显降低粘结片强度的同时，提高了粘结片打孔区域的散热性和填孔性能，保证了采用该粘结片制备的覆金属箔层压板和电路板具有足够的刚性，良好的局部散热能力和较高的层间结合力。

Description

一种粘结片、其制备方法及包含其的覆金属箔层压板
技术领域
本发明属于印制电路板技术领域，具体涉及一种粘结片、其制备方法及包含其的覆金属箔层压板。
背景技术
随着电子信息产品的大量生产，并且朝向轻薄短小、多功能的方向设计，作为电子零组件主要支撑材料的印制电路基板也随之不断提高技术水平，以满足高密度布线、薄形、微细孔径、高散热性的性能要求。在此背景下诞生了高导热覆铜箔层压板。
常见的覆铜板层压板由至少一层粘结片和覆于粘结片两侧的铜箔组成，粘结片由玻璃布和浸润附着在玻璃布上的树脂组合物组成。玻璃布可保证覆铜板层压板的刚性；为了提高覆铜板层压板的导热性，可选用高导热的树脂组合物。然而，虽然高导热的树脂组合物能够一定程度提高覆铜板层压板的散热性，但是由于有玻璃布的阻挡，覆铜板的导热性很难进一步提升。
一种解决办法是采用由树脂组合物制备的胶膜代替粘结片，这样可以避免玻璃布对覆铜板导热性的影响，但是由于胶膜不含增强材料，强度较低，覆铜板的刚性无法保证，因此其在覆铜板(尤其是高多层板)中的应用受到限制。
CN 109693428A公开了一种复合基板，采用纤维网布代替玻璃布制备覆铜板用的基板，虽然能提高覆铜板的导热性，但是由于网格布的网眼均匀分布在网格布上，数量较多，因此同样会导致覆铜板的刚性不足，难以在高多层板中应用。
因此，如何保证覆铜板具有较高的强度的前提下，提高覆铜板的散热性，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种粘结片、其制备方法及包含其的覆金属箔层压板。该粘结片兼具良好的强度，局部散热性和填孔性，在保证由其制备的覆金属箔层压板和电路板具有足够刚性的同时，提高了覆金属箔层压板和电路板的局部散热性和层间结合力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种粘结片，所述粘结片包括增强材料和浸润填充所述增强材料的树脂组合物；
所述增强材料上具有至少一个打孔区域，任一个所述打孔区域内开设有至少三个孔，所述孔的直径为0.5-4mm；
任一个所述打孔区域内的孔的间距为0.4-2mm，相邻两个所述打孔区域之间的最小距离大于所述孔的间距。
需要说明的是，本发明中所述孔是指增强材料在该处缺失形成的贯穿孔，孔中填充有树脂组合物，因此粘结片整体是连续的。
本发明通过在增强材料上开设特定直径和间距的孔，使得树脂组合物代替增强材料填充在孔中，在不明显降低粘结片强度的同时，提高了粘结片打孔区域的散热性和填孔性能，使采用该粘结片制备的电路板兼具足够的刚性，良好的局部散热能力和较高的层间结合力。其中，打孔区域的位置可以根据器件有散热需要区域的位置进行选择，无散热需要或散热要求较低的区域可以不打孔，以提升粘结片整体的强度。
本发明中，所述孔的直径为0.5-4mm；例如可以是0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.5mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.5mm、3.8mm或4mm等。若孔的直径过小，不利于树脂组合物的填充，对电路板散热性能的改善作用不明显。若孔的直径过大，会导致粘结片的强度下降过多，电路板的刚性较低。
本发明中，任一个所述打孔区域内的孔的间距为0.4-2mm，例如可以是0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.2mm、1.3mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm或2mm等。若孔的间距过小，会影响增强材料的连续性，导致粘结片的强度下降过多，电路板的刚性较低。若孔的间距过大，对电路板需要散热区域的散热性能改善作用不明显。
作为本发明的优选技术方案，一个所述打孔区域内的孔数量为3-50个；例如可以是3个、5个、8个、10个、12个、15个、18个、20个、22个、25个、28个、30个、32个、35个、38个、40个、42个、45个、48个或50个等。
本发明中，若一个打孔区域内的孔数量过少，则其对电路板散热性的改善作用不明显；若一个打孔区域内的孔数量过多，则一个打孔区域的面积过大，容易导致粘结片整体的强度下降过多，电路板的刚性较低。
作为本发明的优选技术方案，所述增强材料上任一条经线、任一条纬线上的打孔区域的总长度分别不超过所述增强材料经纬向长度的30％；例如可以是30％、28％、25％、22％、20％、18％、15％、12％或10％等。
一般地，粘结片所用的增强材料为矩形，其经线和纬线是指分别平行于矩形相互垂直的两边的线。本发明中，一条经线或纬线上的打孔区域的经向或纬向总长度是指该经线或纬线穿过的所有打孔区域的经向或纬向长度之和；一个打孔区域的经向或纬向长度是指该打孔区域的经向或纬向上从第一个孔到最后一个孔的长度(包括孔间距)。本发明中，若一条经线或纬线上的打孔区域的经向或纬向总长度占增强材料经向或纬向长度的比例过大，容易导致粘结片整体的强度下降过多，电路板的刚性较低。
作为本发明的优选技术方案，所述孔设置在所述增强材料的需要散热的对应区域内。
作为本发明的优选技术方案，所述增强材料为玻璃布。
作为本发明的优选技术方案，所述树脂组合物的热导率为1-5W/(m·K)；例如可以是1W/(m·K)、1.2W/(m·K)、1.5W/(m·K)、1.8W/(m·K)、2W/(m·K)、2.5W/(m·K)、3W/(m·K)、3.5W/(m·K)、4W/(m·K)、4.5W/(m·K)或5W/(m·K)等。只要满足上述热导率即可，对树脂组合物中树脂类型没有特殊限定，例如可以选自环氧树脂、酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、聚苯醚树脂、聚丁二烯树脂、丁二烯苯乙烯共聚物、马来酰亚胺树脂、聚四氟乙烯树脂或聚酰亚胺树脂中的一种或两种以上的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述树脂组合物中含有导热填料。
在本发明一实施方式中，所述树脂组合物中还可以含有非导热填料。
优选地，所述导热填料选自氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化镁或导热液晶聚合物中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述导热填料选自球形填料、角形填料、无规则形填料或短纤填料中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述导热填料为短纤填料，或短纤填料与非短纤填料的混合物。
若树脂组合物中含有导热填料，则其可以填充在增强材料的孔中，构建导热通道，提高打孔区域的散热性能。其中，短纤填料具有较高的长径比，更容易在孔中相互搭接形成导热通道，因此本发明中导热填料优选包括短纤填料。
优选地，所述导热填料中短纤填料占所述树脂组合物的重量百分比为3-70％，例如可以是3％、5％、8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％等；非短纤填料占所述树脂组合物的重量百分比为0-70％，例如可以是0％、3％、5％、8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％等。
优选地，所述短纤填料的长度与所述增强材料的厚度的比值为0.3-1:1；例如可以是0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1或1:1等。
若短纤填料的长度过短，则不利于相互搭接形成导热通道，打孔区域的散热性能下降；若短纤填料的长度过长，则会影响粘结片的表观和厚度均匀性，进而影响板材的厚度和绝缘性等性能。
优选地，所述短纤填料的长径比为5-50:1；例如可以是5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40:1、45:1或50:1等。
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的粘结片的制备方法，所述制备方法为：
在增强材料上打出孔，然后用树脂组合物的胶液浸润打孔后的增强材料，经烘烤半固化后得到所述粘结片；
或者，将增强材料先用树脂组合物的胶液预浸，干燥后打出孔，然后再次用所述树脂组合物的胶液浸润，经烘烤半固化后得到所述粘结片。
作为本发明的优选技术方案，打孔的方法为激光打孔或机械打孔，优选为激光打孔。
第三方面，本发明提供一种覆金属箔层压板，所述覆金属箔层压板包括一张或至少两张叠合的第一方面所述的粘结片，以及覆于一张粘结片或叠合后的粘结片的一侧或两侧的金属箔。
第四方面，一种印制电路板，所述印制电路板是通过去除第三方面所述的覆金属箔层压板表面的部分金属箔而形成电路的方法制得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在增强材料上开设特定直径和间距的孔，使得树脂组合物代替增强材料填充在孔中，在不明显降低粘结片强度的同时，提高了粘结片打孔区域的散热性和填孔性能，保证了采用该粘结片制备的覆金属箔层压板和电路板具有足够的刚性，良好的局部散热能力和较高的层间结合力。
附图说明
图1为本发明实施例中制备的带孔增强材料的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明实施例中采用的高导热树脂组合物的成分如下：
高导热环氧体系树脂组合物1：热导率3.5W/(m·K)，含有40wt％的氮化铝短纤(直径0.005mm，长度0.05mm)。
高导热环氧与马来酰亚胺体系树脂组合物2：热导率2.5W/(m·K)，含有40wt％的氮化铝颗粒(中位粒径0.010mm)。
高导热聚苯醚与丁苯体系树脂组合物3：热导率3W/(m·K)，含有30wt％的氮化硼颗粒(中位粒径0.010mm)。
实施例1
本实施例提供一种覆铜箔层压板，其制备方法如下：
(1)带孔增强材料的制备：
采用激光在2116玻璃布上打出孔，其结构如图1所示，孔径1mm，每个打孔区域有30个孔，每个打孔区域的孔间间距为1mm；每个打孔区域的经向长度为9mm，纬向长度为11mm；相邻两个打孔区域间的经向间距为100mm，纬向间距为200mm。
(2)粘结片的制备：
用高导热树脂组合物1的胶液浸润上述打孔的玻璃布，然后在150℃下烘烤3min，制成粘结片(厚度0.15mm)。
(3)覆铜箔层压板的制备：
将2张制作好的粘结片叠合整齐，其中打孔位置上下对齐，双面覆上铜箔，置于真空层压机中，在温度为210℃，压力为25kg/cm2的条件下压制90min，得到覆铜箔层压板。
实施例2
本实施例提供一种覆铜箔层压板，与实施例1的区别在于，粘结片叠合时，一张粘结片的打孔位置对应另一张粘结片的未打孔位置。
实施例3
本实施例提供一种电路板，其制备方法为，使用一张实施例1制备的粘结片夹设在两张蚀刻有线路的芯板之间，压制成多层板，其中打孔位置对应散热要求高的位置。
实施例4
本实施例提供一种电路板，其制备方法为，使用一张实施例1制备的粘结片与蚀刻有线路的芯板压制成多层板，其中打孔位置对应填胶要求高的位置。
实施例5
本实施例提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例1的区别仅在于带孔增强材料不同，具体如下：
(1)带孔增强材料的制备：
采用激光在2116玻璃布上打出孔，孔径0.5mm，每个打孔区域有50个孔，每个打孔区域的孔间间距为0.4mm；每个打孔区域的经向长度为4.1mm，纬向长度为8.6mm；相邻两个打孔区域间的经向间距为120mm，纬向间距为200mm。
实施例6
本实施例提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例1的区别仅在于带孔增强材料不同，具体如下：
(1)带孔增强材料的制备：
采用激光在2116玻璃布上打出孔，孔径2mm，每个打孔区域有12个孔，每个打孔区域的孔间间距为1.5mm；每个打孔区域的经向长度为9mm，纬向长度为12.5mm；相邻两个打孔区域间的经向间距为100mm，纬向间距为200mm。
实施例7
本实施例提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例1的区别仅在于带孔增强材料不同，具体如下：
(1)带孔增强材料的制备：
采用激光在2116玻璃布上打出孔，孔径4mm，每个打孔区域有3个孔，每个打孔区域的孔间间距为2mm；每个打孔区域的经向长度为10mm，纬向长度为10mm；相邻两个打孔区域间的经向间距为150mm，纬向间距为200mm。
实施例8
本实施例提供一种覆铜箔层压板，其制备方法如下：
(1)带孔预浸增强材料的制备：
将2116玻璃布在高导热树脂组合物1的胶液中预浸，干燥后采用激光在预浸的2116玻璃布上打出孔，孔径1mm，每个打孔区域有30个孔，每个打孔区域的孔间间距为1mm；每个打孔区域的经向长度为9mm，纬向长度为11mm；相邻两个打孔区域间的经向间距为100mm，纬向间距为200mm。
(2)粘结片的制备：
用高导热树脂组合物1的胶液再次浸润上述打孔和预浸后的玻璃布，然后在150℃下烘烤3min，制成粘结片(厚度0.20mm)。
(3)覆铜箔层压板的制备：
将2张制作好的粘结片叠合整齐，其中打孔位置上下对齐，双面覆上铜箔，置于真空层压机中，在温度为210℃，压力为25kg/cm2的条件下压制90min，得到覆铜箔层压板。
实施例9
本实施例提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例1的区别仅在于，采用高导热树脂组合物2代替高导热树脂组合物1。
实施例10
本实施例提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例8的区别仅在于，采用高导热树脂组合物3代替高导热树脂组合物1。
对比例1
提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例1的区别仅在于，不对2116玻璃布进行打孔。
对比例2
提供一种覆铜箔层压板，其制备方法为：将高导热树脂组合物的胶液涂覆于离型膜上，然后在150℃下烘烤3min，剥离离型膜，得到导热胶膜(厚度0.15mm)。然后将2张导热胶膜叠合整齐，双面覆上铜箔，置于真空层压机中，在温度为210℃，压力为25kg/cm2的条件下压制90min，得到覆铜箔层压板。
对比例3
提供一种电路板，其制备方法与实施例3的区别仅在于，不对2116玻璃布进行打孔。
对比例4
提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例1的区别仅在于带孔增强材料不同，具体如下：
(1)带孔增强材料的制备：
采用激光在2116玻璃布上打出孔，孔径0.2mm，每个打孔区域有750个孔，每个打孔区域的孔间间距为0.17mm；每个打孔区域的经向长度为9mm，纬向长度为11mm；相邻两个打孔区域间的经向间距为100mm，纬向间距为200mm。
对比例5
提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例1的区别仅在于，直接采用网格布(网眼尺寸8mm×8mm)代替打孔的2116玻璃布。
对比例6
提供一种覆铜箔层压板，其制备方法与实施例1的区别仅在于，不对2116玻璃布进行打孔，而是用与实施例1步骤(2)相同的方法将2116玻璃布浸胶并制备成粘结片后，对粘结片按照与实施例1相同的孔径位置进行打孔。
对上述实施例1-7和对比例1-3提供的覆铜箔层压板或电路板的性能进行测试，测试方法如下：
热导率(打孔处)：采用ASTM D5470方法测试
弯曲强度：采用IPC-TM-650 2.4.4B方法测试
承受冷热循环次数：采用-45℃-125℃处理后确认是否出现分层裂纹情况。
上述性能测试的结果如下表1所示：
表1
测试项目 热导率(W/m·K) 弯曲强度(MPa) 承受冷热循环次数(次)
实施例1 2.5 500 ＞1000
实施例2 2.0 530 ＞1000
实施例3 2.0 530 ＞1000
实施例4 1.9 500 ＞1000
实施例5 2.0 530 ＞1000
实施例6 2.8 400 ＞1000
实施例7 2.9 400 ＞1000
实施例8 2.6 500 ＞1000
实施例9 1.8 500 ＞1000
实施例10 2.0 500 ＞1000
对比例1 1.2 530 800
对比例2 3.5 100 ＞1000
对比例3 1.2 530 500
对比例4 1.5 500 900
对比例5 2.6 150 ＞1000
对比例6 1.3 480 500
由表1的测试结果可以看出，本发明提供的覆铜箔层压板和电路板具有良好的局部散热性能、弯曲强度和填孔性，层间结合牢固。
与实施例1相比，实施例9由于采用的高导热树脂组合物中填充的导热填料为球形，构建导热通道的效果比短纤填料差，因此实施例9得到的覆铜箔层压板的热导率低于实施例1。
比较实施例1和对比例1可以看出，通过在增强材料上打孔，得到的覆铜箔层压板的弯曲强度仅下降了5.7％，局部热导率却提高了108％，层间结合牢度也明显提高。同样的，与对比例3相比，实施例3也具有类似效果。
与实施例1相比，对比例2采用导热胶膜代替粘结片，得到的覆铜箔层压板虽然热导率更高，但弯曲强度大幅下降。
比较实施例1与对比例4可以看出，虽然二者打孔区域中孔的面积和面积占比基本相同，但由于对比例4的孔径较小，不利于树脂组合物的填充，因此对比例4的打孔位置的热导率明显下降。
与实施例1相比，对比例5采用网格布代替打孔的2116玻璃布，得到的覆铜箔层压板的热导率与实施例1并没有明显差异，但其弯曲强度大幅下降。
与实施例1相比，对比例6在制备粘结片后打孔，由于孔中没有树脂组合物填充，因此不仅对覆铜箔层压板的热导率没有明显改善，反而导致其弯曲强度下降。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种粘结片，其特征在于，所述粘结片包括增强材料和浸润填充所述增强材料的树脂组合物；
所述增强材料上具有至少一个打孔区域，任一个所述打孔区域内开设有至少三个孔，所述孔的直径为0.5-4mm；
任一个所述打孔区域内的孔的间距为0.4-2mm，相邻两个所述打孔区域之间的最小距离大于所述孔的间距。
2.根据权利要求1所述的粘结片，其特征在于，一个所述打孔区域内的孔数量为3-50个。
3.根据权利要求1或2所述的粘结片，其特征在于，所述增强材料上任一条经线、任一条纬线上的打孔区域的经纬向总长度分别不超过所述增强材料经纬向长度的30％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的粘结片，其特征在于，所述孔设置在所述增强材料的需要散热的对应区域内；
优选地，所述增强材料为玻璃布。
5.根据权利要求1-4任一项所述的粘结片，其特征在于，所述树脂组合物的热导率为1-5W/(m·K)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的粘结片，其特征在于，所述树脂组合物中含有导热填料；
优选地，所述树脂组合物中还含有非导热填料；
优选地，所述导热填料选自氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氧化镁或导热液晶聚合物中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述导热填料选自球形填料、角形填料、无规则形填料或短纤填料中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述导热填料为短纤填料，或短纤填料与非短纤填料的混合物；
优选地，所述导热填料中短纤填料占所述树脂组合物的重量百分比为3-70％，非短纤填料占所述树脂组合物的重量百分比为0-70％；
优选地，所述短纤填料的长度与所述增强材料的厚度的比值为0.3-1:1；
优选地，所述短纤填料的长径比为5-50:1。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的粘结片的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
在增强材料上打出孔，然后用树脂组合物的胶液浸润打孔后的增强材料，经烘烤半固化后得到所述粘结片；
或者，将增强材料先用树脂组合物的胶液预浸，干燥后打出孔，然后再次用所述树脂组合物的胶液浸润，经烘烤半固化后得到所述粘结片。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，打孔的方法为激光打孔或机械打孔，优选为激光打孔。
9.一种覆金属箔层压板，其特征在于，所述覆金属箔层压板包括一张或至少两张叠合的如权利要求1-6任一项所述的粘结片，以及覆于一张粘结片或叠合后的粘结片的一侧或两侧的金属箔。
10.一种印制电路板，其特征在于，所述印制电路板是通过去除权利要求9所述的覆金属箔层压板表面的部分金属箔而形成电路的方法制得。
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