CN113891574A - 一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法 - Google Patents

一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，属于印制电路板制备技术领域，依次包括以下步骤：底图制版、填充导电材料、孔的金属化、图形转移、蚀刻、金属涂覆、涂阻焊剂、印字符、涂助焊剂、层压组合和表面处理，所述表面处理是在所述多层印制电路板表面喷涂形成一层或两层绝缘防护涂层。本发明通过表面处理，使得所制备的电路板具有防潮、防盐雾的防护作用，同时具有良好的散热效果和电磁屏蔽效果。

Description

一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法
技术领域
本发明涉及印制电路板制备技术领域，具体涉及一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法。
背景技术
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车，广义新能源汽车，又称代用燃料汽车，包括纯电动汽车、燃料电池电动汽车这类全部使用非石油燃料的汽车，也包括混合动力电动车、乙醇汽油汽车等部分使用非石油燃料的汽车，目前存在的所有新能源汽车都包括在这一概念里，具体分为六大类：混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、醇醚燃料汽车、天然气汽车等。
印制电路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。电路板可大大减少布线和装配的差错，提高自动化水平和生产劳动率。汽车电子已是印制电路板又一重要市场领域，然而汽车用印制电路板有其特殊要求，由于汽车的使用环境较为恶劣，因此对印制电路板的工作稳定性提出了较高的要求，在印制电路板的制造过程中，尤其是多层电路板，目前普遍使用积层法来制作多层高密度互连的印制印制线路板。积层法一般是指在传统印制印制线路板制作方法的基础上，通过顺序压台来实现多层板的制作方法。具体是指以传统方法生产的双面或多层印制印制线路板作为芯板，在其一面或两面外通过压合工艺，顺序增层为多层印制板的过程。
这种方法制作的印制电路板，一般是通过钻孔、电镀工艺来实现层间的互连，但是电镀工艺成本较高且不好控制，容易出现残次品和报废品，从而增加制造成本，而填充导电膏虽然可以很好的控制成本并且具有良好的导电性，但是汽车的震动特性，往往会传递至电路板上，时间一长容易导致导电膏的剥离或出现空隙，进而影响到导电性能，对电路板的正常工作造成干扰，存在行驶危险。
另一方面，印制电路板在实际使用过程中，使用环境复杂多样，如：潮湿、盐雾、腐蚀、高尘、高热、低温、油雾、震动等恶劣环境，如果不进行相应有效的防护，电路板会迅速出现腐蚀、变形、霉变、老化等问题，最终导致电路板失效；三防漆作为一种特殊配方的敷形涂料，将三防漆涂覆在电路板的表面，形成一层透明的保护膜，可以在诸如含化学物质、潮湿水、盐雾、高温、高频震动等恶劣工况环境下保护电路板，避免电路板被腐蚀、霉变从而产生短路等电路故障，增进电路板的质量可靠性和安全系数。
目前市场上通用的三防漆主要有聚氨酯、有机硅、丙烯酸树脂、环氧树脂等种类组成。但现有的三防漆在实际使用过程中主要存在防护周期短、耐盐雾性能不佳、气味大、有毒有害等缺陷。
发明内容
针对上述问题中的至少一个，本发明提供一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，包括以下步骤：
(1)底图制版：设计印制电路板，然后绘制照相底图，并加工出实际外形；
(2)填充导电材料；
(3)孔的金属化：根据底图开贯通孔，并在孔内电镀一层金属；
(4)图形转移；采用丝网漏印法和光化学法将电路图形由照相底版转移到覆铜板上去；
(5)蚀刻：利用蚀刻溶液将电路板上不需要的铜箔腐蚀掉；
(6)金属涂覆：在印制板的铜箔上涂覆一层导电金属；
(7)涂阻焊剂、印字符：采用绿油网印阻焊图形，固化后网印字符标记图形；
(8)涂助焊剂：在印制电路板上焊盘的表面喷涂助焊剂；
(9)层压组合：通过一次层压的方法，将各电路板粘合在一起，形成多层印制电路板；
(10)表面处理：在所述多层印制电路板表面喷涂形成一层或两层绝缘防护涂层。
优选的，所述蚀刻溶液为三氯化铁、酸性氯化铜、碱性氯化铜、过硫酸铵或氨水。
优选的，所述导电金属材料为金、银、锡或铅锡合金，采用电镀或者化学镀中的一种。
优选的，所述绝缘防护涂层由绝缘防护涂料固化得到，所述绝缘防护涂料由A组分和B组分组成，其中：所述A组分包括有以下重量份数的组分组成：双酚A环氧树脂50-80份，环氧稀释剂10-30份，绝缘导热填料10-25份，助剂1-5份；所述B组分为固化剂。
优选的，所述绝缘导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼或碳化硅。
优选的，所述绝缘导热填料为复合改性的氮化硼纳米片。
优选的，所述复合改性的氮化硼纳米片的制备方法包括以下步骤：
S1、称取铁、锌或铜的水可溶性盐并溶解在去离子水中，加入蚕丝蛋白充分混合搅拌，得到第一混合溶液；
其中，所述水可溶性盐与所述蚕丝蛋白、去离子水的混合重量比例为(0.1-10)：1：(10-500)；
S2、将所述第一混合溶液置于微波反应器内进行微波处理，微波功率在500-1000W，处理时间为1-5min，处理完成后得到第二混合溶液，将所述第二混合溶液依次进行过滤、浓缩、干燥，得到干燥产物；
S3、将所述干燥产物转入高温气氛电炉，在氩气和氢气的混合气氛下进行热解处理，得到热解产物，其中，热解温度在600-1000℃，热解时间1-2h；
S4、分别称取六方氮化硼微粉和蔗糖，按比混合后入球磨机，在1mm的氧化锆磨球进行球磨处理，球磨条件为500rpm×8h，研磨完成后的产物加入去离子水洗涤，以0.2μm的滤膜过滤，分离沉淀并以去离子水淋洗，再次将沉淀分散在去离子水中，分散比在5-10g/L，得到分散液，将所述分散液在2000rpm下离心10-30min，去除沉淀后蒸发浓缩，浓缩产物加入盐酸溶液，充分搅拌反应后过滤分离沉淀，以去离子水洗涤，真空干燥后制得氮化硼纳米片；
其中，所述六方氮化硼微粉和所述蔗糖、氧化锆磨球的质量比例为1：5：10；
S5、称取非离子表面活性剂并配制为浓度0.5-1g/L的溶液，得到表面活性剂溶液，称取所述热解产物并分散在所述表面活性剂溶液中，分散比为0.3-1g/L，得到第三混合溶液；称取所述氮化硼纳米片并分散在去离子水中，分散比为3-4g/L，加入终浓度0.1wt.％的聚乙二醇，得到纳米片分散液，将所述纳米片分散液加入到所述第三混合溶液中，加入三羟甲基氨基甲烷，在35-40℃下保温搅拌反应0.5-1h，反应完成后分离沉淀并以去离子水洗涤，真空干燥后制得所述复合改性的氮化硼纳米片；
其中，所述第三混合溶液与所述纳米片分散液的混合体积比为(8-10)：1，所述氮化硼纳米片与所述三羟甲基氨基甲烷的重量比例为1：(7-8)。
优选的，所述复合改性的氮化硼纳米片的制备方法还包括以下步骤：
S6、将所述复合改性的氮化硼纳米片搅拌分散在四氢呋喃中，加入双酚A环氧树脂，充分混合后蒸除部分溶剂，在80-100℃下，边搅拌边滴加固化剂溶液，滴加完成后继续保温搅拌反应10-15h，反应完成后分离沉淀并依次以无水乙醇和去离子水洗涤，真空干燥后制得。
优选的，所述助剂包括消泡剂、流平剂、触变剂中的一种或几种。
优选的，所述A组分与所述B组分的重量比为(2-4)：1。
本发明的有益效果为：
本发明在环氧树脂三防漆的基础上，通过加入绝缘导热填料提高漆膜导热性，降低漆膜对电路板散热的不良影响，具体的，基于六方氮化硼本身良好的绝缘性和导热性，本发明通过蚕丝蛋白与可溶性金属盐在溶液中分散为均一的混合体，再在还原气氛下进行高温热解，制得金属点掺杂的微碳材料，进一步的，在非离子表面活性剂形成的胶束溶液中，疏水性的金属点掺杂的微碳材料被包覆并悬浮分散在非离子表面活性剂溶液中，再通过亲水性的氮化硼纳米片在胶束乳液液滴外的组装，制得外层氮化硼包裹的金属点掺杂微碳材料，一方面提高了漆膜的导热系数，增大电路板热量散发，另一方面，金属点掺杂微碳材料提高了漆膜的电磁屏蔽性能，提高了电路板的工作稳定性。
另一方面，本发明通过蔗糖晶体与氮化硼微粉共粉磨，实现氮化硼纳米片的同步剥离与官能化，其表面和边缘接枝有羰基、羟基、氨基等亲水基团，得到剥离改性得到的氮化硼纳米片，使其可在表面活性剂溶液中组装在分散胶束表面，形成包埋结构；更进一步的，本发明还将所述外层氮化硼包裹的金属点掺杂微碳材料分散在环氧树脂固化体系中，一方面是使其稳定化以保护包埋结构，另一方面则提高了填料在绝缘防护涂料中的分散性和亲和性。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，包括以下步骤：
(1)底图制版：设计印制电路板，然后绘制照相底图，并加工出实际外形；
(2)填充导电材料；
(3)孔的金属化：根据底图开贯通孔，并在孔内电镀一层金属；
(4)图形转移；采用丝网漏印法和光化学法将电路图形由照相底版转移到覆铜板上去；
(5)蚀刻：利用蚀刻溶液将电路板上不需要的铜箔腐蚀掉，所述蚀刻溶液为三氯化铁、酸性氯化铜、碱性氯化铜、过硫酸铵或氨水；
(6)金属涂覆：采用电镀或者化学镀在印制板的铜箔上涂覆一层导电金属，所述导电金属材料为金、银、锡或铅锡合金；
(7)涂阻焊剂、印字符：采用绿油网印阻焊图形，固化后网印字符标记图形；
(8)涂助焊剂：在印制电路板上焊盘的表面喷涂助焊剂；
(9)层压组合：通过一次层压的方法，将各电路板粘合在一起，形成多层印制电路板；
(10)表面处理：在所述多层印制电路板表面喷涂形成一层或两层绝缘防护涂层；
所述绝缘防护涂层由绝缘防护涂料固化得到，所述绝缘防护涂料由重量比为2：1的A组分和B组分组成，其中：所述A组分包括有以下重量份数的组分组成：双酚A环氧树脂60份，692环氧稀释剂24份，六方氮化硼填料20份，消泡剂0.2份，触变剂2份，流平剂0.8份；B组分由以下重量份的原料组成：50重量份异佛尔酮二胺与10-20重量份双酚A环氧树脂合成的胺类固化剂50份，D230固化剂20份，苯甲醇30份。
实施例2
一种绝缘防护涂料，同实施例1，区别在于，所述绝缘导热填料为复合改性的氮化硼纳米片，其制备方法包括以下步骤：
S1、称取铁、锌或铜的水可溶性盐并溶解在去离子水中，加入蚕丝蛋白充分混合搅拌，得到第一混合溶液；
其中，所述水可溶性盐与所述蚕丝蛋白、去离子水的混合重量比例为0.8：1：100；
S2、将所述第一混合溶液置于微波反应器内进行微波处理，微波功率在500-1000W，处理时间为1-5min，处理完成后得到第二混合溶液，将所述第二混合溶液依次进行过滤、浓缩、干燥，得到干燥产物；
S3、将所述干燥产物转入高温气氛电炉，在氩气和氢气的混合气氛下进行热解处理，得到热解产物，其中，热解温度在800℃，热解时间1.5h；
S4、分别称取纯度99.5％的六方氮化硼微粉和蔗糖，按比混合后入球磨机，在1mm的氧化锆磨球进行球磨处理，球磨条件为500rpm×8h，研磨完成后的产物加入去离子水洗涤，以0.2μm的滤膜过滤，分离沉淀并以去离子水淋洗，再次将沉淀分散在去离子水中，分散比在5-10g/L，得到分散液，将所述分散液在2000rpm下离心10-30min，去除沉淀后蒸发浓缩，浓缩产物加入盐酸溶液，充分搅拌反应后过滤分离沉淀，以去离子水洗涤，真空干燥后制得氮化硼纳米片；
其中，所述六方氮化硼微粉和所述蔗糖、氧化锆磨球的质量比例为1：5：10；
S5、称取非离子表面活性剂并配制为浓度1g/L的溶液，得到表面活性剂溶液，称取所述热解产物并分散在所述表面活性剂溶液中，分散比为0.3g/L，得到第三混合溶液；称取所述氮化硼纳米片并分散在去离子水中，分散比为3g/L，加入终浓度0.1wt.％的聚乙二醇，得到纳米片分散液，将所述纳米片分散液加入到所述第三混合溶液中，加入三羟甲基氨基甲烷，在35-40℃下保温搅拌反应0.5-1h，反应完成后分离沉淀并以去离子水洗涤，真空干燥后制得所述复合改性的氮化硼纳米片；
其中，所述第三混合溶液与所述纳米片分散液的混合体积比为10：1，所述氮化硼纳米片与所述三羟甲基氨基甲烷的重量比例为1：7。
实施例3
一种绝缘防护涂料，同实施例2，区别在于，所述复合改性的氮化硼纳米片的制备方法还包括以下步骤：
S6、将所述复合改性的氮化硼纳米片搅拌分散在四氢呋喃中，加入双酚A环氧树脂，充分混合后蒸除部分溶剂，在80-100℃下，边搅拌边滴加固化剂溶液，滴加完成后继续保温搅拌反应10-15h，反应完成后分离沉淀并依次以无水乙醇和去离子水洗涤，真空干燥后制得。
对实施例1-3所述绝缘防护涂料的基本性能进行测试，测试结果如下：
实施例1 实施例2 实施例3
附着力 优 优 优
剥离强度 1.95N/mm 1.92N/mm 1.95N/mm
柔韧性 无裂纹 无裂纹 无裂纹
介电常数/介电损耗 3.3V/31.4MV 3.2V/30.9MV 3.2V/31.2MV
表面电阻 2.1×10<sup>16</sup>Ω 2.0×10<sup>16</sup>Ω 2.0×10<sup>16</sup>Ω
击穿电压 3.1kV/mm 3.5kV/mm 3.5kV/mm
耐溶剂性 良 良 良
导热系数 1.34W/m·K 1.53W/m·K 1.52W/m·K
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)底图制版：设计印制电路板，然后绘制照相底图，并加工出实际外形；
(2)填充导电材料；
(3)孔的金属化：根据底图开贯通孔，并在孔内电镀一层金属；
(4)图形转移；采用丝网漏印法和光化学法将电路图形由照相底版转移到覆铜板上去；
(5)蚀刻：利用蚀刻溶液将电路板上不需要的铜箔腐蚀掉；
(6)金属涂覆：在印制板的铜箔上涂覆一层导电金属；
(7)涂阻焊剂、印字符：采用绿油网印阻焊图形，固化后网印字符标记图形；
(8)涂助焊剂：在印制电路板上焊盘的表面喷涂助焊剂；
(9)层压组合：通过一次层压的方法，将各电路板粘合在一起，形成多层印制电路板；
(10)表面处理：在所述多层印制电路板表面喷涂形成一层或两层绝缘防护涂层。
2.根据权利要求1所述的一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，其特征在于，所述绝缘防护涂层由绝缘防护涂料固化得到，所述绝缘防护涂料由A组分和B组分组成，其中：所述A组分包括有以下重量份数的组分组成：双酚A环氧树脂50-80份，环氧稀释剂10-30份，绝缘导热填料10-25份，助剂1-5份；所述B组分为固化剂。
3.根据权利要求2所述的一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，其特征在于，所述绝缘导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼或碳化硅。
4.根据权利要求2所述的一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，其特征在于，所述绝缘导热填料为复合改性的氮化硼纳米片。
5.根据权利要求4所述的一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，其特征在于，所述复合改性的氮化硼纳米片的制备方法包括以下步骤：
S1、称取铁、锌或铜的水可溶性盐并溶解在去离子水中，加入蚕丝蛋白充分混合搅拌，得到第一混合溶液；
其中，所述水可溶性盐与所述蚕丝蛋白、去离子水的混合重量比例为(0.1-10)：1：(10-500)；
S2、将所述第一混合溶液置于微波反应器内进行微波处理，微波功率在500-1000W，处理时间为1-5min，处理完成后得到第二混合溶液，将所述第二混合溶液依次进行过滤、浓缩、干燥，得到干燥产物；
S3、将所述干燥产物转入高温气氛电炉，在氩气和氢气的混合气氛下进行热解处理，得到热解产物，其中，热解温度在600-1000℃，热解时间1-2h；
S4、分别称取六方氮化硼微粉和蔗糖，按比混合后入球磨机，在1mm的氧化锆磨球进行球磨处理，球磨条件为500rpm×8h，研磨完成后的产物加入去离子水洗涤，以0.2μm的滤膜过滤，分离沉淀并以去离子水淋洗，再次将沉淀分散在去离子水中，分散比在5-10g/L，得到分散液，将所述分散液在2000rpm下离心10-30min，去除沉淀后蒸发浓缩，浓缩产物加入盐酸溶液，充分搅拌反应后过滤分离沉淀，以去离子水洗涤，真空干燥后制得氮化硼纳米片；
其中，所述六方氮化硼微粉和所述蔗糖、氧化锆磨球的质量比例为1：5：10；
S5、称取非离子表面活性剂并配制为浓度0.5-1g/L的溶液，得到表面活性剂溶液，称取所述热解产物并分散在所述表面活性剂溶液中，分散比为0.3-1g/L，得到第三混合溶液；称取所述氮化硼纳米片并分散在去离子水中，分散比为3-4g/L，加入终浓度0.1wt.％的聚乙二醇，得到纳米片分散液，将所述纳米片分散液加入到所述第三混合溶液中，加入三羟甲基氨基甲烷，在35-40℃下保温搅拌反应0.5-1h，反应完成后分离沉淀并以去离子水洗涤，真空干燥后制得所述复合改性的氮化硼纳米片；
其中，所述第三混合溶液与所述纳米片分散液的混合体积比为(8-10)：1，所述氮化硼纳米片与所述三羟甲基氨基甲烷的重量比例为1：(7-8)。
6.根据权利要求2所述的一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，其特征在于，所述复合改性的氮化硼纳米片的制备方法还包括以下步骤：
S6、将所述复合改性的氮化硼纳米片搅拌分散在四氢呋喃中，加入双酚A环氧树脂，充分混合后蒸除部分溶剂，在80-100℃下，边搅拌边滴加固化剂溶液，滴加完成后继续保温搅拌反应10-15h，反应完成后分离沉淀并依次以无水乙醇和去离子水洗涤，真空干燥后制得。
7.根据权利要求2所述的一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，其特征在于，所述助剂包括消泡剂、流平剂、触变剂中的一种或几种。
8.根据权利要求2所述的一种新能源智能汽车印制电路板的制造方法，其特征在于，所述A组分与所述B组分的重量比为(2-4)：1。
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