CN114823607B - 一种耐腐蚀高性能的ic封装载板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，包括基板、线路板和绝缘层，所述基板与线路板通过连接过渡层连接，所述绝缘层的外侧设置有涂层，所述涂层包括有耐腐蚀涂层和散热涂层，所述线路板上焊接固定设置有多个导热杆，所述导热杆贯穿耐腐蚀涂层，并嵌入设置于散热涂层内部。本发明耐腐蚀涂层采用环氧树脂、改性氟碳树脂、碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉组成，环氧树脂和氟碳树脂均具有良好的耐腐蚀性能，而氟碳树脂中引入有机氯，在改善涂层疏水性能的同时能够提高氟碳树脂的成模性，耐腐蚀效果更好，而散热涂层在环氧树脂涂料中添加石墨烯、二氧化钛、碳纤维粉、氮化硼和陶瓷颗粒，使得最外侧涂层散热效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及封装载板技术领域，具体为一种耐腐蚀高性能的IC封装载板及其制备方法。
背景技术
芯片封装是为芯片提供适当的信号路径、导热路径以及结构保护。传统的打线技术通常是采用导线架作为芯片的承载器。随着芯片的接点密度逐渐提高，导线架已经无法在提供更高的接点密度，因此可以采用具有高接点密度的封装载板取而代之，并通过金属导线或凸块等导电媒体，将芯片封装至封装载板上。通常封装载板的制作以核心介电层作为芯材，并利用全加成法、半加成法、减成法或其他方式，将多层的图案化线路层与图案化介电层交错堆叠于核心介电层上，这样核心介电层在封装载板的整体厚度上便会占相当大的比例。若无法有效地缩减核心介电层的厚度，势必会使封装结构于厚度缩减上产生极大的障碍。
过去，电路板包含的电子元件(如IC芯片等)通常直接形成于电路板的表面。而线路板表面的耐腐蚀性能较差，长时间使用后容易受到侵蚀损坏，从而影响了电路板的寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀高性能的IC封装载板及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，包括基板、线路板和绝缘层，所述基板与线路板通过连接过渡层连接，所述绝缘层设置在线路板上，所述绝缘层的外侧设置有涂层，所述涂层包括有耐腐蚀涂层和散热涂层，所述线路板上焊接固定设置有多个导热杆，所述导热杆贯穿耐腐蚀涂层，并嵌入设置于散热涂层内部。
在一个优选的实施方式中，所述基板的厚度为60-100mm，所述线路板的厚度为30-60mm，所述涂层的厚度为8-15mm，且所述耐腐蚀涂层与散热涂层的厚度比为1：(0.6-0.9)。
在一个优选的实施方式中，所述连接过渡层为活性电极材料层，且所述连接过渡层的厚度为2-5mm，所述活性电极材料层为Ni、Zn、Ti、Al、Mg中的一种或多种。
在一个优选的实施方式中，所述耐腐蚀涂层包括以下重量份的原料：环氧树脂20-40份、改性氟碳树脂10-18份、碳化钨粉3-6份、纳米二氧化硅2-6份、铝粉2-6份和偶联剂0.5-1份。
在一个优选的实施方式中，所述散热涂层包括以下重量份的原料：环氧树脂涂料20-40份、石墨烯3-7份、二氧化钛2-6份、碳纤维粉3-8份、氮化硼6-10份、陶瓷颗粒1-5份和粘接剂0.5-1.5份。
一种耐腐蚀高性能的IC封装载板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取连接过渡层的原料混合均匀，并利用EB气相沉积法采用0.8-1.4EV的能量将连接过渡层原料微粒化，然后使微粒化的金属吸附到基板上，然后将线路板铺设在连接过渡层上方，利用热压压合方式将线路板与基板压合固定，然后在线路板上固定焊接多个导热杆；
步骤二：称取耐腐蚀涂层中的环氧树脂和改性氟碳树脂置于反应釜中加热到150-200℃后保温1-2h，将称取的碳化钨粉和纳米二氧化硅高温煅烧后加入铝粉继续煅烧，然后将处理后的环氧树脂和改性氟碳树脂与碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉混合物进行混合，加入偶联剂和溶剂进行分散形成耐腐蚀浆料备用；
步骤三：称取散热涂层中的石墨烯、二氧化钛、氮化硼和陶瓷颗粒加入到球磨机中进行球磨处理，球磨完成后进行筛选，将筛选后的物料加入到环氧树脂浆料中，然后加入碳纤维粉和粘接剂搅拌混合均匀得到散热涂层浆料备用；
步骤四：将步骤二中得到的耐腐蚀浆料均匀涂覆在线路板外侧，涂覆完成后干燥得到耐腐蚀涂层，然后将步骤三中得到的散热涂层浆料均匀涂覆在耐腐蚀涂层表面，涂覆完成后干燥得到散热涂层，得到耐腐蚀高性能的IC封装载板。
在一个优选的实施方式中，所述步骤一中基板表面经电晕处理或化学微蚀处理进行表面粗化后再沉积连接过渡层，所述步骤一中热压压合时温度为300-340℃，压合时间为3-6min，压合压力为6-10MPa。
在一个优选的实施方式中，所述步骤二中改性氟碳树脂是采用氟碳树脂经过甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、对氯甲基苯乙烯和丙烯酸羟丙酯聚合反应得到，所述步骤二中高温煅烧温度为1400-1500℃，高温煅烧时间为2-3h，加入铝粉后继续煅烧1-2h。
在一个优选的实施方式中，所述步骤三中球磨后采用150-250目筛进行筛选，所述步骤三中搅拌混合时温度为40-60℃，搅拌速率为600-800rpm，搅拌时间为30-60min。
在一个优选的实施方式中，所述步骤四中涂层涂覆后干燥温度为35-45℃，所述步骤四中散热涂层覆盖导热杆设置。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、本发明封装载板通过在线路板外侧设置有耐腐蚀涂层和散热涂层，耐腐蚀涂层采用环氧树脂、改性氟碳树脂、碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉组成，环氧树脂和氟碳树脂均具有良好的耐腐蚀性能，而氟碳树脂中引入有机氯，在改善涂层疏水性能的同时能够提高氟碳树脂的成模性，耐腐蚀效果更好，通过碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉在提高涂层耐腐蚀性能的同时能够增加涂层的导热性能，能够将线路板产生的热量传输给散热涂层，而散热涂层在环氧树脂涂料中添加石墨烯、二氧化钛、碳纤维粉、氮化硼和陶瓷颗粒，使得最外侧涂层散热效果更好，而且散热涂层的具有较好的耐磨性能，能够有效提高封装载板的使用寿命；
2、本发明通过在涂层与线路板之间设置有导热杆，导热杆能够将线路板上的热量传输给散热涂层，使得封装载板的散热效果更好，通过连接过渡层将基板与线路板连接，能够提高基板与线路板之间的结合力。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体截面结构示意图；
图中：1基板；2线路板；3绝缘层；4连接过渡层；5导热杆；6涂层；61耐腐蚀涂层；62散热涂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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1：
请参阅图1，本发明提供一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，包括基板1、线路板2和绝缘层3，所述基板1与线路板2通过连接过渡层4连接，所述绝缘层3设置在线路板2上，所述绝缘层3的外侧设置有涂层6，所述涂层6包括有耐腐蚀涂层61和散热涂层62，所述线路板2上焊接固定设置有多个导热杆5，所述导热杆5贯穿耐腐蚀涂层61，并嵌入设置于散热涂层62内部。
在一个优选的实施方式中，所述基板1的厚度为80mm，所述线路板2的厚度为45mm，所述涂层6的厚度为12mm，且所述耐腐蚀涂层61与散热涂层62的厚度比为1：0.8。
在一个优选的实施方式中，所述连接过渡层4为活性电极材料层，且所述连接过渡层4的厚度为4mm，所述活性电极材料层为Ni、Zn、Ti、Al、Mg中的一种或多种。
在一个优选的实施方式中，所述耐腐蚀涂层61包括以下重量份的原料：环氧树脂20份、改性氟碳树脂10份、碳化钨粉3份、纳米二氧化硅2份、铝粉2份和偶联剂0.5份。
在一个优选的实施方式中，所述散热涂层62包括以下重量份的原料：环氧树脂涂料30份、石墨烯5份、二氧化钛4份、碳纤维粉5份、氮化硼8份、陶瓷颗粒3份和粘接剂1份。
一种耐腐蚀高性能的IC封装载板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取连接过渡层4的原料混合均匀，并利用EB气相沉积法采用1EV的能量将连接过渡层原料微粒化，然后使微粒化的金属吸附到基板1上，然后将线路板2铺设在连接过渡层4上方，利用热压压合方式将线路板2与基板1压合固定，然后在线路板2上固定焊接多个导热杆5；
步骤二：称取耐腐蚀涂层中的环氧树脂和改性氟碳树脂置于反应釜中加热到180℃后保温1.5h，将称取的碳化钨粉和纳米二氧化硅高温煅烧后加入铝粉继续煅烧，然后将处理后的环氧树脂和改性氟碳树脂与碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉混合物进行混合，加入偶联剂和溶剂进行分散形成耐腐蚀浆料备用；
步骤三：称取散热涂层中的石墨烯、二氧化钛、氮化硼和陶瓷颗粒加入到球磨机中进行球磨处理，球磨完成后进行筛选，将筛选后的物料加入到环氧树脂浆料中，然后加入碳纤维粉和粘接剂搅拌混合均匀得到散热涂层浆料备用；
步骤四：将步骤二中得到的耐腐蚀浆料均匀涂覆在线路板外侧，涂覆完成后干燥得到耐腐蚀涂层，然后将步骤三中得到的散热涂层浆料均匀涂覆在耐腐蚀涂层表面，涂覆完成后干燥得到散热涂层，得到耐腐蚀高性能的IC封装载板。
在一个优选的实施方式中，所述步骤一中基板表面经电晕处理或化学微蚀处理进行表面粗化后再沉积连接过渡层，所述步骤一中热压压合时温度为320℃，压合时间为5min，压合压力为8MPa。
在一个优选的实施方式中，所述步骤二中改性氟碳树脂是采用氟碳树脂经过甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、对氯甲基苯乙烯和丙烯酸羟丙酯聚合反应得到，所述步骤二中高温煅烧温度为1450℃，高温煅烧时间为2.3h，加入铝粉后继续煅烧2h。
在一个优选的实施方式中，所述步骤三中球磨后采用200目筛进行筛选，所述步骤三中搅拌混合时温度为50℃，搅拌速率为700rpm，搅拌时间为50min。
在一个优选的实施方式中，所述步骤四中涂层涂覆后干燥温度为40℃，所述步骤四中散热涂层覆盖导热杆设置。
实施例2：
与实施例2不同的是，一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，所述耐腐蚀涂层61包括以下重量份的原料：环氧树脂30份、改性氟碳树脂14份、碳化钨粉5份、纳米二氧化硅4份、铝粉4份和偶联剂0.8份。
实施例3：
与实施例1-2不同的是，一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，所述介电层包括以下重量份的原料：环氧树脂40份、改性氟碳树脂18份、碳化钨粉6份、纳米二氧化硅6份、铝粉6份和偶联剂1份。
实施例4：
请参阅图1，本发明提供一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，包括基板1、线路板2和绝缘层3，所述基板1与线路板2通过连接过渡层4连接，所述绝缘层3设置在线路板2上，所述绝缘层3的外侧设置有涂层6，所述涂层6包括有耐腐蚀涂层61和散热涂层62，所述线路板2上焊接固定设置有多个导热杆5，所述导热杆5贯穿耐腐蚀涂层61，并嵌入设置于散热涂层62内部。
在一个优选的实施方式中，所述基板1的厚度为80mm，所述线路板2的厚度为45mm，所述涂层6的厚度为12mm，且所述耐腐蚀涂层61与散热涂层62的厚度比为1：0.8。
在一个优选的实施方式中，所述连接过渡层4为活性电极材料层，且所述连接过渡层4的厚度为4mm，所述活性电极材料层为Ni、Zn、Ti、Al、Mg中的一种或多种。
在一个优选的实施方式中，所述耐腐蚀涂层61包括以下重量份的原料：环氧树脂20份、改性氟碳树脂10份、碳化钨粉3份、纳米二氧化硅2份、铝粉2份和偶联剂0.5份。
在一个优选的实施方式中，所述散热涂层62包括以下重量份的原料：环氧树脂涂料20份、石墨烯3份、二氧化钛2份、碳纤维粉3份、氮化硼6份、陶瓷颗粒1份和粘接剂0.5份。
一种耐腐蚀高性能的IC封装载板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取连接过渡层4的原料混合均匀，并利用EB气相沉积法采用1EV的能量将连接过渡层原料微粒化，然后使微粒化的金属吸附到基板1上，然后将线路板2铺设在连接过渡层4上方，利用热压压合方式将线路板2与基板1压合固定，然后在线路板2上固定焊接多个导热杆5；
步骤二：称取耐腐蚀涂层中的环氧树脂和改性氟碳树脂置于反应釜中加热到180℃后保温1.5h，将称取的碳化钨粉和纳米二氧化硅高温煅烧后加入铝粉继续煅烧，然后将处理后的环氧树脂和改性氟碳树脂与碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉混合物进行混合，加入偶联剂和溶剂进行分散形成耐腐蚀浆料备用；
步骤三：称取散热涂层中的石墨烯、二氧化钛、氮化硼和陶瓷颗粒加入到球磨机中进行球磨处理，球磨完成后进行筛选，将筛选后的物料加入到环氧树脂浆料中，然后加入碳纤维粉和粘接剂搅拌混合均匀得到散热涂层浆料备用；
步骤四：将步骤二中得到的耐腐蚀浆料均匀涂覆在线路板外侧，涂覆完成后干燥得到耐腐蚀涂层，然后将步骤三中得到的散热涂层浆料均匀涂覆在耐腐蚀涂层表面，涂覆完成后干燥得到散热涂层，得到耐腐蚀高性能的IC封装载板。
在一个优选的实施方式中，所述步骤一中基板表面经电晕处理或化学微蚀处理进行表面粗化后再沉积连接过渡层，所述步骤一中热压压合时温度为320℃，压合时间为5min，压合压力为8MPa。
在一个优选的实施方式中，所述步骤二中改性氟碳树脂是采用氟碳树脂经过甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、对氯甲基苯乙烯和丙烯酸羟丙酯聚合反应得到，所述步骤二中高温煅烧温度为1450℃，高温煅烧时间为2.3h，加入铝粉后继续煅烧2h。
在一个优选的实施方式中，所述步骤三中球磨后采用200目筛进行筛选，所述步骤三中搅拌混合时温度为50℃，搅拌速率为700rpm，搅拌时间为50min。
在一个优选的实施方式中，所述步骤四中涂层涂覆后干燥温度为40℃，所述步骤四中散热涂层覆盖导热杆设置。
实施例5：
与实施例4不同的是，一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，所述散热涂层62包括以下重量份的原料：环氧树脂涂料40份、石墨烯7份、二氧化钛6份、碳纤维粉8份、氮化硼10份、陶瓷颗粒5份和粘接剂1.5份。
分别选取实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5生产的封装载板分别作为实验组1、实验组2、实验组3、实验组4和实验组5，选取传统封装载板作为对照组，分别测量每组封装载板的热导率、热释放性和耐腐蚀能力测试，热释放性测试时将封装载板放入相同温度环境下，同样时间后取出放在室温下静置同样的时间测不同封装载板上的温度，耐腐蚀性能采用国际标准ISO9227：2012《CorrosiontestsinartificialatmosPheres--Saltspraytests》进行了中性盐雾试验(NSS)，测量结果如表一所示：
表一
经过多次实验可以得出，如表一所示实施例生产的封装载板热导率较高，而且热释放效果较好，耐腐蚀效果较好，采用实施例2生产的封装载板耐腐蚀效果较佳，实施例4生产的封装载板散热效果较佳，本发明封装载板1、通过在线路板外侧设置有耐腐蚀涂层和散热涂层，耐腐蚀涂层采用环氧树脂、改性氟碳树脂、碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉组成，环氧树脂和氟碳树脂均具有良好的耐腐蚀性能，而氟碳树脂中引入有机氯，在改善涂层疏水性能的同时能够提高氟碳树脂的成模性，耐腐蚀效果更好，通过碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉在提高涂层耐腐蚀性能的同时能够增加涂层的导热性能，能够将线路板产生的热量传输给散热涂层，而散热涂层在环氧树脂涂料中添加石墨烯、二氧化钛、碳纤维粉、氮化硼和陶瓷颗粒，使得最外侧涂层散热效果更好，而且散热涂层的具有较好的耐磨性能，能够有效提高封装载板的使用寿命；通过在涂层与线路板之间设置有导热杆，导热杆能够将线路板上的热量传输给散热涂层，使得封装载板的散热效果更好，通过连接过渡层将基板与线路板连接，能够提高基板与线路板之间的结合力。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，包括基板（1）、线路板（2）和绝缘层（3），其特征在于：所述基板（1）与线路板（2）通过连接过渡层（4）连接，所述绝缘层（3）设置在线路板（2）上，所述绝缘层（3）的外侧设置有涂层（6），所述涂层（6）包括有耐腐蚀涂层（61）和散热涂层（62），所述线路板（2）上焊接固定设置有多个导热杆（5），所述导热杆（5）贯穿耐腐蚀涂层（61），并嵌入设置于散热涂层（62）内部；
所述耐腐蚀高性能的IC封装载板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取连接过渡层（4）的原料混合均匀，并利用EB气相沉积法采用0.8-1.4EV的能量将连接过渡层原料微粒化，然后使微粒化的金属吸附到基板（1）上，然后将线路板（2）铺设在连接过渡层（4）上方，利用热压压合方式将线路板（2）与基板（1）压合固定，然后在线路板（2）上固定焊接多个导热杆（5）；
步骤二：称取耐腐蚀涂层中的环氧树脂和改性氟碳树脂置于反应釜中加热到150-200℃后保温1-2h，将称取的碳化钨粉和纳米二氧化硅高温煅烧后加入铝粉继续煅烧，然后将处理后的环氧树脂和改性氟碳树脂与碳化钨粉、纳米二氧化硅和铝粉混合物进行混合，加入偶联剂和溶剂进行分散形成耐腐蚀浆料备用；
步骤三：称取散热涂层中的石墨烯、二氧化钛、氮化硼和陶瓷颗粒加入到球磨机中进行球磨处理，球磨完成后进行筛选，将筛选后的物料加入到环氧树脂浆料中，然后加入碳纤维粉和粘接剂搅拌混合均匀得到散热涂层浆料备用；
步骤四：将步骤二中得到的耐腐蚀浆料均匀涂覆在线路板外侧，涂覆完成后干燥得到耐腐蚀涂层，然后将步骤三中得到的散热涂层浆料均匀涂覆在耐腐蚀涂层表面，涂覆完成后干燥得到散热涂层，得到耐腐蚀高性能的IC封装载板。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，其特征在于：所述基板（1）的厚度为60-100mm，所述线路板（2）的厚度为30-60mm，所述涂层（6）的厚度为8-15mm，且所述耐腐蚀涂层（61）与散热涂层（62）的厚度比为1：（0.6-0.9）。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，其特征在于：所述连接过渡层（4）为活性电极材料层，且所述连接过渡层（4）的厚度为2-5mm，所述活性电极材料层为Ni、Zn、Ti、Al、Mg中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，其特征在于：所述耐腐蚀涂层（61）包括以下重量份的原料：环氧树脂20-40份、改性氟碳树脂10-18份、碳化钨粉3-6份、纳米二氧化硅2-6份、铝粉2-6份和偶联剂0.5-1份。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，其特征在于：所述散热涂层（62）包括以下重量份的原料：环氧树脂涂料20-40份、石墨烯3-7份、二氧化钛2-6份、碳纤维粉3-8份、氮化硼6-10份、陶瓷颗粒1-5份和粘接剂0.5-1.5份。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，其特征在于：所述步骤一中基板表面经电晕处理或化学微蚀处理进行表面粗化后再沉积连接过渡层，所述步骤一中热压压合时温度为300-340℃，压合时间为3-6min，压合压力为6-10MPa。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，其特征在于：所述步骤二中改性氟碳树脂是采用氟碳树脂经过甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、对氯甲基苯乙烯和丙烯酸羟丙酯聚合反应得到，所述步骤二中高温煅烧温度为1400-1500℃，高温煅烧时间为2-3h，加入铝粉后继续煅烧1-2h。
8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，其特征在于：所述步骤三中球磨后采用150-250目筛进行筛选，所述步骤三中搅拌混合时温度为40-60℃，搅拌速率为600-800rpm，搅拌时间为30-60min。
9.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高性能的IC封装载板，其特征在于：所述步骤四中涂层涂覆后干燥温度为35-45℃，所述步骤四中散热涂层覆盖导热杆设置。
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