CN115122721B - 一种高导热铝基覆铜板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于B32B技术领域，更具体的涉及一种高导热铝基覆铜板及其制备方法。一种高导热铝基覆铜板，从下至上依次包括：铜箔层、铝基层、绝缘层；所述的绝缘层表面涂覆于环氧树脂组合物。所述的环氧树脂组合物的制备原料包括：环氧树脂、固化剂、填料、辅料。经本发明提供的铝基覆铜板可起到到较好的导热和散热效果，在使用过程中，避免其内部的电路出现短路或故障的现象，同时也可增加覆铜板的使用寿命，更有利于使用者使用。

Description

一种高导热铝基覆铜板及其制备方法
技术领域
本发明属于B32B技术领域，更具体的涉及一种高导热铝基覆铜板及其制备方法。
背景技术
铝基覆铜板是在LED照明电路基板中常用的大功率基板，其在LED照明电路基板中使用时可以将热量有效散去，降低光衰，延长LED的寿命。
随着电子电器产品的发展，对基板的导热性能要求越来越高，现阶段研究者们对铝基板的改良方式多通过向其中加入大量的无机导热材料，例如公开号为CN102344772A的中国发明专利公开了一种高导热绝缘环氧树脂胶，在公开专利中通过向环氧树脂中加入大量的高导热无机填料来改善制备得到的材料的导热效果，但是经过此方法制备得到的环氧树脂胶在具体的使用过程中会造成基板的脆性大大提升，造成其在PCB加工过程中容易出现基板破环的现象。
如果能在改善铝基覆铜板的导热性能的前提下，还可以保证基板的韧性，提升其在电子电器产品使用时的电气可靠性成为决定铝基覆铜板应用价值的关键。所以，面对现状，开发一种高韧性、高导热的铝基覆铜板成为现阶段一项比较重要的任务。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种高导热铝基覆铜板，从下至上依次包括：铜箔层、绝缘层、铝基层；所述的绝缘层通过环氧树脂组合物制备得到。
在一些优选的实施方式中，所述的环氧树脂组合物的制备原料包括：环氧树脂、固化剂、填料、辅料。
在一些优选的实施方式中，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的环氧树脂的环氧值为0.2-0.6eq/100g。
在一些优选的实施方式中，所述的环氧树脂的环氧值为0.41-0.47eq/100g。
进一步优选的，所述的环氧树脂为E44。
在一些优选的实施方式中，所述的固化剂为环氧固化剂。
在一些优选的实施方式中，所述的环氧固化剂和环氧树脂的重量比为3：(1～10)。
进一步优选的，所述的环氧固化剂和环氧树脂的重量比为3：8。
进一步优选的，所述的环氧固化剂为芳香族多胺类物质。
进一步优选的，所述的环氧固化剂25℃粘度为800-1600mPa.s。
环氧固化剂，型号HS-HA-006，购于滁州惠盛电子材料有限公司。
在实验过程中申请人发现，在本体系中，加入环氧固化剂和环氧树脂作用可以改善制备材料的附着力和较高的剥离强度，申请人经过大量的创造性实验探究发现，选择25℃粘度为800-1600mPas的芳香族多胺类固化剂在本体系中使用时，并且环氧固化剂和环氧树脂的重量比为3：8时，可以保证其在绝缘层表面的附着力达到0级，并且其剥离强度达到1.9N/mm，出现这种现象的原因申请人推测可能是因为：经过环氧固化剂和环氧树脂的相互作用，可以形成交联的网络结构，同时，可以为填料的附着提供较多的位点，增强了其在体系中的相容性，同时，本体系中存在的活性基团也会与芳香族多胺类物质之间发生反应，形成稳定的化学键，进而促进了其在绝缘层表面的附着，增强了剥离强度。
在一些优选的实施方式中，所述的填料选自三氧化二铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅中的一种或几种复配。
在一些优选的实施方式中，所述的三氧化二铝为球形三氧化二铝和/或者针形三氧化二铝。
在一些优选的实施方式中，所述的三氧化二铝为球形三氧化二铝。
在一些优选的实施方式中，所述的球形三氧化二铝的粒径为1-100μm。
在一些优选的实施方式中，所述的球形三氧化二铝的粒径为10μm和40μm。
进一步优选的，所述的粒径为10μm和40μm的球形三氧化二铝的重量比为2：(0.1-0.6)。
进一步优选的，所述的粒径为10μm和40μm的球形三氧化二铝的重量比为2：0.5。
在实验过程中申请人发现，在本申请中加入球形三氧化二铝加入本体系会大大改善铝基覆铜板的导热性能，但是不同粒径的三氧化二铝的加入会对导热性能产生不同影响，经过申请人大量的创造性实验探究，发现在本体系中加入粒径为10μm和40μm的球形三氧化二铝，尤其在其重量比为2：0.5的时候可以改善环氧树脂的导热性能的同时，还能保证制备得到的环氧树脂组合物在绝缘层表面抗冲击性能，出现这种现象的原因申请人推测：随着球形的三氧化二铝加入体系中，其存在规整的晶体结构，在环氧树脂和环氧固化剂形成的网络结构之间存在较多的附着位点，并且由于其粒径大小不同，增加了其在环氧树脂体系中的相互触碰的概率，提升了其在环氧树脂体系中形成连续的导热网络，保证体系中热流可以沿导热网络形成闭环，进而保证了其在体系中对导热性能的提升，同时，因为粒径为10μm和40μm的球形三氧化二铝的加入，在环氧树脂中形成连续的网络，促进了其对外力的分散，避免了应力集中现象的出现，当受到外力冲击的时候，可以迅速分散外力，提升了其抗冲击性能。
同时，申请人发现，在本体系中加入的三氧化二铝的粒径如果仅为10μm，虽然可以提升其在导热性能，但是需要加入过多的三氧化二铝，会导致环氧树脂出现变脆，甚至局部开裂等现象，影响其在铝基覆铜板中的使用。
进一步优选的，所述的球形三氧化二铝的重量为制备原料总重量的30-60％。
更优选的，所述的球形三氧化二铝的重量为制备原料总重量的40％。
在本申请中，填料的加入量不仅会影响环氧树脂组合物的稳定性问题，其还会影响制备得到的树脂组合物的力学性能，影响加入的改性剂的用量，进而影响体系中反应的顺利进行，因此，经过申请人大量的精心的实验探究发现，球形三氧化二铝的重量为制备原料总重量的30-60％时，可以保证其导热性能、分散效果达到最佳的效果，并且保证了改性剂的加入量控制在合适的范围，避免了副反应的产生，避免了环氧树脂组合物的力学性能受到影响。
在一些优选的实施方式中，所述的环氧树脂组合物的制备原料按重量份计，包括：环氧树脂50-80份、固化剂15-30份、填料30-60份、辅料1-10份。
在一些优选的实施方式中，所述的辅料选自促进剂、抗氧剂、改性剂、橡胶材料中的一种。
进一步优选的，所述的辅料选自抗氧剂和改性剂。
进一步优选的，所述的改性剂为硅烷偶联剂。
在一些优选的实施方式中，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
进一步优选的，所述的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的重量比为1：(1-3)。
进一步优选的，所述的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的重量比为1：1.6。
在实验过程中，申请人发现，随着球形三氧化二铝的加入，可能会造成环氧树脂体系的不稳定性，申请人经过大量的创造性实验探究发现，通过加入硅烷偶联剂可以改善其体系的稳定性，另外，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，尤其在其重量比为1：1.6时，在改善体系稳定性的同时，还能避免球形三氧化二铝出现团聚的现象，出现这种现象的原因申请人推测可能是因为：体系中的硅氧键和三氧化二铝之间形成进一步键合，同时，存在的氨基和羟基等活性基团之间形成进一步强相互作用，形成微交联的网络，硅氧键和三氧化二铝在网络结构中穿插，避免团聚现象的出现，提升了体系的稳定性。
本发明的第二方面提供了一种高导热铝基覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
1)将环氧树脂、固化剂、填料和辅料混合，得到环氧树脂组合物；
2)将步骤1)得到的环氧树脂组合物经过后处理得到绝缘层；
3)将铜箔层、步骤2)得到的绝缘层和铝基层压制成铝基覆铜板，即得。
有益效果：经本发明提供的铝基覆铜板具有以下优势：
经本发明提供的铝基覆铜板可起到到较好的导热和散热效果，在使用过程中，避免其内部的电路出现短路或故障的现象，同时也可增加覆铜板的使用寿命，更有利于使用者使用。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种高导热铝基覆铜板，从下至上依次包括：铜箔层、绝缘层、铝基层；所述的绝缘层通过环氧树脂组合物制备得到。
所述的环氧树脂组合物的制备原料按重量份计，包括：环氧树脂60份、固化剂22.5份、填料55份、辅料3份。
所述的环氧树脂为E44，环氧值为0.41-0.47eq/100g，购于宁波市兴业化工有限公司；
所述的固化剂为芳香族多胺类物质，25℃粘度为800-1600mPa.s，型号HS-HA-006，购于滁州惠盛电子材料有限公司；
所述的填料为球形三氧化二铝，粒径为10μm和40μm，其重量比为2：0.5；
粒径为10μm球形三氧化二铝，型号NO-O-005-4，粒径为40μm球形三氧化二铝，型号NO-O-005-5，购于上海乃欧纳米科技有限公司；
所述的辅料为抗氧剂和改性剂；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010，其重量份为0.5份；
所述的改性剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其重量比为1：1.6。
一种高导热铝基覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
1)将环氧树脂、固化剂、填料和辅料混合，得到环氧树脂组合物；
2)将步骤1)得到的环氧树脂组合物经过后处理得到绝缘层；
3)将铜箔层、步骤2)得到的绝缘层和铝基层压制成铝基覆铜板，即得。
实施例2
一种高导热铝基覆铜板，从下至上依次包括：铜箔层、绝缘层、铝基层；所述的绝缘层通过环氧树脂组合物制备得到。
所述的环氧树脂组合物的制备原料按重量份计，包括：环氧树脂60份、固化剂10份、填料55份、辅料3份。
所述的环氧树脂为E44，环氧值为0.41-0.47eq/100g，购于宁波市兴业化工有限公司；
所述的固化剂为芳香族多胺类物质，25℃粘度为800-1600mPa.s，型号HS-HA-006，购于滁州惠盛电子材料有限公司；
所述的填料为球形三氧化二铝，粒径为10μm和40μm，其重量比为2：0.5；
粒径为10μm球形三氧化二铝，型号NO-O-005-4，粒径为40μm球形三氧化二铝，型号NO-O-005-5，购于上海乃欧纳米科技有限公司；
所述的辅料为抗氧剂和改性剂；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010，其重量份为0.5份；
所述的改性剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其重量比为1：1.6。
一种高导热铝基覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
1)将环氧树脂、固化剂、填料和辅料混合，得到环氧树脂组合物；
2)将步骤1)得到的环氧树脂组合物经过后处理得到绝缘层；
3)将铜箔层、步骤2)得到的绝缘层和铝基层压制成铝基覆铜板，即得。
实施例3
一种高导热铝基覆铜板，从下至上依次包括：铜箔层、绝缘层、铝基层；所述的绝缘层通过环氧树脂组合物制备得到。
所述的环氧树脂组合物的制备原料按重量份计，包括：环氧树脂60份、固化剂22.5份、填料55份、辅料3份。
所述的环氧树脂为E44，环氧值为0.41-0.47eq/100g，购于宁波市兴业化工有限公司；
所述的固化剂为芳香族多胺类物质，25℃粘度为800-1600mPa.s，型号HS-HA-006，购于滁州惠盛电子材料有限公司；
所述的填料为球形三氧化二铝，粒径为10μm；
粒径为10μm球形三氧化二铝，型号NO-O-005-4，购于上海乃欧纳米科技有限公司；
所述的辅料为抗氧剂和改性剂；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010，其重量份为0.5份；
所述的改性剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其重量比为1：1.6。
一种高导热铝基覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
1)将环氧树脂、固化剂、填料和辅料混合，得到环氧树脂组合物；
2)将步骤1)得到的环氧树脂组合物经过后处理得到绝缘层；
3)将铜箔层、步骤2)得到的绝缘层和铝基层压制成铝基覆铜板，即得。
实施例4
一种高导热铝基覆铜板，从下至上依次包括：铜箔层、绝缘层、铝基层；所述的绝缘层通过环氧树脂组合物制备得到。
所述的环氧树脂组合物的制备原料按重量份计，包括：环氧树脂60份、固化剂22.5份、填料55份、辅料3份。
所述的环氧树脂为E44，环氧值为0.41-0.47eq/100g，购于宁波市兴业化工有限公司；
所述的固化剂为芳香族多胺类物质，25℃粘度为800-1600mPa.s，型号HS-HA-006，购于滁州惠盛电子材料有限公司；
所述的填料为球形三氧化二铝，粒径为40μm；
粒径为40μm球形三氧化二铝，型号NO-O-005-5，购于上海乃欧纳米科技有限公司；
所述的辅料为抗氧剂和改性剂；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010，其重量份为0.5份；
所述的改性剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其重量比为1：1.6。
一种高导热铝基覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
1)将环氧树脂、固化剂、填料和辅料混合，得到环氧树脂组合物；
2)将步骤1)得到的环氧树脂组合物经过后处理得到绝缘层；
3)将铜箔层、步骤2)得到的绝缘层和铝基层压制成铝基覆铜板，即得。
实施例5
一种高导热铝基覆铜板，从下至上依次包括：铜箔层、绝缘层、铝基层；所述的绝缘层通过环氧树脂组合物制备得到。
所述的环氧树脂组合物的制备原料按重量份计，包括：环氧树脂60份、固化剂22.5份、填料55份、辅料3份。
所述的环氧树脂为E44，环氧值为0.41-0.47eq/100g，购于宁波市兴业化工有限公司；
所述的固化剂为芳香族多胺类物质，25℃粘度为800-1600mPa.s，型号HS-HA-006，购于滁州惠盛电子材料有限公司；
所述的填料为球形三氧化二铝，粒径为10μm和40μm，其重量比为2：0.5；
粒径为10μm球形三氧化二铝，型号NO-O-005-4，粒径为40μm球形三氧化二铝，型号NO-O-005-5，购于上海乃欧纳米科技有限公司；
所述的辅料为抗氧剂和改性剂；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010，其重量份为0.5份；
所述的改性剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
一种高导热铝基覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
1)将环氧树脂、固化剂、填料和辅料混合，得到环氧树脂组合物；
2)将步骤1)得到的环氧树脂组合物经过后处理得到绝缘层；
3)将铜箔层、步骤2)得到的绝缘层和铝基层压制成铝基覆铜板，即得。
性能测试：
1.剥离强度测试：将实施例1-5步骤1)制备得到的环氧树脂组合物涂覆于绝缘层材料上，然后进行剥离强度测试，测试方法参照IPC-TM-650，并将测试结果记录于下表。
2.附着力测试：将实施例1-5步骤1)制备得到的环氧树脂组合物用于附着力测试，测试方法参照GB9286-98，并将测试结果记录于下表。
3.导热系数测试：将实施例1-5制备得到的铝基覆铜板进行导热系数测试，测试标准参照ASTM D54705，并将测试结果记录于下表。
实验 剥离强度(N/mm) 附着力 导热系数(W/m·K)
实施例1 1.9 0级 3.15
实施例2 1.25 2级 2.52
实施例3 1.42 1级 2.14
实施例4 1.16 2级 1.89
实施例5 1.51 1级 2.45

Claims (2)

1.一种高导热铝基覆铜板，其特征在于，从下至上依次包括：铜箔层、绝缘层、铝基层；所述的绝缘层通过环氧树脂组合物制备得到；
按重量份计，所述的环氧树脂组合物的制备原料包括：环氧树脂60份、固化剂22.5份、填料55份、辅料3份；
所述的环氧树脂为E44，环氧值为0.41-0.47eq/100g；
所述的固化剂为芳香族多胺类物质，25℃粘度为800-1600mPa.s；
所述的填料为球形三氧化二铝，粒径为10μm和40μm，其重量比为2：0.5；
所述的辅料为抗氧剂和改性剂；所述的改性剂为硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其重量比为1：1.6。
2.一种根据权利要求1所述的高导热铝基覆铜板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将环氧树脂、固化剂、填料和辅料混合，得到环氧树脂组合物；
2)将步骤1)得到的环氧树脂组合物经过后处理得到绝缘层；
3)将铜箔层、步骤2)得到的绝缘层和铝基层压制成铝基覆铜板，即得。
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