CN116200069A - 一种散热降温油墨 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种散热降温油墨，涉及油墨技术领域，所述散热降温油墨按照质量百分比包括：油墨材料97.5～97.8％、散热材料1.7～2％和碳纳米管0.3～1.3％，其中：所述散热材料包括：氮化硼、三氧化二铝、氮化铝中的至少一种。本发明的散热降温油墨，通过在油墨材料中氮化硼、三氧化二铝、氮化铝中至少一种的散热材料和具有良好导热性能的碳纳米管，可将芯片及PCB板产生的热量吸收到油墨涂层，再将热量散发到空中，显著提高传统油墨的散热性能。可广泛应用在电子产品的线路板制作过程中。

Description

一种散热降温油墨

技术领域

本发明涉及油墨技术领域，特别是涉及一种散热降温油墨。

背景技术

随着通信技术的不断进步与发展，通信传输速度越来越快，势必将从4G时代步入5G时代。由于信号传输速度的增加，芯片及承载芯片的PCB板发热量也越来越大。PCB板最表层的油墨往往需要具备较好的绝缘性能，但是绝缘的材料一般都不具备导热性能，使电路板发热后热量不易散发，影响产品使用寿命。

发明内容

本发明旨在提出一种散热降温油墨，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种散热降温油墨，按照质量百分比包括：油墨材料97.5~97.8%、散热材料1.7~2%和碳纳米管0.3~1.3%，其中：所述散热材料包括：氮化硼、三氧化二铝、氮化铝中的至少一种。

根据本发明一种优选实施方式，所述碳纳米管的粒径为：10~300nm。

根据本发明一种优选实施方式，氮化硼粒径为85~450μm，三氧化二铝粒径为125~350μm，氮化铝粒径为200~480μm。

根据本发明一种优选实施方式，所述油墨材料包含在散热降温油墨中具有如下质量百分含量的组分：环氧树脂23.52~35.54%、丙烯酸树脂28.62~38.74%、光引发剂5.45~17.34%、有机溶剂7.35~10.57%、和助剂3.55~7.44%。

根据本发明一种优选实施方式，所述环氧树脂包括：丙二酚环氧树脂、酚醛环氧树脂中的至少一种；所述光引发剂包括：硫杂蒽酮、二苯甲酮、羰基化合物中的至少一种；所述有机溶剂包括：乙醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二价酸酯、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

根据本发明一种优选实施方式，所述助剂包括：填充剂、硬化剂、消泡剂。

根据本发明一种优选实施方式，所述填充剂包括：硅石粉、云母粉、碳酸钙、高岭土中的至少一种；所述硬化剂包括：芳香族脂、酸酐、咪嗟类中的至少一种。

根据本发明一种优选实施方式，所述油墨材料包含在散热降温油墨中具有如下质量百分含量的组分：感光树脂10~50%、环氧化合物15~35％、光引发剂3~15％、有机溶剂7~10%、助剂3~10％。

根据本发明一种优选实施方式，所述环氧化合物包括脂环族环氧树脂、双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂和三环氧丙基异氰尿酸酯中的一种或几种。

根据本发明一种优选实施方式，所述有机溶剂为包括乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、石脑油中的一种或几种。

综上所述，本发明的散热降温油墨，通过在油墨材料中添加氮化硼、三氧化二铝、氮化铝中至少一种的散热材料和具有良好导热性能的碳纳米管，可将芯片及PCB板产生的热量吸收到油墨涂层，再将热量散发到空中，显著提高传统油墨的散热性能。可广泛应用在电子产品的线路板制作过程中。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明提供一种散热降温油墨，按照质量百分比包括：油墨材料97.5~97.8%、散热材料1.7~2%和碳纳米管0.3~1.3%。优选的，油墨材料97.6%、散热材料1.9%和碳纳米管0.5%。其中：所述散热材料包括：氮化硼、三氧化二铝、氮化铝中的至少一种。优选散热材料为氮化硼和氮化铝。

在一种具体实施方式中，所述碳纳米管的粒径为：10~300nm，优选为50nm。氮化硼粒径为85~450μm，优选为230μm；三氧化二铝粒径为125~350μm，优选为175μm，氮化铝粒径为200~480μm，优选为275μm。

本实施例中，油墨材料可以是：紫外光固化油墨材料、热固化油墨材料、干膜油墨材料或感光油墨材料。

在一种实施方式中，所述油墨材料包含在散热降温油墨中具有如下质量百分含量的组分：环氧树脂23.52~35.54%、丙烯酸树脂28.62~38.74%、光引发剂5.45~17.34%、有机溶剂7.35~10.57%、和助剂3.55~7.44%。

其中：所述环氧树脂包括：丙二酚环氧树脂、酚醛环氧树脂中的至少一种；丙烯酸树脂可以包括：中酚环氧树脂或胺基甲酸乙酯；所述光引发剂包括：硫杂蒽酮、二苯甲酮、羰基化合物中的至少一种；所述有机溶剂包括：乙醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二价酸酯、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

所述助剂包括：填充剂、硬化剂、消泡剂。

所述填充剂包括：硅石粉、云母粉、碳酸钙、高岭土中的至少一种；所述硬化剂包括：芳香族脂、酸酐、咪嗟类中的至少一种。所述消泡剂包括KS-66消泡剂和/或Airex-900消泡剂。

在另一实施方式中，所述油墨材料包含在散热降温油墨中具有如下质量百分含量的组分：感光树脂10~50%、环氧化合物15~35％、光引发剂3~15％、有机溶剂7~10%、助剂3~10％。

其中：感光树脂可以包括：聚乙烯醇肉桂酸酯、重氮蔡醒系感光树脂、新力美科技股份有限公司的商品型号为9720、9771、9778、9790及9792的感光性树脂中的至少一种。

所述环氧化合物包括脂环族环氧树脂、双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂和三环氧丙基异氰尿酸酯中的一种或几种。

所述光引发剂可以包括苯偶姻、苯偶姻的烷基醚、苯乙酮、苯乙酮衍生物、蒽醌、蒽醌衍生物、噻吨酮、噻吨酮衍生物、缩酮、缩酮衍生物、二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、呫吨酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮、2-异丙基硫杂蒽酮、安息香及安息香烷基醚中的至少一种。

所述有机溶剂包括乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、石脑油中的一种或几种。

所述助剂包括填充剂、湿分散剂和消泡剂。其中：填充剂包括滑石粉、重晶石粉、硫酸钡、云母粉、碳酸钙、高岭土、立德粉、二氧化硅及硅微粉中的至少一种。

所述湿分散剂包括BYK110分散剂和/或BYK111分散剂。所述消泡剂包括聚硅氧烷消泡剂、聚醚改性硅油消泡剂、脂肪酸及脂肪酸酯类消泡剂、酰胺类消泡剂、磷酸酯类消泡剂中的至少一种。

本发明通过在油墨主体材料中添加氮化硼、三氧化二铝、氮化铝中至少一种的散热材料和具有良好导热性能的碳纳米管，可将芯片及PCB板产生的热量吸收到油墨涂层，再将热量散发到空中，显著提高传统油墨的散热性能。本发明得到的散热降温油墨可广泛应用在电子产品的PCB板制作过程中，如可以采用丝印、喷涂等方式将油墨沉积在PCB板上，通过曝光、显影和烘干等工序处理，得到的PCB板相对传统的PCB板在导热率及热辐射率上均有显著提升，有利于热量散热，散热降温性能显著。

为了对本发明的技术方案能有更进一步的了解和认识，现列举几个较佳实施例对其做进一步详细说明。

1、具体实施例

为了对比本发明的散热降温油墨与传统油墨的各项性能，根据本发明的散热降温油墨组分配比关系制备实施例1-3的散热降温油墨，并在各个实施例的基础上去掉对应的碳纳米管和散热材料制备对比例1-3的传统油墨。

实施例1

一种散热降温油墨，按照质量百分比包括：氮化硼1.3%、三氧化二铝0.3%、氮化铝0.2%、碳纳米管1.1%、丙二酚环氧树脂35.43%、胺基甲酸乙酯35.47%、硫杂蒽酮11.43%、二乙二醇乙醚醋酸8.57%、云母粉2.87%、芳香族脂1.21%、Airex-900消泡剂2.12%。其中：氮化硼粒径为120μm，三氧化二铝粒径为200μm，氮化铝粒径为320μm，碳纳米管粒径为50nm。

对比例1

一种油墨，按照质量百分比包括：丙二酚环氧树脂36.53%、胺基甲酸乙酯37.32%、硫杂蒽酮10.37%、二乙二醇乙醚醋酸9.34%、云母粉2.31%、芳香族脂1.11%、Airex-900消泡剂2.12%。

实施例2

一种散热降温油墨，按照质量百分比包括：氮化硼1.9%、碳纳米管1.1%、聚乙烯醇肉桂酸酯38%、双酚F环氧树脂33%、苯偶姻10%、乙二醇丁醚醋酸酯9%、高岭土3%、BYK111分散剂2%和聚硅氧烷消泡剂2%。其中：氮化硼粒径为200μm，碳纳米管粒径为20nm。

对比例2

一种油墨，按照质量百分比包括：聚乙烯醇肉桂酸酯40%、双酚F环氧树脂28%、苯偶姻12%、乙二醇丁醚醋酸酯12%、高岭土4%、BYK111分散剂2%和聚硅氧烷消泡剂2%。

实施例3

一种散热降温油墨，按照质量百分比包括：氮化硼1.5%、氮化铝0.35%、碳纳米管1.25%、聚乙烯醇肉桂酸酯35%、双酚F环氧树脂32.5%、苯偶姻13%、乙二醇丁醚醋酸酯9.4%、高岭土2%、BYK111分散剂3%和聚硅氧烷消泡剂2%。其中：氮化硼粒径为350μm，氧化铝粒径为400μm，碳纳米管粒径为70nm。

对比例3

一种油墨，按照质量百分比包括：聚乙烯醇肉桂酸酯45%、双酚F环氧树脂35%、苯偶姻10%、乙二醇丁醚醋酸酯5%、高岭土2%、BYK111分散剂2%和聚硅氧烷消泡剂1%。

2、性能测试

将实施例1-3和对比例1-3组分的油墨进行性能测试，测试结果如表1所示。绝缘电阻测试：根据IPC-TM-650 2 .6 .3 .1测试，要求≥1 .2×1011Ω。

实施例1

对比例1

实施例2

对比例2

实施例3

对比例3

导热系数（W/m.K）

1.6

0.5

1.8

0.3

1.85

0.4

绝缘电阻测试

合格

合格

合格

合格

合格

合格

表1 实施例1-3和对比例1-3油墨的导热系数和绝缘电阻测试结果

由表1的数据可以看出：本发明实施例1-3制备得到的油墨具有较好的导热系数和绝缘性能，能够取代传统的油墨，较好的应用于5G时代的印刷线路板。

对比例1-3中未添加碳纳米管和散热材料，得到的油墨导热系数较低，无法具备较好的导热的效果。

3、降温效果测试

为进一步表明本发明散热降温油墨的降温效果，取相同材质并已做好线路图形的十五片覆铜板，各取一片，分别用实施例1-3和对比例1-3中的油墨，将油墨涂覆在覆铜板上，经过预烤、曝光、显影、后烤、LED封装等一系列工艺，制作出各六个LED模组，同样是针对LED模组功率、环境温度、LED焊盘温度和LED焊盘温升四个参数的六组对比试验，一一对比，结果见表2。

	实施例1	对照例1	实施例2	对照例2	实施例3	对照例3
							LED模组功率	20	20	20	20	20	20
环境温度（℃）	25	25	25	25	25	25
							LED焊盘温度	81.5	83.3	80.6.4	82.3	79.6	83.7
LED焊盘升温	44.2	46.5	43.9	48.5	43.5	47.3

表2 实施例1-3和对比例1-3油墨的散热效果测试结果

从表2的测试结果可以看出，在模组功率和环境温度都相当接近的前提下，应用本发明实施例1-3散热降温油墨的LED模组比对照例1-3传统油墨的LED模组温升要低4~6℃，散热效果十分显著。

综上所述，本发明通过对油墨材料添加氮化硼、三氧化二铝、氮化铝中至少一种的散热材料和具有良好导热性能的碳纳米管，令印制好的线路板具有自散热降温效果，比传统的油墨印制的线路板可降低4~6℃，在不改变电子产品结构的情况下达到明显的散热效果，极好的增加了产品的稳定性。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定结构和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热降温油墨，其特征在于，按照质量百分比包括：油墨材料97.5～97.8％、散热材料1.7～2％和碳纳米管0.3～1.3％，其中：所述散热材料包括：氮化硼、三氧化二铝、氮化铝中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的散热降温油墨，其特征在于，所述碳纳米管的粒径为：10～300nm。

3.根据权利要求1所述的散热降温油墨，其特征在于，氮化硼粒径为85～450μm，三氧化二铝粒径为125～350μm，氮化铝粒径为200～480μm。

4.根据权利要求1-3任一一项所述的散热降温油墨，其特征在于，所述油墨材料包含在散热降温油墨中具有如下质量百分含量的组分：环氧树脂23.52～35.54％、丙烯酸树脂28.62～38.74％、光引发剂5.45～17.34％、有机溶剂7.35～10.57％、和助剂3.55～7.44％。

5.根据权利要求4所述的散热降温油墨，其特征在于，所述环氧树脂包括：丙二酚环氧树脂、酚醛环氧树脂中的至少一种；所述光引发剂包括：硫杂蒽酮、二苯甲酮、羰基化合物中的至少一种；所述有机溶剂包括：乙醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二价酸酯、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的散热降温油墨，其特征在于，所述助剂包括：填充剂、硬化剂、消泡剂。

7.根据权利要求6所述的散热降温油墨，其特征在于，所述填充剂包括：硅石粉、云母粉、碳酸钙、高岭土中的至少一种；所述硬化剂包括：芳香族脂、酸酐、咪嗟类中的至少一种。

8.根据权利要求1-3任一一项所述的散热降温油墨，其特征在于，所述油墨材料包含在散热降温油墨中具有如下质量百分含量的组分：感光树脂10～50％、环氧化合物15～35％、光引发剂3～15％、有机溶剂7～10％、助剂3～10％。

9.根据权利要求8所述的散热降温油墨，其特征在于，所述环氧化合物包括脂环族环氧树脂、双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂和三环氧丙基异氰尿酸酯中的一种或几种。

10.根据权利要求9所述的散热降温油墨，其特征在于，所述有机溶剂为包括乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、石脑油中的一种或几种。