CN118024493A - 金属树脂结合材料及其制作方法 - Google Patents
金属树脂结合材料及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118024493A CN118024493A CN202211371041.2A CN202211371041A CN118024493A CN 118024493 A CN118024493 A CN 118024493A CN 202211371041 A CN202211371041 A CN 202211371041A CN 118024493 A CN118024493 A CN 118024493A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- resin
- holes
- bonding
- injection molding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 189
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 189
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims abstract description 113
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 86
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 58
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 83
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 30
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 21
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 19
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 7
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 claims 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 2
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 description 1
- 241000243321 Cnidaria Species 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/14311—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles using means for bonding the coating to the articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
- B29C2045/14237—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure the inserts being deformed or preformed outside the mould or mould cavity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
- B29C45/14311—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles using means for bonding the coating to the articles
- B29C2045/14327—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles using means for bonding the coating to the articles anchoring by forcing the material to pass through a hole in the article
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
本申请涉及一种金属树脂结合材料的制作方法，包括如下步骤：在金属的注塑区域的边缘开设多个结合孔；对所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔；在所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁之上形成金属氧化膜层，所述金属氧化膜层至少覆盖所述微蚀孔的内壁；通过注塑成型工艺将树脂与所述金属围绕所述注塑区域结合，所述树脂覆盖多个所述结合孔、所述微蚀孔以及所述金属氧化膜层。通过上述方法制作金属树脂结合材料，即使在高温、低温等各种不同的环境条件下，材料均具有良好的结合力。
Description
技术领域
本申请涉及材料技术领域，特别是涉及一种金属树脂结合材料及其制作方法。
背景技术
在数码产品、汽车、精密仪器、芯片封装等领域的产品制作加工的过程中，常常会涉及到将金属与树脂粘接一体化技术。
常见的金属与树脂粘接一体化技术为纳米加工处理技术(NMT)，该技术通过先将金属表面进行纳米化处理，然后让树脂直接在金属表面注塑成型，得到金属树脂结合材料。
采用纳米加工处理技术制作得到的金属树脂结合材料在常温常压等常规环境中具有较强的结合力，但是，材料在高温、低温等恶劣环境下，由于金属与树脂的热膨胀系数(CTE)不匹配，金属与树脂的结合面容易撕裂，导致材料的结合力下降，特别是针对气密性要求高的产品，若金属与树脂的结合面撕裂产生缝隙，则会导致产品的气密性不良。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高材料在不同环境条件下的结合力的金属树脂结合材料及其制作方法。
本申请一实施例提供了一种金属树脂结合材料的制作方法，包括如下步骤：
在金属的注塑区域的边缘开设多个结合孔；
对所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔；
在所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁之上形成金属氧化膜层，所述金属氧化膜层至少覆盖所述微蚀孔的内壁；
通过注塑成型工艺将树脂与所述金属围绕所述注塑区域结合，所述树脂覆盖多个所述结合孔、所述微蚀孔以及所述金属氧化膜层。
在其中一个实施例中，所述结合孔满足以下条件中的至少一个：
(1)所述结合孔的深度不低于所述金属的厚度的1/4；
(2)所述结合孔的直径≥0.4mm。
在其中一个实施例中，所述结合孔在厚度方向上贯穿所述金属。
在其中一个实施例中，所述微蚀孔的深度≥0.5μm。
在其中一个实施例中，对注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔的步骤包括：
将所述金属于微蚀溶液中浸泡，所述微蚀溶液包括酸性无机溶液以及过氧化氢，所述微蚀溶液覆盖所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁；
可选地，浸泡时间为1min～3min；
可选地，所述酸性无机溶液为硫酸、或硫酸与硝酸的混合溶液，且所述酸性无机溶液的质量分数为5％～15％；
可选地，所述过氧化氢的质量分数为5％～15％。
在其中一个实施例中，所述金属氧化膜层的厚度为0.5μm～2μm。
在其中一个实施例中，在所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁之上形成金属氧化膜层的步骤包括：
将所述金属于氧化液中浸泡，所述氧化液覆盖所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁；
可选地，浸泡时间为5min～15min；
可选地，浸泡温度为50℃～70℃。
在其中一个实施例中，所述树脂在流动方向上的热膨胀系数与所述金属的热膨胀系数的差异不超过±20％。
在其中一个实施例中，所述金属为铜、铜合金、铝以及铝合金中的任意一种；
所述树脂为环氧树脂以及聚苯硫醚中的任意一种。
本申请一实施例还提供了一种金属树脂结合材料，由上述任一实施例中所述的金属树脂结合材料的制作方法制作得到。
通过上述方法制作金属树脂结合材料，在金属的注塑区域的边缘开设有多个结合孔，结合孔深度较大，注塑后树脂嵌入结合孔内，可以使金属与树脂结合地更加牢固，进一步地，金属的表面具有微蚀孔提高了金属表面的粗糙度和表面积，树脂与金属氧化膜层充分反应后可以充分流入微蚀孔内，形成锚栓效应，大大提高金属与树脂的结合力，即使在高温、低温等各种不同的环境条件下，材料均具有良好的结合力。
附图说明
图1为一实施方式中在金属的注塑区域的边缘开设多个结合孔的结构示意图；
图2为一实施方式中微蚀孔的微观结构图；
图3为一实施方式中金属氧化膜层的微观结构图；
附图标记说明：
10：金属；110：注塑区域；120：结合孔。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合实施例和附图对本申请进行更全面的描述。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本申请所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本申请所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本申请一实施方式提供了一种金属树脂结合材料的制作方法，包括如下步骤S110～步骤S140。
步骤S110：在金属的注塑区域的边缘开设多个结合孔。
步骤S120：对注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔。
步骤S130：在注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁之上形成金属氧化膜层，金属氧化膜层至少覆盖微蚀孔的内壁。
步骤S140：通过注塑成型工艺将树脂与金属围绕注塑区域结合，树脂覆盖多个结合孔、微蚀孔以及金属氧化膜层。
通过上述方法制作金属树脂结合材料，在金属的注塑区域的边缘开设有多个结合孔，结合孔深度较大，注塑后树脂嵌入结合孔内，可以使金属与树脂结合地更加牢固，进一步地，金属的表面具有微蚀孔提高了金属表面的粗糙度和表面积，树脂与金属氧化膜层充分反应后可以充分流入微蚀孔内，形成锚栓效应，大大提高金属与树脂的结合力。
以下针对具体步骤作详细说明：
步骤S110：在金属的注塑区域的边缘开设多个结合孔。
在金属的注塑区域的边缘开设多个结合孔，为树脂提供更多的与金属充分结合的空间，注塑时，熔融状态的树脂流入结合孔内，成型后，金属通过结合孔能够与树脂结构牢牢的镶嵌在一起，使金属与树脂的结合材料的结合力更加稳固，限制材料因升温或者降温等条件变化导致的结合面位移。进一步地，结合孔设置于金属的注塑区域的边缘，相比于注塑区域的其它位置，能够使树脂与金属结合地更加紧密，在外力或其它环境因素改变时更不容易发生撕裂、分层。
可以理解地，本申请一实施方式中所提到的多个是指两个或者两个以上，例如两个、三个、四个、六个等等，不限于此。
可以理解地，本申请一实施方式中所提到的注塑区域的边缘是指位于金属的注塑区域内但是靠近非注塑区域的部分。
可以理解地，多个结合孔可以分布于金属的注塑区域的边缘的任意位置，优选地，多个结合孔在金属的注塑区域内沿注塑区域的中界面对称分布。
图1示出了在其中一个实施方式中在金属10的注塑区域110的边缘开设多个结合孔120的结构示意图，金属10的注塑区域110呈矩形，在金属10的注塑区域110的边缘开设了四个结合孔120，四个结合孔120在注塑区域110的中界面两侧均有分布。
在其中一个实施方式中，结合孔的深度不低于金属的厚度的1/4。结合孔的深度越大，注塑成型后树脂与金属在厚度方向上结合的越深入，结合材料会更加牢固。进一步地，结合孔的深度若不超过金属的厚度的1/4，注塑成型后树脂与金属的结合不够深入，容易发生撕裂形成缝隙，影响气密性，因此，结合孔的深度越深越好。在其中一个更具体的实施方式中，结合孔在厚度方向上贯穿金属。
在其中一个实施方式中，结合孔的直径≥0.4mm。结合孔的孔径控制在这一范围内，可以保证注塑成型时流出金属内的树脂足够多，确保二者充分结合，提高结合力。若结合孔的孔径过小，则树脂在结合孔内注塑成型后的形状过细，对提高二者的结合力的作用效果不明显。可以理解地，结合孔的直径例如可以但不限于是0.4mm、0.42mm、0.45mm、0.48mm、0.5mm、0.52mm、0.55mm、0.57mm、0.6mm等等。
可以理解地，开设结合孔的方法例如可以但不限于是冲压或蚀刻等。
在其中一个实施方式中，在步骤S110之后，进行步骤S120之前，还可以包括对金属表面进行清洗去除油污和灰尘等杂质的步骤。进一步地，例如可以使用超声波清洗设备对金属表面进行清洗。更进一步得，清洗剂可以包括水，也还可以包括除油剂。
步骤S120：对注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔。
对注塑区域的金属表面以及结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔，可以提高注塑区域的金属表面以及结合孔的内壁的粗糙度和表面积，有利于让熔融树脂充分流入微蚀孔内，从而与金属紧密结合形成锚栓效应。
如图2所示，在其中一个实施方式中，微蚀孔的微观结构呈不规则珊瑚状。当金属与树脂注塑成型时，微蚀孔的微观结构具有不规则的珊瑚状，更有利于使树脂渗入微蚀孔中并与金属充分锁联交互，从而紧密结合。
在其中一个实施方式中，微蚀孔的深度≥0.5μm。若微蚀孔的深度过小，难以使树脂与金属充分结合，材料的结合力差，容易产生撕裂、缝隙，影响产品的气密性。可以理解地，微蚀孔的深度例如可以但不限于是0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2μm等等，不限于此。在一个更具体的实施方式中，微蚀孔的深度为0.5μm～1.5μm。
在其中一个实施方式中，对注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔的步骤包括：
将金属于微蚀溶液中浸泡，微蚀溶液包括酸性无机溶液以及过氧化氢，微蚀溶液覆盖注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁。
可以理解地，金属在酸性条件下可以与过氧化氢发生氧化还原反应，从而使得金属表面被微蚀形成微蚀孔。
在其中一个更具体的实施方式中，浸泡时间为1min～3min。在这一时间范围内，可以使金属与微蚀溶液浸泡充分并且反应充分，确保金属表面能够形成深度≥0.5μm的微蚀孔。
在其中一个更具体的实施方式中，酸性无机溶液例如可以是硫酸，酸性无机溶液例如还可以是硫酸与硝酸的混合溶液。进一步地，酸性无机溶液的质量分数为5％～15％，可以理解地，酸性无机溶液的质量分数例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％等等，不限于此。
在其中一个更具体的实施方式中，过氧化氢的质量分数为5％～15％，可以理解地，过氧化氢的质量分数例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％等等，不限于此。
在其中一个更具体的实施方式中，酸性无机溶液为质量分数为5％的硫酸，过氧化氢的质量分数为5％。
可以理解地，金属的表面可以包括注塑区域和非注塑区域，通过将金属于微蚀溶液中浸泡的方式对注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔时，至少保证微蚀溶液完全覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁，可以理解地，若微蚀溶液的覆盖区域还包括金属的非注塑区域，则金属的非注塑区域也可以形成微蚀孔，非注塑区域的微蚀孔可以忽略或者采用其它加工方式将形成的微蚀孔覆盖，只要不影响结合材料原本的性能即可。
可以理解地，在步骤S120之后，进行步骤S130之前，还可以包括清洗在金属的表面残留的微蚀溶液的步骤。进一步地，将表面进行微蚀后的金属放入碱液中浸泡，利用酸碱中和反应，对微蚀溶液进行中和，然后再将金属放入清水中清洗干净。更进一步地，碱液例如可以但不限于是NaOH、KOH等等。更进一步地，碱液的质量分数为5％～8％。更进一步地，将金属放入碱液中浸泡的时间例如可以是1min～2min。
步骤S130：在注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁之上形成金属氧化膜层，金属氧化膜层至少覆盖微蚀孔的内壁。
在注塑成型工艺中，金属氧化膜层能够与树脂发生反应，从而可以将树脂带入微蚀孔内并充分填满微蚀孔，使金属与树脂达到紧密结合的效果。
在其中一个实施方式中，金属氧化膜层的厚度为0.5μm～2μm。在这一范围内能够确保金属氧化膜层与树脂充分反应，从而使金属与树脂紧密结合，若金属氧化膜层的厚度过小，则树脂与金属氧化膜层的反应不够充分，微蚀孔可能无法被树脂填满，对材料的结合力具有不利影响，若金属氧化膜层的厚度过大，则会导致在注塑成型后金属与树脂之间包裹了一层过厚的金属氧化膜层，容易使金属与树脂的结合面产生缝隙，影响材料的气密性。
如图3所示，在其中一个实施方式中，金属氧化膜层的微观结构致密且呈絮状。
在其中一个实施方式中，在注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁之上形成金属氧化膜层的步骤包括：
将金属于氧化液中浸泡，氧化液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁。
可以理解地，氧化液为能够使金属发生氧化形成金属氧化物的溶液。在其中一个更具体的实施方式中，氧化液例如可以但不限于是华深景泰公司的HT4127溶液，采用该氧化液形成的金属氧化膜层的热膨胀系数介于金属以及树脂的热膨胀系数之间，能够降低因升温、降温或者其它环境因素改变带来的材料结合面位移影响，起到缓冲作用。
在其中一个更具体的实施方式中，浸泡时间例如可以为5min～15min。在这一浸泡时间范围内，能够确保氧化液与金属充分反应，形成具有适宜厚度的金属氧化膜层，若浸泡时间过短，反应不够充分，会导致金属氧化膜层过薄或者厚度不够均匀，若浸泡时间过长，可能导致多度反应。可以理解地，浸泡时间例如可以是5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min等等，不限于此。
在其中一个更具体的实施方式中，浸泡温度例如可以为50℃～70℃。可以理解地，适当升温有利于提高反应速率，促进金属氧化膜层的形成。可以理解地，浸泡温度例如可以但不限于是50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、63℃、65℃、68℃、70℃等等，不限于此。
可以理解地，通过将金属于氧化液中浸泡的方式形成金属氧化膜层时，至少保证氧化液完全覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁，可以理解地，若氧化液的覆盖区域还包括金属的非注塑区域，则金属的非注塑区域也可以形成金属氧化膜层，非注塑区域的金属氧化膜层可以忽略或者采用其它加工方式将形成的金属氧化膜层去除，只要不影响结合材料原本的性能即可。
可以理解地，在步骤S130之后，进行步骤S140之前，还可以包括清洗在金属的表面残留的氧化液，并将金属进行干燥的步骤。
进一步地，将形成了金属氧化膜层的金属用水清洗去除残留的氧化液，进一步地，清洗温度例如可以为50℃～70℃。
更进一步地，将用水清洗后的金属放入干燥装置中干燥，进一步地，干燥装置例如可以为烘箱等，进一步地，干燥温度例如可以为50℃～90℃。
步骤S140：通过注塑成型工艺将树脂与金属围绕注塑区域结合，树脂覆盖多个结合孔、微蚀孔以及金属氧化膜层。
将金属与树脂通过注塑成型工艺结合，注塑时，熔融状态下的树脂与金属氧化膜层接触，与金属氧化膜层发生反应后，流入微蚀孔的内部并将注塑区域的微蚀孔完全覆盖形成锚栓效应与金属结合，且进一步地，树脂还会流入注塑区域的边缘的结合孔内，将结合孔填满，成型后树脂与金属牢固地镶嵌成为一体。
在其中一个实施方式中，树脂在流动方向上的热膨胀系数与金属的热膨胀系数的差异不超过±20％。树脂在流动方向上的热膨胀系数与金属的热膨胀系数接近，二者的热膨胀系数更为匹配，结合后能够有效较少撕裂、产生缝隙等不良现象的发生。
在其中一个更具体的实施方式中，金属例如可以但不限于是铜、铜合金、铝以及铝合金中的任意一种。
在其中一个更具体的实施方式中，树脂例如可以但不限于是环氧树脂以及聚苯硫醚中的任意一种。
在其中一个实施方式中，通过注塑成型工艺将金属与树脂结合的步骤包括：
将树脂加热到熔融状态，然后将熔融状态的树脂置于模具中与金属充分结合。
可以理解地，可以根据产品需求设计模具的形状。
在其中一个更具体的实施方式中，金属为铜，树脂为在流动方向的热膨胀系数在18ppm/K左右的聚苯硫醚。进一步地，通过注塑成型工艺将金属与树脂结合的步骤包括：先将聚苯硫醚加热至熔融，然后将熔融状态的聚苯硫醚置于模具中与金属充分结合，保持合模状态不低于30s。
可以理解地，注塑成型工艺所采用的技术方法以及工艺参数为本领域的常规方法以及参数即可，对此不作特别限定。
本申请一实施方式还提供了一种金属树脂结合材料，由上述任一实施方式中的金属树脂结合材料的制作方法制作得到。可以理解地，该金属树脂结合材料包括金属、金属氧化膜层以及树脂，在金属的注塑区域的边缘设有多个结合孔，且在注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁具有微蚀孔；金属氧化膜层至少覆盖微蚀孔的内壁；树脂位于金属氧化膜层之上且覆盖多个结合孔、微蚀孔以及金属氧化膜层。
上述金属树脂结合材料，树脂在与金属氧化膜层的反应作用下可以覆盖在金属的注塑区域结合孔和微蚀孔，可以使金属与树脂结合地更加牢固，减少因环境因素改变导致金属与树脂的结合面撕裂的影响，即使在高温、低温等各种恶劣环境条件下，材料依然具有良好的结合力和气密性。
可以理解地，上述一实施方式中提供的金属树脂结合材料例如可以但不限应用于数码产品、汽车、精密仪器、芯片封装结构等领域。
以下结合具体实施例和对比例对本申请的金属树脂结合材料及其制作方法作进一步详细的说明。可理解地，以下实施例较为具体，可以理解地，在其它实施例中，不限于此。
实施例1
一种金属树脂结合材料的制作方法，金属为铜，树脂为聚苯硫醚；
包括如下步骤：
步骤一：通过冲压的方法在金属的注塑区域的边缘开设四个结合孔，随后使用超声波清洗设备将金属清洗干净。结合孔在厚度方向上贯穿金属，结合孔的直径为0.5mm。
步骤二：将金属于微蚀溶液中浸泡1min，微蚀溶液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁，形成微蚀孔。微蚀溶液包括酸性无机溶液以及过氧化氢，酸性无机溶液为质量分数为5％的硫酸，过氧化氢的质量分数为5％。随后将金属放入8％的碱溶液中浸泡2min，进行中和，去除金属表面残余的硫酸，随后放入清水中清洗干净。
微蚀孔的深度为0.5μm。
步骤三：将金属于氧化液中50℃浸泡5min，氧化液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁形成至少覆盖微蚀孔内壁的金属氧化膜层；氧化液为华深景泰公司的HT4127溶液。随后放入50℃的纯水中清洗干净，并至于90℃的烤箱中烤干水分。
金属氧化膜层的厚度为0.5μm。
步骤四：将树脂加热到280℃呈熔融状态，后将熔融状态的树脂置于模具中，通过注塑成型工艺将金属与树脂结合，保持合模状态30s，树脂覆盖结合孔、微蚀孔以及金属氧化膜层。
实施例2
与实施例1大致相同，区别在于：
步骤二：将金属于微蚀溶液中浸泡2.5min，微蚀溶液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁，形成微蚀孔。微蚀溶液包括酸性无机溶液以及过氧化氢，酸性无机溶液为质量分数为5％的硫酸，过氧化氢的质量分数为5％。随后将金属放入8％的碱溶液中浸泡2min，进行中和，去除金属表面残余的硫酸，随后放入清水中清洗干净。
微蚀孔的深度为1.5μm。
步骤三：将金属于氧化液中60℃浸泡13min，氧化液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁形成至少覆盖微蚀孔内壁的金属氧化膜层；氧化液为华深景泰公司的HT4127溶液。随后放入50℃的纯水中清洗干净，并至于90℃的烤箱中烤干水分。
金属氧化膜层的厚度为2μm。
实施例3
与实施例1大致相同，区别在于：
步骤二：将金属于微蚀溶液中浸泡2min，微蚀溶液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁，形成微蚀孔。微蚀溶液包括酸性无机溶液以及过氧化氢，酸性无机溶液为质量分数为5％的硫酸，过氧化氢的质量分数为5％。随后将金属放入8％的碱溶液中浸泡2min，进行中和，去除金属表面残余的硫酸，随后放入清水中清洗干净。
微蚀孔的深度为1μm。
步骤三：将金属于氧化液中50℃浸泡10min，氧化液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁形成至少覆盖微蚀孔内壁的金属氧化膜层；氧化液为华深景泰公司的HT4127溶液。随后放入50℃的纯水中清洗干净，并至于90℃的烤箱中烤干水分。
金属氧化膜层的厚度为1μm。
对比例1
与实施例1大致相同，区别在于，对比例1无步骤一，在金属的注塑区域的边缘未开设结合孔。
对比例2
与实施例1大致相同，区别在于，
步骤二：将金属于微蚀溶液中浸泡0.8min，微蚀溶液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁，形成微蚀孔。微蚀溶液包括酸性无机溶液以及过氧化氢，酸性无机溶液为质量分数为5％的硫酸，过氧化氢的质量分数为5％。随后将金属放入8％的碱溶液中浸泡2min，进行中和，去除金属表面残余的硫酸，随后放入清水中清洗干净。
微蚀孔的深度为0.4μm。
对比例3
与实施例1大致相同，区别在于，
步骤三：将金属于氧化液中50℃浸泡4min，氧化液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁形成至少覆盖微蚀孔内壁的金属氧化膜层；氧化液为华深景泰公司的HT4127溶液。随后放入50℃的纯水中清洗干净，并至于90℃的烤箱中烤干水分。
金属氧化膜层的厚度为0.4μm。
对比例4
与实施例1大致相同，区别在于，
步骤三：将金属于氧化液中50℃浸泡25min，氧化液覆盖注塑区域的金属表面以及多个结合孔的内壁形成至少覆盖微蚀孔内壁的金属氧化膜层；氧化液为华深景泰公司的HT4127溶液。随后放入50℃的纯水中清洗干净，并至于90℃的烤箱中烤干水分。
金属氧化膜层的厚度为2.5μm。
对实施例1～实施例3以及对比例1～对比例4制作得到的金属树脂结合材料进行结合处剪切强度测试(包括常规状态、IR3后、IR6后)、气密性测试、氟油检漏测试等性能测试，测试结果如下表1。
其中，结合处剪切强度测试性能测试方法为：使用万能拉力机上下拉伸制作得到的金属树脂结合材料，根据结合处的面积计算材料结合处脱落时的剪切强度。
IR3后结合处剪切强度测试方法为：将制作得到的金属树脂结合材料放入回流焊炉中运行3次后，再次进行结合处剪切力测试。
IR6后结合处剪切强度测试方法为：将制作得到的金属树脂结合材料放入回流焊炉中运行6次后，再次进行结合处剪切力测试。
气密性测试测试方法为：使用氦质谱检漏仪进行检测。
表1金属树脂结合材料的剪切强度、气密性测试结果
| 剪切强度 | 气密性 | IR3后剪切强度 | IR6后剪切强度 | |
| 实施例1 | >35N/mm2 | <5×10-8Pa·m3/s | >30N/mm2 | >20N/mm2 |
| 实施例2 | >35N/mm2 | <5×10-8Pa·m3/s | >30N/mm2 | >20N/mm2 |
| 实施例3 | >35N/mm2 | <5×10-8Pa·m3/s | >30N/mm2 | >20N/mm2 |
| 对比例1 | >20N/mm2 | >5×10-8Pa·m3/s | >15N/mm2 | >10N/mm2 |
| 对比例2 | >30N/mm2 | >5×10-8Pa·m3/s | >20N/mm2 | >10N/mm2 |
| 对比例3 | >30N/mm2 | >5×10-8Pa·m3/s | >20N/mm2 | >10N/mm2 |
| 对比例4 | >30N/mm2 | >5×10-8Pa·m3/s | >20N/mm2 | >10N/mm2 |
由表1可见，实施例1～实施例3与对比例1～对比例4相比，实施例1～实施例3的方法制作得到的金属树脂结合材料在常规状态下剪切强度更高、气密性更好，即使经过3次、6次回流焊后，材料依然具有良好的剪切强度，说明实施例1～实施例3的方法制作得到的材料金属与树脂的结合力强，即使在经历高温后，材料依然具有良好的结合力。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
在金属的注塑区域的边缘开设多个结合孔；
对所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔；
在所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁之上形成金属氧化膜层，所述金属氧化膜层至少覆盖所述微蚀孔的内壁；
通过注塑成型工艺将树脂与所述金属围绕所述注塑区域结合，所述树脂覆盖多个所述结合孔、所述微蚀孔以及所述金属氧化膜层。
2.根据权利要求1所述的金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，所述结合孔满足以下条件中的至少一个：
(1)所述结合孔的深度不低于所述金属的厚度的1/4；
(2)所述结合孔的直径≥0.4mm。
3.根据权利要求1所述的金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，所述结合孔在厚度方向上贯穿所述金属。
4.根据权利要求1所述的金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，所述微蚀孔的深度≥0.5μm。
5.根据权利要求1所述的金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，对注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁进行微蚀形成微蚀孔的步骤包括：
将所述金属于微蚀溶液中浸泡，所述微蚀溶液包括酸性无机溶液以及过氧化氢，所述微蚀溶液覆盖所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁；
可选地，浸泡时间为1min～3min；
可选地，所述酸性无机溶液为硫酸、或硫酸与硝酸的混合溶液，且所述酸性无机溶液的质量分数为5％～15％；
可选地，所述过氧化氢的质量分数为5％～15％。
6.根据权利要求1所述的金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，所述金属氧化膜层的厚度为0.5μm～2μm。
7.根据权利要求1所述的金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，在所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁之上形成金属氧化膜层的步骤包括：
将所述金属于氧化液中浸泡，所述氧化液覆盖所述注塑区域的金属表面以及多个所述结合孔的内壁；
可选地，浸泡时间为5min～15min；
可选地，浸泡温度为50℃～70℃。
8.根据权利要求1～7任一项所述的金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，所述树脂在流动方向上的热膨胀系数与所述金属的热膨胀系数的差异不超过±20％。
9.根据权利要求8所述的金属树脂结合材料的制作方法，其特征在于，所述金属为铜、铜合金、铝以及铝合金中的任意一种；
所述树脂为环氧树脂以及聚苯硫醚中的任意一种。
10.一种金属树脂结合材料，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的金属树脂结合材料的制作方法制作得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211371041.2A CN118024493A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 金属树脂结合材料及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211371041.2A CN118024493A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 金属树脂结合材料及其制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118024493A true CN118024493A (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=90982743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211371041.2A Pending CN118024493A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 金属树脂结合材料及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118024493A (zh) |
-
2022
- 2022-11-03 CN CN202211371041.2A patent/CN118024493A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101188027B1 (ko) | 금속과 수지의 복합체와 그 제조 방법 | |
| CN101743111A (zh) | 金属和树脂的复合体及其制造方法 | |
| CN100576980C (zh) | 用于在绝缘树脂层上形成配线的方法 | |
| JP3467471B2 (ja) | 金属インサート樹脂複合成形品の製造方法 | |
| US9573345B2 (en) | Composite of metal and resin and method for manufacturing same | |
| TWI671863B (zh) | 疊層體及半導體元件搭載用基板之製造方法 | |
| CN103228418A (zh) | 金属树脂复合体及其制造方法 | |
| CN103826822A (zh) | 铝树脂接合体及其制造方法 | |
| CN105506703A (zh) | 金属塑胶复合体的制备方法 | |
| CN118024493A (zh) | 金属树脂结合材料及其制作方法 | |
| TW201144075A (en) | Aluminum/resin/copper composite article, its manufacturing method, and lid member for sealed battery | |
| US20150237738A1 (en) | Method for producing a circuit board element, and circuit board element | |
| TW201302423A (zh) | 鋁－樹脂射出一體成形品製造用之鋁形狀體、使用其之鋁－樹脂射出一體成形品、以及其等之製造方法 | |
| CN109913872A (zh) | 一种铝合金表面微观结构制备工艺 | |
| CN112333933B (zh) | 一种混压板的制作方法及混压板 | |
| CN108724598B (zh) | 氧化锆陶瓷与塑料件的复合体及其制备方法 | |
| US2762116A (en) | Method of making metal-surfaced bodies | |
| CN108790013B (zh) | 不锈钢件与塑料件的复合体及其制备方法 | |
| EP1926358B1 (en) | Molding circuit component and process for producing the same | |
| JP6108302B2 (ja) | 密閉型電気化学デバイスおよびその製造方法 | |
| JP2018129197A (ja) | 防水コネクタ | |
| KR101366522B1 (ko) | 금속-수지 결합체 세척 방법 및 이를 이용한 전지의 전극 단자 조립체 제조 방법 | |
| CN114381722B (zh) | 钛合金表面处理方法、复合材料的制备方法及复合材料 | |
| CN111982747B (zh) | 一种测试pcb的半固化片流动性的方法 | |
| JP7376522B2 (ja) | コネクタの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |