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双面铝基板及其制备方法

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


双面铝基板及其制备方法

技术领域

本发明涉及电路板领域,特别是涉及一种双面铝基板及其制备方法。

背景技术

电路板一般由金属基板、绝缘介质层和线路铜层三位一体而制成,其中双面铝基板最为常见。一方面,在双面铝基板的生产过程中,由于层间导通的需要,需进行通孔的制作。如果双面铝基板的通孔没有被树脂填满,在过热冲击时电路板会出现爆板的问题而直接报废;如果不采用树脂塞孔,则需要多张介质层进行压合以满足填胶的需求,可是如此一来,层与层之间的介质层厚度会增加而导致电路板厚度偏厚。为此,人们通过树脂塞孔技术来解决这个问题。现有的树脂塞孔技术一般是采用普通丝印机或真空树脂塞孔机。普通丝印机虽然成本较低,但是容易出现树脂中包裹气泡、塞孔塞不满、孔口凹陷等缺陷。真空树脂塞孔机虽然可以减少树脂中包裹气泡、塞孔塞不满、孔口凹陷等缺陷,但是因为是整板印刷,需要配备多轴研磨机一起制作,薄板生产容易造成芯板变形,增加胀缩控制难度,也就是说,真空树脂塞孔机对双面铝基板的胀缩性能、拉伸强度、热冲击性能等力学性能的要求更高。

另一方面,随着各类电子元器件运行高速化和高功率化,设备在使用和运行过程中会产生相对高温,从而可能导致电路板过热而损害其性能。现有的双面铝基板,导热绝缘片是双面铝基板的核心技术,主要起到粘接、绝缘和导热的功能。导热绝缘片的导热性能越好,双面铝基板的散热效果越好,越有利于器件运行时所产生热量的扩散,从而达到提高模块的功率负荷、减小体积、延长寿命等目的。但是,导热绝缘片由于材料组成结构的限制,最大导热系数约为3W/(m〃K),难以满足大功率产品需要热量快速散发出去的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处,提供一种导热性能和力学性能更佳的双面铝基板及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:

一种双面铝基板的制备方法,包括以下步骤:

步骤S1,对铝基板按照规定尺寸进行开料,再对所述铝基板进行烘烤;

步骤S2,在烘烤后的铝基板上钻第一通孔,并在所述第一通孔内进行真空树脂塞孔,得到树脂隔层;

步骤S3,在树脂塞孔后的铝基板的两侧分别压合两个导热绝缘片;

步骤S4,在两个所述导热绝缘片远离所述铝基板的一侧分别压合两个铜箔,得到压合板;

步骤S5,在所述压合板上钻第二通孔,所述第二通孔贯穿所述树脂隔层;所述第二通孔小于所述第一通孔;

步骤S6,对钻第二通孔后的压合板进行沉铜,对钻第二通孔后的压合板进行沉铜,在所述第二通孔的内壁和所述铜箔表面形成覆铜层;

步骤S7,对所述压合板表面的铜箔和覆铜层进行蚀刻,得到导电图案。

如此通过步骤S1~步骤S7,通过烘烤降低电路板的胀缩率,从而可以满足后续真空树脂塞孔对板材胀缩性能的要求;通过真空树脂塞孔提高电路板的热冲击性能,避免电路板出现爆板、变形等现象,同时可以减少树脂中包裹气泡、塞孔塞不满、孔口凹陷等缺陷;通过沉铜在第二通孔的内壁和铜箔表面形成覆铜层,对压合板表面的铜箔和覆铜层进行蚀刻,可以实现铝基板与导电图案的电性导通,提高电路板的导热效果,同时通过对位于第一通孔区域的铜箔和覆铜层进行蚀刻,可以释放该区域应力,从而能够在电路板工作时为塞孔树脂提供热膨胀应力释放空间,有效预防因塞孔树脂与铝基板和导热绝缘片之间热膨胀系数差异而导致爆板、变形等现象,从而提高电路板的力学性能。

在其中一种实施方式,在所述步骤S1中,所述烘烤操作的温度为100~120℃,时间4~6h。

例如,在所述步骤S1中,所述烘烤操作的温度为100℃,时间6h。又如,所述烘烤操作的温度为120℃,时间4h。又如,所述烘烤操作的温度为110℃,时间5h。

本发明人发现,经过温度为100~120℃,时间4~6h的烘烤处理后,铝基板的胀缩率可以下降80%~85%,从而可以满足后续真空树脂塞孔对板材胀缩性能的要求。

在其中一种实施方式,在所述步骤S3中,在所述铝基板的两侧分别压合两个导热绝缘片的操作之前,还对树脂塞孔后的铝基板进行拉丝。

本发明人发现,通过对树脂塞孔后的铝基板进行拉丝,既可以提高铝基板表面光滑度,还可以减少第一通孔区域应力,有效预防因塞孔树脂与铝基板之间热膨胀系数差异而导致爆板、变形等现象。

在其中一种实施方式,所述方法还包括以下步骤:步骤S8,对蚀刻后的压合板进行后续处理,对蚀刻后的压合板进行后续处理,所述后续处理包括阻焊、文字、成型、清洗、电测、OSP、FQC和包装,得到双面铝基板。

在其中一种实施方式,所述导热绝缘片采用导热树脂组合物制成得到,所述导热树脂组合物包括以下质量份的原料:基体树脂150份、纤维预混物180~225份和粉末预混物90~112份;

其中,所述纤维预混物包括碳化硅纤维、氧化铝纤维、KH560偶联剂和NDZ101偶联剂,所述碳化硅纤维、所述氧化铝纤维、所述KH560偶联剂和所述NDZ101偶联剂的质量比例为100:80~120:1~2:1~2;

其中,所述粉末预混物包括石墨粉末、氧化硅粉末、KH570偶联剂和NDZ102偶联剂,所述石墨粉末、所述氧化硅粉末、所述KH570偶联剂和所述NDZ102偶联剂的质量比例为100:80~120:1~2:1~2。

在其中一种实施方式,所述纤维预混物是由以下方式制备得到:将碳化硅纤维、KH560偶联剂和异丙醇混合,在120~140℃处理20~30分钟;再加入氧化铝纤维和NDZ101偶联剂,在150~180℃处理10~20分钟,直到异丙醇挥发。

优选地,所述碳化硅纤维的数均纤维直径10~100μm,所述氧化铝纤维的数均纤维直径10~100μm。

本发明人发现,采用偶联剂预处理碳化硅纤维和氧化铝纤维,可以提高导热绝缘片的导热性能和力学性能;进一步地选择KH560偶联剂和NDZ101偶联剂,可以更好地提高导热绝缘片的导热性能和力学性能;进一步地将碳化硅纤维先经过KH560偶联剂和异丙醇(作为稀释剂)在120~140℃处理20~30分钟,再加入氧化铝纤维经过NDZ101偶联剂在150~180℃处理10~20分钟,可以进一步地提高导热绝缘片的导热性能和力学性能;这可能是因为经过这种处理后,碳化硅纤维和氧化铝纤维在基体树脂中相互掺杂生成了牢固的纤维网,从而大大提高了导热绝缘片的导热性能和力学性能。

在其中一种实施方式,所述粉末预混物是由以下方式制备得到:将石墨粉末、KH570偶联剂和异丙醇,在100~120℃处理20~30分钟;再加入氧化硅粉末和NDZ102偶联剂,在120~140℃处理10~20分钟,直到异丙醇挥发。

优选地,所述石墨粉末的数均粒径为1~5μm,所述氧化硅粉末的数均粒径为5~10μm。

本发明人发现,采用偶联剂预处理石墨粉末和氧化硅粉末,可以提高电路板的导热性能和力学性能;进一步地选择KH570偶联剂和NDZ102偶联剂,可以更好地提高导热绝缘片的导热性能和力学性能;进一步地将石墨粉末先经过KH570偶联剂和异丙醇(作为稀释剂)在100~120℃处理20~30分钟,再加入氧化硅粉末经过NDZ102偶联剂在120~140℃处理10~20分钟,可以进一步地提高导热绝缘片的导热性能和力学性能;这可能是因为经过这种处理后,石墨小粒子和氧化硅大粒子会嵌入基体树脂的纤维网中形成牢固且致密的纤维网,从而大大提高了导热绝缘片的导热性能和力学性能。

在其中一种实施方式,所述基体树脂为LDPE、HDPE、PVC、PS、ABS、PA、PP、PMMA或PE。

在其中一种实施方式,所述导热绝缘片是由以下方式制备得到:将所述基体树脂、所述纤维预混物和所述粉末预混物放入螺杆挤出机中混合均匀并挤出造粒,然后依次进行干燥和注塑制样,得到导热绝缘片。

一种双面铝基板,由上述双面铝基板的制备方法制备得到。

与现有技术相比,本发明至少具有以下优点:

本发明方法通过步骤S1~步骤S7,通过烘烤降低电路板的胀缩率,从而可以满足后续真空树脂塞孔对板材胀缩性能的要求;通过真空树脂塞孔提高电路板的热冲击性能,避免电路板出现爆板、变形等现象,同时可以减少树脂中包裹气泡、塞孔塞不满、孔口凹陷等缺陷;通过沉铜在第二通孔的内壁和铜箔表面形成覆铜层,对压合板表面的铜箔和覆铜层进行蚀刻,可以实现铝基板与导电图案的电性导通,提高电路板的导热效果,同时通过对位于第一通孔区域的铜箔和覆铜层进行蚀刻,可以释放该区域应力,从而能够在电路板工作时为塞孔树脂提供热膨胀应力释放空间,有效预防因塞孔树脂与铝基板和导热绝缘片之间热膨胀系数差异而导致爆板、变形等现象,从而提高电路板的力学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的一种双面铝基板的制备方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

实施例1

一种导热绝缘片的制备方法,包括以下步骤:

将碳化硅纤维、KH560偶联剂和异丙醇混合,在120℃处理30分钟;再加入氧化铝纤维和NDZ101偶联剂,在150℃处理20分钟,直到异丙醇挥发,得到纤维预混物;其中,所述碳化硅纤维、所述氧化铝纤维、所述KH560偶联剂、所述NDZ101偶联剂和所述异丙醇的质量比例为100:80:1:1:15;

将石墨颗粒、KH570偶联剂和异丙醇,在100℃处理30分钟;再加入氧化硅颗粒和NDZ102偶联剂,在120℃处理20分钟,直到异丙醇挥发,得到颗粒预混物;其中,所述石墨颗粒、所述氧化硅颗粒、所述KH570偶联剂、所述NDZ102偶联剂和所述异丙醇的质量比例为100:120:2:2:30;

所述基体树脂为ABS。将所述基体树脂、所述纤维预混物和所述颗粒预混物放入螺杆挤出机中混合均匀并挤出造粒(温度250~285℃),然后依次进行干燥和注塑制样,得到导热绝缘片;其中,所述基体树脂、所述纤维预混物和所述颗粒预混物的质量比例为150:182:112。

使用热常数分析仪测定实施例1导热绝缘片试样的热导率,测得试样的热导率为7.48W/m.k,远高于一般ABS的热导率约0.24w/m.k。按国标GB/T 1040-92测试试样的拉伸强度,测得试样的拉伸强度为116.8MPa,远高于一般ABS的拉伸强度50MPa。

实施例2

一种导热绝缘片的制备方法,包括以下步骤:

将碳化硅纤维、KH560偶联剂和异丙醇混合,在140℃处理20分钟;再加入氧化铝纤维和NDZ101偶联剂,在180℃处理20分钟,直到异丙醇挥发,得到纤维预混物;其中,所述碳化硅纤维、所述氧化铝纤维、所述KH560偶联剂、所述NDZ101偶联剂和所述异丙醇的质量比例为100:120:2:2:25;

将石墨颗粒、KH570偶联剂和异丙醇,在120℃处理20分钟;再加入氧化硅颗粒和NDZ102偶联剂,在140℃处理10分钟,直到异丙醇挥发,得到颗粒预混物;其中,所述石墨颗粒、所述氧化硅颗粒、所述KH570偶联剂、所述NDZ102偶联剂和所述异丙醇的质量比例为100:80:1:1:20~30;

所述基体树脂为PA。将所述基体树脂、所述纤维预混物和所述颗粒预混物放入螺杆挤出机中混合均匀并挤出造粒(温度250~285℃),然后依次进行干燥和注塑制样,得到导热绝缘片;其中,所述基体树脂、所述纤维预混物和所述颗粒预混物的质量比例为150:224:91。

使用热常数分析仪测定实施例2导热绝缘片试样的热导率,测得试样的热导率为7.84W/m.k,远高于一般PA的热导率约0.25w/m.k。按国标GB/T 1040-92测试试样的拉伸强度,测得试样的拉伸强度为109.6MPa,远高于一般PA的拉伸强度50MPa。

实施例3

一种导热绝缘片的制备方法,包括以下步骤:

将碳化硅纤维、KH560偶联剂和异丙醇混合,在130℃处理25分钟;再加入氧化铝纤维和NDZ101偶联剂,在165℃处理15分钟,直到异丙醇挥发,得到纤维预混物;其中,所述碳化硅纤维、所述氧化铝纤维、所述KH560偶联剂、所述NDZ101偶联剂和所述异丙醇的质量比例为100:100:1.5:1.5:20;

将石墨颗粒、KH570偶联剂和异丙醇,在110℃处理25分钟;再加入氧化硅颗粒和NDZ102偶联剂,在130℃处理15分钟,直到异丙醇挥发,得到颗粒预混物;其中,所述石墨颗粒、所述氧化硅颗粒、所述KH570偶联剂、所述NDZ102偶联剂和所述异丙醇的质量比例为100:100:1.5:1.5:25;

所述基体树脂为PP。将所述基体树脂、所述纤维预混物和所述颗粒预混物放入螺杆挤出机中混合均匀并挤出造粒(温度250~285℃),然后依次进行干燥和注塑制样,得到导热绝缘片;其中,所述基体树脂、所述纤维预混物和所述颗粒预混物的质量比例为150:203:102。

使用热常数分析仪测定实施例3导热绝缘片试样的热导率,测得试样的热导率为7.91W/m.k,远高于一般PP的热导率约0.24w/m.k。按国标GB/T 1040-92测试试样的拉伸强度,测得试样的拉伸强度为118.8MPa,远高于一般PP的拉伸强度50MPa。

对比例4

对比例4与实施例3的区别在于:将基体树脂、碳化硅纤维、氧化铝纤维、KH560偶联剂和NDZ101偶联剂以及石墨颗粒、氧化硅颗粒、KH570偶联剂和NDZ102偶联剂放入螺杆挤出机中混合均匀并挤出造粒(温度250~285℃),然后依次进行干燥和注塑制样,得到导热绝缘片。

使用热常数分析仪测定对比例4导热绝缘片试样的热导率,测得试样的热导率为6.67W/m.k,远低于实施例3的导热绝缘片试样。按国标GB/T 1040-92测试试样的拉伸强度,测得试样的拉伸强度为94.5MPa,远低于实施例3的导热绝缘片试样。通过结果分析可以看出,经过本发明的特定预处理,可以大大提高导热绝缘片的导热性能和力学性能。

实施例5

请参见图1,一种双面铝基板制备方法,包括以下步骤:

S1,对铝基板按照规定尺寸进行开料,再进行烘烤;所述烘烤操作的温度为100~120℃,时间4~6h;

S2,在烘烤后的铝基板上钻第一通孔,并在所述第一通孔内进行真空树脂塞孔,得到树脂隔层;

S3,对树脂塞孔后的铝基板进行拉丝,再在所述铝基板的两侧分别压合两个实施例3制备得到的导热绝缘片;

S4,在两个所述导热绝缘片远离所述铝基板的一侧分别压合两个铜箔,得到压合板;

S5,在所述压合板上钻第二通孔,所述第二通孔贯穿所述树脂隔层;所述第二通孔小于所述第一通孔;

S6,对钻第二通孔后的压合板进行沉铜,对钻第二通孔后的压合板进行沉铜,在所述第二通孔的内壁和所述铜箔表面形成覆铜层;

S7,对所述压合板表面的铜箔和覆铜层进行蚀刻,得到导电图案;

S8,对蚀刻后的压合板进行后续处理,所述后续处理包括阻焊、文字、成型、清洗、电测、OSP、FQC和包装,得到双面铝基板。

双面铝基板性能检测如下表所示:

表1双面铝基板性能检测

由上表分析可知,实施例5的双面铝基板试样除了高导热性,还具有良好的阻燃性、可焊性、热冲击性等力学性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,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,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术分类

06120115636512