CN101848604B - 高导热cem-3覆铜板制备方法 - Google Patents

高导热cem-3覆铜板制备方法 Download PDF

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Abstract

高导热CEM-3覆铜板制备方法，依下述方法和工艺进行：一.制备芯料——用环氧树脂/酚醛树脂为主固化剂，加入偶联剂、填料及固化促进剂，用丁酮调制成芯料用树脂液，用上述芯料胶水浸渍玻纤纸，呈半固化状态，制成芯料；二.制备面料——将环氧树脂/酚醛树脂固化体系，用丁酮将其溶解，加入填料，用丁酮调制成面料用树脂液，用于浸渍玻纤布并固化，制成面料；三是配料及层压成型。本发明除具有一般通用型CEM-3复合基覆铜板所具有的绝缘性、电气性能、机械性能等基本性能外，还有良好的导热性和高CTI、较高的耐热性和良好的PCB工艺加工性。适用于需要导热性良好的LED、车载***、变频电源等产品中，可大幅提高电子器件的散热性，提高电子产品的可靠性。

Description

高导热CEM-3覆铜板制备方法
技术领域
本发明是一种覆铜箔层压板CEM-3的制备方法，具体是高导热型和高耐漏电起痕指数的复合基覆铜板CEM-3的制备方法，该发明制备的产品是印制电路板(PCB)用覆铜箔层压板的一种复合基板材。
背景技术
随着低碳经济的发展，发光二极管(LED)已成为主流的环保节能类发光产品，其用途十分广泛，如LED电视、LED景观照明、LED特种照明(矿灯、应急灯等)、LED汽车灯饰、LED信号标志等等。LED要保持长寿命及高亮度，需要解决电源、LED光源、散热、安全四大关键技术。LED产品的“散热难”问题一直是LED生产企业难以解决的核心问题之一，其直接影响LED的发光效率、使用寿命及产品的可靠性等。例如，LED仅能将20％左右的电能转化为光能，剩余80％左右的电能会转化为热能；效率为70％的电源会将30％的电能转换为热能，除非将热量散发出去，否则灯泡温度的陆续上升将会大幅降低LED和电源的使用寿命。
在LED产品的应用中，不论用于显示器背光源、指示灯，还是一般照明，通常会视需要将多个LED组装在一电路基板上。该电路基板，一方面承载LED模块结构，另一方面，随着LED输出功率越来越高，基板还扮演散热的角色-将LED芯片产生的热传递出去。因此，电路基板材料的选择，必须兼顾结构强度及散热需求。
传统采用的CEM-3板材，热导率在0.4-0.6W/m.k左右。采用环氧树脂/双氰胺固化体系，用氢氧化铝做填料，具有高的剥离强度、良好的绝缘性能、优良的加工性及较低的成本，但是存在热导率低、耐热性较低，Z轴方向热膨胀系数大等缺点，用在LED电视、LED照明、电源基板等产品上，存在散热性差，易导致产品老化，寿命缩短、功耗增大、可靠性降低等缺点，所以提高CEM-3的导热性、高CTI性能，提供一种性价比良好的覆铜板，成为电子技术领域研发的方向之一。
高热传导性CEM-3复合基覆铜箔层压板正是为了满足LED的需求而发展起来的一种新型覆铜板，目前在国内尚未有报道和生产，国外仅有松下电工、住友电工等几家公司有此类产品介绍。该产品除具有一般通用型CEM-3复合基覆铜板所具有的绝缘性、电气性能、机械性能等基本性能外，还具有良好的导热性特点，适用于使用在需要导热性良好的LED、车载***、变频电源等产品中。该产品相对导热性能良好的金属基覆铜箔板，除具有价格优势外，还具有可制作孔金属化双面导通的印制电路板特性。
发明内容
本发明的目的，是克服传统CEM-3板材之不足，提供一种高导热型和高耐漏电起痕指数的复合基覆铜板CEM-3的制备方法。
本发明之CEM-3覆铜板的制备方法和工艺流程如下：
Ⅰ芯料的制备方法
a.用环氧树脂/酚醛树脂为主固化剂，加入偶联剂及填料。所说偶联剂是KH-550、KH-560等；所说填料是氧化铝、氮化铝、氧化镁、氮化硼、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石粉、钛白粉等中的一种或几种的混合物。其间的配比为：
以环氧树脂重量份为100计，
酚醛树脂为        20～30份
固化促进剂        0.03-0.5份
偶联剂为          1.5～4.5份
填料为            100～300份
b.将以上材料用丁酮调制成芯料用树脂液；
c.用上述芯料胶水浸渍玻纤纸，在温度130℃-210℃下使其成半固化状态，制成芯料；
Ⅱ面料的制备方法
d.用环氧树脂/酚醛树脂固化体系，用丁酮将其溶解成粘度为25±10s(Φ4杯)的溶液，加入氢氧化铝或氢氧化镁、氮化硼、氮化铝、氧化铝中的一种或两种以上的混合物作填料。
所说环氧树脂/酚醛树脂的固化体系，以环氧树脂的重量份为100计，酚醛树脂为25±5；氢氧化铝或氢氧化镁的重量份是50～100，固化促进剂：0.03-0.3份。
e.将以上材料用丁酮调制成面料用树脂液；
f.用上述面料胶水浸渍玻纤布，在温度130℃-210℃下使其成半固化状态，制成面料；
Ⅲ配料及层压成型
g.根据厚度需要，叠加1-10张上述芯料。在叠加的芯料上下表面各贴上述面料，在面料的一面或两面覆铜箔。在温度80℃-200℃、压力10-100Kg/cm2和真空度-60mmHg以下，热压成型。
本发明除具有一般通用型CEM-3复合基覆铜板所具有的绝缘性、电气性能、机械性能等基本性能外，还有良好的导热性和高CTI特点，热导率≥1W/m.k、CTI≥600V、较高的耐热性和良好的PCB工艺加工型。适用于需要导热性良好的LED、车载***、变频电源等产品中，可大幅提高电子产品的散热性、高可靠性，为环保节能的产品。
附图说明
图1.CEM-3覆铜板制作流程示意图
具体实施方式
以下结合附图叙述三个实施例，对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于这几个实施例。
实施例1：一种CEM-3覆铜板的制备方法
a.制备芯料树脂，其组分重量份为：
双酚A型环氧树脂90份，novolak型环氧树脂            10份，
酚醛树脂       30份，填料Al2O3                    240份，
填料钛白粉     10份，填料滑石粉                   20份
偶联剂KH-560   4.5份 固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑  0.03份，
b.将以上材料用丁酮调制成芯料用树脂液；
c.用上述树脂液浸渍玻纤纸，在温度130-210℃下使其成半固化状态，制成芯料粘结片。
d.制备面料树脂基体，其组分(重量份)为：
双酚A型环氧树脂70份，        溴化环氧树脂 30份，
含氮的novolak型酚醛树脂20份  Al(OH)3      20份，
氮化硼40份                   固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.05份
e.将以上材料用丁酮调制成芯料用树脂液；
f.用上述芯料胶水浸渍7628玻纤布，在温度130-210℃干燥后、切片制成面料粘结片。
g.压制1.6mm厚度板材，选用3张芯料，上下两面各贴一张面料，一面或两面覆铜箔，在温度80℃-200℃、压力10-100Kg/cm2和真空度-60mmHg以下，保温保压60分钟，制成CEM-3型覆铜箔层压板。
实施例2：一种CEM-3覆铜板的制备方法
a.制备芯料树脂，其组分重量份为：
双酚A型环氧树脂90份，novolak型环氧树脂10份，
酚醛树脂20份，       填料Al(OH)3        40份，
填料氮化硼80份，     偶联剂KH-560       1.5份，
固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑 0.4份
b.将以上材料用丁酮调制成芯料用树脂液；
c.用上述树脂液浸渍玻纤纸，在130-210℃干燥后、切片制成芯料；
d.制备面料树脂，其组分(重量份)为：
双酚A型环氧树脂70份，        溴化环氧树脂  30份，
含氮的novolak型酚醛树脂30份  Al(OH)3      40份，
氮化铝60份                   固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.2份
e.将以上材料用丁酮调制成面料用树脂液；
f.用上述树脂液浸渍7628玻纤布，在130-210℃干燥后、切片制成面料；
g.压制1.6mm厚度板材，选用3张芯料，上下两面各贴一张面料，一面或两面覆铜箔，层压成型温度170℃，单位压力30-60kgf/cm2和真空度-60mmHg以下，保温保压60分钟，制成CEM-3型覆铜箔层压板。
实施例3：一种CEM-3覆铜板的制备方法
a.制备芯料树脂，其组分(重量份)为：
双酚A型环氧树脂100份，酚醛树脂       25份，
填料Al(OH)3 80份，    填料氮化铝     20份，
填料氧化镁120份，     偶联剂KH-560   2.5份；
固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.1份。
b.将以上材料用丁酮调制成芯料用树脂液；
c.用上述树脂液浸渍玻纤纸，在130-210℃干燥后、切片制成芯料；
d.制备面料树脂，其组分为：
双酚A型环氧树脂70份，         溴化环氧树脂  30份，
含氮的novolak型酚醛树脂25份   Mg(OH)3       30份，
氮化铝40份                    固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.2份
e.将以上材料用丁酮调制成面料用树脂液；
f.用上述树脂液浸渍7628玻纤布，在130-210℃干燥后、切片制成面料；
g.压制2.0mm厚度板材，选用6张芯料，上下两面各贴一张面料，一面或两面覆铜箔，层压成型温度170℃，在单位压力30kgf/cm2和真空度-60mmHg以下，保温保压60分钟，制成CEM-3型覆铜箔层压板。
本发明与传统CEM-3的制备方法比较，板材的热导率(测试方法采用ASTM5470)和相比漏电起痕指数，测试结果见下表。耐漏电痕迹性按IEC电解液滴下法试验；阻燃性按UL-94试验。
结果比较分析：
1从以上的性能结果看，本发明的产品热导率都大于或等于1W/mk。而普通的CEM-3产品的热导率在0.5W/mk左右。
2本发明的产品相比漏电起痕指数都大于或等于600V，Td在330℃以上，T260大于60min。而普通的CEM-3产品的CTI在200V，T260为7min左右，Td在310℃以下。
3从常规性能的浮焊、炸板比较，本发明的产品远远高于普通的CEM-3产品；压力锅后的炸板远远大于普通的板材，说明该款板材的耐湿性好。

Claims (1)

1.高导热CEM-3覆铜板制备方法，其特征在于，依下述方法和工艺进行：
I芯料的制备方法
a.用环氧树脂/酚醛树脂为主固化剂，加入偶联剂、填料及固化促进剂；所说偶联剂是KH-550或KH-560；其间的配比为：
双酚A型环氧树脂90份，novolak型环氧树脂10份；
酚醛树脂30份；
填料：Al2O3240份，钛白粉10份，滑石粉20份；
偶联剂4.5份；
固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.03份；
或者为：双酚A型环氧树脂90份，novolak型环氧树脂10份；
酚醛树脂20份；
填料：Al(OH)340份，氮化硼80份；
偶联剂1.5份；
固化促进剂2-乙基-4-甲基咪唑0.4份；
b.将以上材料用丁酮调制成芯料用树脂液；
c.用上述芯料胶水浸渍玻纤纸，在温度130℃-210℃下使其成半固化状态，制成芯料；
II面料的制备方法
d.用环氧树脂/酚醛树脂固化体系，用丁酮将其溶解成粘度为25±10s的溶液，加入氢氧化铝或氢氧化镁、氮化硼、氮化铝、氧化铝中的两种以上的混合物作填料；
所说环氧树脂/酚醛树脂的固化体系，以环氧树脂的重量份为100计，酚醛树脂为25±5；填料的重量份是60-100，固化促进剂为0.03-0.3份；
e.将以上材料用丁酮调整成面料用树脂液；
f.用上述面料胶水浸渍玻纤布，在温度130℃-210℃下使其成半固化状态，制成面料；
III配料及层压成型
g.根据厚度需要，叠加1-10张上述芯料，在叠加的芯料上下表面各贴上述面料，在面料的一面或两面覆铜箔；在温度80℃-200℃、压力10-100kg/cm2和真空度-60mmHg以下，热压成型。
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