CN113022049A - 一种新型覆铜板结构及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
一种新型覆铜板结构，采用热压合工艺制作，其中至少一层绝缘层位于一层导体层之下，所述绝缘层与导体层之间采用热压合胶结，在绝缘层与导体层之间设有胶结层，所述胶结层至少包含三层结构，其中至少一层为垂直排列的有机硅绝缘纤维管，在有机硅绝缘纤维管的两面设有EVA热熔胶层，所述绝缘层由填料、环氧树脂基体与固化剂组成，所述填料、环氧树脂基体与固化剂均匀混合。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料领域，具体来说是一种新型覆铜板结构及其制作工艺。
背景技术
现有的覆铜板(CCL)的生产成本构成中，大多数材料的成本难以降低，难以达到降低生产成本的目的。以使用比例最高的玻纤环氧基板为例，原材料占生产成本约70～80％左右，其余则为人工、水电及折旧等难以降低的部分；在原材料成本中，玻纤布约占四成多、铜箔占近三成、环氧树脂亦占近三成。其中玻纤布和铜箔由于主要依赖于上游原料厂家，可替代材料不多，并且现今国际石油价格节节攀高，所以无法降低玻纤布和铜箔的成本。
EVA胶膜是用EVA为主要成膜物质，添加各种助剂后，经流延工艺成型，该胶膜在常温时无粘性，放入层压机内加热、加压、抽真空、装框，最后制成组件。
在现有技术中，由于覆铜板基体耐热性不好但是，普通环氧树脂的使用温度一般不超过200℃，所以覆铜板结构未采用热压合胶结工艺制作。所以本发明提出了一种采用热压合胶结工艺制作而成的新型覆铜板结构及其制作工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型覆铜板结构及其制作工艺，采用了耐高温的环氧树脂作为主要的基体材料，实现了热压合技术生产覆铜板的工艺。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种新型覆铜板结构，其中至少一层绝缘层位于一层导体层之下，所述绝缘层与导体层之间采用热压合胶结，在绝缘层与导体层之间设有胶结层，所述胶结层至少包含三层结构，其中至少一层为垂直排列的有机硅绝缘纤维管状结构，在有机硅绝缘纤维管结构的两面设有EVA热熔胶层，所述绝缘层由填料、环氧树脂基体与固化剂组成，所述填料、环氧树脂基体与固化剂均匀混合，环氧树脂基体与填料各组分之间重量百分比含量为：
环氧树脂基体：57.5%-67.5%
填料：12.5%-22.5%
固化剂：20%-30%
优选的，所述有机硅绝缘纤维管为实心圆柱结构，在所述有机硅绝缘纤维管的外部包覆有丁苯胶乳绝缘层，所述有有机硅绝缘纤维管状结构截面直径在10~30微米之间。
优选的，所述固化剂为一种胺基固化剂，所述胺基固化剂包含碳硼烷基和胺基，所述胺基固化剂含有两个胺基，所述两个胺基分别为所述胺基固化剂的端基，所述胺基直接与所述碳硼烷基团连接，或者，所述胺基分别通过芳香烃结构、硅基或硅氧基与所述碳硼烷基团连接。
优选的，所述环氧树脂基体选自双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、酚醛环氧树脂和氢化酚醛环氧树脂中的至少一种。
一种新型覆铜板的制作工艺，其特征在于,包含以下步骤：
（1）惰性保护氛围中，将碳硼烷分散于醚类溶剂中，得到碳硼烷溶液；
（2）所述碳硼烷溶液冷却至-70～-40℃，向溶液中加入金属类去质子化试剂，室温反应得到第一中间体；
（3）向所述溶液中加入卤代硅烷或卤代硅氧烷，所述第一中间体与所述硅烷或硅氧烷于30-40℃回流反应，得到第二中间体；
（4）将所述溶液降温至-30～-10℃，向所述溶液中通入氨气，反应得到所述胺基固化剂；
（5）将所述胺基固化剂与环氧树脂基体和调料按照比例混合，得到所述绝缘层基体；
（6）通过熔融沉淀的方式将丁苯胶乳绝缘层包覆于有机硅绝缘纤维管外部；
（7）将所述基体放置于真空箱中，并在基体上依次铺设EVA热熔胶层，有机硅绝缘纤维管状结构层，EVA热熔胶层，并给予一定压力，将之中的空气排空；
（8）将排气后的板状结构移动至热压机中进行压合，其单位压力为30Mpa，温度为180°C，持续时间为150分钟，完成后随室温冷却制得新型覆铜板结构。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2是本发明中的环氧树脂在空气气氛中的热失重曲线图。
图示说明：1-导体层；2-EVA热熔胶层；3-有机硅绝缘纤维管；4-绝缘层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
一种新型覆铜板结构，其中至少一层绝缘层4位于一层导体层1之下，所述绝缘层4与导体层1之间采用热压合胶结，在绝缘层4与导体层1之间设有胶结层，所述胶结层至少包含三层结构，其中至少一层为垂直排列的有机硅绝缘纤维管3，在有机硅绝缘纤维管3的两面设有EVA热熔胶层2，所述绝缘层4由填料、环氧树脂基体与固化剂组成，所述填料、环氧树脂基体与固化剂均匀混合，环氧树脂基体与填料各组分之间重量百分比含量为：
环氧树脂基体：57.5%-67.5%
填料：12.5%-22.5%
固化剂：20%-30%
所述固化剂为一种胺基固化剂，所述胺基固化剂包含碳硼烷基和胺基，所述胺基固化剂含有两个胺基，所述两个胺基分别为所述胺基固化剂的端基，所述胺基直接与所述碳硼烷基团连接，或者，所述胺基分别通过芳香烃结构、硅基或硅氧基与所述碳硼烷基团连接。
所述环氧树脂基体选自双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、酚醛环氧树脂和氢化酚醛环氧树脂中的至少一种。
通过实验获得以下数据，如图1所示：
以酚醛环氧树脂F51为环氧树脂基体，以A结构双胺基间位碳硼烷为固化剂，按照F51与A结构双胺基间位碳硼烷的质量比为100:20的比例混合，在180℃下固化2h后，得到耐高温环氧树脂固化物。
在空气气氛中测试固化物的热失重情况：800℃下的质量保持率为76％(图2中的曲线e)。
经粘接强度测试，环氧树脂固化物在室温下粘接强度为14.5MPa，经600℃空气中老化1h后的粘接强度为2.8MPa。
以酚醛环氧树脂F44为环氧树脂基体，以B结构中的双(间胺苯基)间位碳硼烷为固化剂，按照F44与双(间胺苯基)间位碳硼烷的质量比为100:50的比例混合，在160℃下固化4h后，得到耐高温环氧树脂固化物。
在空气气氛中测试固化物的热失重情况：800℃下的质量保持率为71％(图2中的曲线d)。
经粘接强度测试，环氧树脂固化物在室温下粘接强度为15.8MPa，经600℃空气中老化1h后的粘接强度为2.6MPa。
以双酚A型环氧树脂E51为环氧树脂基体，以C结构中的双(胺基甲基苯基硅基)间位碳硼烷为固化剂，按照E51与双(胺苯基甲基苯基)硅基碳硼烷的质量比为100:120的比例混合，在150℃下固化5h后，得到耐高温环氧树脂固化物。
在空气气氛中测试固化物的热失重情况：800℃下的质量保持率为60％(图2中的曲线b)。
经粘接强度测试，环氧树脂固化物室温下粘接强度为16.8MPa，经600℃空气中老化1h后的粘接强度为2.1MPa。
以酚醛环氧树脂F51和多官能环氧树脂AG80按照80:20的质量比混合后作为环氧树脂基体，以B结构中的双(对胺苯基)间位碳硼烷为固化剂，按照混合后环氧树脂与双(对胺苯基)间位碳硼烷的质量比为100:80的比例混合，在120℃下固化8h后，得到耐高温环氧树脂固化物。
在空气气氛中测试固化物的热失重情况：800℃下的质量保持率为64％(图2中的曲线c)。
经粘接强度测试，环氧树脂固化物室温下粘接强度为18.2MPa，经600℃空气中老化1h后的粘接强度为2.9MPa。
综上所述，此种环氧树脂所制作而成的基体具有良好的热稳定性。
所述填料为一种无机粉末填料，其粉末直径在5~10微米之间，所述粉末选至氧化铝粉，氧化镁粉，氢氧化镁粉、氢氧化铝粉、白垩粉、层状硅酸盐粉末、重晶石粉末、海泡石粉、滑石粉、云母粉之中至少一种或多种粉末混合，其5-10微米的填料进一步增强了环氧树脂基体的力学效益。
所述有机硅绝缘纤维管为实心圆柱结构，在所述有机硅绝缘纤维管的外部包覆有丁苯胶乳绝缘层，所述有有机硅绝缘纤维管状结构截面直径在10~30微米之间，而所述丁苯胶乳绝缘层包覆在所述有机硅绝缘纤维管状结构上的厚度在15~35微米之间。有机硅绝缘纤维管具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，所述有机硅绝缘纤维管的外部通过熔融沉积方式包覆有丁苯胶乳绝缘层，丁苯胶乳绝缘层进一步加强了纤维管的绝缘性能，而且能够起到包覆和并联效果。
.一种新型覆铜板的制作工艺,包含以下步骤：
（1）惰性保护氛围中，将碳硼烷分散于醚类溶剂中，得到碳硼烷溶液；
（2）所述碳硼烷溶液冷却至-70～-40℃，向溶液中加入金属类去质子化试剂，室温反应得到第一中间体；
（3）向所述溶液中加入卤代硅烷或卤代硅氧烷，所述第一中间体与所述硅烷或硅氧烷于30-40℃回流反应，得到第二中间体；
（4）将所述溶液降温至-30～-10℃，向所述溶液中通入氨气，反应得到所述胺基固化剂；
（5）将所述胺基固化剂与环氧树脂基体和调料按照比例混合，得到所述绝缘层基体；
（6）通过熔融沉淀的方式将丁苯胶乳绝缘层包覆于有机硅绝缘纤维管外部；
（7）将所述基体放置于真空箱中，并在基体上依次铺设EVA热熔胶层，有机硅绝缘纤维管状结构层，EVA热熔胶层，并给予一定压力，将之中的空气排空；
（8）将排气后的板状结构移动至热压机中进行热压合胶结，其单位压力为MPa，温度为180°C，持续时间为150分钟，完成后随室温冷却制得新型覆铜板结构。
采用这样的方法，使得能够采用热压合工艺制作覆铜板，具有优秀的经济价值，并且具有有些的性能。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种新型覆铜板结构，其中至少一层绝缘层（4）位于一层导体层（1）之下，其特征在于：所述绝缘层与导体层（1）之间采用热压合胶结，在绝缘层（4）与导体层（1）之间设有胶结层，所述胶结层至少包含三层结构，其中至少一层为垂直排列的有机硅绝缘纤维管（3），在有机硅绝缘纤维管（3）的两面设有EVA热熔胶层（2），所述绝缘层（4）由填料、环氧树脂基体与固化剂组成，所述填料、环氧树脂基体与固化剂均匀混合，环氧树脂基体与填料各组分之间重量百分比含量为：环氧树脂基体：57.5%-67.5%，填料：12.5%-22.5%，固化剂：20%-30%。
2.根据权利要求1所述的一种新型覆铜板结构，其特征在于：所述有机硅绝缘纤维管（3）为实心圆柱结构，在所述有机硅绝缘纤维管（3）的外部包覆有丁苯胶乳绝缘层，所述有有机硅绝缘纤维管（3）截面直径在10~30微米之间。
3.根据权利要求1所述的一种新型覆铜板结构，其特征在于：所述固化剂为一种胺基固化剂，所述胺基固化剂包含碳硼烷基和胺基，所述胺基固化剂含有两个胺基，所述两个胺基分别为所述胺基固化剂的端基，所述胺基直接与所述碳硼烷基团连接，或者，所述胺基分别通过芳香烃结构、硅基或硅氧基与所述碳硼烷基团连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型覆铜板结构，其特征在于：所述环氧树脂基体选自双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、酚醛环氧树脂和氢化酚醛环氧树脂中的至少一种。
5.一种新型覆铜板的制作工艺，其特征在于,包含以下步骤：
（1）惰性保护氛围中，将碳硼烷分散于醚类溶剂中，得到碳硼烷溶液；
（2）所述碳硼烷溶液冷却至-70～-40℃，向溶液中加入金属类去质子化试剂，室温反应得到第一中间体；
（3）向所述溶液中加入卤代硅烷或卤代硅氧烷，所述第一中间体与所述硅烷或硅氧烷于30-40℃回流反应，得到第二中间体；
（4）将所述溶液降温至-30～-10℃，向所述溶液中通入氨气，反应得到所述胺基固化剂；
（5）将所述胺基固化剂与环氧树脂基体和调料按照比例混合，得到所述绝缘层基体；
（6）通过熔融沉淀的方式将丁苯胶乳绝缘层包覆于有机硅绝缘纤维管外部；
（7）将所述基体放置于真空箱中，并在基体上依次铺设EVA热熔胶层，有机硅绝缘纤维管状结构层，EVA热熔胶层，并给予一定压力，将之中的空气排空；
（8）将排气后的板状结构移动至热压机中进行热压合胶结，其单位压力为MPa，温度为180°C，持续时间为150分钟，完成后随室温冷却制得新型覆铜板结构。
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