專利名稱：高導熱半固化片及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于印刷電路板技術領域、并涉及一種可應用于印刷電路板的半固化片，更具體地，本發(fā)明涉及一種可應用于印刷電路板的高導熱半固化片及其制造方法。
背景技術：
印刷線路板(PCB)適用于 從消費性電子設備至巨型計算機的眾多應用，其用于機械支持電子元件以及通過其上蝕刻的傳導通路等電連接電子元件?，F(xiàn)今持續(xù)增長的復雜電子設備對印刷線路板中高效且性價比高的熱控制技術提出了更高的要求。因此，目前急需高效的散熱印刷電路板材料。PCB板通常由非傳導性的基材與半固化片疊層而成。在PCB制造過程中，幾層至十層半固化片與頂部和底部的銅箔片結合，并一起經熱壓形成完整的PCB。一般而言，每個半固化片由預浸潰有一定量環(huán)氧樹脂的增強材料(例如玻纖布)組成。固化后的環(huán)氧樹脂提供PCB中的電氣絕緣性能。目前，可根據(jù)電路的需要選擇提供不同電氣絕緣性能的環(huán)氧樹月旨，某些這些環(huán)氧樹脂(又稱為介電材料)是聚四氟乙烯(鐵氟龍)、FR-4、CEM-1或CEM-3。其中，F(xiàn)R-4是目前為止使用最多的介電材料。FR-4是以環(huán)氧樹脂作粘合劑、以玻纖布作增強材料的一類基板。但是，環(huán)氧樹脂和玻纖布的導熱性均較差，其熱導率(TC)分別為0.04和0.3W/mk。因此，傳統(tǒng)FR-4的材料熱性能的固有限制已不能滿足目前大功率器件的散熱需求。解決該問題的其中一種現(xiàn)有方法是使用金屬作為PCB中的芯板以增強散熱效率。但是，這種PCB需要介電層作為熱非導電的電路絕緣材料,并因此成為高效散熱的瓶頸。另外,金屬芯板PCB的材料成本比FR-4的成本高很多。解決散熱問題的另一方法是在環(huán)氧樹脂中填充顆粒物。通過添加具有高熱導率的無機顆?？商岣攮h(huán)氧樹脂的低熱導率。并且，如果選用的這些顆粒是電氣絕緣的，那么環(huán)氧樹脂的電氣絕緣可得以維持。目前已知的是可將碳化硅(SiC)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)和氮化硼(BN)添加至環(huán)氧樹脂中形成具有滿意導熱性能的組合物。碳化硅、氧化鋁和氮化鋁的介電常數(shù)大于8，不符合電氣封裝的要求。BN具有較低的介電常數(shù)(約等于4)，且較前三個填充物更便宜，因此，BN經證實為制造填充物環(huán)氧樹脂組合物的優(yōu)秀候選。但是現(xiàn)有技術中BN的摻雜量往往過高，不利于維持環(huán)氧樹脂組合物以及最終制備的半固化片的機械強度，而且為了降低有機和無機材料之間的熱阻，摻雜有BN顆粒的環(huán)氧樹脂需要復雜的硅烷表面處理。另外，目前摻雜有BN的環(huán)氧樹脂組合物的熱導率仍然不能滿足大功率器件散熱的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中摻雜有氮化硼的環(huán)氧樹脂組合物中氮化硼含量過高不利于機械強度的維持、需要復雜的硅烷表面處理以及其熱導率仍然不能滿足大功率器件散熱要求的缺陷，提供一種氮化硼摻雜量低、半固化片機械強度大、制備過程中不需要硅烷表面處理以及熱導率高、散熱性能良好的高導熱半固化片及其制造方法。本發(fā)明要解決的技術問題通過以下技術方案得以實現(xiàn):提供一種高導熱半固化片的制造方法，其中，所述方法包括以下步驟:S1:將環(huán)氧樹脂與硬化劑在室溫混合均勻，并配制含有所述環(huán)氧樹脂與硬化劑的樹脂組合物溶液；S2:在步驟SI的樹脂組合物溶液中摻雜重量百分比為3 10%的氮化硼，充分攪拌得到BN-樹脂組合物溶液；S3:選用玻纖布作為增強材料，將所述玻纖布浸潰于步驟S2中的BN-樹脂組合物溶液中，得到預浸潰有BN-樹脂組合物的玻纖布；S4:將步驟S3中預浸潰有BN-樹脂組合物的玻纖布放置于烘箱中，預固化得到所述高導熱半固化片。 在上述高導熱半固化片的制造方法中，在所述步驟SI中，所述環(huán)氧樹脂為氨酚基三官能環(huán)氧樹脂，所述硬化劑為甲基六氫苯酐。在上述高導熱半固化片的制造方法中，在所述步驟SI中，所述氨酚基三官能環(huán)氧樹脂與所述甲基六氫苯酐的重量比為1:1 1: 1.5。在上述高導熱半固化片的制造方法中，在所述步驟S2中，所述氮化硼的重量百分比為3%、5%或8%。在上述高導熱半固化片的制造方法中，在所述步驟S2中，所述氮化硼的顆粒大小為 1.5 20 μ m。在上述高導熱半固化片的制造方法中，在所述步驟S3中，所述玻纖布是交織型玻纖布或單向型玻纖布。在上述高導熱半固化片的制造方法中，在所述步驟S4中，所述預固化是指在50 65°C烘烤3 5小時。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高導熱半固化片，包括樹脂組合物與增強材料，所述樹脂組合物包含環(huán)氧樹脂和硬化劑，其中，所述增強材料為玻纖布，所述樹脂組合物中還包含3 10%的氮化硼。在上述高導熱半固化片中，所述氮化硼的顆粒大小為1.5 20μπι。在上述高導熱半固化片中，所述環(huán)氧樹脂為氨酚基三官能環(huán)氧樹脂，所述硬化劑為甲基六氫苯酐。實施本發(fā)明的高導熱半固化片及其制造方法，可以獲得以下有益效果:根據(jù)本發(fā)明，在高導熱半固化片的制造過程中，通過在環(huán)氧樹脂中摻雜高熱導率的氮化硼，可提高環(huán)氧樹脂組合物的熱導率，從而最終改善制造的半固化片的導熱性能；另外，本發(fā)明選用玻纖布為增強材料，因此在半固化片的制造過程中不需要對氮化硼進行復雜的硅烷表面處理，使制造過程進一步得到簡化；第三方面，在確保良好導熱性能的前提下，本發(fā)明在環(huán)氧樹脂中摻雜的氮化硼的含量很低，從而可以維持摻雜氮化硼之前半固化片的機械強度，有助于其在印刷電路板領域的擴展應用。本發(fā)明的半固化片散熱效果良好、機械強度大且成本低，本發(fā)明的方法簡便易行、可適用于大規(guī)模的生產制造。


以下將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。附圖中:圖1是在傳統(tǒng)FR-4和本發(fā)明實施例1的高導熱半固化片上安裝的大功率LED的紅外熱成像示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的采用具有不同氮化硼含量和顆粒大小的半固化片制造得到的層壓板的熱導率示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明·的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明所涉及的樹脂、硬化劑、玻纖布與氮化硼均購買自上海市合成樹脂研究所、香港金安企業(yè)有限公司、廣州博皓復合材料有限公司及淄博晶億陶瓷科技有限公司。以下通過具體實施例對本發(fā)明作詳細說明。實施例1:將5g氨酚基三官能環(huán)氧樹脂與6g甲基六氫苯酐在室溫混合均勻，然后溶解于50ml丙酮中配制成含有氨酚基三官能環(huán)氧樹脂與甲基六氫苯酐的樹脂組合物溶液；在上述樹脂組合物溶液中摻雜4g(重量百分比為8% )顆粒大小為1.5 μ m的氮化硼，通過磁力攪拌器充分攪拌2小時得到BN-樹脂組合物溶液；選用交織型玻纖布作為增強材料，將該玻纖布浸潰于BN-樹脂組合物溶液中5分鐘，得到預浸潰有BN-樹脂組合物的玻纖布；將預浸潰有BN-樹脂組合物的玻纖布放置于烘箱中，在60°C預固化4小時后得到高導熱半固化片。為驗證本實施例的高導熱半固化片的導熱性能，將兩個相同的大功率LED分別安裝在傳統(tǒng)的FR-4和本實施例的半固化片上。如圖1所示，圖1為兩種半固化片上大功率LED的熱成像圖。從圖中明顯可知，安裝在本實施例的半固化片上的LED具有更低的溫度(低12.5°C );這也充分證明了本實施例所制造的半固化片具有很好的散熱效果、導熱性能良好。本領域技術人員熟悉的是，LED類的照明器件在低溫下工作時其使用壽命可明顯延長。因此，本實施例中散熱效果良好的半固化片可延長LED的使用壽命。另外，在驗證過程中也發(fā)現(xiàn)，相比傳統(tǒng)FR-4上LED的光輸出(9871ux)，本實施例的半固化片上LED的光輸出可增加到10821UX，進一步說明本實施例的半固化片的實用價值。表I是本實施例的半固化片與傳統(tǒng)FR-4以及采用其他填充物摻雜的環(huán)氧樹脂(同樣為氨酚基三官能環(huán)氧樹脂)制成的半固化片的各方面性能對比。從表I中可知，在使用少量的氮化硼的情況下，本發(fā)明的半固化片的熱導率為3.43，明顯高于傳統(tǒng)的FR-4;同時其介電常數(shù)低、機械強度大，而且不需要經過硅烷表面處理。表I實施例1的半固化片與傳統(tǒng)FR-4以及其他半固化片的性能比較
權利要求
1.一種高導熱半固化片的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: S1:將環(huán)氧樹脂與硬化劑在室溫混合均勻，并配制含有所述環(huán)氧樹脂與硬化劑的樹脂組合物溶液； 52:在步驟SI的樹脂組合物溶液中摻雜重量百分比為3 10%的氮化硼，充分攪拌得到BN-樹脂組合物溶液； 53:選用玻纖布作為增強材料，將所述玻纖布浸潰于步驟S2中的BN-樹脂組合物溶液中，得到預浸潰有BN-樹脂組合物的玻纖布； 54:將步驟S3中預浸潰有BN-樹脂組合物的玻纖布放置于烘箱中，預固化得到所述高導熱半固化片。
2.根據(jù)權利要求1所述的高導熱半固化片的制造方法，其特征在于，在所述步驟SI中，所述環(huán)氧樹脂為氨酚基三官能環(huán)氧樹脂，所述硬化劑為甲基六氫苯酐。
3.根據(jù)權利要求2所述的高導熱半固化片的制造方法，其特征在于，在所述步驟SI中，所述氨酚基三官能環(huán)氧樹脂與所述甲基六氫苯酐的重量比為1:廣1:1.5。
4.根據(jù)權利要求1所述的高導熱半固化片的制造方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述氮化硼的重量百分比為3%、5%或8%。
5.根據(jù)權利要求1所述的高導熱半固化片的制造方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述氮化硼的顆粒大小 為1.5 20μπι。
6.根據(jù)權利要求1所述的高導熱半固化片的制造方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述玻纖布是交織型玻纖布或單向型玻纖布。
7.根據(jù)權利要求1所述的高導熱半固化片的制造方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述預固化是指在5(T65°C烘烤3飛小時。
8.一種高導熱半固化片，包括樹脂組合物與增強材料，所述樹脂組合物包含環(huán)氧樹脂和硬化劑，其特征在于，所述增強材料為玻纖布，所述樹脂組合物中還包含3 10%的氮化硼。
9.根據(jù)權利要求8所述的高導熱半固化片，其特征在于，所述氮化硼的顆粒大小為1.5 20 μ mD
10.根據(jù)權利要求8所述的高導熱半固化片，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂為氨酚基三官能環(huán)氧樹脂，所述硬化劑為甲基六氫苯酐。
全文摘要
本發(fā)明涉及可應用于印刷電路板的半固化片，并公開了一種高導熱半固化片及其制造方法，包括以下步驟將環(huán)氧樹脂與硬化劑在室溫混合均勻，并配制含有環(huán)氧樹脂與硬化劑的樹脂組合物溶液；在樹脂組合物溶液中摻雜重量百分比為3～10％的氮化硼，充分攪拌得到BN-樹脂組合物溶液；選用玻纖布作為增強材料，將玻纖布浸漬于BN-樹脂組合物溶液中，得到預浸漬有BN-樹脂組合物的玻纖布；將預浸漬有BN-樹脂組合物的玻纖布放置于烘箱中，預固化得到高導熱半固化片。本發(fā)明的半固化片熱導率高、散熱良好、機械強度大且成本低，在其制造過程中不需要復雜的硅烷處理。本發(fā)明的方法簡便易行、可應用于大規(guī)模的生產制造過程。
文檔編號C08K3/38GK103087471SQ20111034621
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權日2011年11月4日
發(fā)明者容錦泉, 林海明, 蔡恒生, 鄭海峰, 余大民 申請人:香港理工大學