一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋁基覆銅箔板封裝材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱 絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 覆銅板是印制電路板極其重要的基礎(chǔ)材料，它是所有電子整機，包括航空、航天、 遙感、遙測、遙控、通訊、計算機、工業(yè)控制、家用電器等一切電子產(chǎn)品不可缺少的重要電子 材料。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的體積越來越小，功率密度越來越大，如何尋求 散熱及結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳方法，就成為當(dāng)今電子工業(yè)設(shè)計的一個巨大的挑戰(zhàn)。鋁基板無疑是 解決散熱問題的有效手段之一。它已經(jīng)成為大功率電源、軍用電子及高頻微電子設(shè)備使用 的主流基板。
[0003] 鋁基板也是表面貼裝技術(shù)（SMT)發(fā)展的需要；在電路設(shè)計方案中對熱擴散進行極 為有效的處理；降低產(chǎn)品運行溫度，提高產(chǎn)品功率密度和可靠性，延長產(chǎn)品使用壽命；縮小 產(chǎn)品體積，降低硬件及裝配成本；取代易碎的陶瓷基板，獲得更好的機械耐久力等優(yōu)點，成 為全球最具發(fā)展前景的高新技術(shù)領(lǐng)域之一，它是將鋁基板表面直接作絕緣層或稱介電層， 再在介電層表面作電路層，LED模塊即可直接將導(dǎo)線接合在電路層上。
[0004] 2010年，我國覆銅板產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的65%，其中鋁基板350萬平方米，進口高 檔的鋁基板達到100萬平方米，據(jù)覆銅板協(xié)會預(yù)測，十二五末，我國鋁基板產(chǎn)量在1500萬平 方米以上，我國的高導(dǎo)熱型鋁基覆銅箔層壓板在品質(zhì)上與國外同類產(chǎn)品相比，還存在很大 的差距。這是由于我國生產(chǎn)的高導(dǎo)熱型鋁基覆銅箔層壓板的絕緣介質(zhì)膜幾乎都要從國外進 口。我國鋁基板目前在LED行業(yè)的應(yīng)用還僅僅限于低端領(lǐng)域。如開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的絕緣介質(zhì) 膜，我國的鋁基板將會面臨失去市場的風(fēng)險。
[0005] 絕緣介質(zhì)膠膜就是高導(dǎo)熱型鋁基覆銅箔層壓板的核心，絕緣介質(zhì)膠膜一般主要由 環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑、稀釋劑、填料和分散劑等組成，制作高導(dǎo)熱型鋁基覆銅箔板絕緣 層通常采用的方法有流延法、刮輥法、絲網(wǎng)漏印等，由于高導(dǎo)熱樹脂體系和以往的樹脂體系 相比，其固體含量大，粘度大，且要求具有良好的柔韌性、可連續(xù)化涂膠，固化后有很好的玻 璃轉(zhuǎn)變溫度、導(dǎo)熱率、擊穿電壓和剝離強度，表體電阻率和介電性能低，耐浸焊性要好等特 點。這就給絕緣介質(zhì)膠膜的組成和制作帶來了巨大挑戰(zhàn)。
[0006] 我國是鋁基板的生產(chǎn)和消費大國，卻因為沒有絕緣介質(zhì)膜技術(shù)而無法突破國外的 壟斷。通過開發(fā)和制備性能符合高導(dǎo)熱鋁基板絕緣介質(zhì)膜，我們不僅要研宄導(dǎo)熱絕緣介質(zhì) 膜的各個成分組成，更要從熱絕緣介質(zhì)膜組成環(huán)氧樹脂的聚硅氧烷改性入手，通過研宄擠 出壓延設(shè)備制備100微米絕緣介質(zhì)膜，國外目前都采用絕緣介質(zhì)膠膜生產(chǎn)鋁基板，我我國 的鋁基板生產(chǎn)是在鋁基板上涂敷高導(dǎo)熱膠粘劑，然后在其上把銅箔熱壓而成型手工制作， 生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，銅箔容易折疊，成品率低，已嚴(yán)重制約了我國鋁基板產(chǎn)業(yè)的快速 發(fā)展。
[0007] 國外對鋁基板絕緣介質(zhì)膜技術(shù)完全是保密的，國內(nèi)國營704廠研宄所劉陽和廣東 生益科技股份有限公司孔凡旺等人已經(jīng)開展了這方面的研宄十幾年了，但絕緣介質(zhì)膠膜成 膜性不好，熱變形溫度、熱導(dǎo)率和剝離強度依舊偏低，同時絕緣介質(zhì)膠膜的適應(yīng)期比較短。 不能滿足國內(nèi)高導(dǎo)熱型鋁基覆銅箔層壓板的需求，這種絕緣介質(zhì)膠膜主要從美國貝格斯 (Bergquist)、Laird、日本電氣化學(xué)（DENKA)和臺灣進口，膠膜售價達300元/m 2。這就大大 提高了鋁基板的成本，因此研宄開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鋁基板產(chǎn)業(yè)相關(guān)高附加值輔助材 料，有利于我國電子產(chǎn)業(yè)鏈的完整和良性發(fā)展，促進我國光電子器件高性能封裝材料的國 產(chǎn)化。
[0008] 制約高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的關(guān)鍵技術(shù)在于環(huán)氧樹脂改性，膠膜組成成分和絕緣介 質(zhì)膜加工成型設(shè)備和工藝。
[0009] 我國的環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠家和科研單位很多，但用于工業(yè)化的特種環(huán)氧樹脂，無論 從品種方面還和質(zhì)量方面，都與國外還有很大的差別，這樣就限制了樹脂在高附加值，特別 是電子方面的廣泛應(yīng)用。都存在著合成預(yù)聚物合成的轉(zhuǎn)化率低，預(yù)聚物分子量和分子量的 分布不合理，反應(yīng)不穩(wěn)定等缺點，所以提高合成轉(zhuǎn)化率，預(yù)聚物分子量和分子量的分布合理 是開發(fā)特種環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂的改性的關(guān)鍵。
[0010] 制備滿足用于鋁基板的高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜，應(yīng)從環(huán)氧樹脂、固化劑，助劑的種類 和用量方面進行篩選和優(yōu)化，研宄各材料對于膠膜性能如密度、硬度、拉伸強度、回彈力、剝 離強度、高頻介電常數(shù)、體積電阻、耐浸焊性等方面的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋁基覆銅箔 板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法。本發(fā)明所制膠膜在未添加任何溶劑，也沒有韌性改性 劑的條件下，仍具有優(yōu)異的柔韌性能，并且膠膜密度、硬度、拉伸強度、回彈力、剝離強度、高 頻介電常數(shù)、體積電阻、耐浸焊性等性能均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0012] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣 介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0013] 步驟一、采用1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷和端氫硅油為原料，采用鉑絡(luò)合物為 催化劑，在1，2_環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷和端氫硅油的摩爾比為（3~5) : 1，催化劑用量 為1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷和端氫硅油總質(zhì)量的0. 01 %~0. 02%，反應(yīng)溫度為80°C~ 90°C的條件下反應(yīng)6h~10h，得到聚硅氧烷環(huán)氧樹脂；
[0014] 步驟二、將偶聯(lián)劑和無水乙醇按質(zhì)量比1 : (80~120)混合均勻，得到偶聯(lián)劑稀 釋液，然后將A1N粉加入到偶聯(lián)劑稀釋液中，攪拌均勻后放入干燥箱中干燥，直至無水乙醇 完全揮發(fā)，得到改性A1N粉；所述A1N粉與偶聯(lián)劑稀釋液的質(zhì)量比為1 : (0.8~1.2);
[0015] 步驟三、將環(huán)氧活性稀釋劑AGE、步驟一中所述聚硅氧烷環(huán)氧樹脂和步驟二中所述 改性A1N粉按質(zhì)量比1 : 2 : (6~8)混合均勻，然后加入固化劑和促進劑，混合均勻后得 到膠液；所述固化劑的加入量為聚硅氧烷環(huán)氧樹脂質(zhì)量的6%~8%，所述促進劑的加入量 為聚硅氧烷環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0. 3%~0. 8% ;
[0016] 步驟四、采用擠出壓延機對步驟三中所述膠液進行擠出壓延成型，最終得到厚度 為100 y m，導(dǎo)熱系數(shù)不小于2. 6W/m ?!(，擊穿電壓不小于9kV的鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介 質(zhì)膠膜。
[0017] 上述的一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟一 中所述聚硅氧烷環(huán)氧樹脂的色度不大于2Gardner，粘度為8000cps~15000cps，環(huán)氧當(dāng)量 為400g/eq~500g/eqg/eq，數(shù)均分子量為520~580。
[0018] 上述的一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟 一中所述1，2_環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷和端氫硅油的摩爾比為4 : 1，所述催化劑用量為 1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷和端氫硅油總質(zhì)量的0. 018%，所述反應(yīng)的溫度為85°C，所述反 應(yīng)的時間為8h。
[0019] 上述的一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟二 中所述A1N粉的平均粒徑為5 y m。
[0020] 上述的一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟二 中所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑A-187
[0021] 上述的一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟三 中所述固化劑為雙氰胺，所述促進劑為咪唑。
[0022] 上述的一種鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟三 中所述固化劑的加入量為聚硅氧烷環(huán)氧樹脂質(zhì)量的7%，所述促進劑的加入量為聚硅氧烷 環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0. 5%。
[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0024] 1、本發(fā)明通過對高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠各組分的調(diào)整和擠出壓延成型工藝，從而制備 厚度100 ym左右、性能優(yōu)異的高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膜。滿足生產(chǎn)的高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜，使其 可應(yīng)用LED照明、大功率電源、軍用電子及高頻微電子設(shè)備方面的鋁基板，解決電子器件的 散熱問題，從而降低產(chǎn)品運行溫度，提高產(chǎn)品功率密度和可靠性，延長產(chǎn)品使用壽命；縮小 產(chǎn)品體積，降低硬件及裝配成本；取代易碎的陶瓷基板，獲得更好的機械耐久力等優(yōu)點；
[0025] 2、本發(fā)明采用擠出壓延成型可克服傳統(tǒng)成型方法溶劑揮發(fā)造成的環(huán)境污染；
[0026] 3、本發(fā)明可提高高導(dǎo)熱鋁基覆銅板的擊穿電壓、耐浸焊性和導(dǎo)熱性等；
[0027] 4、本發(fā)明所用擠出壓延成型設(shè)備為現(xiàn)有設(shè)備，成型工藝簡單，產(chǎn)品穩(wěn)定性容易保 證。
[0028] 5、本發(fā)明所制膠膜在未添加任何溶劑，也沒有韌性改性劑的條件下，仍具有優(yōu)異 的柔韌性能，并且膠膜密度、硬度、拉伸強度、回彈力、剝離強度、高頻介電常數(shù)、體積電阻、 耐浸焊性等性能均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0029] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
【具體實施方式】 [0030] 實施例1
[0031] 本實施例鋁基覆銅箔板高導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)膠膜的生產(chǎn)方法包括以下步驟：
[0032] 步驟一、采用1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷和端氫硅油為原料，采用鉑絡(luò)合物為催 化劑，在1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷和端氫硅油的摩爾比為4 : 1，催化劑的質(zhì)量為1，2-環(huán) 氧-4-乙烯基環(huán)己烷和端氫硅油總質(zhì)量的0. 018%，反應(yīng)溫度為85°C的條件下反應(yīng)8h，得到 聚硅氧烷環(huán)氧樹脂；
[0033] 本實施例所合成的聚硅氧烷環(huán)氧樹脂的色度< 2Gardner，粘度為lOOOOcps~ 12000cps，環(huán)氧當(dāng)量為460g/eq~480g/eq，數(shù)均分子量為520~540 ;
[0034] 步驟二、將硅烷偶聯(lián)劑A-187和無水乙醇按質(zhì)量比1 : 100混合均勻，得到偶聯(lián)劑 稀釋液，然后將平均粒徑為5 y m的A1N粉加入到偶聯(lián)劑稀釋液中攪拌均勻后放入干燥箱 中干燥，直至無水乙醇完全揮發(fā)，得到改性A1N粉；所述A1N粉與偶聯(lián)劑稀釋液的質(zhì)量比為 1:1;