一種環氧樹脂組合物、金屬基覆銅板及其製作方法
2023-07-09 10:35:46 1
一種環氧樹脂組合物、金屬基覆銅板及其製作方法
【專利摘要】本發明公開一種環氧樹脂組合物、金屬基覆銅板及其製作方法，該環氧樹脂組合物按質量份計，包括：環氧樹脂90-110份；熱塑性樹脂10-50份；固化劑1-100份；固化促進劑0.05-5份；添加劑1-10份；導熱填料20-500份；有機溶劑0-30份。本發明的金屬基覆銅板其具有以下特點：1、導熱性高；2、絕緣性好，耐擊穿電壓可達到6KV以上；3、耐彎折性良好，可用於三維鋁基板的製作；4、絕緣層厚度均勻，塗覆厚度公差可控制在±2μm，壓合後厚度公差可控制在±5μm，可保證產品的性能一致；5、生產效率高；6、成本低，約為進口產品的1/4-1/3。
【專利說明】一種環氧樹脂組合物、金屬基覆銅板及其製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬基覆銅板製作【技術領域】，尤其涉及一種無滷阻燃高導熱的環氧樹脂組合物、金屬基覆銅板及其製作方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子產品向輕、薄、小、高密度、多功能化、微電子集成技術的方向的高速發展，使得電子元件、邏輯電路體積成倍地縮小，而工作頻率急劇增加，功率消耗不斷增大，導致元器件工作環境向高溫方向變化。對PCB基板的散熱性要求越來越迫切，如果基板的散熱性不好，就會導致印製電路板上元器件過熱，從而使整機可靠性下降。如何尋求散熱及結構設計的最佳解決方法，已成為當今電子產品設計的一大難題。研發高導熱和高性能金屬基覆銅板，無疑是解決散熱及結構設計問題的最有效手段。而金屬基覆銅板的核心及關鍵技術點在於絕緣層材料，提高其導熱係數滿足大功率產品的散熱要求。
[0003]金屬基覆銅板作為新興基板是大功率電源、軍用電子及高頻微電子設備使用的主流基板，相比FR-4和普通覆銅板，具有近10倍以上的熱導率，高擊穿電壓、體、表電阻率，以及優良耐高溫等優異性能，滿足高頻率微電子發展的趨勢和需求。
[0004]現有的鋁基覆銅板絕緣層中添加有含滷素有機物，可大大提高產品的耐燃燒性。但含滷的材料在燃燒時會產生大量的有毒氣體，破壞環境，威脅人類健康。因此，世界上多個國家和組織 陸續出臺各種針對滷素的法規，限制含滷素產品的使用，無滷化要求已成為全球發展的一個必然趨勢。由於各方面的限制，我國金屬基覆銅板行業在軟體和硬體方面仍處於相對落後的水平，所生產的產品可靠性低、穩定性差、性能參差不齊，特別是導熱性、絕緣性、耐彎折性、絕緣層厚度均勻性等方面還存在諸多不足。
[0005]因此，現有技術還有待於改進和發展。
【發明內容】
[0006]鑑於上述現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種環氧樹脂組合物、金屬基覆銅板及其製作方法，旨在解決現有金屬基覆銅板可靠性低、穩定性差、性能參差不齊，特別是導熱性、絕緣性、耐彎折性、絕緣層厚度均勻性等方面還存在諸多不足的問題。
[0007]本發明的技術方案如下:
一種無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，按質量份計，包括:
環氧樹脂 90-110份；
熱塑性樹脂或橡膠 10-50份；
固化劑1-100份；
固化促進劑 0.05-5份；
添加劑1-10份；
導熱填料 20-500份；
有機溶劑 0-30份。[0008]所述的無齒阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹月旨、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹月旨、脂環族環氧樹脂、雜環型縮水甘油環氧樹脂、苯酚-酚醛型環氧樹脂、鄰甲酚-酚醛性環氧樹脂、雙酚A-酚醛型環氧樹脂、間苯二酚型環氧樹脂、聚乙二醇型環氧樹脂、三官能團環氧樹脂、四官能團環氧樹脂、環戊二烯或二環二烯與酚類縮聚樹脂的環氧樹脂、含磷環氧樹月旨、含氮環氧樹脂、異氰酸酯改性的環氧樹脂、二聚酸改性環氧樹脂、端羧基丁腈橡膠改性的環氧樹脂、端羧基丁腈橡膠改性的酚醛環氧樹脂、聚氨酯改性雙酚A環氧樹脂、熱塑性聚氨酯改性環氧樹脂或經萜烯改性環氧樹脂中的一種或多種。
[0009]所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，所述熱塑性樹脂為聚亞苯基氧化物、改性聚苯醚、聚醯胺樹脂、聚醚碸、聚碸、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醯亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或芳香族型聚醯胺樹脂中的一種或多種，所述橡膠為丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、端羧基丁腈橡膠、端羥基丁腈橡膠、聚硫橡膠、丁基橡膠、矽橡膠、氟橡膠或聚氨酯橡膠中的一種或多種。
[0010]所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，所述固化劑為脂肪族多元胺、二丙酮丙烯醯胺、脂環族多元胺、三乙醇胺、DMP-30、間苯二胺、二氨基二苯基碸、二氨基二苯基甲烷、間苯二甲二胺、咪唑類、酸酐類、聚醯胺、酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺或有機醯肼中的一種或多種。
[0011]所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，所述固化促進劑為咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-苯基咪唑、1-氰乙基 -2-乙基-4-苯基咪唑、2-1^一烷基咪唑、1-氰乙基-2-1^一烷基咪唑或2-十七烷基咪唑中的一種或多種。
[0012]所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，所述添加劑為二氧化矽、可溶性蓖麻油、聚烯烴漿、有機粘土、氫化蓖麻油、矽烷類偶聯劑、鋁酸酯類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯、聚酯、聚氨酯、石蠟、接枝丙烯酸酯、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯醯胺、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯中的一種或多種。
[0013]所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，所述導熱填料為氧化鋅、氧化鎂、氧化招、氧化秘、氧化鈹、氫氧化鎂、氫氧化招、二氧化娃、氧化鐵、氮化硼、氮化娃、碳化娃、金剛石或四氮化三娃中的一種或多種。
[0014]所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，所述有機溶劑為苯、甲苯、二甲苯、丙酮、甲基丁酮、甲基異丁酮、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、甲醇、乙醇、異丙醇、乙醚、環氧丙烷、環己烷、環己酮或甲苯環己酮中的一種或多種。
[0015]一種使用如上所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物製作金屬基覆銅板的方法，其中，包括步驟:
A、將配備比例的原料混合形成粒度均一、分散均勻的液態膠液；
B、將上述膠液塗覆到銅箔粗糙面上；
C、對塗覆膠液的銅箔進行烘烤，形成半固化態的連續化的塗膠銅箔；
D、將上述連續化的塗膠銅箔與金屬基板進行疊合，加熱加壓製成金屬基覆銅板。[0016]一種金屬基覆銅板，其中，採用如上所述的製作方法製成。
[0017]有益效果:本發明的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物其可作為製作金屬基覆銅板的優良材料，可提高複合材料或覆銅板的導熱性、絕緣性，本發明的金屬基覆銅板其具有以下特點；1、導熱性高；2、絕緣性好，耐擊穿電壓可達到6KV以上；3、耐彎折性良好，可用於三維鋁基板的製作；4、絕緣層厚度均勻，塗覆厚度公差可控制在±2Mm，壓合後厚度公差可控制在±5Mm，可保證產品的性能一致；5、生產效率高；6、成本低，約為進口產品的1/4-1/3。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明金屬基覆銅板製作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]本發明提供一種環氧樹脂組合物、金屬基覆銅板及其製作方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0020]本發明的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其中，按質量份計，包括:
環氧樹脂 90-110份；
熱塑性樹脂或橡膠 10-50份；
固化劑1-100份；
固化促進劑 0.05-5份；`
添加劑1-10份；
導熱填料 20-500份；
有機溶劑 0-30份。
[0021]其中，環氧樹脂是指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機高分子化合物，本發明中，環氧樹脂優選為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、雜環型縮水甘油環氧樹月旨、苯酚-酚醛型環氧樹脂、鄰甲酚-酚醛性環氧樹脂、雙酚A-酚醛型環氧樹脂、間苯二酚型環氧樹脂、聚乙二醇型環氧樹脂、三官能團環氧樹脂、四官能團環氧樹脂、環戊二烯或二環二烯與酚類縮聚樹脂的環氧樹脂、含磷環氧樹脂、含氮環氧樹脂、異氰酸酯改性的環氧樹月旨、二聚酸改性環氧樹脂、端羧基丁腈橡膠改性的環氧樹脂、端羧基丁腈橡膠改性的酚醛環氧樹脂、聚氨酯改性雙酚A環氧樹脂、熱塑性聚氨酯改性環氧樹脂或經萜烯改性環氧樹脂中的一種或多種。
[0022]其中，熱塑性樹脂其具有加工成型簡便，具有較高機械能，本發明的熱塑性樹脂優選為聚亞苯基氧化物、改性聚苯醚、聚醯胺樹脂、聚醚碸、聚碸、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醯亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或芳香族型聚醯胺樹脂中的一種或多種，所述橡膠為丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、端羧基丁腈橡膠、端羥基丁腈橡膠、聚硫橡膠、丁基橡膠、矽橡膠、氟橡膠或聚氨酯橡膠中的一種或多種。
[0023]本發明中的固化劑優選為脂肪族多元胺、二丙酮丙烯醯胺、脂環族多元胺、三乙醇
胺、DMP-30、間苯二胺、二氨基二苯基碸、二氨基二苯基甲烷、間苯二甲二胺、咪唑類、酸酐類、聚醯胺、酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺或有機醯肼中的一種或多種。
[0024]本發明中的固化促進劑優選為咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-苯基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-苯基咪唑、2-1^一烷基咪唑、1-氰乙基-2-1^一烷基咪唑或2-十七烷基咪唑中的一種或多種。
[0025]本發明中的添加劑優選為二氧化矽(優選為氣相二氧化矽)、可溶性蓖麻油、聚烯烴漿、有機粘土、氫化蓖麻油、矽烷類偶聯劑、鋁酸酯類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯、聚酯、聚氨酯、石蠟、接枝丙烯酸酯、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯醯胺、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯中的一種或多種。
[0026]本發明中的導熱填料優選為氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、氧化鉍、氧化鈹、氫氧化鎂、氫氧化鋁、二氧化矽、氧化鐵、氮化硼、氮化矽、碳化矽、金剛石或四氮化三矽中的一種或多種。
[0027]本發明中的有機溶劑優選為苯、甲苯、二甲苯、丙酮、甲基丁酮、甲基異丁酮、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、甲醇、乙醇、異丙醇、乙醚、環氧丙烷、環己烷、環己酮或甲苯環己酮中的一種或多種。
[0028]本發明的環氧樹脂組合物，其可提高複合材料或金屬基覆銅板的導熱性、絕緣性及耐彎折性等性能，所以可作為製作金屬基覆銅板的優良材料。
[0029]基於上述環氧樹脂組合物，本發明還提供一種利用所述環氧樹脂組合物製作金屬基覆銅板的方法，如圖1所示，其包括步驟:
S1、將配備比例的原料混合形成粒度均一、分散均勻的液態膠液；` 即將原料中的固體組分及液體組分混合形成粒度均一、分散均勻的液體膠液。具體可通過長時間的攪拌來進行混合，攪拌時間控制在5、小時。
[0030]S2、將上述膠液塗覆到銅箔粗糙面上；
此步驟中，可使用超精密塗覆設備將上述液態膠液塗覆到銅箔粗糙面上，塗覆厚度3(T300Mm，厚度公差±2Mm。例如塗敷厚度設置成lOOum，此時該塗敷厚度較佳。
[0031]S3、對塗覆膠液的銅箔進行烘烤，形成半固化態的連續化的塗膠銅箔；
此步驟是對塗覆有該的銅箔經過拱形熱風烘箱，除去膠液中的有機溶劑，並使組合物發生反應，形成半固化態的連續化的塗膠銅箔，烘箱溫度控制在7(T19(TC，烘烤時間2^20min ;烘箱溫度設置成70_185°C，烘烤時間為lOmin，採用階梯升溫的方式，確保膠液中溶劑的揮發，同時避免烘烤過度對配方性能造成不利影響。
[0032]S4、將上述連續化的塗膠銅箔與金屬基板進行疊合，加熱加壓製成金屬基覆銅板。
[0033]此步驟中，可使用自動化精密裁切機將上述連續化的塗膠銅箔裁切成所需尺寸；然後將塗膠銅箔與金屬基板進行疊合，加熱加壓製成金屬基覆銅板，該金屬基板可經過陽極氧化或物理粗化處理，以使疊合層壓效果更好。
[0034]下面提供若干具體實施例來對本發明進行詳細說明。
[0035](I)實施例1:
稱取100質量份的環氧樹脂(雙酚A型環氧樹脂)、10質量份的熱塑性樹脂/橡膠(聚亞苯基氧化物)、20質量份的固化劑(脂肪族多元胺)、2質量份的固化促進劑(2-甲基咪唑)、2質量份的添加劑(鋁酸酯類偶聯劑)、30質量份的導熱填料(氧化鎂)、5質量份的有機溶劑(丙酮)於一乾淨容器中，在常溫下高速攪拌分散5小時，形成粒度均一、分散均勻的液態膠液。使用進口超精密塗覆設備將上述膠液塗覆銅箔粗糙面上，塗覆厚度為lOOMm，經70-185°C溫度、IOmin時間條件下的烘烤後形成半固化態的塗膠銅箔，然後取一張製得的塗膠銅箔，以其膠面與金屬基板疊合，加熱加壓製成無滷阻燃高導熱的金屬基覆銅板。
[0036](2)實施例 2:
稱取100質量份的環氧樹脂(雙酚F型環氧樹脂)、25質量份的熱塑性樹脂/橡膠(聚醯胺樹脂)、20質量份的固化劑(脂環族多元胺)、2質量份的固化促進劑(2-乙基-4-苯基咪唑)、5質量份的添加劑(聚氨酯)、170質量份的導熱填料(氧化鋁)、15質量份的有機溶劑(甲醇)於一乾淨容器中，在常溫下高速攪拌分散8小時，形成粒度均一、分散均勻的液態膠液。使用進口超精密塗覆設備將上述膠液塗覆銅箔粗糙面上，塗覆厚度為75Mm，經80-190°C溫度、2min時間條件下的烘烤後形成半固化態的塗膠銅箔，然後取一張製得的塗膠銅箔，以其膠面與金屬基板疊合，加熱加壓製成無滷阻燃高導熱的金屬基覆銅板。
[0037](3)實施例 3:
稱取100質量份的環氧樹脂(聯苯型環氧樹脂)、45質量份的熱塑性樹脂/橡膠(丁腈橡膠)、20質量份的固化劑(二丙酮丙烯醯胺)、2質量份的固化促進劑(咪唑)、8質量份的添加劑(可溶性蓖麻油)、500質量份的導熱填料(氧化鋁)、30質量份的有機溶劑(甲苯)於一乾淨容器中，在常溫下高速攪拌分散6小時，形成粒度均一、分散均勻的液態膠液。使用進口超精密塗覆設備將上述膠液塗覆銅箔粗糙面上，塗覆厚度為150Mm，經75-160°C溫度、20min時間的條件烘烤後形成半固化 態的塗膠銅箔，然後取一張製得的塗膠銅箔，以其膠面與金屬基板疊合，加熱加壓製成無滷阻燃高導熱的金屬基覆銅板。各實施例的配方及製備的無滷高導熱金屬基覆銅板性能，如表1所示。
[0038]表1
【權利要求】
1.一種無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其特徵在於，按質量份計，包括: 環氧樹脂 90-110份； 熱塑性樹脂或橡膠 10-50份； 固化劑1-100份； 固化促進劑 0.05-5份； 添加劑1-10份； 導熱填料 20-500份； 有機溶劑 0-30份。
2.根據權利要求1所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其特徵在於，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環氧樹月旨、聯苯型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、脂肪族縮水甘油醚環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、雜環型縮水甘油環氧樹脂、苯酚-酚醛型環氧樹月旨、鄰甲酚-酚醛性環氧樹脂、雙酚A-酚醛型環氧樹脂、間苯二酚型環氧樹脂、聚乙二醇型環氧樹脂、三官能團環氧樹脂、四官能團環氧樹脂、環戊二烯或二環二烯與酚類縮聚樹脂的環氧樹脂、含磷環氧樹脂、含氮環氧樹脂、異氰酸酯改性的環氧樹脂、二聚酸改性環氧樹脂、端羧基丁腈橡膠改性的環氧樹脂、端羧基丁腈橡膠改性的酚醛環氧樹脂、聚氨酯改性雙酚A環氧樹脂、熱塑性聚氨酯改性環氧樹脂或經萜烯改性環氧樹脂中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其特徵在於，所述熱塑性樹脂為聚亞苯基氧化物、改性聚苯醚、聚醯胺樹脂、聚醚碸、聚碸、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醯亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或芳香族型聚醯胺樹脂中的一種或多種，所述橡膠為丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、端羧基丁腈橡膠、端羥基丁腈橡膠、聚硫橡膠、丁基橡膠、矽橡膠、氟橡膠或聚氨酯橡膠中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其特徵在於，所述固化劑為脂肪族多元胺、二丙酮丙烯醯胺、脂環族多元胺、三乙醇胺、DMP-30、間苯二胺、二氨基二苯基碸、二氨基二苯基甲烷、間苯二甲二胺、咪唑類、酸酐類、聚醯胺、酚醛樹脂、氨基樹脂、雙氰胺或有機醯肼中的一種或多種。
5.根據權利要求1所述的無滷阻 燃高導熱環氧樹脂組合物，其特徵在於，所述固化促進劑為咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-苯基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-苯基咪唑、2-1烷基咪唑、1-氰乙基-2-1^一烷基咪唑或2-十七烷基咪唑中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其特徵在於，所述添加劑為二氧化矽、可溶性蓖麻油、聚烯烴漿、有機粘土、氫化蓖麻油、矽烷類偶聯劑、鋁酸酯類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三異丙苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲苯基二苯基磷酸酯、聚酯、聚氨酯、石蠟、接枝丙烯酸酯、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯醯胺、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯中的一種或多種。
7.根據權利要求1所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其特徵在於，所述導熱填料為氧化鋅、氧化鎂、氧化鋁、氧化鉍、氧化鈹、氫氧化鎂、氫氧化鋁、二氧化矽、氧化鐵、氮化硼、氮化娃、碳化娃、金剛石或四氮化三娃中的一種或多種。
8.根據權利要求1所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物，其特徵在於，所述有機溶劑為苯、甲苯、二甲苯、丙酮、甲基丁酮、甲基異丁酮、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、甲醇、乙醇、異丙醇、乙醚、環氧丙烷、環己烷、環己酮或甲苯環己酮中的一種或多種。
9.一種使用如權利要求1所述的無滷阻燃高導熱環氧樹脂組合物製作金屬基覆銅板的方法，其特徵在於，包括步驟: A、將配備比例的原料混合形成粒度均一、分散均勻的液態膠液； B、將上述膠液塗覆到銅箔粗糙面上； C、對塗覆膠液的銅箔進行烘烤，形成半固化態的連續化的塗膠銅箔； D、將上述連續化的塗膠銅箔與金屬基板進行疊合，加熱加壓製成金屬基覆銅板。
10.一種金屬基覆 銅板，其特徵在於，採用如權利要求9所述的製作方法製成。
【文檔編號】C08K5/10GK103694644SQ201310742282
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】陳毅龍, 鄒少泉, 譚小林 申請人:景旺電子科技(龍川)有限公司