一種高導熱率PCB基板材料的制造方法

熱性能一直是PCB設計和制造工程師最關心的問題，而具有高導熱率的PCB基板材料在改善PCB的熱性能方面起著重要作用。基于此基本原理，本文主要介紹一種高導熱率PCB基板材料的制造方法。通過實驗可以證明，導熱系數(shù)至少達到3w / m?k，且具有出色的絕緣性和可靠的性能。

這種方法的主要思想

這種具有高導熱率的PCB基板材料的制造方法依賴于在覆銅箔之前交替堆疊具有多個空隙的預浸料和具有高導熱率的樹脂膜。如圖1所示，在加熱堆疊的過程中，預浸料上的空隙被高導熱率的樹脂復合材料填充并變成固體，從而獲得了具有高絕緣性和可靠性能并保持了基板機械強度的高導熱率的PCB基板材料。如下圖1至圖3所示。

重要元素

?帶有多個空隙的玻璃纖維基材的預浸料

多個空隙是指經(jīng)紗和緯紗之間存在未被浸漬樹脂所占據(jù)的空隙的事實，稱為空隙率，因此符合式（1）：

X = Y /（s*t）

式中，X是空隙率。Y是指經(jīng)紗和緯紗形成的未被樹脂填充的區(qū)域；s和t是指邊長。

根據(jù)公式（1）和圖1，可以得出結論，應將X放大以提高熱導率，其值通常為0.3或更大，最好使其值為0.5或更大，這取決于編織玻璃纖維布的結構，并與浸漬技術有關。

可以使用玻璃纖維布或有機纖維布，對于前者，玻璃纖維的直徑最好在6-9μm的范圍內(nèi)。

浸漬玻璃纖維布施加的樹脂主要來自環(huán)氧樹脂，例如雙酚A型環(huán)氧樹脂，雙酚F型環(huán)氧樹脂，雙酚S型環(huán)氧樹脂等。隨著耐熱性能和電氣性能的提高，酚醛酚醛清漆型環(huán)氧樹脂可以使用雙酚A酚醛清漆型環(huán)氧樹脂和脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，對于含溴的阻燃性環(huán)氧樹脂也可以使用。這些樹脂可以單獨使用或兩種以上并用。

環(huán)氧樹脂用固化劑主要是酚類化合物，胺類化合物和氰酸酯類化合物，它們可以單獨使用或兩種以上并用。該量通常為樹脂總量的0.1％至5％。

在該實驗中，所使用的固化催化劑主要是4-甲基-2-乙基咪唑，2-乙基-4-甲基1-H-咪唑-1-丙烷腈等，它們可以單獨或兩種以上結合使用。。該量通常為樹脂化合物總量的0.001％至0.01％。

樹脂溶液實際上是環(huán)氧樹脂，固化劑和催化劑的混合物，再加上有機溶液，用于浸漬玻璃纖維布。浸漬后，玻璃纖維布將在120℃至170℃的溫度下干燥2至15分鐘，成為厚度為0.04mm至0.3mm的帶有多個空隙的預浸料。該預浸料的樹脂含量通常為30％以上。

?高導熱樹脂膜

這是一種樹脂膜，其中無機填料具有較高的熱導率，并添加到熱固性材料中。施加的樹脂實際上是具有多個空隙的預浸料的樹脂和固化劑的體系。無機填料具有多個類別和規(guī)格。例如，氧化鋁（Al2O3）粉末，氮化鋁（AlN）粉末，二氧化硅（SiO2）粉末，氮化硅（SiN）粉末和氮化硼（BN）粉末具有高導熱性，而有機填料具有優(yōu)異的導熱性絕緣也可以應用。氧化鋁（Al2O3）粉末非常適合該方面的應用，并且如果施加粉末，則可以對粉末進行氧化處理，從而在粉末顆粒的表面形成氧化膜，這有利于提高產(chǎn)品的耐濕性。

為了改善無機填料與有機樹脂之間的粘結性能，必須對填料進行偶聯(lián)劑處理。

上面提到的填充劑既可以獨立使用，也可以共同使用。在樹脂化合物中，無機填料的施加量在60％至95％的范圍內(nèi)。低于60％，效果將不那么明顯，而高于95％，則將難以形成并且不能獲得產(chǎn)品的性能。

為了均勻混合多種樹脂復合材料，通常使用攪拌機和球磨機進行處理。

通過將樹脂混合物涂布在金屬箔或塑料膜上，加熱干燥后，可以得到厚度為0.04mm?0.3mm的高導熱率的樹脂膜。

?高導熱銅箔涂料堆疊板

根據(jù)圖2和圖3，在鍍銅箔之前將具有多個空隙的玻璃纖維布基材預浸料和具有高導熱性的樹脂膜堆疊起來。在160℃至180℃的溫度和2至4MPa的壓力下進行堆疊60至120分鐘。

最后，通過使用具有高導熱率的銅箔涂層板，具有多個空隙的玻璃纖維布預浸料，具有高導熱率的樹脂膜和銅箔，可以基于多層PCB的制造技術來制造具有極大導熱率的多層PCB。

編輯：黃飛

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