一種高導熱鋁基板的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁基板技術領域，尤其涉及一種高導熱鋁基板。
【背景技術】
[0002]鋁基板與傳統FR-4基板相比來說，具有很多明顯地優勢，例如絕緣性能好、導熱系數高、電阻率和擊穿電壓較高等，這些性能對于保證電子產品的性能和延長使用壽命具有重大意義。近年來隨著電源、LED照明和汽車電子產業的快速發展，極大的推動了鋁基板的應用范圍，并逐漸取代了傳統樹脂類線路板。
[0003]盡管與樹脂類線路板相比，鋁基板的熱導率已經大大提高，但其導熱性能仍不高。由于鋁基板與線路層之間必須要有一層導熱絕緣層，來實現金鋁基板與線路層之間的絕緣和粘合;而導熱絕緣層主要是由樹脂類材料填充高導熱粒子制備而成的，目前，高導熱粒子通常采用單一的Al2O3填料，由于單一粒子填充率低，直接制約了鋁基線路板的熱傳遞性能。
[0004]故，針對目前現有技術中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現有技術中存在的缺陷。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種高導熱鋁基板，以解決上述問題。
[0006]—種高導熱鋁基板，其包括鋁基底板、導熱絕緣層以及導電線路層，該導熱絕緣層層疊設置于所述鋁基底板與所述導電線路層之間，所述導熱絕緣層由質量百分比為以下的各組分組成:
[0007]環氧樹脂:20% -30 % ;
[0008]酚醛樹脂:4%-6%;
[0009]乙酸乙酯:5%-8%;
[0010]馬來酸酐接枝聚丁二烯(MLPB):3%_8% ；
[0011]成膜劑
[0012]增韌劑:0.5%-1.5%;
[0013]促進劑
[0014]復合納米無機填料:50%-65%;
[0015]其中，所述復合納米無機填料由質量百分比為15%_25%的氧化鋁、質量百分比為25%-40%的氮化硼以及質量百分比為40%-55%的氮化鋁組成。
[0016]優選地，所述氧化招的粒徑為300?500nm;所述氮化硼的粒徑為80?10nm;所述氮化鋁的粒徑為30?50nmo
[0017]優選地，粒徑較小的氮化鋁粒子通過填充粒徑較大的氧化鋁粒子和氮化硼粒子之間的空隙或縫隙使粒子間的空隙或縫隙能夠連接起來，從而形成網狀或鏈狀的空間分布結構，并形成多條“大粒子-中粒子-小粒子”有效堆砌而成的導熱通路。
[0018]優選地，所述導熱絕緣層由以下工藝制備而成:
[0019](I)將質量百分比為20%-30%的環氧樹脂、4%-6%的酚醛樹脂和5%-8%的乙酸乙酯在容器中混合均勻并使酚醛樹脂充分溶解形成樹脂混合物；
[0020](2)在樹脂混合物中加入質量百分比為3%_8%的馬來酸酐接枝聚丁二烯(MLPB)、
0.5%-1.5%增韌劑和0.5%~1.5%促進劑，然后開啟攪拌器，逐漸將攪拌器轉速調到300?400轉/分，并攪拌過程中緩慢加入質量百分比為1%-2%的成膜劑，持續攪拌一段時間，使其充分混合均勻；。
[0021](3)在混合容器中加入質量百分比為50%_65%的復合納米無機填料，逐漸提高轉速至1200轉/分，使粉料混合均勻，高速攪拌10分鐘后停止攪拌；
[0022](4)將容器置于真空箱中并抽真空至0.1MPa以下，然后升溫至45°C后恒溫1min取出漿料；
[0023](5)將漿料置于制膜器中從而能夠制備不同厚度的導熱絕緣層并將導熱絕緣層放置在烘箱中加熱到75°C后，恒溫lOmin，然后繼續加熱到120°C后，再恒溫1min取出，使其達到半固化的狀態。
[0024]優選地，所述氧化鋁為α-Α1203陶瓷粉，該α-Α1203陶瓷粉的純度大于等于99.9%。
[0025]優選地，所述成膜劑采用硅烷偶聯劑。
[0026]優選地，所述成膜劑由質量百分比為20% -25 %的硅烷偶聯劑、55 % -70 %的甲醇、5 % -15 %的蒸餾水以及5 % -15 %的冰乙酸混合反應形成。
[0027]優選地，所述增韌劑選用鄰苯二甲酸類增塑劑。
[0028]優選地，所述增韌劑選用四方相氧化鋯。
[0029]優選地，所述促進劑選用咪唑類促進劑。
[0030]相對于現有技術，本發明提供的一種高導熱鋁基板具有以下優點:其中導熱絕緣層通過在環氧樹脂基體中添加納米級復合填料，從而能夠改善整個體系的導熱性能；以及通過添加MLPB和硅烷偶聯劑改善導熱絕緣層的性能;通過不同粒徑的填料結合起來使用，形成“大粒子-中粒子-小粒子”的空間分布，形成有效堆砌，從而大大提高導熱絕緣介質層的導熱性能。
【附圖說明】
[0031]圖1為實施例提供的招基板不意圖。
[0032]圖2為本發明中采用MLPB對填充粒子進行改性的對照SEM照片。
[0033]圖3為本發明中采用偶聯劑對填充粒子進行改性的對照SEM照片。
[0034]圖4為本發明實施例中氧化鋁、氮化硼和氮化鋁三種粒子在高填充時的微觀模型圖。
【具體實施方式】
[0035]以下是本發明的具體實施例并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
[0036]請參閱圖1，所示為本發明一種高導熱鋁基板的示意圖，其包括鋁基底板、導熱絕緣層以及導電線路層，該導熱絕緣層層疊設置于鋁基底板與導電線路層之間。其中，導熱絕緣層影響鋁基板散熱性能的主要瓶頸。為此，申請人對各種形成導熱絕緣層的材料進行了深入的分析，并以環氧樹脂為基體，納米級氮化鋁、氮化硼和氧化鋁為填料進行試驗得出本申請導熱絕緣層的技術方案。
[0037]導熱絕緣層由質量百分比為以下的各組分組成:
[0038]環氧樹脂:20% -30 % ;
[0039]酚醛樹脂:4%-6%;
[0040]乙酸乙酯:5%-8%;
[0041 ] 馬來酸酐接枝聚丁二烯(MLPB):3%-8%；
[0042]成膜劑
[0043]增韌劑:0.5%-1.5%;
[0044]促進劑:0.5%-1.5%;
[0045]復合納米無機填料:50%-65%;
[0046]其中，復合納米無機填料由質量百分比為15%_25%的氧化鋁、質量百分比為25%-40%的氮化硼以及質量百分比為40%-55%的氮化鋁組成。
[0047]環氧樹脂(EP)因其具有優異的電絕緣性能、熱學性能、粘結性能和機械性能，成型工藝簡單，優良的耐化學、耐腐蝕性能，低固化成型收縮率等優點而成為應用最廣泛，前景最廣闊的介質層材料之一。
[0048]酚醛樹脂是一種重要的粘結劑和固化劑，與填料的相容好，潤濕速度特別快，耐高溫性，即使在很高的溫度下，其結構仍然具有完整性。酚醛樹脂有助于增加導熱介質的粘結強度。
[0049]乙酸乙酯起到溶劑的作用，可以使填充體系中的各種物質有相互作用的效果，適量添加乙酸乙酯在體系中的作用非常明顯。但添加乙酸乙酯不能過量，過多的乙酸乙酯會影響其導熱性能。這是因為乙酸乙酯本身具有揮發性，過的殘留會使體系中含有大量的氣泡，導熱通路受到限制，影響導熱性能。
[0050]導熱填料A1203價格相對價廉，具有較高的導熱系數，電阻率高，化學穩定高、耐腐蝕性良好、抗氧化性好、具有填充量大，因而得到廣泛的應用。
[0051]氮化鋁(AlN)導熱系數高，同時具有電絕緣性能和熱膨脹系數低等特點。
[0052]氮化硼(BN)是硼氮新型高分子，質地柔軟有光滑感的粉末，具有便于機械加工的優良性能，有良好的導熱性和電絕緣性，耐化學腐蝕性，具有非常好的抗氧化性(即使在3000°C下也有很好的抗氧化性)，具有“白色石墨”之稱。無機納米粒子由于具有極高的表面能，表面積大，有很強的團聚趨勢，容易與其他原子結合，增大了粒子之間的接觸面積，對粒子與粒子和粒子與基體之間的空隙有較好的填充效果，形成更為有效的導熱通道。
[0053]由于無機粒子的導熱性能遠高于環氧樹脂的導熱性能，通過在環氧樹脂基體中添加納米級填料，從而能夠改善整個體系的導熱性能。
[0054]由于環氧樹脂結構中含有環氧基，本身固化后性質很脆，固化后交聯密度高，當以環氧作為基體，向其添加大量的填充粒子時，將會使環氧樹脂的脆性增加。為了改善導熱絕緣層的性能，本申請采用MLPB(改性聚丁二烯)對環氧樹脂導熱絕緣層進行改性，改性聚丁二烯可作為環氧樹脂導熱絕緣層的活性劑和增韌劑。MLPB是由I，2低分子聚丁二烯(I，2_LPB)經馬來酸酐化改性后的產物，分子分子主鏈中含有雙鍵、感化等活性官能團，可作為多種無機、有機填料的界面改性劑使用，能起到界面偶聯劑的應用效果，在使用中先行與環氧樹脂混合均勻，然后再與填料進行充分混合，可以即起到增韌改性作用，又起到偶聯劑的作用，使得體系均勻。參見圖2(a)和圖2(b)，所示為用MLPB改性填充體系前后的SEM照片。由圖2(a)可知改性前填充粒子在基體中的分布具有團聚現象，粒子的分布不均勻。在圖2(b)中可以看出改性后的填充體系在粒子的分布均勻性方面要明顯由于改性前。
[0055]在研制導熱絕緣層時，還需加入適量的成膜劑、增韌劑和促進劑以對其進行改性，來滿足導熱絕緣層的使用要求。
[0056]在一種優選實施方式中，成膜劑采用硅烷偶聯劑，偶聯劑起到對粒子表面進行改性，在粒子表面發生化學偶聯反應，經偶聯劑處理后可以大大提高填料與聚合物基體的相容性，粘結不同粒子以及粒子與基體的作用，從而使不同物質之間的接觸的更加緊密，降低了各物質接觸間的熱阻。還可以改善其分散性，有效提高填充量。進一步的，成膜劑由質量百分比為20 % -25 %的硅烷偶聯劑、55 % -70 %的甲醇、5 % -15 %的蒸餾水以及5 % -15 %的冰乙酸混合反應形成。其中，實際試驗中，硅烷偶聯劑采用三甲氧基硅烷(KH-560)。
[0057]參見圖3(a)和圖3(b)，圖3(a)未采用硅烷偶聯劑進行改性的粉體SEM圖；圖3(b)為經硅烷偶聯劑改性后的SEM圖。由兩圖對比可以看出，經過硅烷偶聯處理后的粒子棱角較少，與之相對的未經偶聯劑處理的粒子表面比較粗糙。粒子表面在改性前，粒子表面作用能較強，粒子之間容易形成團聚現象，導熱粒子在基體中分布不均勻。粒子經偶聯劑改性后，導熱粒子的輕基含量減少，表面能下降，粒子之間的團聚現象變得困難，粒子較均勻的分布在基體中，有利于提高填充體系的導熱性能。
[0058]在一種優選實施方式中，增韌劑選用鄰苯二甲酸類增塑劑。
[0059]在一種優選實施方式中，增韌劑選用四方相氧化鋯。四方相氧化鋯t-Zr02，用于提高該導熱絕