一种高导热绝缘层材料、金属基板及制备方法技术

本申请涉及一种高导热绝缘层材料、金属基板及制备方法，制备方法包括如下步骤：将无机复合微纳米填料先经辉光放电等离子体进行光/电化学活化处理，再经偶联剂处理，之后进行喷雾干燥，得到预处理的无机复合微纳米填料；将预处理的无机复合微纳米填料溶解于环氧树脂和固化剂所在的溶液中，得到树脂胶液；对所述树脂胶液进行固化处理，形成所述高导热绝缘层材料；其中，所述无机复合微纳米填料为导热填料和云母粉的复配粉体；本发明专利技术制备的高导热绝缘层材料具有有益的绝缘性能和导热性能，能够满足大功率元器件散热的需求，同时能够保障电气电子设备持久安全运行。

A high thermal insulation material, a metal substrate and a preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种高导热绝缘层材料、金属基板及制备方法
本申请属于电子材料
，尤其是涉及一种高导热绝缘层材料、金属基板及制备方法。
技术介绍
近年来，在电子电气领域，微电子封装技术高速发展，电子器件向着小型化和微型化发展，印刷电路板(PCB)板上搭载的元器件越来越多，散热成为一个重大的问题。对电子元器件来说，温度每升高2℃，可靠性下降10％；温度升高50℃时，元器件寿命只有原来的1/6。因此，为了保证元器件的寿命、稳定性和可靠性等性能，必须解决散热的问题。承载电子元件的金属基覆铜板等金属基板被广泛应用LED照明、TV、智能功率器件、逆变器、电动马达及电源等领域，然而对于高功率热源，由于其功率元件发热量过高，直接导致元件寿命和安全性问题，因此对金属基板的散热能力提出了更高的要求。然而，现有的金属基板等主要为聚酰亚胺(PI)或者聚酯(PE)薄膜，上面覆上铜箔而成，广泛用于电讯电器和LED照明等领域，但是由于PI或PE均为绝缘塑料，其导热和散热性能较差，一般为0.2W/m·K，同时，由于现有的金属基板通过绝缘层材料实现绝缘和散热的做法是：于树脂胶液中直接添加未经处理的无机粉末如氧化铝、氧化硅、氮化铝、氮化硼以及氮化硅，之后进行固化处理以形成高导热绝缘层，该绝缘层材料无法满足现有LED、电源等大功率电子设备的导热散热要求，限制了其应用和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为解决现有金属基板用绝缘层材料无法满足大功率电子设备的导热散热要求的技术问题，从而提供一种高导热绝缘层材料、金属基板及制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高导热绝缘层材料的制备方法，包括如下步骤：将无机复合微纳米填料先经辉光放电等离子体进行光/电化学活化处理，再经偶联剂改性处理，之后进行喷雾干燥，得到预处理的无机复合微纳米填料；将预处理的无机复合微纳米填料溶解于环氧树脂和固化剂所在的溶液中，得到树脂胶液；对所述树脂胶液进行固化处理，形成所述高导热绝缘层材料；其中，所述无机复合微纳米填料为导热填料和云母粉的复配粉体，所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化硅、氮化硅中的至少一种，所述云母粉的质量为无机复合微纳米填料总质量的1wt％～5wt％。优选地，所述高导热绝缘层材料包含如下重量份的组分：环氧树脂100份，固化剂4-8份，无机复合微纳米填料200-700份，偶联剂质量为无机复合微纳米填料质量的1wt％～5wt％。优选地，所述导热填料为不同粒径大小的球形结构，导热填料与云母粉复配的无机复合微纳米填料具有最密堆积结构，所述导热填料的中位粒径D50优选为0.5μm-20μm；所述云母粉的粒径范围优选为600目-5000目。优选地，所述偶联剂为质量比为1-3:1的硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂，改性处理的步骤优选为先加入硅烷偶联剂改性处理后再加入铝酸酯偶联剂改性处理。优选地，所述固化剂为双氰胺、聚酰胺、二聚酸基聚酰胺、4、4-二胺基二苯砜、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐中的至少一种。优选地，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。优选地，对所述树脂胶液进行固化处理前，对所述树脂胶液充分脱泡，所述固化处理方法优选为先在50℃～100℃下固化2～6小时，再在150℃～200℃下固化1～3小时。优选地，预处理的无机复合微纳米填料的制备方法包括如下步骤：1)将无机复合微纳米填料进行加湿处理；2)将加湿处理后的无机复合微纳米填料置于等离子体发生器中，加电压产生辉光放电等离子体，对无机复合微纳米填料进行光/电化学活化处理；3)将活化处理后的无机复合微纳米填料、偶联剂和水混合配置浆料，之后将浆料进行喷雾干燥处理，得到预处理的无机复合微纳米填料。优选地，所述光/电化学活化处理的条件为：放电功率为50W～500W，放电电压为3kV～30kV，温度为80～120℃，处理时间为0.5～10h。优选地，所述加湿处理为喷雾加湿处理，喷雾压力为2～5MPa，流量为0.1～0.5L/min，温度为80～100℃，加湿处理时间0.5～1h。优选地，所述喷雾干燥处理的温度为100～150℃，喷雾干燥雾化盘的转速为750r/min-2000r/min。本专利技术还提供了一种由上述方法制备的高导热绝缘层材料及包括所述高导热绝缘层材料的金属基板。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种金属基板用高导热绝缘层材料，在环氧树脂和固化剂的溶液中添加先后经等离子体光/电化学处理及偶联剂改性的导热填料和云母粉的复配粉体，最后经固化处理形成具有优异导热性能和电气绝缘性能的绝缘层材料，进一步，采用导热填料为不同粒径大小的球形结构，导热填料与云母粉复配的无机复合微纳米填料具有最密堆积结构，形成导热网链，以进一步提高绝缘层材料的绝缘性能和导热性能，该方法加工工艺简单，普适性好，制备出的高导热、高绝缘材料能够满足大功率元器件散热的需求，同时能够保障电气电子设备持久安全运行，应用于电气电子设备中能够增强其散热能力并减薄绝缘厚度，能够促进电气电子设备的小型化和可靠性。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1本实施例提供一种金属基板用高导热绝缘层材料及其制备方法，包括如下步骤：具体制备方法如下：1)将球形氧化铝和云母粉置于干燥箱中于100℃干燥2小时，称取相应量并将其混合均匀，得到无机复合微纳米填料；将环氧树脂、固化剂在干燥箱中于60℃干燥5～10分钟，以使粘度降低；2)将干燥好的无机复合微纳米填料加入带高速分散的雾化室中加湿处理，处理时间1h，雾化喷嘴压力为2MPa，流量为0.1L/min，温度为80℃；3)将加湿处理的无机复合微纳米填料在低温等离子体发生器处理平台上，加电压产生辉光放电等离子体，对加湿处理进行光/电化学活化处理，其中：放电电压3kV，放电功率为50W，温度为80℃，放电时间10h；4)将活化处理后的无机复合微纳米填料先加入硅烷改性剂和水通过搅拌机混合搅拌5-10min后，再加入铝酸酯偶联剂混合搅拌配置浆料，然后将浆料送入喷雾干燥机中进行喷雾干燥处理，得到预处理的无机复合微纳米填料；其中：处理温度100℃，雾化盘转速为750r/min；硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂的质量比为2:1；5)称取环氧树脂、固化剂、溶剂，混合并充分搅拌混合物，加入预处理的无机复合微纳米填料，再次进行充分搅拌，得到树脂胶液；6)将所述树脂胶液置于KQ2200型超声波清洗器中振荡脱泡，振荡后将树脂胶液放入行星式真空搅拌脱泡机中再次进行脱泡处理；7)将脱泡处理后的树脂胶液倒入模具，放入干燥箱中加热固化，固化处理方法为：先在70℃下固化4小时，再在170℃下固化2小时，降温10小时后取出。本实施例制备的绝缘层材料的热导率为4.8W/(m·K)，击穿场强为43.45kV/mm；其中：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热绝缘层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将无机复合微纳米填料先经辉光放电等离子体进行光/电化学活化处理，再经偶联剂改性处理，之后进行喷雾干燥，得到预处理的无机复合微纳米填料；/n将预处理的无机复合微纳米填料溶解于环氧树脂和固化剂所在的溶液中，得到树脂胶液；/n对所述树脂胶液进行固化处理，形成所述高导热绝缘层材料；/n其中，所述无机复合微纳米填料为导热填料和云母粉的复配粉体，所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化硅、氮化硅中的至少一种，所述云母粉的质量为无机复合微纳米填料总质量的1wt％～5wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种高导热绝缘层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将无机复合微纳米填料先经辉光放电等离子体进行光/电化学活化处理，再经偶联剂改性处理，之后进行喷雾干燥，得到预处理的无机复合微纳米填料；
将预处理的无机复合微纳米填料溶解于环氧树脂和固化剂所在的溶液中，得到树脂胶液；
对所述树脂胶液进行固化处理，形成所述高导热绝缘层材料；
其中，所述无机复合微纳米填料为导热填料和云母粉的复配粉体，所述导热填料为氧化铝、氮化硼、氮化铝、氧化硅、氮化硅中的至少一种，所述云母粉的质量为无机复合微纳米填料总质量的1wt％～5wt％。


2.根据权利要求1所述的高导热绝缘层材料的制备方法，其特征在于，所述高导热绝缘层材料包含如下重量份的组分：环氧树脂100份，固化剂4-8份，无机复合微纳米填料200-700份，偶联剂质量为无机复合微纳米填料质量的1wt％～5wt％。


3.根据权利要求1或2所述的高导热绝缘层材料的制备方法，其特征在于，所述导热填料为不同粒径大小的球形结构，导热填料与云母粉复配的无机复合微纳米填料具有最密堆积结构，所述导热填料的中位粒径D50优选为0.5μm-20μm；所述云母粉的粒径范围优选为600目-5000目。


4.根据权利要求1-3任一项所述的高导热绝缘层材料的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为质量比为1-3:1的硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂，改性处理的步骤优选为先加入硅烷偶联剂改性处理后再加入铝酸酯偶联剂改性处理。


5.根据权利要求1-4任一项所述的高导热绝缘层材料的制备方法，其特征在于，所述固化剂为双氰胺、聚酰胺、二...

【专利技术属性】
技术研发人员：田付强，周鲁滨，刘艳婷，夏宇，
申请(专利权)人：苏州巨峰先进材料科技有限公司，苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32