高散热金属基印刷电路板及其制作方法技术

本发明专利技术涉及印刷电路板领域，尤其是一种高散热金属基印刷电路板及其制作方法。通过金属板清洗、层压绝缘介质层、离子清洗、沉积金属导电层、蚀刻形成金属导电电路，得到所述高散热绝缘金属基印刷电路板。其中，绝缘介质层为一种高热导环氧树脂，通过氨水剥离，制得了导热性能优异的氮化硼纳米片，并进一步采用聚多巴胺包覆，增大了氮化硼纳米片的分散性及其和环氧树脂的黏附性，更进一步的，采用发泡法，使用十二烷基苯磺酸钠、硅树脂聚醚乳液稳泡剂混合作为发泡剂，得到了更细密，连接性更好的导热网络，并将其填充进环氧树脂中，极大的提升了环氧树脂的导热性能，大大改善了金属基印刷电路板的导热能力，提升了其使用价值。提升了其使用价值。

【技术实现步骤摘要】
高散热金属基印刷电路板及其制作方法


[0001]本专利技术涉及印刷电路板领域，尤其是一种高散热金属基印刷电路板及其制作方法。

技术介绍

[0002]金属基印刷电路板是由金属基板、绝缘介质层和线路铜层三位一体而制成的复合印刷电路板。金属基通常为铝、铁、铜、殷铜、钨钼合金等绝缘介质层常用改性环氧树脂、聚苯醚、聚酰亚胺等而线路层则是铜层等几个部分组成。
[0003]环氧树脂覆铜板一广泛应用在传统的集成电路中，但由于采用的是有机树脂作为底板，散热能力较差，目前只能应用于以下的小功率中。而金属基覆铜板是以导热系数相对高的金属如铝、铜作为底板，再将导电铜箔通过掺杂了导热材料的环氧树脂与金属底板粘合在一起制成的。金属基覆铜板是近年来出现的一种新型基板，其生产工艺成熟，价格适中，散热性能有较大提升，目前是大功率散热基板的主流产品。
[0004]环氧树脂，是使用最广泛的热固性塑料之一，具有较高的抗拉强度和杨氏模量、良好的热稳定性和优异的耐溶剂性等性能，应用十分广泛。然而，传统的环氧树脂材料在导热、阻燃、力学和防腐等性能方面仍存在不足。因此，研发具有优良散热能力的环氧树脂是提高金属基印刷电路板的一个有效手段。
[0005]为了改善环氧树脂的综合性能，拓宽其应用领域，一般会向环氧树脂基体加入纳米填料粒子以改善其性能，常见的填料粒子有石墨烯、碳纳米管、二氧化硅、四氧化三铁和三氧化二铝等。但是，由于印刷电路板基板需要具有电绝缘性，所以一些具有高热导同时具有高电导性质的填料并不适用，例如金属、碳材料等。因此，具有较高热导同时电绝缘的氮化硼成为了首选材料。但是，现有的研究发现氮化硼的粒径太大、片层过厚，导致其在填料时会发生团聚，不利于后续其在环氧树脂中的分散，难以形成导热通路，影响其导热性能，降低复合材料的导热效率；此外，氮化硼表面呈现非极性，和环氧树脂黏结性很差，容易形成界面热阻，大大降低热导率。因此，氮化硼防团聚、降低界面热阻、构建特殊结构形成3D导热网络通路是提高复合材料导热性能的关键所在，也是是改善印刷电路板用环氧树脂导热性能的重点研究方向。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种高散热金属基印刷电路板及其制作方法。
[0007]一种高散热绝缘金属基印刷电路板的制作方法，包括以下步骤：
[0008](1)金属板清洗：将金属板按浴比1g：(10
‑
30)mL浸入混合液，超声清洗30
‑
60min，超声频率40
‑
80Hz，功率200
‑
300W，并烘干，得到洁净金属板，所述混合液为无水乙醇、丙酮按质量比(2
‑
5)：(1
‑
2)混合而成；
[0009](2)层压绝缘介质层：将尺寸一致的洁净金属板和高热导环氧树脂叠放置于140
‑
200℃、0.98
‑
4.9MPa下加热加压0.5
‑
1h，得到基板A；
[0010](3)等离子清洗：采用等离子法清洗基板A环氧树脂表面，所述等离子法，氩气流量为1500
‑
2500SCCM，真空度为0.2
‑
0.5Pa，电源采用高频脉冲电源，电压为2
‑
4kV，频率30kHz
‑
50kHz，离子清洗时间为10
‑
20min，得到洁净基板A；
[0011](4)沉积金属导电层，利用磁控溅射法在洁净基板A的环氧树脂层表面形成金属导电层，所述磁控溅射法，真空气压为0.05
‑
0.05Pa，氩气流量为15
‑
30SCCM，分子汞转速为2500
‑
3000r/s，频率：400
‑
500Hz，电压：40
‑
60V，电流：3
‑
4A，溅射时间：30
‑
90s；
[0012](5)蚀刻形成电路：以曝光、显影、干蚀刻的方法，形成金属导电电路，得到所述高散热绝缘金属基印刷电路板。
[0013]所述金属板为铝、铜、铁中的一种；优选的，所述金属板为铝。铜基金属板：导热性好，用于热传导和电磁屏蔽的地方，但重量大，价贵。铁基金属板：防电磁干扰，屏蔽性能最优，但散热稍差，价格便宜。铝基金属板：导热好，又不太重，质轻，电磁屏蔽也不错。
[0014]步骤(3)中采用惰性气体Ar高频脉冲清洁基板表面，从高压电离出来的整体显电中性等离子体具有高度的活性，能与材料表面的原子发生连续的反应，使表面物质不断被激发成气体，挥发出来，以达到清洁的目的。它在印刷电路板生产过程中有很好的实用性，是干净、环保、高效的清洁方法。
[0015]为了进一步提高所制得的印刷电路板的导热性能，本专利技术研发了一种高热导环氧树脂。
[0016]所述高热导环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1按质量份计，将5
‑
15份氮化硼粉末加入900
‑
1100份氨水中，并超声处理20
‑
28h，超声功率为200
‑
300W、频率40
‑
60Hz，在超声的同时辅助以机械搅拌，将超声后的氮化硼氨水溶液置于100
‑
140℃下真空干燥10
‑
14h，得到氮化硼纳米片粉末；
[0018]S2氮化硼的改性：按质量份计，将10
‑
20份步骤S1制得的氮化硼纳米片粉末、10
‑
30份盐酸多巴胺、900
‑
1100份水混合，以100
‑
140r/min转速并辅以超声搅拌0.3
‑
1h，超声结束，用7
‑
8wt％三(羟甲基)氨基甲烷水溶液将溶液调至pH为7
‑
9，然后，在20
‑
40℃下以300
‑
700r/min转速搅拌5
‑
15min，在40
‑
60℃下烘干10
‑
14h，得到聚多巴胺包覆氮化硼纳米片；
[0019]S3发泡法构建导热网络：按质量份计，将14
‑
20份聚多巴胺包覆氮化硼纳米片、0.1
‑
1份发泡剂、3
‑
5份植物胶、35
‑
45份无水乙醇、55
‑
65份水混合，在50
‑
70℃下以1000
‑
2000r/min转速搅拌5
‑
15min后，0
‑
10℃冷藏1
‑
5天，置于60
‑
80℃下干燥3
‑
5h，得到氮化硼泡沫；
[0020]S4按质量份计，将70
‑
90份环氧树脂、0.1
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高散热绝缘金属基印刷电路板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：金属板清洗步骤、层压绝缘介质层、离子清洗步骤、沉积金属导电层、蚀刻形成金属导电电路，得到所述高散热绝缘金属基印刷电路板。2.如权利要求1所述高散热绝缘金属基印刷电路板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)金属板清洗：将金属板按浴比1g：(10
‑
30)mL浸入混合液，超声清洗30
‑
60min，超声频率40
‑
80Hz，功率200
‑
300W，并烘干，得到洁净金属板，所述混合液为无水乙醇、丙酮按质量比(2
‑
5)：(1
‑
2)混合而成；(2)层压绝缘介质层：将尺寸一致的洁净金属板和高热导环氧树脂叠放置于140
‑
200℃、0.98
‑
4.9MPa下加热加压0.5
‑
1h，得到基板A；(3)等离子清洗：采用等离子法清洗基板A环氧树脂表面，所述等离子法，氩气流量为1500
‑
2500SCCM，真空度为0.2
‑
0.5Pa，电源采用高频脉冲电源，电压为2
‑
4kV，频率30kHz
‑
50kHz，离子清洗时间为10
‑
20min，得到洁净基板A；(4)沉积金属导电层，利用磁控溅射法在洁净基板A环氧树脂的表面形成金属导电层，所述磁控溅射法，真空气压为0.05
‑
0.05Pa，氩气流量为15
‑
30SCCM，分子汞转速为2500
‑
3000r/s，频率：400
‑
500Hz，电压：40
‑
60V，电流：3
‑
4A，溅射时间：30
‑
90s；(5)蚀刻形成电路：以曝光、显影、干蚀刻的方法，形成金属导电电路，得到所述高散热绝缘金属基印刷电路板。3.如权利要求2所述高散热绝缘金属基印刷电路板的制作方法，其特征在于，所述金属板为铝、铜、铁中的一种。4.如权利要求2所述高散热绝缘金属基印刷电路板的制作方法，其特征在于，所述高热导环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：用氨水剥离氮化硼粉末，得到氮化硼纳米片粉末；再用聚多巴胺包覆氮化硼纳米片；接着通过发泡法形成氮化硼泡沫；最后用环氧树脂填充氮化硼泡沫，得到所述高热导环氧树脂。5.如权利要求4所述高散热绝缘金属基印刷电路板的制作方法，其特征在于，所述高热导环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：S1氮化硼的剥离：按质量份计，将5
‑
15份氮化硼粉末加入900
‑
1100份氨水中，并超声处理20
‑
28h，超声功率为200
‑
300W、频率40
‑
60Hz，在超声的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯木真，徐巧丹，陈文德，刘涛，卢海航，
申请(专利权)人：百强电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：