【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高导热耐击穿电压线路板材料、线路板及其制备方法，属于绝缘材料和复合电子材料。
技术介绍
1、新能源汽车发展如火如荼，在动力性能、智能化、节省成本等方面优势明显，特别是可以进行快速充电的高电压驱动的新能源汽车是市场大势所趋，不仅效率提升，热损耗降低，功率也能增大。因为“电子电气部件”技术进步，高击穿电压高导热材料的需求已经是箭在弦上。根据cei60664的标准，如果500v的工作电压，层间崩溃电压需高达8kv到10kv dc左右，换算成“金属基板”绝缘厚度，则起码需有150um以上，导基材厚度与热阻成正比，150um以上的厚度对于热导能力有很大的负面作用，所以能承受新能源汽车高压需求的金属基板耐电压跟高导热无法两全。发展比绝大部分热导基材的击穿电压能力(1.3kv/mil)更好，能够承受生命周期长期高压工作，并具备一定热导特性的材料(起码2w iso astmd5470)，乃成为市场潜在关键需求。其中一个思路就是能够将厚度降低，而不影响击穿电压的可靠度。
2、现有的常见技术是以铝基板为金属基层，通过构建电路层、绝缘层形成三层的单面板。其中绝缘层是铝基板最核心的技术，主要起到粘接、绝缘和导热的功能，铝基板绝缘层是功率模块结构中最大的导热屏障，绝缘层热传导性能越好，越有利于器件运行时所产生热量的扩散，也就越有利于降低器件的运行温度。但目前，市面上常用的铝基板绝缘层导热性能为3w-5w，导热性能差，且存在耐击穿电压低、剥离强度低、导电线路厚薄不均等缺陷。
3、目前可用的绝缘层材料有很多，比如高分
4、环氧树脂复合材料因其粘结性好，耐腐蚀、电绝缘性好，在线路板领域得到了广泛应用。然而，纯环氧树脂的热导率为0.15～0.21w/mk，通常需要填充改性提升其导热性能。石墨烯热导率高达5×103w/m.k，热稳定性高，随着近年来石墨烯生产技术的成熟，石墨烯/环氧树脂复合材料将在线路板散热领域得到广泛的应用。但目前的方法仅是将石墨烯片作为填料简单地与环氧树脂进行复合应用，形成的一维平面的复合材料，其性能未能实现质的突破。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述不足，而提供一种高导热耐击穿电压线路板材料及其制备方法，该材料通过预制的三维结构、无机-有机组合，以实现高导热、高击穿的特异性能。
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、高导热耐击穿电压线路板材料，它是将球形氧化铝与α-四氧化三铁与石墨烯的分散液磁取向成型制得三维多孔结构填料，将三维多孔结构填料浸入到环氧-苯并噁嗪复合树脂中并加固化剂混合，然后涂覆在基材上固化，再将涂覆后的基材线路板的前后两端调节温度，对涂覆后基材的涂覆层侧采用双向冷冻法构建出的具有3d导热网络的复合导热绝缘层材料。
4、所述的球形氧化铝与α-四氧化三铁与石墨烯、环氧树脂、苯并噁嗪树脂的量重量比例范围为3：1：5：70～90：15～20。
5、上述高导热耐击穿电压线路板材料的制备方法，包括步骤如下：
6、(1)将石墨烯分散液与球形氧化铝分散液与α-四氧化三铁分散液混合后超声分散均匀，置于固定磁场中固化后完成磁取向成型，抽滤得到球形氧化铝-α-四氧化三铁-石墨烯的三维多孔结构填料；石墨烯与球形氧化铝与α-四氧化三铁的质量比例为5：3：1；
7、(2)将环氧树脂加入有机混合溶剂搅拌均匀，并按照环氧树脂与苯并噁嗪树脂重量比3～5：1的比例加入苯并噁嗪树脂，搅拌混合得到环氧-苯并噁嗪复合树脂；
8、(3)将环氧-苯并噁嗪复合树脂与固化剂按重量份比15～25：1的比例混合，将球形氧化铝-α-四氧化三铁-石墨烯的三维多孔结构填料浸入到混合液中，真空脱气，用涂布机涂敷于基材上并固化；球形氧化铝-α-四氧化三铁-石墨烯的三维多孔结构填料与环氧-苯并噁嗪复合树脂的质量比例范围为1：8～10；
9、(4)将涂覆后的基材线路板的前后两端调节温度至-20℃，对涂覆后基材的涂覆层侧采用双向冷冻法制备出具有3d导热网络的复合导热绝缘层材料。
10、上述方法中步骤(1)所述的球形氧化铝的粒径大小10～200nm，石墨烯分散液的浓度范围为2～5mg/ml，球形氧化铝分散液浓度范围为5～8mg/ml，α-四氧化三铁分散液浓度范围为0.4～1.0mg/ml。
11、步骤(1)所述的超声分散20-30min，所述的固定磁场强度范围为0.2～1t，优选300mt。
12、步骤(2)所述的有机混合溶剂为乙腈和甲苯及二氯甲烷的混合，按照环氧树脂与有机混合溶剂的重量份比为1：3～4加入有机混合溶剂，所述的环氧树脂分子量范围500～2500，制得的环氧-苯并噁嗪复合树脂粘度为100～200cp，25℃。
13、步骤(3)所述的固化剂为咪唑、丁二酸、癸二酸、三乙胺、吡啶或吡咯。所述的固化为置于120～145℃下预固化2～3h后，再在150～175℃下固化10～14h。
14、本专利技术的另一目的是提供一种高导热耐击穿电压线路板及其制备方法。
15、高导热耐击穿电压线路板，依次包括基材层下表面的复合导热绝缘层，基材层，基材层上表面的复合导热绝缘层，导电线路层；复合导热绝缘层采用上述制备的高导热耐击穿电压线路板材料。
16、所述基材层由铜、铜合金、铝、铝合金、镁、镁合金、铁、铁合金中的一种或多种混合制得。
17、所述的导电线路层是由包括铜、铜合金、铝、铝合金、银的一种或多种材料制得。
18、所述的基材层厚度为0.1～0.5mm，复合导热绝缘层厚度为10～35μm，导电线路层厚度为15～35μm。
19、所述的高导热耐击穿电压线路板的制备方法，包括在基材层上按上述方法制备高导热耐击穿电压线路板材料的步骤，还包括利用靶材通过pvd(物理气象沉积)镀膜工艺在复合导热绝缘层上沉积导电线路层的步骤。
20、本专利技术的有益效果是：
21、本专利技术采用四氧化三铁和氧化铝的电磁场诱导取向，预制石墨烯的三维结构作为基底，利用苯并噁嗪特有的多环及酚羟基结构使其与环氧基团发生结构交联，形成新的环氧-苯并噁嗪复合树脂，然后利用层组装和双向冷冻技术，将环氧-苯并噁嗪复合树脂与石墨烯和氧化铝构筑出高导热高度有序排列的3d导热网络的复合导热绝缘层材料。
22、使用预制的三维结构可以更容易地在复合材料中构筑起有效的导本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.高导热耐击穿电压线路板材料，其特征是，它是将球形氧化铝与α-四氧化三铁与石墨烯的分散液磁取向成型制得三维多孔结构填料，将三维多孔结构填料浸入到环氧-苯并噁嗪复合树脂中并加固化剂混合，然后涂覆在基材上固化，再将涂覆后的基材线路板的前后两端调节温度，对涂覆后基材的涂覆层侧采用双向冷冻法构建出的具有3D导热网络的复合导热绝缘层材料。
2.根据权利要求1所述的高导热耐击穿电压线路板材料，其特征是，所述的球形氧化铝与α-四氧化三铁与石墨烯、环氧树脂、苯并噁嗪树脂的量重量比例范围为3：1：5：70～90：15～20。
3.权利要求1或2所述的高导热耐击穿电压线路板材料的制备方法，其特征是，包括步骤如下：
4.根据权利要求3所述的高导热耐击穿电压线路板材料的制备方法，其特征是，步骤(1)所述的球形氧化铝的粒径大小10～200nm，石墨烯分散液的浓度范围为2～5mg/mL，球形氧化铝分散液浓度范围为5～8mg/mL，α-四氧化三铁分散液浓度范围为0.4～1.0mg/mL。
5.根据权利要求3所述的高导热耐击穿电压线路板材料的制备方法，其特征是，
6.根据权利要求3所述的高导热耐击穿电压线路板材料的制备方法，其特征是，步骤(3)所述的固化剂为咪唑、丁二酸、癸二酸、三乙胺、吡啶或吡咯。所述的固化为置于120～145℃下预固化2～3h后，再在150～175℃下固化10～14h。
7.高导热耐击穿电压线路板，依次包括基材层下表面的复合导热绝缘层，基材层，基材层上表面的复合导热绝缘层，导电线路层；其特征是，复合导热绝缘层采用权利要求1或2所述的高导热耐击穿电压线路板材料。
8.根据权利要求7所述的高导热耐击穿电压线路板，其特征是，所述的基材层厚度为0.1～0.5mm，复合导热绝缘层厚度为10～35um，导电线路层厚度为15～35um。
9.根据权利要求7所述的高导热耐击穿电压线路板，其特征是，所述基材层由铜、铜合金、铝、铝合金、镁、镁合金、铁、铁合金中的一种或多种混合制得；所述的导电线路层是由包括铜、铜合金、铝、铝合金、银的一种或多种材料制得。
10.权利要求7-9任一项所述的高导热耐击穿电压线路板的制备方法，其特征是，包括在基材层上按权利要求3所述的方法制备高导热耐击穿电压线路板材料的步骤，还包括利用靶材通过PVD镀膜工艺在复合导热绝缘层上沉积导电线路层的步骤。
...【技术特征摘要】
1.高导热耐击穿电压线路板材料，其特征是，它是将球形氧化铝与α-四氧化三铁与石墨烯的分散液磁取向成型制得三维多孔结构填料，将三维多孔结构填料浸入到环氧-苯并噁嗪复合树脂中并加固化剂混合，然后涂覆在基材上固化，再将涂覆后的基材线路板的前后两端调节温度，对涂覆后基材的涂覆层侧采用双向冷冻法构建出的具有3d导热网络的复合导热绝缘层材料。
2.根据权利要求1所述的高导热耐击穿电压线路板材料，其特征是，所述的球形氧化铝与α-四氧化三铁与石墨烯、环氧树脂、苯并噁嗪树脂的量重量比例范围为3：1：5：70～90：15～20。
3.权利要求1或2所述的高导热耐击穿电压线路板材料的制备方法，其特征是，包括步骤如下：
4.根据权利要求3所述的高导热耐击穿电压线路板材料的制备方法，其特征是，步骤(1)所述的球形氧化铝的粒径大小10～200nm，石墨烯分散液的浓度范围为2～5mg/ml，球形氧化铝分散液浓度范围为5～8mg/ml，α-四氧化三铁分散液浓度范围为0.4～1.0mg/ml。
5.根据权利要求3所述的高导热耐击穿电压线路板材料的制备方法，其特征是，步骤(2)所述的有机混合溶剂为乙腈和甲苯及二氯甲烷的混合，按照环氧树脂与有机混合溶剂的重量份比为1：3～4加入有机混合溶剂，所述的环氧树脂分子量范围500～250...
【专利技术属性】
技术研发人员：任会学，郭品玺，
申请(专利权)人：济南市雋瀚电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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