[發明專利]一種印制電路復合基板材料和絕緣基板及其制備方法

有效

• 申請號: 201210090837.0
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102618013A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 何為;陳苑明;王守緒;周國云;唐耀;周峰;周珺成
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C08L71/10
• 分類號: C08L71/10;C08K9/06;C08K3/28;B29C43/58;B32B17/04;B32B27/20;H05K1/03
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 葛啟函

技術領域

本發明屬于印制電路板技術領域，涉及印制電路復合基板，尤其是高散熱高耐熱印制電路復合基板材料及其制備方法。

背景技術

信號傳輸高頻化與高速化需要應用超高速、高放熱、多端子、窄節目距的高密度集成電路器件，但大功率印制電路板(Printed?Circuit?Board，PCB)散熱控制問題直接制約了電子產品整機工作的可靠性。大功率PCB實現散熱功能的主體是復合材料，其散熱性能差將影響電子器件工作的持久性，耐熱效果不良引發的熱應力問題將造成電子器件連接的穩定性。復合材料兼具散熱性能與耐熱性能是PCB高頻高速化發展的必然要求。

PCB復合材料的主要成份是樹脂體系，但純樹脂體系受自身分子結構的限制，不能形成高效的導熱網絡，而且高溫時容易產生不可恢復的力學變形，因此純樹脂體系無法滿足大功率PCB高散熱的要求，須對樹脂材料改性以提高其散熱性能與耐熱性能。樹脂材料散熱性能提高的途徑主要有兩種：(1)合成具有完整結晶結構的高分子聚合物材料，該類材料內部可以形成協調的晶格振動，以聲子為高效熱載流子實現高散熱性能，但材料研發的周期長難度大，價格高；(2)以填充無機填料的方法對純樹脂材料進行散熱性能進行改性，無機填料導熱系數高且成本便宜，此方法廣泛應用于提高PCB樹脂材料的散熱性能。樹脂材料耐熱性提高的方法有三種：(1)樹脂分子結構無耐熱基團，樹脂合成過程在原有的分子結構中引入耐熱性的官能團，但引入耐熱官能團過程復雜導致材料成本增加；(2)耐熱不良的樹脂共混高耐熱的其它高分子聚合物，聚合物間極性不同可能造成共混體系的結合力受影響，但是方法較簡；(3)合成樹脂分子結構自身具有耐熱性基團，無須額外的耐熱改性，合成方便，應用直接。

常見的PCB用純樹脂基板材料有環氧樹脂(導熱系數0.20W.m^-1.K^-1)、酚醛樹脂(0.20W.m^-1.K^-1)、聚酰亞胺樹脂(0.38W.m^-1.K^-1)、聚苯醚樹脂(0.17W.m^-1.K^-1)與聚四氟乙烯樹脂(0.26W.m^-1.K^-1)，純樹脂體系的散熱與耐熱性能較差，國內外有大量文獻研究了樹脂材料散熱性與耐熱性改性，對樹脂散熱改性的填料主要有金屬氧化物、非金屬化合物以及共混金屬氧化物與非金屬化合物二元體系。而國內外研究耐熱改性較多的樹脂材料是環氧樹脂(玻璃化轉變溫度120℃～180℃)、酚醛樹脂(玻璃化轉變溫度140℃～180℃)與聚苯醚樹脂(玻璃化轉變溫度160℃～190℃)，其原因是它們分子結構不具有耐熱性的基團，需要通過引入耐熱性基團或共混其它耐熱性聚合物提高樹脂體系的耐熱性，導致樹脂合成的復雜化。聚酰亞胺樹脂雖具有耐熱性基團，但分子結構為柔性構型而不適用于剛性基材。聚四氟乙烯樹脂耐熱性能良好，但是散熱效果不佳。高頻高速電路的發展促使大功率PCB產量將不斷擴升，傳統樹脂材料的散熱與耐熱性能受到極大的挑戰。

發明內容

本發明針對現有PCB用純樹脂基板材料耐熱性能和散熱性能較差的技術問題，提供一種印制電路復合基板材料和絕緣基板及其制備方法。該印制電路復合基板材料和基板以聚芳醚腈與氮化鋁為基本反應物，采用液相混合反應與熱壓成型工藝制成，制備過程簡單，操作簡便，復合材料熱形變小，具有優良的散熱與耐熱性能，適用于撓性印制電路與剛性印制電路。

本發明技術方案是：

一種印制電路復合基板材料，由聚芳醚腈與表面改性的氮化鋁復合而成，其中含表面改性的氮化鋁5～60wt％，其余為聚芳醚腈。

所述表面改性的氮化鋁采用如下方式制備：首先配制甲基三乙氧基硅烷、乙醇與純水的混合溶液A，混合溶液A中甲基三乙氧基硅烷、乙醇與純水三者的體積比為(20～25)∶(68～73)∶(5～10)；然后在混合溶液A中加入醋酸調節pH值至3～5之間，使得甲基三乙氧基硅烷與純水在pH值為3～5的乙醇體系下反應生成甲基硅醇，得到表面處理溶液B；再將氮化鋁顆粒按照每100ml表面處理溶液B加入3～5g氮化鋁顆粒的比例加入到表面處理溶液B中，超聲分散后球磨至氮化鋁粒徑小于等于3微米；最后離心分離球磨產物，將分離出的稠狀混合物烘干后經粉碎、研磨，篩分后得到的篩下物即為表面改性的氮化鋁。