高導熱絕緣膠黏劑組合物、高導熱鋁基板及其制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋁基板，具體的說涉及一種高導熱絕緣組合物以及以該組合物作為絕 緣導熱層材料的高導熱鋁基板及其制作工藝。
【背景技術】
[0002] 目前，電子行業中高導熱產品多數用的是無樹脂的金屬基鋁基板，其結構為金屬 基材層一絕緣導熱材料層一導電鋁基層。其中，絕緣導熱材料層和導電鋁基層一般通過氣 相沉積技術、電化學電鍍技術或等離子噴涂技術獲得。這使得各層材料之間往往由于晶格 排列及膨脹系數存在差異而導致鋁基板剝離強度差，并且采用這些方式制備的絕緣導熱 層，其表面往往具有微觀空隙或缺陷，以至導電鋁基層材料中的金屬粒子會滲入到絕緣材 料層表面的微觀空隙或缺陷內，從而使絕緣導熱層的有效厚度降低，進一步導致鋁基板的 耐擊穿電壓下降。
[0003] 隨著電子產業的迅速發展，對鋁基板的性能要求也越來越高。如在一些大功率、高 負載的元器件中，通常要求鋁基板在100~250°c的溫度下也具有良好的機械性能，而鋁基板 機械性能的優劣，很大程度上取決于鋁基板的導熱絕緣層的耐熱性和導熱性。現有的制備 工藝已漸漸不能滿足行業的需求。兼具好的耐熱性和導熱性的絕緣導熱材料的出現已經成 為一種迫切需求。
[0004] 制造具有優良綜合性能的絕緣導熱材料一般有兩種途徑：一種是合成具有高導熱 率的結構聚合物；另一種是在聚合物中填充高導熱性的填料。由于具有高導熱率結構的 聚合物合成復雜，且高分子材料本身的熱傳導系數比較小，而樹脂基體中基本上沒有熱傳 遞所需要的均一致密的有序晶體結構或載荷子，因此，其導熱性能較差，導熱系數一般只有 0. 2WAm*K)。所以填充型導熱高分子復合材料在市場中比較常見。
[0005] 在填料的選擇上，由于金屬填料具有導電性，其制成品絕緣性差、易擊穿，不能應 用在金屬基板高導熱膠膜的生產中。因此，高導熱鋁基覆銅板的生產和研發中所用填料一 般為絕緣導熱填料。研究人員希望從材料的組成上做出改進，進一步提高填充型復合材料 的導熱性能。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的之一是提供一種高導熱絕緣膠黏劑組合物，以進一步提高鋁基板絕 緣導熱層的導熱性和耐熱性能。
[0007] 本發明的目的之二是提供一種以所述組合物作為絕緣導熱層材料的高導熱鋁基 板及其制備工藝，以解決現有鋁基板機械性能差的問題。
[0008] 本發明的目的之一是這樣實現的： 一種高導熱絕緣膠黏劑組合物，其包括以下組分： BMI樹脂 31. 5~32. 5wt%、PEK-C5~6wt%、偶聯劑 2~3wt%、溶劑 3~4wt%，余量為填料； 所述填料為氮化硼、三氧化二鋁、氧化鎂、碳化硅和六方氮化硼。
[0009] 本發明所述的高導熱絕緣膠黏劑組合物，其特征是，所述填料中各組分在所述組 合物中所占分量分別為： 氮化硼3~4wt%、三氧化二錯24~25wt%、氧化鎂5~6wt%、碳化娃5~6wt%、六方氮化硼 16~18wt%。
[0010] 另外，本發明所述的高導熱絕緣膠黏劑組合物，所述偶聯劑及所述溶劑選擇本領 域的常規試劑即可，偶聯劑優選為硅烷偶聯劑，溶劑優選為二甲苯。
[0011] 本發明的目的之二是這樣實現的： 以所述高導熱絕緣膠黏劑組合物作為絕緣導熱層材料的高導熱鋁基板的制備工藝，其 特征是，按如下步驟進行： 1) 混膠：將PEK-C與1/2量的溶劑混合，然后加入到到BMI樹脂中，混勻得PEK-C/BMI 混合物；將填料用偶聯劑處理后，再使用剩余1/2量的溶劑將填料潤濕分散，然后加入到 PEK-C/BMI混合物中，使用蒸汽處理熟化6~10h，得到熟化膠液，備用； 2) 制膜：采用絲網印刷方式將所述熟化膠液印刷在作為載體的基板上形成膠層，得到 涂膠基板；所述膠層印刷厚度為40~210ym;所述基板為鋁基； 3) 層壓：將銅箱與所述涂膠基板按順序裝模，裝模完畢，推入真空熱壓機，真空條件下 層熱壓制成鋁基覆銅板；所述涂膠基板上的膠層在層壓過程中完成初步固化； 4) 固化：將所制得的鋁基覆銅板再在180~220°C真空干燥箱中固化3-5h，得成品鋁基 覆銅板。
[0012] 本發明所述的高導熱鋁基板的制備工藝，步驟3)所述將銅箱與所述涂膠基板按順 序裝模具體是按如下次序： 蓋板?牛皮紙?鏡面鋼板?牛皮紙?離型膜一銅箱一涂膠基板一離型膜?牛皮紙?鏡 面鋼板?牛皮紙?模板。
[0013] 本發明所述的高導熱鋁基板的制備工藝，步驟1)中，蒸汽處理的條件是 180-190 〇C,2. 0-2. 5MPa〇
[0014] 本發明所述的高導熱鋁基板的制備工藝，步驟3)所述熱壓分為10個階段，具體 為： 第1階段： l-10min:加熱溫度 60°C;壓力 2kg/cm2 (l_5min)、0kg/cm2 (6-10min) 第2階段： ll_20min:加熱溫度 90°C;壓力 8kg/cm2 (ll_15min)、0kg/cm2 (16_20min) 第3階段： 21_40min:加熱溫度 120°C;壓力 10kg/cm2 (21_30min)、0kg/cm2 (31_40min) 第4階段： 41-50min:加熱溫度 150°C;壓力 12kg/cm2 第5階段： 51-60min:加熱溫度 170°C;壓力 15kg/cm2 第6階段： 61-75min:加熱溫度 180°C(61-70min)、加熱溫度 0°C(71-75min);壓力 15kg/cm2 第7階段： 76-160min:加熱溫度 180°C(76-155min)、加熱溫度 0°C(156-160min);壓力 16kg/cm2 第8階段： 161-175min:加熱溫度 14(TC;壓力 10kg/cm2 (161-170min)、0kg/cm2 (171-175min) 第9階段： 176-199min:加熱溫度 100°C(176-195min)、0°C(196-199min);壓力 8kg/cm2 第10階段： 200-2251^11:加熱溫度60。(：（200-220111111)、0。(：（221-225111111) ;壓力4 1^/〇112 本發明還涉及一種高導熱鋁基板，其包括有上層的導電銅箱層，中層的高導熱絕緣層， 下層的鋁基層，所述高導熱絕緣層為采用權利要求1所述高導熱絕緣膠黏劑組合物制成。
[0015] 本發明所述的高導熱鋁基板，在所述導電銅箱層表面及所述鋁基層表面覆蓋有離 型膜。
[0016] 優選的方案是，本發明所述的高導熱鋁基板，所述高導熱絕緣層的厚度為 30-200um〇
[0017] 絕緣導熱層材料是高導熱鋁基板導熱性能的核心影響因素，本發明提供了一種新 的含有PEK-C的導熱絕緣膠黏劑組合物，該組合物制成的導熱絕緣層的導熱力可達3. 2W/ (m?K)〇
[0018] 從制備工藝上，本發明主要通過采用絲印刷方式將上述組合物制成的膠液印刷于 金屬基板上，不僅膠層制備過程中厚度可調整，涂敷均勻，出人意料的提高了所形成的導熱 絕緣層的導熱性能，打破了傳統以噴淋、刮涂、刷涂的方式將高導熱樹脂膠液涂抹在鋁基基 材上的方法，經對比，其導熱性能比傳統的制作工藝高出〇. 2-0. 5W/(m?K)。
【附圖說明】
[0019] 圖1是所制備的鋁基覆銅板結構示意圖。
[0020] 圖2是將所制備的鋁基覆銅板進行層壓時的層疊結構示意圖。
[0021] 圖中：1、離型膜，2、銅箱，3、絕緣導熱層，4、鋁基，5、蓋板，6、牛皮紙，7、鏡面鋼 板?牛皮紙?離型膜/銅箱/涂膠基板/離型膜?牛皮紙?鏡面鋼板層疊，8、模板。 【具體實施方式】[0022] 實施例1 1)按下表稱取原料：
BMI樹脂為自制改性BMI樹脂：三烯丙基異氰脲酸酯（CAS:1025-15-6)與BMI6421按 照質量比0. 5:3在130°C下均勻攪拌，靜置15min后備用。
[0023]PEK-C為市購，相對分子質量2-3萬。
[0024] 偶聯劑為常用硅烷偶聯劑，可從市售渠道獲得，如KH-560、KH-570、KH-590、A-151、 A-171、A-172等，本實施例中使用KH-560。
[0025] 溶劑為常用有機溶劑，本實施例中使用二甲苯。
[0026] 2)混膠： 將PEK-C(酚酞聚芳醚酮)加入到1. 75g二甲苯中混勻，制成PEK-C溶液，然后將PEK-C溶液加入到BMI樹脂中，