一种散热好的双面线路板的制作方法

文档序号:11327979阅读:176来源:国知局

本发明涉及线路板技术领域,特别是涉及了一种散热好的双面线路板。



背景技术:

车载背光主要热源为led,其led处散热结构为:led焊接在线路板上,线路板通过导热胶与铝合金架连接。led的热量通过led焊盘传递到线路板,线路板通过导热胶将热量传递至铝合金架,通过铝合金架将热量散发至背光外。线路板作为第一层传递热量的器件,其热传导性能决定这个散热模型的有效性。热量从led传递至铝合金架的传递路径为垂直传递。

传统的双面线路板的结构如下:包含层叠设置的上下铜箔、绝缘层及连接绝缘层与铜箔的粘胶层。该线路板可满足两面走线,但其绝缘层主要为环氧树脂,其导热与散热性质较差,对于高发热量的电子组件与系统,无法有效排除热能,热量不能及时从元件面垂直传递至另一面,容易导致线路板上电子元器件高温失效。因此,为了改善线路板的散热问题,一般会选择用铝基板替代铜箔,这种线路板的结构为:包含层叠设置的铜箔、绝缘层、铝基板、连接绝缘层与铜箔间的粘胶层、连接绝缘层与铝基板间的粘胶层。因为铝基板能够将热阻降至最低,使铝基板具有极好的热传导性能,使得热量及时从元件面垂直传递至另一面,但是这种线路板为单面板,只能满足单面走线。



技术实现要素:

为了弥补已有技术的缺陷,本发明提供一种散热好的双面线路板。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:

一种散热好的双面线路板,包括绝缘层,所述绝缘层的上下面分别通过粘胶层粘合有第一铜箔和第二铜箔,所述粘胶层中分散有改性氮化铝颗粒,所述绝缘层中含有改性氮化铝颗粒和氧化铝。

进一步地,所述绝缘层由下列重量百分比的原料制备而成:45-55%pi树脂、10-25%改性氮化铝颗粒,15-40%氧化铝、2-5%功能添加剂,其中改性氮化铝颗粒的粒径在2μm以下。

进一步地,所述功能添加剂包括0.5-1%增韧剂、0.5-1%分散剂。

进一步地,所述改性氮化铝颗粒的制备方法为:将氮化铝纳米粒子溶解于无水乙醇中,采用超声和球磨的方法将硅烷偶联剂接枝到氮化铝纳米粒子的表面,经过旋转蒸发除去无水乙醇、干燥后得到改性氮化铝颗粒。

进一步地,所述硅烷偶联剂为kh-550,所述硅烷偶联剂与所述氮化铝纳米粒子的质量比为7-15:100,所述超声的功率为1kw,超声的时间为15分钟以上;所述球磨的条件为:球磨机转速200r/min,研磨1.5h。

进一步地,所述粘胶层中分散有重量百分比为10-15%的改性氮化铝颗粒。

进一步地,所述粘胶层的材质为环氧树脂。

进一步地,所述第一铜箔和第二铜箔的厚度为18μm,所述粘胶层的厚度为13-25μm,所述绝缘层的厚度为75-150μm。

进一步地,所述第一铜箔和第二铜箔的厚度为35μm,所述粘胶层的厚度为25-50μm,所述绝缘层的厚度为150-200μm。

本发明具有如下有益效果:

本发明者们经过多方面研究尝试发现,绝缘层中以pi树脂为主料,以改性氮化铝颗粒和氧化铝为填料,并通过恰当变量各组分的配方比例以及氮化铝颗粒的尺寸,所述粘胶层中分散有重量百分比为10-15%的改性氮化铝颗粒,各成分发挥作用相得益彰、协同作用,使得本发明提供的线路板具有热传导速率快、低热阻、寿命长、耐电压等优点。同时,线路板中无金属基材,方便加工生产,降低物料成本,无金属氧化物及环保风险。

需要说明的是本发明的技术效果是各个步骤技术特征协同作用的总和,各步骤之间具有一定的内在相关性,并非单个技术特征效果的简单叠加。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图中:1、第一铜箔,2、粘胶层,3、绝缘层,4、第二铜箔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明,实施例仅是本发明的优选实施方式,不是对本发明的限定。

参阅图1,一种散热好的双面线路板,包括绝缘层,所述绝缘层的上下面分别通过粘胶层粘合有第一铜箔和第二铜箔,所述粘胶层中分散有改性氮化铝颗粒,所述绝缘层中含有改性氮化铝颗粒和氧化铝。

本发明中,所述改性氮化铝是利用硅烷偶联剂进行改性。优选地,所述改性氮化铝颗粒的制备方法为:将氮化铝纳米粒子溶解于无水乙醇中,采用超声和球磨的方法将硅烷偶联剂接枝到氮化铝纳米粒子的表面,经过旋转蒸发除去无水乙醇、干燥后得到粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒。

氮化铝具有很高的导热性能,但是氮化铝容易吸潮,氮化铝吸潮后会与水反应产生氢氧化铝,氮化铝水解生成的氢氧化铝会使导热通路产生中断。本发明中的氮化铝经硅烷偶联剂进行改性,使得氮化铝被硅烷偶联剂完全包裹,从而解决了氮化铝遇水易水解的问题。

优选地,所述硅烷偶联剂为kh-550。本发明者经过大量研究发现,硅烷偶联剂kh-550对氮化铝的改性效果最好,改性后,kh-550分子成功的偶联到氮化铝分子表面,改善了氮化铝在环氧树脂中的分散性,增强了二者的界面强度。

所述硅烷偶联剂与所述氮化铝纳米粒子的质量比为7-15:100,所述超声的功率为1kw,超声的时间为15分钟以上;所述球磨的条件为:球磨机转速200r/min,研磨1.5h。

本发明中,所述粘胶层的材质为环氧树脂,所述粘胶层中分散有重量百分比为10-15%的改性氮化铝颗粒。分散有改性氮化铝颗粒的粘胶层具有优良的热传导性能。

本发明中,所述绝缘层由下列重量百分比的原料制备而成:45-55%pi树脂、10-25%改性氮化铝颗粒,15-40%氧化铝、2-5%功能添加剂,其中改性氮化铝颗粒的粒径在2μm以下。

本发明所使用的绝缘层主要是pi树脂,其含极性基团多,较易极化,决定其具有相对较高的导热系数,同时,pi树脂由于在分子主链上含有亚芳基或杂环结构,因此使绝缘层的绝缘等级高,耐电压击穿等级高,并且使得绝缘层更薄,热阻抗小,散热性能更好。氧化铝和氮化铝都具有很高的导热性能,其中氮化铝尤为明显,其高熔点和硬度都比较高,可以提高绝缘层的导热性能和耐热性,降低热膨胀系数。将两者结合可以发挥其各自的优势,可以提高绝缘层的热学性能,同时提高粘结性能,也可以降低使用过程中高低温变化引起的热应力。

本发明者们经过多方面研究尝试发现,绝缘层中以pi树脂为主料,以改性氮化铝颗粒和氧化铝为填料,并通过恰当变量各组分的配方比例以及改性氮化铝颗粒的尺寸,所述粘胶层中分散有重量百分比为10-15%的改性氮化铝颗粒,各成分发挥作用相得益彰、协同作用,使得线路板上的元件的热量可以通过焊盘垂直传递至线路板的另一面,双面温差小,热传导速率快,可以将线路板元件面工作时产生的热量迅速传递到散热面,有效的将操作温度传导出去,具有高散热、低热阻、寿命长、耐电压等优点。同时,线路板中无金属基材,方便加工生产,降低物料成本,无金属氧化物及环保风险。

本发明中,所述功能添加剂包括0.5-1%增韧剂、0.5-1%分散剂。

所述增韧剂可使用本技术所属技术人员熟知的增韧剂,并无特别限定,具体而言,优选使用有机硅胶弹性体、高分子量苯氧树脂、橡胶。

所述分散剂可使用本技术所属技术人员熟知的分散剂,并无特别限定,具体而言,分散剂选自无机分散剂和/或有机分散剂中的一种或两种以上的组合,其中,无机分散剂包含硅酸盐类和碱金属磷酸盐类,有机分散剂包含三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯。

另外,本发明的功能添加剂还可以包括本领域所述技术人员熟知的各种组分,作为举例,可以为表面活性剂。

本发明中,优选地,所述第一铜箔和第二铜箔的厚度均为18μm,所述粘胶层的厚度为13-25μm,所述绝缘层的厚度为75-150μm;更优选地,所述第一铜箔和第二铜箔的厚度均为35μm,所述粘胶层的厚度为25-50μm,所述绝缘层的厚度为150-200μm。

本发明中,所述散热好的双面线路板用于led。

本发明中,所述双面线路板的制备方法为:

s1.混胶:将改性氮化铝颗粒和氧化铝充分搅拌,再加入pi树脂及功能添加剂混合均匀,熟化8小时;

s2.涂胶:将熟化后的凝胶通过喷淋或涂胶,制作成绝缘层;

s3.固化:将绝缘层干燥固化;

s4.涂胶:在绝缘层上下两面上涂分散有改性氮化铝颗粒的环氧树脂,得到涂胶基板;

s5.压制:按照离型膜-铜箔-涂胶基板-铜箔-离型膜的顺序装模,推入真空压机加热压制成线路板。

下面结合实施例进行具体说明。

实施例1

一种led用散热好的双面线路板,包括绝缘层,所述绝缘层的上下面分别通过粘胶层粘合有第一铜箔和第二铜箔,所述粘胶层中分散有重量百分比为12%的粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒,所述绝缘层由下列重量百分比的原料制备而成:50%pi树脂、18%粒径在2μm以下改性氮化铝颗粒,28%氧化铝、4%功能添加剂,其中所述功能添加剂包括0.8%增韧剂、0.7%分散剂。

所述第一铜箔和第二铜箔的厚度均为18μm,所述粘胶层的厚度为13-25μm,所述绝缘层的厚度为75-150μm。

所述改性氮化铝颗粒的制备方法为:将氮化铝纳米粒子溶解于无水乙醇中,采用超声和球磨的方法将硅烷偶联剂接枝到氮化铝纳米粒子的表面,经过旋转蒸发除去无水乙醇、干燥后得到粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒;其中所述硅烷偶联剂与所述氮化铝纳米粒子的质量比为7-15:100,所述超声的功率为1kw,超声的时间为15分钟以上;所述球磨的条件为:球磨机转速200r/min,研磨1.5h。

实施例2

一种led用散热好的双面线路板,包括绝缘层,所述绝缘层的上下面分别通过粘胶层粘合有第一铜箔和第二铜箔,所述粘胶层中分散有重量百分比为10%的粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒,所述绝缘层由下列重量百分比的原料制备而成:45%pi树脂、10%粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒,40%氧化铝、5%功能添加剂,其中所述功能添加剂包括0.5%增韧剂、0.5%分散剂。

所述第一铜箔和第二铜箔的厚度均为35μm,所述粘胶层的厚度为25-50μm,所述绝缘层的厚度为150-200μm。

所述改性氮化铝颗粒的制备方法为:将氮化铝纳米粒子溶解于无水乙醇中,采用超声和球磨的方法将硅烷偶联剂接枝到氮化铝纳米粒子的表面,经过旋转蒸发除去无水乙醇、干燥后得到粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒;其中所述硅烷偶联剂与所述氮化铝纳米粒子的质量比为7-15:100,所述超声的功率为1kw,超声的时间为15分钟以上;所述球磨的条件为:球磨机转速200r/min,研磨1.5h。

实施例3

一种led用散热好的双面线路板,包括绝缘层,所述绝缘层的上下面分别通过粘胶层粘合有第一铜箔和第二铜箔,所述粘胶层中分散有重量百分比为15%的粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒,所述绝缘层由下列重量百分比的原料制备而成:55%pi树脂、25%粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒,15%氧化铝、5%功能添加剂,其中所述功能添加剂包括1%增韧剂、1%分散剂。

所述第一铜箔和第二铜箔的厚度均为18μm,所述粘胶层的厚度为13-25μm,所述绝缘层的厚度为75-150μm。

所述改性氮化铝颗粒的制备方法为:将氮化铝纳米粒子溶解于无水乙醇中,采用超声和球磨的方法将硅烷偶联剂接枝到氮化铝纳米粒子的表面,经过旋转蒸发除去无水乙醇、干燥后得到粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒;其中所述硅烷偶联剂与所述氮化铝纳米粒子的质量比为7-15:100,所述超声的功率为1kw,超声的时间为15分钟以上;所述球磨的条件为:球磨机转速200r/min,研磨1.5h。

对比例1

基于实施例1,本对比例与实施例1的不同之处仅在于:所述绝缘层由下列重量百分比的原料制备而成:96%pi树脂、4%功能添加剂,其中所述功能添加剂包括0.8%增韧剂、0.7%分散剂。

对比例2

基于实施例1,本对比例与实施例1的不同之处仅在于:所述绝缘层由下列重量百分比的原料制备而成:50%pi树脂、46%氧化铝、4%功能添加剂,其中所述功能添加剂包括0.8%增韧剂、0.7%分散剂。

对比例3

基于实施例1,本对比例与实施例1的不同之处仅在于:所述绝缘层由下列重量百分比的原料制备而成:50%pi树脂、46%粒径在2μm以下的改性氮化铝颗粒、4%功能添加剂,其中所述功能添加剂包括0.8%增韧剂、0.7%分散剂。

对比例4

基于实施例1,本对比例与实施例1的不同之处仅在于:所述粘胶层中不含有改性氮化铝颗粒。

试验例

将实施例1-3以及对比例1-4中的线路板进行导热系数、热阻、耐电压的测定,测定结果如表1所示。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制,但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。

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