一种高导热铝基板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝基板技术领域，尤其涉及一种高导热铝基板。
【背景技术】
[0002]铝基板与传统FR-4基板相比来说，具有很多明显地优势，例如绝缘性能好、导热系数高、电阻率和击穿电压较高等，这些性能对于保证电子产品的性能和延长使用寿命具有重大意义。近年来随着电源、LED照明和汽车电子产业的快速发展，极大的推动了铝基板的应用范围，并逐渐取代了传统树脂类线路板。
[0003]尽管与树脂类线路板相比，铝基板的热导率已经大大提高，但其导热性能仍不高。由于铝基板与线路层之间必须要有一层导热绝缘层，来实现金铝基板与线路层之间的绝缘和粘合;而导热绝缘层主要是由树脂类材料填充高导热粒子制备而成的，目前，高导热粒子通常采用单一的Al2O3填料，由于单一粒子填充率低，直接制约了铝基线路板的热传递性能。
[0004]故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高导热铝基板，以解决上述问题。
[0006]—种高导热铝基板，其包括铝基底板、导热绝缘层以及导电线路层，该导热绝缘层层叠设置于所述铝基底板与所述导电线路层之间，所述导热绝缘层由质量百分比为以下的各组分组成:
[0007]环氧树脂:20% -30 % ;
[0008]酚醛树脂:4%-6%;
[0009]乙酸乙酯:5%-8%;
[0010]马来酸酐接枝聚丁二烯(MLPB):3%_8% ；
[0011]成膜剂
[0012]增韧剂:0.5%-1.5%;
[0013]促进剂
[0014]复合纳米无机填料:50%-65%;
[0015]其中，所述复合纳米无机填料由质量百分比为15%_25%的氧化铝、质量百分比为25%-40%的氮化硼以及质量百分比为40%-55%的氮化铝组成。
[0016]优选地，所述氧化招的粒径为300?500nm;所述氮化硼的粒径为80?10nm;所述氮化铝的粒径为30?50nmo
[0017]优选地，粒径较小的氮化铝粒子通过填充粒径较大的氧化铝粒子和氮化硼粒子之间的空隙或缝隙使粒子间的空隙或缝隙能够连接起来，从而形成网状或链状的空间分布结构，并形成多条“大粒子-中粒子-小粒子”有效堆砌而成的导热通路。
[0018]优选地，所述导热绝缘层由以下工艺制备而成:
[0019](I)将质量百分比为20%-30%的环氧树脂、4%-6%的酚醛树脂和5%-8%的乙酸乙酯在容器中混合均匀并使酚醛树脂充分溶解形成树脂混合物；
[0020](2)在树脂混合物中加入质量百分比为3%_8%的马来酸酐接枝聚丁二烯(MLPB)、
0.5%-1.5%增韧剂和0.5%~1.5%促进剂，然后开启搅拌器，逐渐将搅拌器转速调到300?400转/分，并搅拌过程中缓慢加入质量百分比为1%-2%的成膜剂，持续搅拌一段时间，使其充分混合均匀；。
[0021](3)在混合容器中加入质量百分比为50%_65%的复合纳米无机填料，逐渐提高转速至1200转/分，使粉料混合均匀，高速搅拌10分钟后停止搅拌；
[0022](4)将容器置于真空箱中并抽真空至0.1MPa以下，然后升温至45°C后恒温1min取出浆料；
[0023](5)将浆料置于制膜器中从而能够制备不同厚度的导热绝缘层并将导热绝缘层放置在烘箱中加热到75°C后，恒温lOmin，然后继续加热到120°C后，再恒温1min取出，使其达到半固化的状态。
[0024]优选地，所述氧化铝为α-Α1203陶瓷粉，该α-Α1203陶瓷粉的纯度大于等于99.9%。
[0025]优选地，所述成膜剂采用硅烷偶联剂。
[0026]优选地，所述成膜剂由质量百分比为20% -25 %的硅烷偶联剂、55 % -70 %的甲醇、5 % -15 %的蒸馏水以及5 % -15 %的冰乙酸混合反应形成。
[0027]优选地，所述增韧剂选用邻苯二甲酸类增塑剂。
[0028]优选地，所述增韧剂选用四方相氧化锆。
[0029]优选地，所述促进剂选用咪唑类促进剂。
[0030]相对于现有技术，本发明提供的一种高导热铝基板具有以下优点:其中导热绝缘层通过在环氧树脂基体中添加纳米级复合填料，从而能够改善整个体系的导热性能；以及通过添加MLPB和硅烷偶联剂改善导热绝缘层的性能;通过不同粒径的填料结合起来使用，形成“大粒子-中粒子-小粒子”的空间分布，形成有效堆砌，从而大大提高导热绝缘介质层的导热性能。
【附图说明】
[0031]图1为实施例提供的招基板不意图。
[0032]图2为本发明中采用MLPB对填充粒子进行改性的对照SEM照片。
[0033]图3为本发明中采用偶联剂对填充粒子进行改性的对照SEM照片。
[0034]图4为本发明实施例中氧化铝、氮化硼和氮化铝三种粒子在高填充时的微观模型图。
【具体实施方式】
[0035]以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0036]请参阅图1，所示为本发明一种高导热铝基板的示意图，其包括铝基底板、导热绝缘层以及导电线路层，该导热绝缘层层叠设置于铝基底板与导电线路层之间。其中，导热绝缘层影响铝基板散热性能的主要瓶颈。为此，申请人对各种形成导热绝缘层的材料进行了深入的分析，并以环氧树脂为基体，纳米级氮化铝、氮化硼和氧化铝为填料进行试验得出本申请导热绝缘层的技术方案。
[0037]导热绝缘层由质量百分比为以下的各组分组成:
[0038]环氧树脂:20% -30 % ;
[0039]酚醛树脂:4%-6%;
[0040]乙酸乙酯:5%-8%;
[0041 ] 马来酸酐接枝聚丁二烯(MLPB):3%-8%；
[0042]成膜剂
[0043]增韧剂:0.5%-1.5%;
[0044]促进剂:0.5%-1.5%;
[0045]复合纳米无机填料:50%-65%;
[0046]其中，复合纳米无机填料由质量百分比为15%_25%的氧化铝、质量百分比为25%-40%的氮化硼以及质量百分比为40%-55%的氮化铝组成。
[0047]环氧树脂(EP)因其具有优异的电绝缘性能、热学性能、粘结性能和机械性能，成型工艺简单，优良的耐化学、耐腐蚀性能，低固化成型收缩率等优点而成为应用最广泛，前景最广阔的介质层材料之一。
[0048]酚醛树脂是一种重要的粘结剂和固化剂，与填料的相容好，润湿速度特别快，耐高温性，即使在很高的温度下，其结构仍然具有完整性。酚醛树脂有助于增加导热介质的粘结强度。
[0049]乙酸乙酯起到溶剂的作用，可以使填充体系中的各种物质有相互作用的效果，适量添加乙酸乙酯在体系中的作用非常明显。但添加乙酸乙酯不能过量，过多的乙酸乙酯会影响其导热性能。这是因为乙酸乙酯本身具有挥发性，过的残留会使体系中含有大量的气泡，导热通路受到限制，影响导热性能。
[0050]导热填料A1203价格相对价廉，具有较高的导热系数，电阻率高，化学稳定高、耐腐蚀性良好、抗氧化性好、具有填充量大，因而得到广泛的应用。
[0051]氮化铝(AlN)导热系数高，同时具有电绝缘性能和热膨胀系数低等特点。
[0052]氮化硼(BN)是硼氮新型高分子，质地柔软有光滑感的粉末，具有便于机械加工的优良性能，有良好的导热性和电绝缘性，耐化学腐蚀性，具有非常好的抗氧化性(即使在3000°C下也有很好的抗氧化性)，具有“白色石墨”之称。无机纳米粒子由于具有极高的表面能，表面积大，有很强的团聚趋势，容易与其他原子结合，增大了粒子之间的接触面积，对粒子与粒子和粒子与基体之间的空隙有较好的填充效果，形成更为有效的导热通道。
[0053]由于无机粒子的导热性能远高于环氧树脂的导热性能，通过在环氧树脂基体中添加纳米级填料，从而能够改善整个体系的导热性能。
[0054]由于环氧树脂结构中含有环氧基，本身固化后性质很脆，固化后交联密度高，当以环氧作为基体，向其添加大量的填充粒子时，将会使环氧树脂的脆性增加。为了改善导热绝缘层的性能，本申请采用MLPB(改性聚丁二烯)对环氧树脂导热绝缘层进行改性，改性聚丁二烯可作为环氧树脂导热绝缘层的活性剂和增韧剂。MLPB是由I，2低分子聚丁二烯(I，2_LPB)经马来酸酐化改性后的产物，分子分子主链中含有双键、感化等活性官能团，可作为多种无机、有机填料的界面改性剂使用，能起到界面偶联剂的应用效果，在使用中先行与环氧树脂混合均匀，然后再与填料进行充分混合，可以即起到增韧改性作用，又起到偶联剂的作用，使得体系均匀。参见图2(a)和图2(b)，所示为用MLPB改性填充体系前后的SEM照片。由图2(a)可知改性前填充粒子在基体中的分布具有团聚现象，粒子的分布不均匀。在图2(b)中可以看出改性后的填充体系在粒子的分布均匀性方面要明显由于改性前。
[0055]在研制导热绝缘层时，还需加入适量的成膜剂、增韧剂和促进剂以对其进行改性，来满足导热绝缘层的使用要求。
[0056]在一种优选实施方式中，成膜剂采用硅烷偶联剂，偶联剂起到对粒子表面进行改性，在粒子表面发生化学偶联反应，经偶联剂处理后可以大大提高填料与聚合物基体的相容性，粘结不同粒子以及粒子与基体的作用，从而使不同物质之间的接触的更加紧密，降低了各物质接触间的热阻。还可以改善其分散性，有效提高填充量。进一步的，成膜剂由质量百分比为20 % -25 %的硅烷偶联剂、55 % -70 %的甲醇、5 % -15 %的蒸馏水以及5 % -15 %的冰乙酸混合反应形成。其中，实际试验中，硅烷偶联剂采用三甲氧基硅烷(KH-560)。
[0057]参见图3(a)和图3(b)，图3(a)未采用硅烷偶联剂进行改性的粉体SEM图；图3(b)为经硅烷偶联剂改性后的SEM图。由两图对比可以看出，经过硅烷偶联处理后的粒子棱角较少，与之相对的未经偶联剂处理的粒子表面比较粗糙。粒子表面在改性前，粒子表面作用能较强，粒子之间容易形成团聚现象，导热粒子在基体中分布不均匀。粒子经偶联剂改性后，导热粒子的轻基含量减少，表面能下降，粒子之间的团聚现象变得困难，粒子较均匀的分布在基体中，有利于提高填充体系的导热性能。
[0058]在一种优选实施方式中，增韧剂选用邻苯二甲酸类增塑剂。
[0059]在一种优选实施方式中，增韧剂选用四方相氧化锆。四方相氧化锆t-Zr02，用于提高该导热绝