一種導(dǎo)熱鐵基覆銅板的制作方法

樓紅衛(wèi)

（浙江羅奇泰克科技股份有限公司，浙江 磐安 322300）

0 引言

金屬基覆銅板的基體由金屬薄板（鋁、鋁合金、銅、鐵、鋼等金屬）、絕緣介質(zhì)層（改性環(huán)氧樹脂、PI樹脂、PPO（聚苯醚樹脂等）和銅箔（電解銅箔、壓延銅箔等）三位一體復(fù)合制成，可以用其制作一種十分特殊的印制電路板（PCB），稱為金屬基印制電路板。由鐵作為金屬基板的是鐵基印制電路板（鐵基PCB），主要應(yīng)用于高端機(jī)電產(chǎn)品，如電機(jī)、馬達(dá)等。

市場(chǎng)上大多鐵基PCB為單面板、雙面板，厚度一般是1 mm～6 mm之間，線路銅箔厚度35 μm至8 μm之間。制造鐵基PCB是用鐵基覆銅板，而鐵基覆銅板的制造工藝較為復(fù)雜、難度大，其制作技術(shù)主要難點(diǎn)是：（1）鐵質(zhì)材料在加工過(guò)程中極易氧化生銹，會(huì)導(dǎo)致與絕緣導(dǎo)熱層的結(jié)合力差或分層異常；（2）表面硬度不足，在生產(chǎn)以及客戶使用過(guò)程中極易劃傷，對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)成本以及產(chǎn)品的加工性和適用性都是瓶頸；（3）成本高，為解決結(jié)合力以及加工性和適用性，需要投入較高的設(shè)備費(fèi)和產(chǎn)品質(zhì)量成本。故市場(chǎng)的應(yīng)用范圍受到限制，此外，還存在基板導(dǎo)熱性能不佳，不能有效滿足機(jī)電設(shè)備的高散熱性需要的問(wèn)題。

我們研發(fā)了一種六步高導(dǎo)熱鐵基覆銅板制作方法，包括鐵基底板制作、配制導(dǎo)熱膠水、生產(chǎn)導(dǎo)熱膠膜、板材組合、熱壓成型、裁切入庫(kù)等六個(gè)具體步驟，以下作具體介紹。

1 鐵基覆銅板制作方法

1.1 鐵基底板制作

首先，將厚度在0.2 mm～2.0 mm之間的鐵板放入堿液（濃度10%～20%，溫度為50 ℃～60 ℃的氫氧化鈉溶液）中除油2～3 min；然后將除油后的鐵板用180目～800目的磨刷輪進(jìn)行單面磨刷粗化；用高壓水對(duì)磨刷后鐵板進(jìn)行水洗；再用配制好5%～15%的水性防銹劑對(duì)鐵板進(jìn)行防銹處理；最后用120 ℃～140 ℃熱風(fēng)對(duì)防銹處理后的鐵基底板進(jìn)行烘干處理。

鐵基底板表面經(jīng)過(guò)處理后粗化度提高，形成了具有較強(qiáng)物理鍵性能的活性粘接界面；利用外加磁場(chǎng)誘導(dǎo)使無(wú)機(jī)導(dǎo)熱填料成鏈狀分布，導(dǎo)熱填料在強(qiáng)磁場(chǎng)誘導(dǎo)下沿同一方向擇優(yōu)取向排列，少量的填料形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，提高整個(gè)體系的導(dǎo)熱率；

1.2 配制導(dǎo)熱膠水

將質(zhì)量比為10%～15%的環(huán)氧樹脂和70%～80%的改性納米無(wú)機(jī)非金屬導(dǎo)熱填料充分混合，在轉(zhuǎn)速為1200 r/min～2000 r/min下攪拌至少3 h得到混合膠粘溶液。然后再用納米級(jí)陶瓷研磨機(jī)對(duì)上述混合膠粘溶液研磨1～2次；研磨后膠粘溶液在轉(zhuǎn)速為1200 r/min～2000 r/min下攪拌至少4 h，并放入磁鐵進(jìn)行磁極吸附，得到最終導(dǎo)熱膠水。

經(jīng)過(guò)表面改性的納米無(wú)機(jī)填料具有更強(qiáng)的比表面積和界面作用，一方面可以吸附更多的無(wú)機(jī)納米填料，另一方面可以使環(huán)氧樹脂和無(wú)機(jī)納米填料之間形成良好的界面結(jié)合，從而降低兩相界面熱阻，提高了材料的熱導(dǎo)率。納米無(wú)機(jī)填料與環(huán)氧樹脂復(fù)合后的尺寸穩(wěn)定性和韌性糅合在一起，表現(xiàn)更強(qiáng)的韌性與加工特性。

1.3 生產(chǎn)導(dǎo)熱膠膜

將制備好的導(dǎo)熱膠水通過(guò)80 μm～150 μm間隙輥涂至25 μm～35 μm離型膜上，然后在烘箱內(nèi)通過(guò)80℃～180 ℃的高溫烘烤3 min～6 min，再經(jīng)過(guò)冷卻，得到厚度80 μm～150 μm，揮發(fā)份為0.6%～1.2%的導(dǎo)熱膠膜。

1.4 板材組合

根據(jù)需要將厚度為12 μm～140 μm的銅箔裁切成相應(yīng)尺寸，然后按照銅箔、導(dǎo)熱膠膜、鐵基底板或鐵基底板、導(dǎo)熱膠膜、銅箔的順序進(jìn)行組合疊置。

1.5 熱壓成型

將前一步驟中制作的組合疊置到所需層數(shù)放入真空壓機(jī)中，在50 ℃～230 ℃、0.98 Mpa～2.94 Mpa條件下進(jìn)行加溫、加壓并壓制成型，壓制成型過(guò)程中，真空時(shí)間保持至少40 min，230 ℃下保持至少30 min，取出壓制成型的導(dǎo)熱鐵基板并冷卻至50 ℃以下。

1.6 裁切入庫(kù)

將壓制成型符合要求的導(dǎo)熱鐵基板入庫(kù)，并根據(jù)需要尺寸進(jìn)行裁切。導(dǎo)熱鐵基覆銅板的導(dǎo)熱率≥15 W/（m.K），耐電壓≥2.0 kV，剝離強(qiáng)度≥1.5 N/mm，等技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于CPCA 4105印制電路板用金屬基覆銅層壓板銑基覆銅板性能要求。

2 實(shí)施效果

按照上述制作流程，在三組不同的參數(shù)下實(shí)施后效果如表1所示。

表1 實(shí)施主要參數(shù)和效果

由表1可以看出，鐵基覆銅板制作方法效果較好，在導(dǎo)熱率、耐電壓和剝離強(qiáng)度三個(gè)主要指標(biāo)均具有較好的性能。

3 總結(jié)

鐵基覆銅板是高端機(jī)電設(shè)備中的重要部件，直接影響設(shè)備的性能。本文所闡述的制作高導(dǎo)熱鐵基覆銅板的方法，該方法已經(jīng)在浙江羅奇泰克科技股份公司實(shí)施，并取得了較好的效果。