一种高导热率PCB基板材料的制造方法

热性能一直是PCB设计和制造工程师最关心的问题，而具有高导热率的PCB基板材料在改善PCB的热性能方面起着重要作用。基于此基本原理，本文主要介绍一种高导热率PCB基板材料的制造方法。通过实验可以证明，导热系数至少达到3w / m•k，且具有出色的绝缘性和可靠的性能。

这种方法的主要思想

这种具有高导热率的PCB基板材料的制造方法依赖于在覆铜箔之前交替堆叠具有多个空隙的预浸料和具有高导热率的树脂膜。如图1所示，在加热堆叠的过程中，预浸料上的空隙被高导热率的树脂复合材料填充并变成固体，从而获得了具有高绝缘性和可靠性能并保持了基板机械强度的高导热率的PCB基板材料。如下图1至图3所示。

重要元素

•带有多个空隙的玻璃纤维基材的预浸料

多个空隙是指经纱和纬纱之间存在未被浸渍树脂所占据的空隙的事实，称为空隙率，因此符合式（1）：

X = Y /（s*t）

式中，X是空隙率。Y是指经纱和纬纱形成的未被树脂填充的区域；s和t是指边长。

根据公式（1）和图1，可以得出结论，应将X放大以提高热导率，其值通常为0.3或更大，最好使其值为0.5或更大，这取决于编织玻璃纤维布的结构，并与浸渍技术有关。

可以使用玻璃纤维布或有机纤维布，对于前者，玻璃纤维的直径最好在6-9μm的范围内。

浸渍玻璃纤维布施加的树脂主要来自环氧树脂，例如双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂，双酚S型环氧树脂等。随着耐热性能和电气性能的提高，酚醛酚醛清漆型环氧树脂可以使用双酚A酚醛清漆型环氧树脂和脂环族环氧树脂，对于含溴的阻燃性环氧树脂也可以使用。这些树脂可以单独使用或两种以上并用。

环氧树脂用固化剂主要是酚类化合物，胺类化合物和氰酸酯类化合物，它们可以单独使用或两种以上并用。该量通常为树脂总量的0.1％至5％。

在该实验中，所使用的固化催化剂主要是4-甲基-2-乙基咪唑，2-乙基-4-甲基1-H-咪唑-1-丙烷腈等，它们可以单独或两种以上结合使用。。该量通常为树脂化合物总量的0.001％至0.01％。

树脂溶液实际上是环氧树脂，固化剂和催化剂的混合物，再加上有机溶液，用于浸渍玻璃纤维布。浸渍后，玻璃纤维布将在120℃至170℃的温度下干燥2至15分钟，成为厚度为0.04mm至0.3mm的带有多个空隙的预浸料。该预浸料的树脂含量通常为30％以上。

•高导热树脂膜

这是一种树脂膜，其中无机填料具有较高的热导率，并添加到热固性材料中。施加的树脂实际上是具有多个空隙的预浸料的树脂和固化剂的体系。无机填料具有多个类别和规格。例如，氧化铝（Al2O3）粉末，氮化铝（AlN）粉末，二氧化硅（SiO2）粉末，氮化硅（SiN）粉末和氮化硼（BN）粉末具有高导热性，而有机填料具有优异的导热性绝缘也可以应用。氧化铝（Al2O3）粉末非常适合该方面的应用，并且如果施加粉末，则可以对粉末进行氧化处理，从而在粉末颗粒的表面形成氧化膜，这有利于提高产品的耐湿性。

为了改善无机填料与有机树脂之间的粘结性能，必须对填料进行偶联剂处理。

上面提到的填充剂既可以独立使用，也可以共同使用。在树脂化合物中，无机填料的施加量在60％至95％的范围内。低于60％，效果将不那么明显，而高于95％，则将难以形成并且不能获得产品的性能。

为了均匀混合多种树脂复合材料，通常使用搅拌机和球磨机进行处理。

通过将树脂混合物涂布在金属箔或塑料膜上，加热干燥后，可以得到厚度为0.04mm〜0.3mm的高导热率的树脂膜。

•高导热铜箔涂料堆叠板

根据图2和图3，在镀铜箔之前将具有多个空隙的玻璃纤维布基材预浸料和具有高导热性的树脂膜堆叠起来。在160℃至180℃的温度和2至4MPa的压力下进行堆叠60至120分钟。

最后，通过使用具有高导热率的铜箔涂层板，具有多个空隙的玻璃纤维布预浸料，具有高导热率的树脂膜和铜箔，可以基于多层PCB的制造技术来制造具有极大导热率的多层PCB。

编辑：黄飞