[发明专利]一种印制电路复合基板材料和绝缘基板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于印制电路板技术领域，涉及印制电路复合基板，尤其是高散热高耐热印制电路复合基板材料及其制备方法。

背景技术

信号传输高频化与高速化需要应用超高速、高放热、多端子、窄节目距的高密度集成电路器件，但大功率印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)散热控制问题直接制约了电子产品整机工作的可靠性。大功率PCB实现散热功能的主体是复合材料，其散热性能差将影响电子器件工作的持久性，耐热效果不良引发的热应力问题将造成电子器件连接的稳定性。复合材料兼具散热性能与耐热性能是PCB高频高速化发展的必然要求。

PCB复合材料的主要成份是树脂体系，但纯树脂体系受自身分子结构的限制，不能形成高效的导热网络，而且高温时容易产生不可恢复的力学变形，因此纯树脂体系无法满足大功率PCB高散热的要求，须对树脂材料改性以提高其散热性能与耐热性能。树脂材料散热性能提高的途径主要有两种：(1)合成具有完整结晶结构的高分子聚合物材料，该类材料内部可以形成协调的晶格振动，以声子为高效热载流子实现高散热性能，但材料研发的周期长难度大，价格高；(2)以填充无机填料的方法对纯树脂材料进行散热性能进行改性，无机填料导热系数高且成本便宜，此方法广泛应用于提高PCB树脂材料的散热性能。树脂材料耐热性提高的方法有三种：(1)树脂分子结构无耐热基团，树脂合成过程在原有的分子结构中引入耐热性的官能团，但引入耐热官能团过程复杂导致材料成本增加；(2)耐热不良的树脂共混高耐热的其它高分子聚合物，聚合物间极性不同可能造成共混体系的结合力受影响，但是方法较简；(3)合成树脂分子结构自身具有耐热性基团，无须额外的耐热改性，合成方便，应用直接。

常见的PCB用纯树脂基板材料有环氧树脂(导热系数0.20W.m^-1.K^-1)、酚醛树脂(0.20W.m^-1.K^-1)、聚酰亚胺树脂(0.38W.m^-1.K^-1)、聚苯醚树脂(0.17W.m^-1.K^-1)与聚四氟乙烯树脂(0.26W.m^-1.K^-1)，纯树脂体系的散热与耐热性能较差，国内外有大量文献研究了树脂材料散热性与耐热性改性，对树脂散热改性的填料主要有金属氧化物、非金属化合物以及共混金属氧化物与非金属化合物二元体系。而国内外研究耐热改性较多的树脂材料是环氧树脂(玻璃化转变温度120℃～180℃)、酚醛树脂(玻璃化转变温度140℃～180℃)与聚苯醚树脂(玻璃化转变温度160℃～190℃)，其原因是它们分子结构不具有耐热性的基团，需要通过引入耐热性基团或共混其它耐热性聚合物提高树脂体系的耐热性，导致树脂合成的复杂化。聚酰亚胺树脂虽具有耐热性基团，但分子结构为柔性构型而不适用于刚性基材。聚四氟乙烯树脂耐热性能良好，但是散热效果不佳。高频高速电路的发展促使大功率PCB产量将不断扩升，传统树脂材料的散热与耐热性能受到极大的挑战。

发明内容

本发明针对现有PCB用纯树脂基板材料耐热性能和散热性能较差的技术问题，提供一种印制电路复合基板材料和绝缘基板及其制备方法。该印制电路复合基板材料和基板以聚芳醚腈与氮化铝为基本反应物，采用液相混合反应与热压成型工艺制成，制备过程简单，操作简便，复合材料热形变小，具有优良的散热与耐热性能，适用于挠性印制电路与刚性印制电路。

本发明技术方案是：

一种印制电路复合基板材料，由聚芳醚腈与表面改性的氮化铝复合而成，其中含表面改性的氮化铝5～60wt％，其余为聚芳醚腈。

所述表面改性的氮化铝采用如下方式制备：首先配制甲基三乙氧基硅烷、乙醇与纯水的混合溶液A，混合溶液A中甲基三乙氧基硅烷、乙醇与纯水三者的体积比为(20～25)∶(68～73)∶(5～10)；然后在混合溶液A中加入醋酸调节pH值至3～5之间，使得甲基三乙氧基硅烷与纯水在pH值为3～5的乙醇体系下反应生成甲基硅醇，得到表面处理溶液B；再将氮化铝颗粒按照每100ml表面处理溶液B加入3～5g氮化铝颗粒的比例加入到表面处理溶液B中，超声分散后球磨至氮化铝粒径小于等于3微米；最后离心分离球磨产物，将分离出的稠状混合物烘干后经粉碎、研磨，筛分后得到的筛下物即为表面改性的氮化铝。