Die thermische Leistung ist für Ingenieure bei der Leiterplattenentwicklung und -herstellung ein zentrales Anliegen, und Leiterplatten-Substratmaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit spielen eine bedeutende Rolle bei der Verbesserung der thermischen Leistung von Leiterplatten. Basierend auf diesem grundlegenden Prinzip stellt dieser Artikel hauptsächlich ein Herstellungsverfahren für Leiterplatten-Substratmaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit vor. Durch Experimente kann nachgewiesen werden, dass die Wärmeleitfähigkeit mindestens 3 W/m•K erreicht, bei ausgezeichneter Isolierung und zuverlässiger Leistung.
Diese Herstellungsmethode vonLeiterplatten-Substratmaterialienmit hoher Wärmeleitfähigkeit basiert auf dem abwechselnden Stapeln von Prepreg mit mehreren Hohlräumen und einer Harzmembran mit hoher Wärmeleitfähigkeit vor der Beschichtung mit Kupferfolie. Im Prozess des Heißpressens werden die Hohlräume im Prepreg mit dem wärmeleitfähigen Harzverbundstoff gefüllt und verfestigen sich, sodass ein Leiterplatten-Basismaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit entsteht, das eine ausgezeichnete Isolierung, zuverlässige Leistung und mechanische Festigkeit des Substrats beibehält, wie in Abbildung 1 bis Abbildung 3 unten gezeigt.
• Prepreg eines Glasfaser-Substrats mit mehreren Hohlräumen
Mehrfache Hohlräume beziehen sich darauf, dass zwischen Kette und Schuss Hohlräume existieren, die nicht von imprägnierendem Harz ausgefüllt sind, was als Hohlraumverhältnis bezeichnet wird und gemäß Formel (1) definiert ist:
X = Y/(s*t)
In dieser Formel bezeichnet X das Hohlraumverhältnis; Y bezeichnet die von Kette und Schuss gebildete, nicht mit Harz gefüllte Fläche;sundtbezieht sich auf die Seitenlänge.
Basierend auf Formel (1) und Abbildung 1 kann geschlossen werden, dass X vergrößert werden sollte, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Sein Wert beträgt üblicherweise 0,3 oder mehr, und es ist besser, wenn er 0,5 oder mehr beträgt. Dies hängt von der Webstruktur des Glasfasergewebes ab und steht ebenfalls in Zusammenhang mit der Imprägniertechnologie.
Es kann entweder Glasfasergewebe oder organisches Fasergewebe verwendet werden, und bei ersterem ist es besser, wenn der Durchmesser der Glasfaser im Bereich von 6-9 μm liegt.
Das Harz, das durch Imprägnierung von Glasfasergewebe aufgetragen wird, besteht hauptsächlich aus Epoxidharzen wie Bisphenol-A-Epoxidharz, Bisphenol-F-Epoxidharz, Bisphenol-S-Epoxidharz usw. Unter Berücksichtigung der Verbesserung der Wärmebeständigkeit und elektrischen Eigenschaften können phenolische Novolac-Epoxidharze, Bisphenol-A-Novolac-Epoxidharze und cycloaliphatische Epoxidharze verwendet werden; für flammhemmende Epoxidharze kann bromhaltiges Epoxidharz eingesetzt werden. Diese Harze können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Typen angewendet werden.
Härtungsmittel für Epoxidharz bestehen hauptsächlich aus phenolischen Verbindungen, aminischen Verbindungen und Cyanatester-Verbindungen, die einzeln oder gemeinsam in Kombination von zwei oder mehr Typen angewendet werden können. Die Menge beträgt in der Regel 0,1 % bis 5 % der Gesamtmenge des Harzes.
In diesem Experiment wird als verwendetes Härtungskatalysator hauptsächlich 4-Methyl-2-ethylimidazol, 2-Ethyl-4-Methyl-1-H-imidazol-1-propannitril usw. eingesetzt, die einzeln oder gemeinsam in Kombination von zwei oder mehr Typen angewendet werden können. Die Menge beträgt in der Regel 0,001 % bis 0,01 % der Gesamtmenge der Harzverbindung.
Harzlösung ist tatsächlich eine Mischung aus Epoxidharz, Härter und Katalysator, kombiniert mit einer organischen Lösung, die zum Imprägnieren von Glasfasergewebe verwendet wird. Das Glasfasergewebe wird nach der Imprägnierung 2 bis 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 120°C bis 170°C getrocknet und wird so zu einem Prepreg mit mehreren Hohlräumen und einer Dicke von 0,04 mm bis 0,3 mm. Der Harzgehalt dieses Prepregs beträgt in der Regel über 30 %.
• Harzmembran mit hoher Wärmeleitfähigkeit
Dies ist eine Art Harzmembran mit anorganischem Füllstoff, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und dem Duroplast zugesetzt wird. Das aufgetragene Harz ist tatsächlich das System aus Harz und Härter des Prepregs mit mehreren Hohlräumen. Anorganische Füllstoffe gibt es in verschiedenen Kategorien und Spezifikationen. Zum Beispiel Aluminiumoxid (Al2O3) Pulver, Aluminiumnitrid (AlN) Pulver, Siliziumdioxid (SiO2) Pulver, Siliziumnitrid (SiN) Pulver und Bornitrid (BN) Pulver weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, und organische Füllstoffe mit ausgezeichneter Isolierung können ebenfalls verwendet werden. Aluminiumoxid (Al2O3) Pulver ist für die Anwendung in diesem Bereich sehr gut geeignet, und eine Oxidationsbehandlung kann am Pulver durchgeführt werden, wenn es verwendet wird, sodass sich eine Oxidschicht auf der Oberfläche der Pulverpartikel bildet, was zur Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit der Produkte beiträgt.
Um die Haftungseigenschaften zwischen anorganischem Füllstoff und organischem Harz zu verbessern, muss der Füllstoff mit einem Haftvermittler behandelt werden.
Die oben genannten Füllstoffe können sowohl einzeln als auch gemeinsam verwendet werden. In Harzverbindungen liegt der Anteil des anorganischen Füllstoffs im Bereich von 60 % bis 95 %; bei weniger als 60 % ist die Wirkung weniger deutlich, während bei mehr als 95 % die Formgebung schwierig wird und die gewünschten Produkteigenschaften nicht erreicht werden.
Um mehrere Verbundstoffe aus Harz gleichmäßig zu mischen, werden in der Regel Mixer und Kugelmühle zur Behandlung eingesetzt.
Mit auf Metallfolie oder Kunststoffmembran aufgetragenen Harzmischungen kann nach Erhitzen und Trocknen eine Harzmembran mit hoher Wärmeleitfähigkeit erhalten werden, deren Dicke im Bereich von 0,04 mm bis 0,3 mm liegt.
• Kupferfolienbeschichtete Stapelplatte mit hoher Wärmeleitfähigkeit
Glasfasergewebe-Substrat-Prepregs mit mehreren Hohlräumen und Harzfolien mit hoher Wärmeleitfähigkeit werden gemäß Abbildung 2 und 3 vor der Beschichtung mit Kupferfolie gestapelt. Das Stapeln erfolgt für 60 bis 120 Minuten bei einer Temperatur von 160°C bis 180°C und einem Druck von 2 bis 4 MPa.
Schließlich können mit kupferfolienbeschichteten Leiterplatten mit hoher Wärmeleitfähigkeit, Glasfasergewebe-Prepregs mit mehreren Hohlräumen, Harzfolien mit hoher Wärmeleitfähigkeit und Kupferfolie mehrlagige Leiterplatten mit enormer Wärmeleitfähigkeit auf Basis der Fertigungstechnologie für mehrlagige Leiterplatten hergestellt werden.
