一种导热铁基覆铜板的制作方法

楼红卫

（浙江罗奇泰克科技股份有限公司，浙江 磐安 322300）

0 引言

金属基覆铜板的基体由金属薄板（铝、铝合金、铜、铁、钢等金属）、绝缘介质层（改性环氧树脂、PI树脂、PPO（聚苯醚树脂等）和铜箔（电解铜箔、压延铜箔等）三位一体复合制成，可以用其制作一种十分特殊的印制电路板（PCB），称为金属基印制电路板。由铁作为金属基板的是铁基印制电路板（铁基PCB），主要应用于高端机电产品，如电机、马达等。

市场上大多铁基PCB为单面板、双面板，厚度一般是1 mm～6 mm之间，线路铜箔厚度35 μm至8 μm之间。制造铁基PCB是用铁基覆铜板，而铁基覆铜板的制造工艺较为复杂、难度大，其制作技术主要难点是：（1）铁质材料在加工过程中极易氧化生锈，会导致与绝缘导热层的结合力差或分层异常；（2）表面硬度不足，在生产以及客户使用过程中极易划伤，对产品的品质成本以及产品的加工性和适用性都是瓶颈；（3）成本高，为解决结合力以及加工性和适用性，需要投入较高的设备费和产品质量成本。故市场的应用范围受到限制，此外，还存在基板导热性能不佳，不能有效满足机电设备的高散热性需要的问题。

我们研发了一种六步高导热铁基覆铜板制作方法，包括铁基底板制作、配制导热胶水、生产导热胶膜、板材组合、热压成型、裁切入库等六个具体步骤，以下作具体介绍。

1 铁基覆铜板制作方法

1.1 铁基底板制作

首先，将厚度在0.2 mm～2.0 mm之间的铁板放入碱液（浓度10%～20%，温度为50 ℃～60 ℃的氢氧化钠溶液）中除油2～3 min；然后将除油后的铁板用180目～800目的磨刷轮进行单面磨刷粗化；用高压水对磨刷后铁板进行水洗；再用配制好5%～15%的水性防锈剂对铁板进行防锈处理；最后用120 ℃～140 ℃热风对防锈处理后的铁基底板进行烘干处理。

铁基底板表面经过处理后粗化度提高，形成了具有较强物理键性能的活性粘接界面；利用外加磁场诱导使无机导热填料成链状分布，导热填料在强磁场诱导下沿同一方向择优取向排列，少量的填料形成有效的导热网链，提高整个体系的导热率；

1.2 配制导热胶水

将质量比为10%～15%的环氧树脂和70%～80%的改性纳米无机非金属导热填料充分混合，在转速为1200 r/min～2000 r/min下搅拌至少3 h得到混合胶粘溶液。然后再用纳米级陶瓷研磨机对上述混合胶粘溶液研磨1～2次；研磨后胶粘溶液在转速为1200 r/min～2000 r/min下搅拌至少4 h，并放入磁铁进行磁极吸附，得到最终导热胶水。

经过表面改性的纳米无机填料具有更强的比表面积和界面作用，一方面可以吸附更多的无机纳米填料，另一方面可以使环氧树脂和无机纳米填料之间形成良好的界面结合，从而降低两相界面热阻，提高了材料的热导率。纳米无机填料与环氧树脂复合后的尺寸稳定性和韧性糅合在一起，表现更强的韧性与加工特性。

1.3 生产导热胶膜

将制备好的导热胶水通过80 μm～150 μm间隙辊涂至25 μm～35 μm离型膜上，然后在烘箱内通过80℃～180 ℃的高温烘烤3 min～6 min，再经过冷却，得到厚度80 μm～150 μm，挥发份为0.6%～1.2%的导热胶膜。

1.4 板材组合

根据需要将厚度为12 μm～140 μm的铜箔裁切成相应尺寸，然后按照铜箔、导热胶膜、铁基底板或铁基底板、导热胶膜、铜箔的顺序进行组合叠置。

1.5 热压成型

将前一步骤中制作的组合叠置到所需层数放入真空压机中，在50 ℃～230 ℃、0.98 Mpa～2.94 Mpa条件下进行加温、加压并压制成型，压制成型过程中，真空时间保持至少40 min，230 ℃下保持至少30 min，取出压制成型的导热铁基板并冷却至50 ℃以下。

1.6 裁切入库

将压制成型符合要求的导热铁基板入库，并根据需要尺寸进行裁切。导热铁基覆铜板的导热率≥15 W/（m.K），耐电压≥2.0 kV，剥离强度≥1.5 N/mm，等技术指标均优于CPCA 4105印制电路板用金属基覆铜层压板铣基覆铜板性能要求。

2 实施效果

按照上述制作流程，在三组不同的参数下实施后效果如表1所示。

表1 实施主要参数和效果

由表1可以看出，铁基覆铜板制作方法效果较好，在导热率、耐电压和剥离强度三个主要指标均具有较好的性能。

3 总结

铁基覆铜板是高端机电设备中的重要部件，直接影响设备的性能。本文所阐述的制作高导热铁基覆铜板的方法，该方法已经在浙江罗奇泰克科技股份公司实施，并取得了较好的效果。