1、1高导热型 CEM3 覆铜板的开发与研究摘要：研究了采用提高聚合物结晶度和填充无机绝缘导热填料的方法，开发出一种具有良好导热性的 CEM 一 3 复合基覆铜板。 关键词：CEM-3；导热；覆铜板 中图分类号：TGll3.22+3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）32-0169-02 O 引言 随着社会和经济的快速发展，由于过度开发而导致全球面临能源短缺与全球环境剧变的威胁，研究一种新型的具有节能功能的 LED 光源就成为了二十一世纪的新课题。LED 光源需要解决的最大问题是“散热” ，目前 LED 光源主要采用具有导热性能的 PCB 进行散热，常见的导热型 PCB主要为
2、具有导热性的覆铜板制成。 目前商品化的导热覆铜板主要包括铝基覆铜板和导热型 CEM-3 覆铜板等。铝基覆铜板具有优越的导热性能，但是由于绝缘层很薄的缘故，其电绝缘性能相比导热型 CEM-3 覆铜板有很大差距，尤其是灯条板线路和板材边缘的距离比较近，电绝缘性能很难保证。而传统的 CEM-3 覆铜板虽然有很好的电绝缘性能，但是热导率很低，只有 0.4W/M?K 左右，无法满足 LED 散热的要求，因此，有必要开发一种既具有良好的导热性，同时又具有良好的电绝缘性的覆铜板。 21.开发重点及开发思路 复合基 CEM-3 覆铜板板材结构如图 l 所示。 从图 l 可以看出，CEM-3 覆铜板主要由铜箔、
3、玻纤布、玻纤纸、环氧树脂等构成，其中玻璃纤维和环氧树脂是热的不良导体，热导率分别不到 0.1W/M?K 和 0.2W/M?K。由上述结构组成的 CEM-3 覆铜板，其热导率仅有约 0.4W/M?K。但是和铝基覆铜板相比，CEM-3 覆铜板除了良好的电绝缘性外，还具有良好的机-械加 I-，l 生和低成本、高性价比等优点。因此，在传统 CEM-3 覆铜板基础上，提高基材的热导率是我们技术开发的重点，其次，具有导热功能的 CEM-3 应具有与普通 CEM-3 相同的可靠性和机械加工性。 2.导热机理的探讨 热动力学认为热是一种联系到分子、原子、电子等以及其组成部分的移动、转动和振动的能量，因而物质的
4、导热机理必然与组成物质的微观粒子的运动密切相关。所有物质的热传导，无论其处于何种状态，都是由物质内部微观粒子相互碰撞和传递的结果。CEM-3 覆铜板是一种由金属、无机非金属材料和高分子材料构成的复杂材料。除了金属之外，其组成中虽然还有玻璃纤维和环氧树脂两种成分，但是它们已经结合为复合材料。玻璃纤维成分虽然是石英玻璃，但是作为纤维材料已经不再是均匀的连续介质，而是一种多孔性物质，其换热形式有空气导热和纤维导热，其中空气导热是主要的热传导方式。在结构中，环氧树脂替代空气填充了玻璃纤维的空隙，因此，从本质上来看，这种复合材料是一种高分子材料导热，其导热性高低取决于基体环氧树脂的热导率高低。在3结构中
5、，环氧树脂与双氰胺固化剂反应形成聚合物，体系处于饱和状态，没有自由电子存在，分子运动困难，热传导主要是晶格振动的结果，声子是主要热能载荷者。由于高分子链的无规缠结、巨大分子量及分子量多分散性，导致聚合物无法形成完整晶体，加之分子链振动加剧了声子的散射，所有因素叠加导致了聚合物热导率很低。因而，普通 CEM-3 覆铜板导热性很差。 要提高 CEM-3 覆铜板的热导率，只有从提高环氧聚合物的导热性着手。其方法无外乎两种，一是改良环氧树脂固化结构，改变材料分子和链接结构获得特殊物理结构，通过提高聚合物结晶度来提高热导率：二是在环氧树脂中填充导热绝缘填料，通过物理共混赋予聚合物导热性能。目前，能够改善聚合物结构且性价比较好的材料是联苯类材料，如联苯类环氧树脂、酚醛树脂等：常用的导热绝缘填料主要是一些无机填料，如 A1N、si3N4、BN、A12O3、Mgo、SiC 等。 3.实验部分 3.1 主要原材料 环氧树脂 A 环氧当量 350-500g/eq 溴含量 16-50%： 环氧树脂 B 环氧当量 190-500g/eq； 联苯型环氧树脂： 固化剂： 固化促进剂： 溶剂： 填料为 BN、A1203，平均粒径为 0.1-100um； 4E 玻纤布，玻纤纸： 电解铜箔。
