[0001] 本发明属于覆铜板技术领域，更具体地说，涉及一种三维照明用铝基覆铜板及其制备方法。

[0002] 铝基覆铜箔层压板具有良好的导热性能、优越的性价比而被广泛应用，特别是在LED照明等领域。常规的LED基材为平面型结构，随着照明行业的发展，LED照明也趋向于三维结构方向发展。与传统的平面型结构LED照明相比，三维结构LED照明要求基材铝基板在保证优异的散热、耐热、绝缘、剥离强度的同时，具有优异的韧性和挠折性，以满足板材在三维结构LED异形加工及弯曲过程中绝缘层不出现开裂或分层脱落。

[0003] 常规的铝基覆铜板，绝缘层是胶膜或者半固化片。由于胶膜不含有增强材料，而半固化片的增强材料是玻璃纤维布，因此胶膜和半固化片实际上都是属于刚性材料。在使用过程铝基覆铜板因铝板和绝缘层的刚性使得覆铜板整体不能发生形变。如果这种铝基覆铜板用在弯曲、折叠的三维结构中，绝缘层就会出现微观上的应力开裂，导致性能衰减，难以满足一些具有非平面结构的三维结构的立体照明LED灯具的使用需求。

[0028] 下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0030] 覆铜板也叫覆铜箔层压板，覆铜板是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂制成绝缘板后，在绝缘板的一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料。

[0031] 如图1所示，本实施例的铝基覆铜板从下往上依次为铝板1、绝缘胶膜2和复合铜箔3。铝板1、绝缘胶膜2和复合铜箔3涂了胶黏剂后层叠在一起，在高温高压下压制成铝基覆铜板，如在175℃下压制1小时。

[0032] 本发明的铝板是经过退火处理的铝板，铝板经过退火处理后，可以改善铝板的塑性和韧性，提高铝板的抗腐蚀性，消除应力和缺陷，从而提高铝板的机械性能和可加工性，使得覆铜板在进行三维加工时，能够避免由于铝板的形变应力导致绝缘胶膜层龟裂。

[0033] 可选的，铝板的厚度为0.2mm～0.8mm。优选采用1系铝板，1系铝板的密度小、塑性好，更适合用于三维结构图形的加工。进一步可选的，对经过退火处理后的铝板，在铝板的一侧表面进行氧化处理，另一侧表面进行拉丝处理，将经过拉丝处理的表面作为和绝缘胶膜的粘结面。

[0034] 本发明的绝缘胶膜由胶膜导热胶液形成，胶膜导热胶液包括以下组分：双酚A环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、苯氧树脂、增韧剂、核壳橡胶、固化剂、固化促进剂、导电填料，将这些组分加入溶剂中，制成胶膜导热胶液，溶剂可为丙酮、丁酮、环己酮等酮类溶剂，和/或二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲苯、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯。胶膜导热胶液中各组分的配比如下：

[0035]

[0036] 可选的，双酚A环氧树脂使用长链分子结构树脂，可为环氧当量1000～1500g/mol的双酚A环氧树脂，以提高良好的粘接性能、耐热性能。

[0037] 可选的，异氰酸酯改性环氧树脂可使用MDI型和TDI型，异氰酸酯改性环氧树脂的环氧当量为280～320g/eq，粘度(25℃)100～1000mPa﹒s，以提升组合物的耐热性和结合力，使组合物在用于铝基覆铜层压板时具有较高的玻璃化转变温度。

[0038] 本发明的增韧剂可为端羧基丁腈橡胶、苯乙烯－丁二烯橡胶、聚乙烯醇缩丁醛和酚氧树脂中的一种或多种。可选的，本实施例的增韧剂采用端羧基丁腈橡胶，数均分子量(Mn)可为20000～50000。

[0039] 本发明的固化剂可为双氰胺、二氨基二苯砜、二氨基二苯甲烷、二邻氯二苯胺甲烷、二乙基二氨基二苯基甲烷、聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯、二甲基二氨基二环己基甲烷中的一种或多种。本实施例的固化剂采用二邻氯二苯胺甲烷，纯度为分析纯，纯度一般不小于99％。

[0040] 本发明的固化促进剂可为咪唑类固化促进剂，如2‑甲基咪唑、2‑苯基咪唑、2‑乙基‑4‑甲基咪唑。本实施例的固化促进剂为2‑甲基咪唑，纯度为化学纯。

[0041] 本发明的填料采用微米导热填料，使用导热填料可以使胶膜导热胶液形成的绝缘胶膜具备较好的散热性。导热填料包括球形氧化铝和二氧化硅，球形氧化铝和二氧化硅的质量比为1：0.1～0.3。球形氧化铝的粒径D50为2μm～5μm；二氧化硅的粒径为5.0μm～8.0μm。

[0042] 本实施例的核壳橡胶为共聚的丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯核壳结构微纳米橡胶粒子。

[0043] 本发明的胶膜导热胶液中，异氰酸酯改性环氧树脂和苯氧树脂在特定比例下复配使用，可以使胶液组合物在具备较好柔韧性的基础上，具有较高的结合力及耐热性。异氰酸酯改性环氧树脂和双酚A环氧树脂在特定比例下的复配使用，提升了组合物体系的玻璃转变温度，保证了树脂组合物具有优异的耐热性和耐压性。增韧剂选择端羧基丁腈橡胶，与核壳橡胶在特定比例下复配使用时，可以进一步提升组合物的耐热性、柔韧性和耐压稳定性，可以保持玻璃化转变温度不降低，应用于铝基覆铜层压板时具有较高的耐热性、柔韧性和良好的工艺操作性。

[0044] 制得胶膜导热胶液后，将胶膜导热胶液辊涂在复合铜箔的载体薄膜上，干燥后即制得绝缘胶膜。绝缘胶膜的厚度为10μm～50μm。本发明的绝缘胶膜粘接强度高，具有高柔韧性和高延展性以及良好的耐热性能，能够解决绝缘层在三维加工过程中脆性较大，容易断裂的问题，满足三维LED及异形加工照明领域的使用要求。

[0045] 本发明的复合铜箔由载体薄膜和铜箔组成，载体薄膜和铜箔通过物理、化学方式粘合在一起。载体薄膜具有良好的电器绝缘性能以及良好的连续性和柔韧性，任意弯曲和折叠都不会出现裂痕，为可弯折三维照明用铝基覆铜板提供了高的绝缘可靠性，能够有效解决传统铝基板弯曲折叠时绝缘层出现气隙、开裂，导致绝缘性能衰减的缺陷。

[0046] 制作铝基覆铜板时，复合铜箔的载体薄膜和绝缘胶膜粘合在一起。常规的载体薄膜是一种热塑性材料和热固性的绝缘胶膜，高温条件下相熔性比较差，如果直接压合，载体薄膜与绝缘胶膜的粘合界面的粘结强度会比较低，影响产品的耐热性能。基于此，本发明的载体薄膜要经过双面电晕处理，并在表面涂覆偶联剂进行活化处理，然后再涂覆一层粘结剂，以解决粘合界面粘结强度偏低，导致板材的耐热性偏低问题。

[0047] 复合铜箔中的载体薄膜可以是聚对苯二甲酸丁二醇酯膜(PBT膜)、聚萘二甲酸乙二醇酯膜(PEN膜)、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET膜)或聚酰亚胺膜(PI膜)。本实施例的载体薄膜为PET膜，厚度选用8μm～25μm，因为当厚度小于8μm时，铝基覆铜板的高压绝缘性能降低；当厚度大于25μm时，铝基覆铜板的弯曲、折叠性能降低。铜箔的厚度5μm～8μm，厚度在这个范围可以保证了铜箔承载电流的能力，同时也保证了铝基覆铜板的弯曲、折叠性能。

[0048] 载体薄膜在高压10KV～20KV和高频率10～25KHz的火花放电冲击下进行电晕处理。电晕处理是在空气中进行，空气中的气体发生了弱电解质，会形成各种各样极性官能团，另一方面薄膜中聚烯分子式碳键上的双链开启，会在放电的一瞬间各极性官能团与聚合物表面发生接枝反应，进而使载体薄膜表面由非极性变为极性表面，表面自由能从而进一步提高。另外，髙压高频率火花放电将薄膜材料表面根据冲击性打毛，在高倍率的透射电镜下观查，可看到薄膜表面见到小管沟状凹凸不平。电晕处理后的载体薄膜的表面张力≥38达因，表面粗糙度Ra为0.08～0.16，这样可以提升载体薄膜表面的浸润性和比表面积，从物理学角度提升其表面的粘附牢度，从而提高铝基覆铜板的耐热性。

[0049] 进一步的，对经过电晕处理的载体薄膜再进行表面活化处理，将硅烷偶联剂涂覆在载体薄膜表面，使其表面发生化学反应，形成一层新的表面。这层新的表面，可以进一步提高载体薄膜的表面能，增强其润湿性和粘附性，从而提高铝基覆铜板的耐热性。

[0050] 可选的，硅氧烷偶联剂可以是乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等偶联剂。

[0051] 将电晕处理后的载体薄膜，复合成为双面薄膜，然后表面采用磁控溅射的方式，先制作一层15nm～85nm的金属铜导电底层，然后通过水介质电镀的方式，将金属铜导电底层加厚到所需要的厚度，并将叠合在一起的载体薄膜分开，得到了一面是载体薄膜，另一面是铜箔的复合铜箔。

[0052] 在复合铜箔的载体薄膜表面涂覆胶膜导热胶液，经过155℃，3～15分钟的烘烤，使其保留一定的流动性，形成的半固化状态。胶膜导热胶液在半固化状态的绝缘胶膜的厚度10μm～50μm。

[0053] 下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。下述说明中所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均为常规试剂、常规材料以及常规仪器，均可商购获得，所涉及的试剂也可通过常规合成方法合成获得。

[0054] 实施例1

[0055] 本实施例的覆铜板的制备步骤如下：

[0056] 制备胶膜导热胶液，胶膜导热胶液各组分的配比见下表(实施例1‑3表中的溶剂1为丁酮，溶剂2为二甲基甲酰胺)；

[0057]

[0058]

[0059] 制作复合铜箔；将载体薄膜在高压10KV～20KV和高频10～25KHz的火花放电冲击条件下进行电晕处理；本实施例在对载体薄膜进行电晕处理后，还做了氧化处理，氧化处理的步骤是将硅烷偶联剂涂覆在载体薄膜的两个表面，并烘干，进行表面活化处理，载体薄膜表面形成一层表面活化层；采用热封边技术将载体薄膜复合成为双层薄膜，采用磁控溅射的方式，在双层薄膜的两个外表面制作一层金属铜导电底层，最后通过水介质电镀的方式，将金属铜导电底层加厚到所需要的厚度，并将叠合在一起的载体薄膜分开，得到一面是载体薄膜，另一面是铜箔的复合铜箔；

[0060] 在复合铜箔的载体薄膜表面涂覆胶膜导热胶液，经过155℃，3～15分钟的烘烤，使其保留一定的流动性，形成半固化状态的绝缘胶膜；控制胶膜导热胶液的涂覆厚度为30μm～100μm；

[0061] 制作铝板；将1060铝板在300～500℃温度下进行退火处理，时间为1～4小时，然后自然冷却至室温得到退火铝板；将退火铝板的一个表面进行氧化处理，另一个表面进行拉丝处理，拉丝面作为粘结面；

[0062] 制作铝基覆铜板；将形成有绝缘胶膜的复合铜箔和铝板在175℃下压制1小时，制得铝基覆铜板。

[0063] 本实施例制作胶膜导热胶液的具体步骤如下：

[0064] 用溶剂1溶解端羧基丁腈橡胶、核壳橡胶，得到混合溶液①，混合溶液①为弹体树脂溶液；

[0065] 用溶剂2溶解固化剂、固化剂促进剂，然后分别加入双酚A环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、苯氧树脂、导电填料，搅拌至完全完溶解，得到混合溶液②；

[0066] 将混合溶液①和混合溶液②混合，搅拌均匀，加入催化剂调节胶液的凝胶化时间GT到160～260s/171±1℃即可。

[0067] 对本实施例制得的铝基覆铜板进行热应力测试、剥离测试以及弯折试验，测试试验采用标准TM650中的测试方法，测试结果如下表。

[0068]

[0069] 实施例2

[0070] 本实施例和实施例1不同的地方在于胶膜导热胶液各组分的配比，本实施例胶膜导热胶液各组分的配比见下表。

[0071]材料名称 质量比
双酚A环氧树脂 36
异氰酸酯改性环氧树脂 10
苯氧树脂 7
端羧基丁腈橡胶 14
核壳橡胶 11
固化剂 8
固化促进剂 0.14
溶剂1 45
溶剂2 65
无机填料 20

[0072] 对本实施例制得的铝基覆铜板进行热应力测试、剥离测试以及弯折试验，测试结果如下表。

[0073]

[0074] 实施例3

[0075] 本实施例和实施例1不同的地方在于胶膜导热胶液各组分的配比，本实施例胶膜导热胶液各组分的配比见下表。

[0076]材料名称 质量比
双酚A环氧树脂 32
异氰酸酯改性环氧树脂 14
苯氧树脂 13
端羧基丁腈橡胶 10
核壳橡胶 13
固化剂 5
固化促进剂 0.11
溶剂1 45
溶剂2 65
无机填料 20

[0077] 对本实施例制得的铝基覆铜板进行热应力测试、剥离测试以及弯折试验，测试结果如下表。

[0078]

[0079] 从以上测试结果可以看出，各实施例制得的铝基覆铜板在弯折面的剥离强度≥5LBS/in，热应力288℃漂锡≥10min，90°弯折面击穿电压A态≥10.0kV，180°弯折面击穿电压A态≥8.0kV，360°弯折面击穿电压A态≥5.0kV，弯折360°后绝缘层没有出现开裂，绝缘层与铝板也没有出现分层脱落和无掉胶，具有优异的散热性、耐热性、剥离强度、绝缘可靠性和优越的加工柔韧性，满足三维结构LED照明的需求，其中，实施例2的制作工艺性较好，便于工艺控制。

[0080] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的范围之中。