[发明专利]一种导电导热复合材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及电子印刷线路板加工技术，尤其是应用于高频芯片与印刷线路板(PCB)以及金属散热基的焊接中的导电导热复合材料。

背景技术

随着电子技术的发展，产品的小型化、集约化已经成为趋势。尤其在通信、微波、航空航天、智能手机等领域，系统的工作频率逐步提高，芯片的处理能力逐步提升，如何提高电子系统的信号灵敏度、可靠性与散热成为热点。

为解决该课题，在PCB行业，普遍采用芯片嵌入金属基焊接的技术来解决接地与散热问题。目前的芯片焊接技术，主要是芯片与金属散热基之间采用锡片焊接，成本高，效率低，工艺复杂，普遍存在占焊接面积45～35％的空气泡，导致芯片的接地与散热功效大为降低，而且在高频领域容易造成信号完整性问题，大大降低了系统整体可靠性。

随着材料科学技术的不断突破，一些专门应用与电子印刷线路板的导电导热材料产品应运而生。目前市场上的产品以及解决方案，还只能处理金属基到散热器的外围非关键点的导热导电问题，而没有涉及芯片侧的核心技术领域。因此，研制可以在芯片侧应用的导热导电材料，不但是材料技术方面的突破，而且在应用层面解决了PCB行业的关键点与创新性，促进了PCB产业链的发展，具有非常重要的经济价值和实用价值。

发明内容

本发明的目的是针对PCB行业现有材料技术与应用方案的不足，提供一种导电导热复合材料及在芯片侧的解决方案，在保证系统的信号完整性和散热性基础上，适合大规模产业化。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种导电导热复合材料，所述复合材料包括以下重量份的组分：

高分散性导电银粉 200～600份；

高导电性铜金属 400～800份；

聚硅氧烷树脂 100～200份；

酸酐类固化剂 10～100份；

甲基咪唑 10～50份。

所述高分散性导电银粉的粒径为50～500纳米，体积电阻率为1.0～1.6nΩm。

所述高导电性铜金属的体积电阻率为1.0～1.6nΩm，平均粒径为8.0～10.0μm。

所述聚硅氧烷树脂的固化温度为80～100℃。

所述酸酐类固化剂的固化时间是15～30分钟。

所述甲基咪唑的密度是0.5～1.06g/ml。

上述任一所述的导电导热复合材料的应用，将所述导电导热复合材料的各组分混合均匀后用于4G通信基站、智能手机、高频通信系统、军工射频通信。

所述应用方法如下：

在芯片金属的法兰底部用所述导电导热复合材料进行涂覆固化(在后续的高温环境下，材料的化学键产生变化，与焊锡材料在分子级别融合，从而使系统的导电接地功能，散热功能有量级的提升)，随后该芯片金属与锡膏/锡片一起嵌入至PCB印刷线路板的散热金属基的凹槽内，随后进入SMT工艺流程。

又，所述应用方法如下：

在芯片侧翼的输入输出端口用所述导电导热复合材料进行涂覆固化，随后该芯片与锡膏/锡片一起嵌入PCB印刷线路板的输入输出端子位置(避免焊锡材料的无控制流动性，提高系统的绝缘可靠性)，随后进行SMT工艺流程。

进一步地，所述应用方法如下：

在PCB的散热金属基底部用所述导电导热复合材料进行涂覆固化(提升系统接地导电、导热性能，大大提高目前的生产效率，降低制造成本)，然后该金属基与锡膏/锡片一起与系统的散热片进行焊接工艺流程。

所述涂覆固化方法如下：

将各组分加入高速混合机进行混合，混合温度为30～150℃，混合时间为3～30分钟；然后，将混合物加入双螺杆挤出机进行挤出，涂覆在材料需结合的部分，进行固化。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明采用目前常用的成型加工技术及设备，制备了导电导热复合材料。在所制得的导电导热复合材料体系中，起导电导热效果的是多元组合的导电导热填充物：其中，银铜导电填料既保证了电气性能，又在成本方面做到了优化处理。复合材料在高温环境中，与锡膏/锡片材料进行复配组合，进一步优化了导电导热的均一性，使系统的性价比突出，特别适合大批量生产。

(2)采用该复合材料，在不影响后续流程的情况下，空气泡减低至8％以内，大幅提高了系统的导热与接地性能。与锡膏/锡片进行复配组合，成本低，效率高，大大提高了高频电路系统的电气性能与可靠性能。

附图说明

图1是现有的锡膏/锡片焊接方案，经过SMT后X射线测试图；