| 成果名称: | 新能源汽车电子用环保覆铜板的研究与产业化 |
| 完成单位: | 中山台光电子材料有限公司 |
| 主要人员: | 胡志龙,李长元,李湘南,蔡联辉,彭红霞,陈浩,王亚璐,陈兴法,熊翔 |
| 介绍: | 一、课题来源与背景: 当前社会汽车总量不断增加,汽车污染问题日益严重,据权威机构统计,汽车尾气排放已占据全球CO2排放总量的15.9%,若汽车尾气排放质量不能有效提高,这一数据恐将继续变大。另外,随着经济的发展,石油价格近几年波动剧烈,加之未来石油资源的预期减少,石油已经成为世界经济发展的瓶颈。出于国家能源安全战略及保护环境的长远需要,新能源汽车成为全球汽车行业新的发展方向。 新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等,其废气排放量比较低。在各种新能源汽车中,首推的是电动汽车。 电动汽车中大量使用电力电子设备,因此在PCB上集成的大功率器件越来越多,承载大功率器件的PCB板常伴随着大电流,增加铜箔的厚度或者加大线宽的设计可以满足大电流载荷的需求。因厚铜(铜厚达到105μm及以上)印制电路板的线路间需要更多的树脂来填充,故普通工艺制造的半固化片就很难满足厚铜印制线路板的填胶性。 同时为满足汽车达到高可靠性,即使用寿命保证10~12年且耐环境性好,在使用过程中经受环境变化保持功能完好。PCB必需经受得住温度/湿度环境的考验。其必须通过一系列的可靠性试验,如热循环试验(TCT,Thermal Cycling Test)、热冲击试验、湿热加偏压绝缘性试验等。 本项目研究的目的在于开发一种新能源汽车电子专用覆铜板材料,此材料具有低热膨胀系数、高玻璃态转化温度、优异的耐热及阻燃性、低吸湿性、高填胶及环境友好等特征,并使之在高湿热环境中仍能保证材料的可靠性,可制作超厚铜印刷电路板,用于电动汽车。 二、技术原理及性能指标: 为实现上述特性,本项目选用了一种热固性树脂组成物,包含:双酚A酚醛环氧树脂、苯氧树脂、多官能环氧树脂、酚醛环氧树脂为主体树脂,以4,4二氨基二苯砜、含磷化合物作为固化剂,并加以特殊预处理的无机填料,通过最优化配比,使所制得的粘结片及覆铜板满足预设特性,可顺利应用于新能源汽车中,技术指标如下: 玻璃态转化温度(Tg)≥200℃(DMA); Z轴热膨胀系数(Z-CTE)<2.0 %(50~260℃) T288>60 min(copper clad) 热分解温度Td>340℃(TGA) 热循环试验(TCT) >1000回 湿热加偏压绝缘性试验>1000回(85℃/85RH, 100 V) 优异的阻燃性:通过UL 94 V-0阻燃性测试 环境友好:卤素含量(Br+Cl)<1500 ppm 三、本项目的创造性与先进性: 1. 因电动汽车电子中大电流所产生热量,要求基材具有高耐热性,通过对反应物分子骨架结构的研究及控制发现,耐热性苯氧树脂、四官能团环氧树脂及酚醛改性环氧树脂搭配,可使板材玻璃态转化温度(Tg)超200℃,热分解温度(Td)超340℃,含铜T-288超60min,Z轴热膨胀系数CTE<2.0%。 2. 普通工艺制造的半固化片就很难满足厚铜印制线路板的填胶性,并有内层焊盘裂纹、密集BGA、密集散热孔玻璃纱裂纹等问题存在,通过选用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷菲-10-氧化物环氧树脂,并调整双酚A环氧及无机填料的份量,使产品的动黏度有效降低,增加胶层的流动性,提高填胶性。 3. 因树脂、玻璃纤维布及填料之间的界面问题、树脂交联形成的空间结构、以及填料产生的凝聚,均会使覆铜板内部结构中的空隙增多,吸水率增大,从而导致板材的机械强度和绝缘可靠性降低,通过对树脂、玻纤布及填料形成界面层的物理特性研究,本项目选用的上述树脂体系,玻璃纤维布、及经特殊处理的无机填料能形成很好的界面相容,降低板材的吸湿性,并使其能通过汽车电子专用覆铜板严苛的信赖性测试,如热循环试验、热冲击试验、湿热加偏压绝缘性试验等,以保证汽车电子的安全性。 4. 因汽车行业“绿色制造”的市场需求,通过研究无卤树脂、环保型阻燃剂、含磷固化剂的协同阻燃作用,使覆铜板能顺利通过UL最高的阻燃性测试,达到UL94 V-0阻燃级别。 四、成熟程度及适用范围: 本项目于2018年9月结题,现已成熟应用于新能源汽车全电动汽车、混合型电动汽车等的关键系统中,如动力系统、点火系统及安全系统等大电流负载系统中。客户反馈满意,安全性佳。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2020-07-14 |
| 研究起止时间: | 2016-01-01至2018-09-30 |
| 所属行业: | 制造业 |
| 所属高新技术类别: | 电子信息 |
| 评价单位名称: | 中山市科学技术局 |
| 评价日期: | 2019-12-12 |
