CN102120864A

CN102120864A - 制作基板用组合物和用该组合物制作的预浸料坯和基板

Info

Publication number: CN102120864A
Application number: CN2010101227067A
Authority: CN
Inventors: 李根墉; 吴濬禄; 文珍奭
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-07-13
Also published as: US20110172357A1; JP2011140614A; KR20110081588A

Abstract

本发明公开了一种制作基板用组合物，该组合物含有基体树脂，该基体树脂含有环氧树脂和被引入到所述环氧树脂的主链上的氟代环氧化合物。还提供了一种使用所述制作基板用组合物的预浸料坯和基板。

Description

制作基板用组合物和用该组合物制作的预浸料坯和基板

相关申请的交叉参考

本申请要求韩国专利申请号为No.10-2010-0001811、申请日为2010年1月8日、名称为“制作基板用组合物以及用该组合物制作的预浸料坯和基板”的优先权，在此将该申请的全部内容引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种制作基板用组合物以及用该组合物制作的预浸料坯和基板。

背景技术

随着电子设备的发展，对印刷电路板(printed circuit boards)的轻薄化和小型化的要求日益增加。为了满足这样的要求，印刷电路板的线路应变得更加复杂和密集化。因此，对基板的电学稳定性、热学稳定性或机械稳定性的要求被看作是重要的。具体来说，由热引起的尺寸的变化(例如，热膨胀系数(CTE))是决定所制造基板的可靠性的重要因素之一。

此外，随着高端技术的发展，信息通讯设备使用的频率范围进一步提升。特别地，高速无线通讯器所使用的频率范围高达几十吉赫兹(GHz)。

通常，基板的绝缘层主要由环氧树脂制成，环氧树脂的CTE约为70-100ppm/℃，且其介电常数约为4.0或更高。但是，使用作为印刷电路板中的绝缘材料的环氧树脂无法制成一种适用于高速和高频范围的印刷电路板，其中，组成该印刷电路板的层应该更薄且电路的宽度更窄。起到作为适用于高速和高频范围的印刷电路板的绝缘材料的作用的聚合物材料应该具有较低的介电常数，但是，含有环氧树脂的绝缘材料具有相当高的介电常数(介电常数约为4或更高)，这将导致在高速电路和高频范围中的电路的信号传输相互干扰，不希望发生的是增加了信号的丢失。

以解决上述问题为目的，玻璃纤维布(glass cloth)被注入具有低的介电损失的聚四氟乙烯(PTFE)粉末并因此可以被用作印刷电路板的绝缘材料。尽管PTFE具有优异的电学性能和对溶剂的强耐腐蚀性，但是，采用上述方法制作印刷电路板的绝缘材料是不适宜的，因为，材料的机械性能变得更差，且对用作电路层的铜箔的粘结力变差，并也因此很难获得PTFE粉末的均一分散而引起不希望出现的基板的介电常数的局部差异，导致介电损失或较差的波传输，并因此不适合用作印刷电路板的材料。

因此，迫切需要开发一种具有优异的电学性能和满足形成薄且高密集型IC模式所要求的热学性能和机械性能的基板的材料。

发明内容

通过本发明的发明人进行的精深而彻底的研究而引出了本发明，目的在于解决在所述技术领域中所遇到的问题，结果发现，被广泛用作印刷电路板的绝缘材料的环氧树脂的主链可以与含有氟组分的氟代环氧化合物反应而制得共价键化合物，然后该共价键化合物被用作基体树脂，因此获得一种用于基板的绝缘材料组合物，该组合物具有优异的热学性能和机械稳定性以及高的电学性能。

因此，本发明意于提供一种制作基板用组合物以及用该组合物制作的预浸料坯和基板，该组合物具有优异的热学性能和机械性能。

本发明还意于提供一种制作基板用组合物以及用该组合物制作的预浸料坯和基板，该组合物具有优异的电学性能。

本发明的一个方面在于提供一种制作基板用组合物，该组合物含有基体树脂，该基体树脂由环氧树脂和被引入环氧树脂主链上的氟代环氧化合物组成。

在此方面，可以通过固化反应将氟代环氧化合物引入环氧树脂的主链上。

在此方面，所述氟代环氧化合物可以具有参与固化反应的反应性官能团，该反应性官能团选自由-COOH、-OH、-NH₂和-Cl所组成的组中的一种或多种。

在此方面，所述氟代环氧化合物可以选自由下述式1-4所表示的化合物所组成的组中的一种或多种。

式1

式2

式3

式4

其中，w、x、y和z各自均为1-10的整数。

在此方面，基体树脂可以通过将100重量份的环氧树脂与10-200重量份的氟代环氧化合物反应而得到。

在此方面，所述组合物还可以含有无机填料，该无机填料的用量为5-30重量％。

本发明的另一方面提供了一种由制作基板用组合物制成的预浸料坯。

本发明的又一方面提供了一种由制作基板用组合物制成的基板。

附图说明

从下文结合附图的详细描述中，本发明的特点和优点将变得更加容易理解，其中：

图1是根据本发明的制作基板用组合物中的基体树脂的示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。在整个附图中，使用相同的参考数字表示相同或类似的要素。在说明书中，术语“第一”、“第二”等用于一个与另一个要素的区分，且上述术语并不用于限定所述要素。此外，会使本发明的特征和描述变得不清楚的公知技术的描述被认为是不必要的，并且被省略，即使这些公知技术的描述是与本发明相关的。

此外，本申请说明书和权利要求书中所使用的术语和文字不应理解为是对本发明典型含义的限定或字典定义(dictionary definitions)，而应当视为本发明技术领域所具有的含义和概念，发明人以这些规则为基础并据此可以恰当地定义术语所隐含的概念，以便描述实施本发明的最佳方式。

如图1所示，根据本发明的制作基板用组合物，该组合物含有基体树脂，该基体树脂是通过使环氧树脂和氟代环氧化合物进行共价键反应而得到的，特别地，是一种共价键化合物，其中通过固化反应将氟代环氧基团引入环氧树脂的主链上。

与常规的由典型的环氧树脂和PTFE粉末通过混合的方式组成的印刷电路板的绝缘材料不同，在本发明中，使用环氧树脂和氟代环氧化合物，因环氧树脂的使用而赋予印刷电路板中常规的绝缘材料优异的性能，所述氟代环氧化合物含有能够获得低的介电常数的氟组分和能够与环氧树脂形成共价键的环氧基团。

对用于本发明的环氧树脂没有特别限定，只要为本领域公知即可，且其中的实施例中可以包括如下式5所示的环氧树脂。

式5

本发明所用的氟代环氧化合物与环氧树脂进行固化反应，使其通过共价键被引入到环氧树脂基体的主链上，因此，基于氟组分而获得低的介电常数的性能，同时赋有环氧树脂所固有的热性能和机械性能。

氟代环氧化合物含有在其末端的环氧结构，且可以进一步含有作为能够参与固化反应的附加的官能团的反应性官能团。对该反应性官能团没有特别限定，只要是公知的作为本领域中能够参与固化反应的反应性官能团即可，这样的例子可以包括-COOH、-OH、-NH₂和/或-Cl。

氟代环氧化合物可以包括但并不限于选自下述式1-4表示的化合物中的一种或多种。

式1

式2

式3

式4

在式1-4中，w，x，y和z各自均为1-10的整数。

同样地，以100重量份环氧树脂的重量为基准，氟代环氧化合物的用量可以为10-200重量份，特别地，优选为20-100重量份，以达到期望的电学性能和相对的效率。

根据环氧树脂和氟代环氧树脂之间的反应，在本领域公知的典型的溶剂的存在下，使用固化剂或者固化促进剂可以使所述反应效率最大化。

根据本发明，制作基板用组合物可以含有除上述基体树脂之外的一种或多种典型的本领域所公知的其它绝缘树脂，并且在必要时，可以进一步含有少量的一种无机填料，特别地，其用量为5-30重量％，以进一步提高热学性能、机械性能和电学性能。

根据本发明，还可以将制作基板用组合物进行溶液浇铸，从而使玻璃纤维布或者其类似物的注入变得容易。

根据本发明，必要时，制作基板用组合物可以进一步含有选自填料、软化剂、增塑剂、润滑剂、抗静电剂、着色剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂和UV吸收剂的一种或多种添加剂。所述填料的例子可以包括有机填料，例如，PTFE树脂粉末、环氧树脂粉末、三聚氰胺甲醛树脂粉末、脲醛树脂粉末、苯胍胺树脂粉末(benzoguanamine)以及聚苯乙烯树脂，和无机填料，例如，硅土、矾土、氧化钛、氧化锆、高岭土、碳酸钙和磷酸钙。

根据本发明，制作基板用组合物对铜箔具有高的粘结力并显示出高的耐热性(heat resistance)、低的膨胀性以及优异的机械性能，并因此可以用作一种很好的包装材料。根据本发明，所述制作基板用组合物还可以用来制作基板或制成用于浸渍或涂覆的清漆(varnish)。同时，根据本发明，所述制作基板用组合物还可以用来制造印刷电路板、多层基板的各层、覆铜箔层压板(例如，涂树脂铜箔、覆铜箔层压板)或者TAB薄膜，但本发明并不限于此。

此外，根据本发明，制作基板用组合物可以被浇铸并固化在基板上，因而可以用作基板或其类似物的材料。

根据本发明，制作基板用组合物可以通过将其注入到玻璃纤维无纺布中而制成一种预浸料坯(prepreg)，或者可以通过将其制成积层薄膜(build-upfilm)而可以用作印刷电路板的绝缘材料。

此外，可以通过使用所述组合物对增强材料进行浸渍的方式制得预浸料坯，特别地，根据本发明，将用于制作基板的组合物注入到增强材料中并固化而形成层状物(sheet)。对所述增强材料没有特别限定，且该增强材料的例子可以包括玻璃纤维布(glass cloth)、氧化铝玻璃纤维布、玻璃纤维无纺布织物、纤维素无纺布织物、碳纺布以及聚合物纺布。用制作基板用组合物注入增强材料的方法可以包括浸渍涂布法(dip coating)、辊涂法(roll-to-rollcoating)以及其它典型的注入方法。

此外，根据本发明，所述基板可以由制作基板用组合物制作而成。对所述基板并没有特别限定，且该基板的例子可以包括多层基板的各层、覆有金属箔的层压板(a metal clad laminate)和印刷电路板等。此外，还可以以覆有金属箔的预浸料坯的形式制成基板。

所述基板可以具有各种形式，并且可以是薄膜的形式。根据本发明，可以通过将制作基板用组合物做成薄的膜而制成一种薄膜。

除了薄膜的形式，可以采用覆有金属箔的层压板(laminae)的形式制作基板。同样，该金属箔可以包括例如铜箔或铝箔。金属箔的厚度可以根据最终用途而变化，并且一般可以为5-100μm。覆有金属箔的层压板可以通过在金属箔上形成电路的方法(by subjecting the metal foil thereof to circuitprocessing)被制作在印刷电路板中。此外，覆有金属箔的层压板可以层叠在印刷层压板的表面并进行处理，而制成多层印刷电路板。

对覆有金属箔的层压板没有特别限定，且所述覆有金属箔的层压板的例子可以包括涂树脂铜箔、覆铜箔层压板等。

通过下面用于示例性说明的实施例可以更好地理解本发明，而不是限定本发明。

对比例1

将20克的双酚A型环氧树脂、7.5克的二氨基二苯甲烷(DDM)和20克的乙二醇甲醚(2-methoxy ethanol)(2-ME)加入到100ml的带冷凝器和搅拌器的烧瓶中，并在搅拌的同时逐渐升温至90℃以使环氧树脂和DDM溶解并混合。保持上述温度进行固化反应2小时，从而制得具有足以用于浇铸的粘度的溶液。将上述反应溶液以薄膜的形式浇铸在PET的表面，并在烤箱中60℃的温度下干燥1小时，然后，将充分干燥后的薄膜从PET表面除去，并在烤箱中190℃的温度下完全固化2小时。

对比例2

采用由对比例1合成的聚合物溶液浸渍玻璃纤维纺布(#1078)，制得预浸料坯。

实施例1

将20克的双酚A型环氧树脂、9.5克的二氨基二苯甲烷(DDM)和20克的乙二醇甲醚(2-methoxy ethanol)(2-ME)加入到100ml的带冷凝器和搅拌器的烧瓶中，并在搅拌的同时逐渐升温至90℃以使环氧树脂和DDM溶解并混合。在环氧树脂和固化剂被完全溶解后，向其中加入8ml的式2所示的氟代环氧化合物。然后，保持上述温度进行固化反应2小时，从而制得具有足以用于浇铸的粘度的溶液。将上述反应溶液以薄膜的形式浇铸在PET的表面，并在烤箱中60℃的温度下干燥1小时，然后，将充分干燥后的薄膜被从PET表面除去，并在烤箱中190℃的温度下完全固化2小时。

实施例2

采用由实施例1合成的聚合物溶液浸渍玻璃纤维纺布(#1078)，制得预浸料坯。

测量由上述对比例1和实施例1得到的每一种薄膜的CTE。结果如下表1所示。薄膜的CTE是在置换了氮气的情况下以10℃/min的加热速率下测量的。CTE是在50-100℃温度范围内所测量的CTE的平均值。测量由上述对比例2和实施例2得到的预浸料坯的介电常数。结果如下表2所示。

表1

	对比例1	实施例1
			CTE(ppm/℃)	67.8	69.5

表2

	对比例2	实施例2
			介电常数	4.3	3.5

如表1所示，与使用常规的环氧树脂制得的薄膜(对比例1)和预浸料坯(对比例2)相比，可以看出，根据本发明的使用引入氟代环氧化合物的环氧树脂制得的薄膜(实施例1)和预浸料坯(实施例2)显示出相当的CTE和低的介电常数。因此，根据本发明的制作基板用组合物用作高速电路和高频范围的印刷电路板中的绝缘材料时，被认为将表现出极好的热学性能、机械性能和电学性能。

如上所述，本发明提供了一种制作基板用组合物，以及使用该组合物制成的预浸料坯和基板。根据本发明，所述制作基板用组合物含有基体树脂，该基体树脂由环氧树脂和被引入环氧树脂主链上并具有低的介电常数的氟代环氧化合物组成，所以氟组分易于均匀地分散在基体中。因此，由环氧树脂和被均匀分散在基体中的氟组分组成的组合物不会出现介电常数的局部差异，从而能够用作适用于高速电路和高频范围的印刷电路板的绝缘材料。此外，因为可广泛用作印刷电路板的绝缘材料的环氧树脂所固有的热学性能和机械性能没有较大恶化，因此，根据本发明的组合物可以用作基板的绝缘材料，与常规的环氧材料相比，该组合物能够表现出相当低的介电常数。

尽管已经出于示例性的目的描述了本发明的关于制作基板用组合物，以及由该组合物得到的预浸料坯基板的具体实施方式，但在没有背离本发明权利要求所描述的范围和思想的情况下，本领域的技术人员应当理解到对本发明进行多种不同的改进、增加和替换都是可能的。因而，这样的改进、增加和替换均应理解为落入本发明的范围。

Claims

1.一种制作基板用组合物，该组合物含有基体树脂，该基体树脂含有环氧树脂和被引入到所述环氧树脂的主链上的氟代环氧化合物。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，通过固化反应将所述氟代环氧化合物引入到所述环氧树脂的主链上。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述氟代环氧化合物具有参与固化反应的反应性官能团。

4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述反应性官能团选自由-COOH、-OH、-NH₂和-Cl所组成的组中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述氟代环氧化合物选自由下述式1-4所表示的化合物所组成的组中的一种或多种：

式1

式2

式3

式4

其中，w、x、y和z各自为1-10的整数。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述基体树脂是通过使100重量份的所述环氧树脂和10-200重量份的所述氟代环氧化合物反应而得到的。

7.根据权利要求1所述的组合物，其中，该组合物还含有无机填料。

8.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述无机填料的用量为5-30重量％。

9.一种预浸料坯，该预浸料坯是使用权利要求1所述的制作基板用组合物制成的。

10.一种基板，该基板是使用权利要求1所述的制作基板用组合物制成的。