CN118221847A - 热固性树脂、树脂组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种热固性树脂、树脂组合物及其应用,树脂组合物包括热固性树脂、环氧树脂、氰酸酯树脂、活性酯树脂、酚醛树脂中的一种或两种以上组合,所述热固性树脂的重量占所述树脂组合物总重量的0.1%~10%。该通过在树脂组合物中添加热固性树脂,热固性树脂能够兼具低介电常数、低介电损耗、强粘结性能同时提高疏水性能,从而提高基板信号的传输和可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及树脂组合物技术领域,具体地讲,涉及热固性树脂、树脂组合物及其应用。
背景技术
随着电子产品不断微小化跟精细化,印刷电路板(PCB)的线宽/线距逐渐微缩至几十微米,甚至低于10微米级别。通常,传统的减成法难以满足细线路印刷电路板制备要求,往往通过半加成法进行细线路的制作。随着线路的之间的间隔缩步减小,传统绝缘材料的介电常数(Dk)和介电损耗(Df)较高,导致高频信号的传输损耗逐渐增多从而影响信号传输的质量和速率。此外,印刷电路板通常将会暴露于从室温这样的低温环境或回流焊等工艺处理时的高温、高湿环境。因此,若材料吸水率高,则绝缘层的树脂材料吸收水分影响层间结合力,从而产生裂纹。
为避免层间绝缘层和金属导线之间的开裂、粘结性不足等问题,目前常使用碳氢树脂代替现有树脂体系,降低材料的介电常数、介电损耗、吸水率;但是碳氢树脂材料纯度难以控制,成本较高。或者,使用含氟树脂代替现有树脂体系,降低材料的介电常数、介电损耗、吸水率;但是含氟树脂表面能低,疏水、疏油,难以达到较高的界面粘接力,且热塑性含氟树脂耐热性差,难以满足未来高耐热需求。
因此,如何使得材料兼具低介电常数、低介电损耗、强粘结性能同时提高疏水性能,从而提高基板信号的传输和可靠性,是目前仍待解决的技术问题。
发明内容
鉴于此,本申请提出一种热固性树脂、树脂组合物及其应用,该热固性树脂能够兼具低介电常数、低介电损耗、强粘结性能同时提高疏水性能,从而提高基板信号的传输和可靠性。
第一方面,本申请提供一种热固性树脂,所述热固性树脂包括式I-a所示的主链结构及式II-a或式II-b所示的封端基结构,
其中,R1与R2各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1~C6烷基、苯基或取代芳基中的至少一种;R3选自氢原子、取代或未取代的C1~C6烷基、苯基或取代芳基中的至少一种;M选自硅原子或碳原子;
R4与R5各自独立地选自取代或未取代的C1~C10烷基、取代或未取代的C1~C10烷氧基,当经取代时,取代基选自卤素原子、烷基、芳基中的至少一种;
A选自碳原子或氧原子,且A与M不同时为碳原子;
n、m的取值各自独立地选自1至5之间的任意值,x与y+z的比值为1:9至9:1之间的任意值,且x、y、z均大于0。
在一些实施方式中,所述封端基结构的分子量在所述热固性树脂的总分子量中的占比大于等于1%。
在一些实施方式中,所述热固性树脂的分子量为1000~20000。
在一些实施方式中,所述M为硅原子,所述A为氧原子。
在一些实施方式中,所述R1和R2独立地选自氢原子、卤素原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、苯基中的任一种。
在一些实施方式中,所述热固性树脂由第一化合物与第二化合物聚合得到,所述第一化合物选自4-苯并环丁烯二甲基氯硅烷、4-乙烯基苯基)二甲基硅烷、(4-乙烯基苯基)二甲基硅烷中的至少一种;和/或,所述第二化合物选自聚丁二烯、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯丁二烯共聚物中的至少一种。
第二方面,本申请提供一种树脂组合物,所述树脂组合物包括第一方面所述的热固性树脂。
在一些实施方式中,所述树脂组合物还包括环氧树脂、氰酸酯树脂、活性酯树脂、酚醛树脂中的一种或两种以上组合,所述热固性树脂的重量占所述树脂组合物总重量的0.1%~10%。
在一些实施方式中,所有树脂的重量占所述树脂组合物总重量的5%~70%。
在一些实施方式中,所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联苯环氧树脂、烷基酚醛环氧树脂、双环戊二烯环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、三官能环氧树脂、四官能环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、萘型环氧树脂或含磷环氧树脂中的至少一种或两种以上组合。
在一些实施方式中,所述氰酸酯树脂包括双酚A氰酸酯树脂、酚醛型氰酸酯树脂、双环戊二烯型氰酸酯树脂、双酚F型氰酸酯树脂中的一种或两种以上组合。
在一些实施方式中,所述活性酯树脂包括双酚A型活性酯树脂、双环戊二烯型活性酯树脂、酚醛型活性酯树脂、萘环型活性酯树脂中的一种或两种以上组合。
在一些实施方式中,所述树脂组合物还包括填料,所述填料占树脂组合物总重量的30%~80%,所述填料包括无机填料和有机填料中的至少一种。
在一些实施方式中,所述无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锌、碳化硅和玻璃粉、硫酸钡中的至少一种或两种以上组合。
在一些实施方式中,所述有机填料选自聚四氟乙烯粉末、聚苯硫醚、聚醚砜粉末、聚丙烯酸树脂粉末中的至少一种或两种以上组合。
在一些实施方式中,所述树脂组合物还包括固化促进剂,所有固化促进剂的重量占所述树脂组合物总重量的0.01%~0.5%。
在一些实施方式中,所述固化促进剂包括乙酰丙酮锌、环烷酸锌、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮钴、环烷酸钴、乙酰丙酮铜、环烷酸铜、中的至少一种。
在一些实施方式中,所述树脂组合物涂布在基材上置于80℃~100℃下干燥,得到树脂薄膜;再将树脂薄膜置于100℃下热处理30min后再置于180℃下固化30min,得到树脂膜片;所述树脂膜片的介电常数为3.0-3.2。
在一些实施方式中,所述树脂膜片的介电损耗为0.004-0.007。
在一些实施方式中,所述树脂膜片的吸水率为0.05%-0.25%。
第三方面,本申请实施例还提供第二方面所述的树脂组合物在树脂片材、树脂复合金属箔、预浸料、层压板、覆金属箔层压板和印制线路板中的应用。
本申请的技术方案至少具有以下有益的效果:
本申请提供的热固性树脂,热固性树脂中的主链结构采用聚丁二烯、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯丁二烯共聚物等碳氢类聚合物分子链,该类碳氢类聚合物能够实现本征固化且具有优异的介电性能,可以提高树脂的耐热性能和介电性能,再由硅烷改性或未改性的苯并环丁烯或苯乙烯等其它热固性基团对碳氢类聚合物分子链进行封端或接枝,可以有效降低树脂体系的介电常数和提高材料的疏水性能,可以提高聚合物分子链的交联密度,保证了热固性树脂的介电性能的稳定,从而在优化树脂组合物的介电性能、疏水性能,从而提高基板信号的传输和可靠性。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比例对本发明提供的技术方案作进一步阐述,但本申请不限于以下实施例。
目前,为避免层间绝缘层和金属导线之间的开裂、粘结性不足等问题,目前常使用碳氢树脂代替现有树脂体系,降低材料的介电常数、介电损耗、吸水率;但是碳氢树脂材料纯度难以控制,成本较高。或者,使用含氟树脂代替现有树脂体系,降低材料的介电常数、介电损耗、吸水率;但是含氟树脂表面能低,疏水、疏油,难以达到较高的界面粘接力,且热塑性含氟树脂耐热性差,难以满足未来高耐热需求。
第一方面,本申请提供一种热固性树脂,所述热固性树脂包括式I-a所示的主链结构及式II-a或式II-b所示的封端基结构,
其中,R1与R2各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1~C6烷基、苯基或取代芳基中的至少一种;R3选自氢原子、取代或未取代的C1~C6烷基、苯基或取代芳基中的至少一种;M选自硅原子或碳原子;
R4与R5各自独立地选自取代或未取代的C1~C10烷基、取代或未取代的C1~C10烷氧基,当经取代时,取代基选自卤素原子、烷基、芳基中的至少一种;
A选自碳原子或氧原子,且A与M不同时为碳原子;
n、m的取值各自独立地选自1至5之间的任意值,x与y+z的比值为1:9至9:1之间的任意值,且x、y、z均大于0。
在上述方案中,热固性树脂中的主链结构采用聚丁二烯、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯丁二烯共聚物等碳氢类聚合物分子链,该类碳氢类聚合物能够实现本征固化且具有优异的介电性能,可以提高树脂的耐热性能和介电性能,再由硅烷改性或未改性的苯并环丁烯或苯乙烯等其它热固性基团对碳氢类聚合物分子链进行封端或接枝,可以有效降低树脂体系的介电常数和提高材料的疏水性能,可以提高聚合物分子链的交联密度,保证了热固性树脂的介电性能的稳定,从而在优化树脂组合物的介电性能、疏水性能,从而提高基板信号的传输和可靠性。
具体地,C1~C6烷基可为链状烷基,也可为环状烷基,链状烷基又可为直链烷基或支链烷基,位于环状烷基的环上的氢还可进一步被烷基取代。C1-C6烷基中碳原子数优选的下限值为1、2、3,优选的上限值为4、5、6。优选地,选择C1-C6链状烷基;进一步优选地,选择C1-C4链状烷基。作为C1-C6烷基的实例,具体可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、己基。
C1~C10烷基可为链状烷基,也可为环状烷基,链状烷基又可为直链烷基或支链烷基,位于环状烷基的环上的氢还可进一步被烷基取代。C1~C10烷基中碳原子数优选的下限值为1、2、3、4、5,优选的上限值为3、4、5、6、8、10。优选地,选择C1-C6直链烷基;进一步优选地,选择C1-C4直链烷基。作为C1~C10烷基的实例,具体可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、己基、2-甲基-戊基、3-甲基-戊基、1,1,2-三甲基-丙基、3,3-二甲基-丁基、庚基、2-庚基、3-庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、异庚基、辛基、壬基、癸基。
当前述所提到的C1~C10烷基中含有氧原子时,可为C1~C10烷氧基。优选地,选择C1~C6烷氧基;进一步优选地,选择C1~C4烷氧基。作为C1~C10烷氧基的实例,具体可以举出:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、异戊氧基、环戊氧基、环己氧基。
在一些实施方式中,R1、R2分别选自氢原子、卤素原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、苯基中的任一种。
在一些实施方式中,所述M为硅原子,所述A为氧原子。即,聚合物分子链的主链与封端基团结构之间通过硅氧键连接,从而优化热固性树脂的介电性能、疏水性能。在其他实施方式中,聚合物分子链的主链与封端基团结构之间还可以通过碳氧键、碳硅键连接,在此不做限定。
在一些实施方式中,所述封端基结构的分子量在所述热固性树脂的总分子量中的占比大于等于1%,具体可以是1%、2%、5%、10%等,在此不做限定。
在一些实施方式中,热固性树脂由第一化合物与第二化合物聚合得到。
其中,所述第一化合物选自4-苯并环丁烯二甲基氯硅烷、4-乙烯基苯基)二甲基硅烷、(4-乙烯基苯基)二甲基硅烷中的至少一种。
所述第二化合物选自聚丁二烯、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯丁二烯共聚物中的至少一种。
在一些实施方式中,所述第一化合物与所述第二化合物的摩尔比为(2~2.5):1,具体可以是2:1,2.1:1,2.2:1,2.3:1等,在此不做限定。控制这个比例的好处可以增加聚合物树脂的端羟基的封端效率,以进一步提升合成树脂在树脂组合物中的介电性能。优选地,所述第一化合物与所述第二化合物的摩尔比为2:1。
在一些实施方式中,所述热固性树脂的分子量为1000~20000。具体可以是1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、10000或20000等,在此不做限定。将热固性树脂的分子量控制在上述范围内,有利于保证聚合物树脂的溶解性和分散性,有利于后续的浸渍工艺操作及层压流动性,更可以在多层电路板的加工过程提高填胶能力。
第二方面,本申请还提供一种树脂组合物,树脂组合物包括上述热固性树脂。
本申请提供的热固性树脂,主链结构采用聚丁二烯、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯丁二烯共聚物等碳氢类聚合物分子链,该类碳氢类聚合物能够实现本征固化且具有优异的介电性能,可以提高树脂的耐热性能和介电性能,再由硅烷改性或未改性的苯并环丁烯或苯乙烯等其它热固性基团对碳氢类聚合物分子链进行封端或接枝,可以有效降低树脂体系的介电常数和提高材料的疏水性能,可以提高聚合物分子链的交联密度,能够增强粘结性能及疏水性能;含该热塑性树脂的树脂组合物在作为粘结剂使用时,可以提高环氧树脂电路基板介电常数及介电损耗。
在一些实施方式中,所述树脂组合物还包括环氧树脂、氰酸酯树脂、活性酯树脂、酚醛树脂中的一种或两种以上组合,所有树脂的重量占所述树脂组合物总重量的5%~70%,具体可以是5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%或70%等,当然也可以是上述范围内的其他值。需要说明的是,这里的所有树脂包括环氧树脂、氰酸酯树脂、活性酯树脂及酚醛树脂等树脂类物质。
其中,所述热固性树脂的重量占所述树脂组合物总重量的0.1%~10%,具体可以是0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、8%或10%等,当然也可以是上述范围内的其他值。控制树脂组合物中热固性树脂的重量含量,有利于保证树脂组合物的耐热性及介电性能,当热固性树脂加入过多时,树脂组合物的耐热性能会下降。优选地,所述热固性树脂的重量占所述树脂组合物总重量的1%~5%。
在一些实施方式中,所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚AF型环氧树脂、二聚环戊二烯型环氧树脂、联苯环氧树脂、烷基酚醛环氧树脂、双环戊二烯环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、三官能环氧树脂、四官能环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、萘型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、蒽型环氧树脂、联苯型环氧树脂、具有丁二烯结构的环氧树脂、脂环式环氧树脂、杂环式环氧树脂、含螺环的环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂或含磷环氧树脂中的至少一种或两种以上组合。优选环氧树脂包含一分子中具有两个以上环氧基的环氧树脂,以提高树脂组合物固化后的强度。
在一些实施方式中,所述氰酸酯树脂包括双酚A氰酸酯树脂、酚醛型氰酸酯树脂、双环戊二烯型氰酸酯树脂、双酚F型氰酸酯树脂中的一种或两种以上组合。
在一些实施方式中,活性酯树脂包括双酚A型活性酯树脂、双环戊二烯型活性酯树脂、酚醛型活性酯树脂、萘环型活性酯树脂中的一种或两种以上组合。活性酯树脂是指一分子中具有一个以上活性酯基的化合物,通过与热塑性树脂和适量的填料组合使用,可得到介电损耗低、粘结性强的树脂膜片或由该树脂膜片制备的绝缘层等。
在一些实施方式中,所述树脂组合物还包括填料,所述填料占树脂组合物总重量的30%~80%,所述填料包括无机填料和有机填料中的至少一种。
可以理解地,通过填料的使用可以降低树脂组合物的热膨胀系数以减少树脂组合物制作的层压板和印制线路板的分层爆板的几率,同时还能够保持树脂组合物的介电性能不受劣化。
所述无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锌、碳化硅和玻璃粉、硫酸钡中的至少一种或两种以上组合。在一些其他的实施方式中,无机填料还可以是高岭土、滑石粉、水滑石、硅酸钙、氧化铍、氮化硼、玻璃粉、熔融硅微粉、球形硅微粉、硼酸锌、氮化铝、氮化硅、氧化镁、氧化锆中空玻璃微珠、钛酸钾纤维、玻璃短纤维等。无机填充材料可以一种单独使用,也可以组合两种以上使用。
优选地,所述无机填料选自二氧化硅,具体可以是无定形二氧化硅、熔融二氧化硅、结晶二氧化硅、合成二氧化硅、中空二氧化硅等。此外优选球形度高于0.8的二氧化硅球形颗粒。
在一些实施方式中,无机填料的中值粒径为0.1μm~3μm,具体可以是0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm或3μm等,当然也可以是上述范围内的其他值,在此不做限定。控制无机填料的粒径,可以提高整个树脂组合物体系的分散均匀性,还能使得树脂组合物制成的膜片的平整度提高。
所述有机填料选自聚四氟乙烯粉末、聚苯硫醚、聚醚砜粉末、聚丙烯酸树脂粉末中的至少一种或两种以上组合。
当填料选自两种以上物质时,例如氢氧化铝和氢氧化镁的混合物,高岭土和水滑石的混合物,硅酸钙和氧化铍的混合物,氮化硼和玻璃粉的混合物,硅微粉和硼酸锌的混合物,氮化铝和氮化硅的混合物,碳化硅和氧化镁的混合物,氧化锆和莫来石的混合物,二氧化钛和钛酸钾的混合物,聚四氟乙烯粉末和聚苯硫醚粉末的混合物。所述填料可单独使用,也可混合使用,混合使用可以获得明显的协同效果。
在一些实施方式中,所述树脂组合物还包括固化促进剂,所有固化促进剂的重量占所述树脂组合物总重量的0.01%~0.5%。具体地,固化促进剂的重量占比可以是0.01%、0.02%、0.05%、0.08%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%等,也可以是上述范围内的其他值,在此不做限定。
在本发明的树脂组合物中,固化促进剂起到加速反应的作用,当树脂组合物被加热时,固化促进剂分解产生自由基,引发树脂和交联剂的分子链发生交联。
固化促进剂选自能够产生自由基的材料,固化促进剂选自咪唑、吡啶、有机金属盐或其混合物。具体地,所述固化促进剂可以为咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、DMP-10、DMP-30、二甲基苄胺、二环脒、4-二甲氨基吡啶、乙酰丙酮锌、环烷酸锌、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮钴、环烷酸钴、乙酰丙酮铜、环烷酸铜、辛酸锌、辛酸钴、辛酸镍等中的至少一种。
在一些实施方式中,所述树脂组合物还包括阻燃剂,所述阻燃剂包括有机磷系阻燃剂、有机系含氮的磷化合物、氮化合物、硅酮系阻燃剂、金属氢氧化物等。阻燃剂可以一种单独使用,或也可以组合两种以上使用。树脂组合物中的阻燃剂的含量没有特别的限定,优选为0.5%~10%、更优选为1%~9%。添加型阻燃剂提供了树脂体系良好的阻燃性和耐热性。
在一些实施方式中,有机磷系阻燃剂选自三(2,6-二甲基苯基)膦、间苯二酚双[二(2,6-二甲基苯基)磷酸酯]、间苯二酚四苯基二磷酸酯、磷酸三苯酯、双酚A双(二苯基磷酸酯)、磷腈阻燃剂、10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物、10-(2,5-二羟基萘基)-10-氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物阻燃剂中的任意一种或者至少两种的混合物。为获得良好的耐热可靠性及良好的介电性能,优选熔点大于170℃的磷酸酯或磷腈;更优选熔点大于170℃及介质损耗值小于等于0.006(10GHZ)的磷酸酯。
在一些实施方式中,金属氢氧化物选自氢氧化铝、氢氧化镁等。
在一些实施方式中,树脂组合物还包括溶剂,溶剂选自酮类、烃类、醚类、酯类或非质子溶剂中的一种或者至少两种的组合。
在一些实施方式中,溶剂选自甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二乙基甲酰胺中的至少一种。所述溶剂可单独使用,也可混合使用,混合使用可以获得明显的协同效果。
溶剂的添加量可根据所选用树脂的粘度来确定,使得到的树脂组合物胶水的粘度适中,便于涂覆及浸渍,具体的添加量本发明对此不作限定。
本申请实施例提供的树脂组合物,能够兼具低介电常数、低介电损耗、强粘结性能同时提高疏水性能,从而提高基板信号的传输和可靠性。
本发明所述树脂组合物还可用于用来制备胶黏剂、涂料,也可用于建筑、航空、船舶、汽车工业。
本申请实施例提供的树脂组合物,具有良好的介电常数和介质损耗,且具有热稳定性和耐湿热性,环氧树脂、氰酸酯树脂、活性酯树脂、酚醛树脂及本申请提供的热塑性树脂组成的树脂组合物体系,具有良好的强粘结性,可以提供树脂组合物体系良好的介电性能,降低PCB板的介质损耗能,提高疏水性能,从而提高基板信号的传输和可靠性。
第三方面,本申请还公开了一种树脂膜片,树脂膜片由以下方法制得,但不限于上述方法。方法包括:
采用有机溶剂将第二方面所述树脂组合物制成胶液,将所述胶液涂布在基材上;
将涂布后的基材置于80℃~100℃下干燥,得到树脂薄膜,再将树脂薄膜置于100℃下热处理30min后再置于150℃~200℃下固化30min,得到树脂膜片,树脂膜片的厚度为5μm~100μm。
具体地,树脂膜片的厚度具体可以是5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm或100μm等,也可以是上述范围内的其他值,在此不做限定。优选地,树脂膜片的厚度为20μm~50μm。
在一些实施方式中,基材可以是塑料基材、不锈钢基材、金属箔片等等。可以通过手工或机械滚涂装置将所述胶液涂覆到上述基材上。然后将此涂覆有胶液的基材进行加热干燥,使得树脂组合物处于半固化状态。
在一些实施方式中,塑料基材具体可以选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸系、环状聚烯烃、三乙酰基纤维素(TAC)、聚醚硫化物(PES)、聚醚酮、聚酰亚胺等。其中,优选聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯,为了降低成本,优选为聚对苯二甲酸乙二酯。
在一些实施方式中,金属箔片具体可以是铜箔、铝箔等,优选铜箔。在具体实施方式中,可以使用由铜单金属形成的箔片,也可以使用由铜和其它金属(例如,锡、铬、银、镁、镍、锆、硅、钛等)形成的铜合金箔片。
在一些实施方式中,基材还可以包括与塑料基材、不锈钢基材或金属箔片层叠设置的脱模层,脱模层的材料可以选自醇酸树脂、烯烃树脂、聚氨酯树脂、以及硅酮树脂中的一种以上的脱模剂。
在一些实施方式中,基材的总厚度在5μm~150μm,具体可以是5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、100μm、120μm或150μm等,也可以是上述范围内的其他值,在此不做限定。优选地,基材的总厚度为10μm~80μm,更优选地,基材的总厚度为20μm~50μm。可以理解地,当基材表面设有脱模层时,基材的总厚度包括脱模层的厚度。
在一些实施方式中,有机溶剂选自酮类有机溶剂、乙酸酯类有机溶剂、芳香烃类有机溶剂、酰胺类有机溶剂等。具体地,酮类有机溶剂选自丙酮、甲基乙基酮(MEK)和环己酮等,乙酸酯类有机溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯和卡必醇乙酸酯,芳香烃类有机溶剂选自甲苯、二甲苯、联苯等,酰胺类有机溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)和N-甲基吡咯烷酮等。有机溶剂可以一种单独使用,也可以将两种以上组合使用。
在一些实施方式中,干燥的温度具体可以是80℃、85℃、88℃、90℃、92℃、95℃或100℃等,也可以是上述范围内的其他值,在此不做限定。
在一些实施方式中,固化的温度具体可以是150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等,也可以是上述范围内的其他值,在此不做限定。优选地,固化的温度为180℃。
在一些实施方式中,树脂膜片远离基材的表面还可以设有保护膜,保护膜的厚度没有特别限定。通过在树脂膜片的表面设置保护膜,可以防止灰尘附着在树脂膜片的表面或防止划伤树脂膜片。树脂膜片可以卷成卷状来保存。树脂膜片具有保护膜时,通过剥离保护膜而可以使用。
所述树脂膜片的介电常数Dk(10GHz)为3.0~3.2,具体可以是3.0、3.05、3.08、3.1、3.12、3.15、3.18或3.2等,在此不做限定。
所述树脂膜片的介电损耗Df(10GHz)为0.004~0.007,具体可以是0.004、0.0045、0.0048、0.005、0.0052、0.0055、0.0058、0.006、0.0062、0.0065或0.007等,在此不做限定。通过采用上述技术方案,由于具有较高耐湿热性和较低介电常数的热固性树脂、环氧树脂的树脂组合物的使用,所得的绝缘薄膜具有理想的介电性能和耐热性能。在一些实施方式中,本申请的树脂膜片可用来形成印刷线路板的绝缘层,或用来形成印刷线路板的层间绝缘层,也可用于形成在树脂膜片上利用镀敷形成导体层的层间绝缘层。
本申请实施例提供了本申请实施例第一方面提供的树脂组合物在树脂片材、树脂复合金属箔、预浸料、层压板、覆金属箔层压板和印制线路板中的应用。
在一些实施方式中,树脂组合物可以用于制造预浸料(半固化片,prepreg),具体制备过程包括以下步骤:将树脂组合物胶水浸渍在增强材料上,并对浸渍有树脂组合物的预浸片进行加热干燥,使得预浸片中的树脂组合物处于半固化阶段(B-Stage),即可获得预浸料。所述加热温度为80~250℃,所述加热的时间为1~30min。其中使用到的增强材料可为无机或有机材料。无机材料可列举的有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属等的机织织物或无纺布或纸。其中的玻璃纤维布或无纺布可以使E-glass、Q型布、NE布、D型布、S型布、高硅氧布等。有机纤维如聚酯、聚胺、聚丙烯酸、聚酰亚胺、芳纶、聚四氟乙烯、间规聚苯乙烯等制造的织布或无纺布或纸。当然,其它增强材料同样可以实现本申请。所述预浸料中树脂组合物的质量含量在25%~70%之间。
在一些实施方式中,可以使用上述的树脂膜片、树脂膜片复合金属箔和预浸料制备层压板、覆铜箔层压板、印制线路板等。
在一些实施方式中,使用上述的预浸料制备层压板的方法如下所示:将至少两层的预浸料叠置,并在130~250℃,3~50kgf/cm2压力下,热压60~240min的条件下进行热压以形成层合体,得到层压板。
在一些实施方式中,利用预浸料制备覆金属箔层压板的制备步骤可以包括:将一个或多个预浸料裁剪成一定尺寸进行叠片后送入层压设备中进行层压。同时将金属箔放置在预浸料的一侧或两侧,通过热压成型将预浸料压制形成覆金属箔层压板。作为金属箔,可以使用铜、黄铜、铝或镍中的一种或者至少两种的混合物,所述金属箔也可以使用含有上述金属的合金。作为层压板的压制条件,应根据热固性树脂组合物的实际情况选择合适的层压固化条件。需要说明的是,当压制压力过低,会使层压板中存在空隙,其电性能会下降;当压制压力过大时,会导致层压板中存在过多的内应力,使得层压板的尺寸稳定性能下降,这些都需要通过合适的满足模塑的压力来压制板材来达到所需的要求。对于常规的压制层压板的通常指导原则为,层压温度在130~250℃,压力3~50kgf/cm2,热压时间60~240min。
可以使用本申请上述树脂片材、树脂复合金属箔、预浸料和覆金属箔层压板通过加成或减成法制备印制线路板或复杂的多层电路板。
使用本申请所述的预浸料制备印制线路板的方法如下所示:采用如上所述的方法制备得到覆金属箔层压板,通过加成法或减成法制备制作印制线路板或复杂的多层电路板。
所述热固性树脂组合物胶水即所述组合物中添加有溶剂,进行了溶剂调节之后所得到的液体胶水。
本申请所述热固性树脂组合物除了可以用作制备树脂片材、树脂复合金属箔、预浸料、层压板、覆金属箔层压板、印制线路板之外,还可用于用来制备胶黏剂、涂料,也可用于建筑、航空、船舶、汽车工业。
本申请实施例提供的热固性树脂组合物具有良好的热稳定性和耐湿热性、良好的韧性、粘合力和阻燃性、且介电常数和介质损耗角正切低,应用于树脂片材、树脂复合金属箔、预浸料、层压板、覆金属箔层压板、印制线路板,能提高产品的各方面性能,显著降低PCB基板介质损耗角正切。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中,本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内,可以适当的进行变更实施。
(1)单体制备
单体1:4-苯并环丁烯二甲基硅烷的制备
在氮气保护下,向500mL干燥的三口烧瓶中加入177.6mmol活化后的镁粉,273.2mmol二甲基氯硅烷和70mL无水四氢呋喃,将136.6mmol 4-溴苯并环丁烯溶于60mL无水四氢呋喃后缓慢滴加入烧瓶中,加热引发反应后在室温下继续搅拌17h,反应结束后,在反应液中加入大量正己烷,过滤除去盐,滤液浓缩后减压蒸馏,得到无色透明液体4-苯并环丁烯二甲基硅烷(19.6g,产率88.2%,其化学式如式I-1所示)。
其中,4-苯并环丁烯二甲基硅烷的核磁1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):7.42(d,J=7.2Hz,1H),7.27(s,1H),7.10(d,J=7.2Hz,1H),4.44(m,SiH,1H),3.22(s,4H),0.36(d,J=3.7Hz,6H).13C NMR(150MHz,CDCl3),δ(ppm):147.44,145.58,135.58,132.42,127.85,122.16,30.03,29.92,-3.33(2C)。
单体2:4-苯并环丁烯二甲基氯硅烷的制备
在氮气气体保护下,向500mL干燥的三口烧瓶加入71.0mmol活化后的镁粉,109.2mmol二甲基二氯硅烷和25mL无水四氢呋喃,将54.6mmol 4-溴苯并环丁烯溶于20mL无水四氢呋喃后缓慢滴加入烧瓶中,加热烧瓶引发反应后室温下搅拌17h,反应结束后,在滤液中加入大量正己烷,过滤除去盐,滤液浓缩后减压蒸馏,得到无色透明液体4-苯并环丁烯二甲基氯硅烷(8.1g,产率75.7%,其化学式如式I-2所示)。
其中,4-苯并环丁烯二甲基氯硅烷的核磁1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):7.47(d,J=7.3Hz,1H),7.33(s,1H),7.11(d,J=7.2Hz,1H),3.21(s,4H),0.66(s,6H).13C NMR(126MHz,CDCl3),δ(ppm):146.73,144.05,135.04,133.11,129.61,127.24,30.06,29.88,2.36(2C)。
单体3:(4-乙烯基苯基)二甲基硅烷的制备:
在氮气保护下,向500mL干燥的三口烧瓶加入140.7mmol活化后的镁粉,216.4mmol二甲基氯硅烷和60mL无水四氢呋喃,将108.2mmol对氯苯乙烯溶于50mL无水四氢呋喃后缓慢滴加入烧瓶中,加热引发后在室温下搅拌17h,反应结束后,在反应液中加入大量正己烷,过滤除去盐,滤液浓缩后减压蒸馏,得到无色透明液体(4-乙烯基苯基)二甲基硅烷(14.8g,产率84.5%,其化学式如式I-3所示)。
其中,(4-乙烯基苯基)二甲基硅烷的核磁1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):7.54(d,J=8.0Hz,2H),7.43(d,J=8.0Hz,2H),6.74(dd,J=17.6,10.9Hz,1H),5.81(d,J=17.6Hz,1H),5.30(d,J=10.9,1H),4.49-4.43(m,SiH,1H),0.38(d,J=4.0Hz,6H);13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):138.54,137.26,137.03,134.41(2C),125.80(2C),114.45,-3.61(2C)。
热固性树脂一的合成(单体1)
在氮气保护下,向500mL干燥的三口烧瓶中加入28.7g端羟基聚丁二烯(-OH,19.5mmol),0.10mmol三(五氟苯基)硼烷和40mL无水二氯甲烷,将39.0mmol单体1(4-苯并环丁烯二甲基硅烷)溶于60mL无水二氯甲烷后缓慢滴加入烧瓶中,加热至60℃引发反应后撤去热源,在室温下继续搅拌反应16h,反应结束后,浓缩反应液后使用大量甲醇洗涤,重复数次,真空干燥后得到热固性树脂一(HTPB-BCB,其化学式如式II-1所示,两个端基基团的分子量为322.3,分子量为11800)。
其中,聚合物树脂一的核磁1H NMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.40(d,J=6.6Hz,2H),7.23(s,2H),7.04(d,J=6.8Hz,2H),5.64–5.48(m,26H),5.39(d,J=16.2Hz,186H),5.04–4.87(m,48H),3.43(d,J=10.7Hz,1H),3.28(d,J=6.2Hz,3H),3.17(s,8H),2.07(s,56H),2.03(s,263H),1.43(s,27H),1.27(s,42H),0.31(s,12H)。
式II-1中的R1、R2均为甲基,R4、R5是CH2,m、n取值为2,x:y+z比值约为6.3:3.7。
热固性树脂二的合成(单体2)
在氮气气体保护下,向500mL干燥的三口烧瓶加入10g丁羟树脂(-OH,6.8mmol,),8.2mmol的1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(简写为DBU)和15mL无水二氯甲烷,将8.2mmol苯并环丁烯氯硅烷溶于20mL无水二氯甲烷后缓慢滴加入烧瓶中,在室温下继续反应16h。反应结束后,用氯化铵溶液、碳酸氢钠溶液和水依次洗涤,有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩除去溶剂,真空干燥后得到聚合物树脂二(HTPB-BCB,如式II-1所示,两个端基基团的分子量为322.3,分子量为11850)。
其中,聚合物树脂二的核磁1H NMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.40(d,J=6.6Hz,2H),7.23(s,2H),7.04(d,J=6.8Hz,2H),5.64–5.48(m,26H),5.39(d,J=16.2Hz,186H),5.04–
4.87(m,48H),3.43(d,J=10.7Hz,1H),3.28(d,J=6.2Hz,3H),3.17(s,8H),2.07(s,56H),2.03(s,263H),1.43(s,27H),1.27(s,42H),0.31(s,12H)。
式II-1中的R1、R2均为甲基,R4、R5是CH2,m、n取值为2,x:y+z比值约为6.3:3.7。热固性树脂三的合成(单体3)
在氮气保护下,向500mL干燥的三口烧瓶中加入10g端羟基聚丁二烯(-OH,6.8mmol,),0.05mmol三(五氟苯基)硼烷和20mL无水二氯甲烷,将13.6mmol单体3(4-乙烯基苯基)二甲基硅烷溶于30mL无水二氯甲烷后缓慢滴加入烧瓶中,室温下继续搅拌反应16h,反应结束后,浓缩反应液后使用大量的甲醇洗涤,重复数次,真空干燥后得到热固性树脂三(HTPB-PE,其化学式如式II-3所示,两个端基基团的分子量为322.6,分子量为11750)。
其中,热固性树脂三的核磁11H NMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm):7.50(d,J=7.5Hz,4H),7.38(d,J=8.0Hz,2H),7.33(d,J=8.0Hz,2H),7.14(d,J=7.5Hz,4H),6.70(dt,J=17.6,11.1Hz,3H),5.78(d,J=17.3Hz,2H),5.70(d,J=17.7Hz,1H),5.65–5.49(m,62H),5.39(d,J=16.4Hz,490H),5.26(d,J=11.0Hz,2H),5.19(d,J=10.8Hz,1H),4.95(dd,J=23.0,7.9Hz,122H),2.05(d,J=22.7Hz,990H),1.91(s,62H),1.43(s,160H),1.27(s,101H),0.34–0.30(m,18H)。
式II-3中的R1、R2均为甲基,R4、R5是CH2,m、n取值为2。x:y+z比值约为6.3:3.7。
实施例1
按照质量比,将6.1份双酚F环氧树脂、4.9份双环戊二烯型环氧树脂、2.5份活性酯树脂、11.1双酚AF氰酸酯树脂、2.3份苯氧树脂、0.12份4-二甲氨基吡啶、0.049份乙酰丙酮钴、70份硅微粉和3份热固性树脂(HTPB-BCB)一混合而成,丁酮作溶剂用高速旋转混合机均匀分散,制备树脂组合物。
实施例2
按照质量比,6.1份双酚A环氧树脂、4.9份双环戊二烯型环氧树脂、2.5份活性酯树脂、11.1双酚AF氰酸酯树脂、2.3份苯氧树脂、0.12份4-二甲氨基吡啶、0.049份乙酰丙酮钴、70份硅微粉和3份热固性树脂(HTPB-PE)混合而成,丁酮作溶剂用高速旋转混合机均匀分散,制备树脂组合物。
实施例3
按照质量比,7.1份双酚F环氧树脂、5.7份双环戊二烯型环氧树脂、13.8份活性酯树脂、2.2份苯氧树脂、0.14份4-二甲氨基吡啶、68份硅微粉和3份热固性树脂(HTPB-BCB)一混合而成,丁酮作溶剂用高速旋转混合机均匀分散,制备树脂组合物。
实施例4
按照质量比,7.1份双酚A环氧树脂、5.7份双环戊二烯型环氧树脂、13.8份活性酯树脂、2.2份苯氧树脂、0.14份4-二甲氨基吡啶、68份硅微粉和3份热固性树脂(HTPB-PE)三混合而成,丁酮作溶剂用高速旋转混合机均匀分散,制备树脂组合物。
实施例5
与实施例1不同的是,加入的热固性树脂HTPB-BCB的份数由3份增加为5份。
实施例6
与实施例1不同的是,加入的热固性树脂HTPB-PE的份数由3份增加为5份。
对比例1
按照质量比,6.3份双酚F环氧树脂、5.1份双环戊二烯型环氧树脂、2.6份活性酯树脂、11.5双酚AF氰酸酯树脂、2.3份苯氧树脂、0.12份4-二甲氨基吡啶、0.05份乙酰丙酮钴、72份硅微粉混合而成,丁酮作溶剂用高速旋转混合机均匀分散,制备树脂组合物。
对比例2
按照质量比,7.3份双酚A环氧树脂、5.8份双环戊二烯型环氧树脂、14.2份活性酯树脂、2.2份苯氧树脂、0.14份4-二甲氨基吡啶、70份硅微粉混合而成,丁酮作溶剂用高速旋转混合机均匀分散,制备树脂组合物。
将上述实施例以及对比例制成的树脂组合物涂布在铜箔上置于80℃~100℃下干燥,得到树脂薄膜;再将树脂薄膜置于100℃下热处理30min后再置于180℃下固化30min,得到树脂膜片,再进行介电性能及耐热性能测试。
测试方法
1)树脂膜片的介电性能测试:
树脂膜片的介电常数(DK)和介电损耗(DF):按照IPC-TM-6502.5.5.13所规定的方法测试。
2)树脂膜片的Td测试:
使用热重分析仪(TG 209),空气氛围,升温速率10℃/min,升温至800℃,读取百分之五热失重温度(T5d)。
3)树脂膜片的吸水率测试:
将10cm*10cm,厚度40um薄膜样品放置于100℃沸水中1小时,测试薄膜前后质量差异,W0为原始重量,W1为煮沸1小时后样品重量。
吸水率=(W1-W0)/W0*100%
将实施例1至6以及对比例1至2制得的树脂膜片分别进行上述测试,测试的结果如表1所示:
表1
从表1可以看出,本发明的实施例1~6制备得到的热固性树脂,兼具低介电常数、低介电损耗、强粘结性能及高疏水性能。而对比例1的介电常数以及介电损耗因子偏高,吸水率也明显增大;对比例2的介电常数偏高。
本申请实施例提供的树脂组合物,其中加入的热固性树脂,主链采用聚丁二烯、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯丁二烯共聚物等碳氢类聚合物分子链,可以提高树脂的耐热性能和介电性能,再由硅烷改性的苯并环丁烯或苯乙烯等其它热固性基团对碳氢类聚合物分子链进行封端或接枝,可以提高聚合物分子链的交联密度,能够增强粘结性能及疏水性能;从而使得树脂组合物兼具低介电常数、低介电损耗、强粘结性能及高疏水性能;使用氰酸酯树脂和活性酯树脂共同作为环氧树脂的交联剂,可以提供树脂组合物良好的介电性能。
本申请虽然以较佳实施例公开如上,但并不是用来限定权利要求,任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下,都可以做出若干可能的变动和修改,因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
Claims (14)
1.一种热固性树脂,其特征在于,所述热固性树脂包括式I-a所示的主链结构及式II-a或式II-b所示的封端基结构,
其中,R1与R2各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1~C6烷基、苯基或取代芳基中的至少一种;R3选自氢原子、取代或未取代的C1~C6烷基、苯基或取代芳基中的至少一种;M选自硅原子或碳原子;
R4与R5各自独立地选自取代或未取代的C1~C10烷基、取代或未取代的C1~C10烷氧基,当经取代时,取代基选自卤素原子、烷基、芳基中的至少一种;
A选自碳原子或氧原子,且A与M不同时为碳原子;
n、m的取值各自独立地选自1至5之间的任意值,x与y+z的比值为1:9至9:1之间的任意值,且x、y、z均大于0。
2.根据权利要求1所述的热固性树脂,其特征在于,所述热固性树脂满足以下特征中的至少一种:
(1)所述封端基结构的分子量在所述热固性树脂的总分子量中的占比大于等于1%;
(2)所述热固性树脂的分子量为1000~20000;
(3)所述M为硅原子,所述A为氧原子。
3.根据权利要求1所述的热固性树脂,其特征在于,所述R1和R2独立地选自氢原子、卤素原子、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、苯基中的任一种。
4.根据权利要求1所述的热固性树脂,其特征在于,所述热固性树脂由第一化合物与第二化合物聚合得到,所述第一化合物选自4-苯并环丁烯二甲基氯硅烷、4-乙烯基苯基)二甲基硅烷、(4-乙烯基苯基)二甲基硅烷中的至少一种;和/或,所述第二化合物选自聚丁二烯、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯丁二烯共聚物中的至少一种。
5.一种树脂组合物,其特征在于,所述树脂组合物包括如权利要求1~4任一项所述的热固性树脂。
6.根据权利要求5所述的树脂组合物,其特征在于,所述树脂组合物还包括环氧树脂、氰酸酯树脂、活性酯树脂、酚醛树脂中的一种或两种以上组合,所述热固性树脂的重量占所述树脂组合物总重量的0.1%~10%。
7.根据权利要求6所述的树脂组合物,其特征在于,所有树脂的重量占所述树脂组合物总重量的5%~70%。
8.根据权利要求6所述的树脂组合物,其特征在于,其满足以下特征中的至少一种:
(1)所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联苯环氧树脂、烷基酚醛环氧树脂、双环戊二烯环氧树脂、双酚A型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、苯酚型酚醛环氧树脂、三官能环氧树脂、四官能环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、萘型环氧树脂或含磷环氧树脂中的至少一种或两种以上组合;
(2)所述氰酸酯树脂包括双酚A氰酸酯树脂、酚醛型氰酸酯树脂、双环戊二烯型氰酸酯树脂、双酚F型氰酸酯树脂中的一种或两种以上组合;
(3)所述活性酯树脂包括双酚A型活性酯树脂、双环戊二烯型活性酯树脂、酚醛型活性酯树脂、萘环型活性酯树脂中的一种或两种以上组合。
9.根据权利要求5~7任一项所述的树脂组合物,其特征在于,所述树脂组合物还包括填料,所述填料占树脂组合物总重量的30%~80%,所述填料包括无机填料和有机填料中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的树脂组合物,其特征在于,所述无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锌、碳化硅和玻璃粉、硫酸钡中的至少一种或两种以上组合,和/或,所述有机填料选自聚四氟乙烯粉末、聚苯硫醚、聚醚砜粉末、聚丙烯酸树脂粉末中的至少一种或两种以上组合。
11.根据权利要求5~7任一项所述的树脂组合物,其特征在于,所述树脂组合物还包括固化促进剂,所有固化促进剂的重量占所述树脂组合物总重量的0.01%~0.5%。
12.根据权利要求11所述的树脂组合物,其特征在于,所述固化促进剂包括乙酰丙酮锌、环烷酸锌、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮钴、环烷酸钴、乙酰丙酮铜、环烷酸铜、中的至少一种。
13.根据权利要求5~7任一项所述的树脂组合物,其特征在于,所述树脂组合物涂布在基材上置于80℃~100℃下干燥,得到树脂薄膜;再将树脂薄膜置于100℃下热处理30min后再置于180℃下固化30min,得到树脂膜片;所述树脂膜片满足以下特征中的至少一种:
(1)所述树脂膜片的介电常数为3.0-3.2;
(2)所述树脂膜片的介电损耗为0.004-0.007;
(3)所述树脂膜片的吸水率为0.05%-0.25%。
14.如权利要求5~13任一项所述的树脂组合物在树脂片材、树脂复合金属箔、预浸料、层压板、覆金属箔层压板和印制线路板中的应用。
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