CN118271778A - 一种树脂组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种树脂组合物及其应用,所述树脂组合物以质量百分含量计包括:主体树脂10‑30%,导热填料70‑90%;以所述主体树脂的总质量为100%计,所述主体树脂以质量百分含量计包括如下组分:含官能团的丁二烯基聚合物40‑60%,含官能团的丙烯酸酯树脂10‑25%,环氧树脂5‑20%,酚氧树脂5‑20%。本发明通过组分的设计和协同复配,使所述树脂组合物固化后的介质层具有良好的成膜性和柔韧性,弹性模量低,能够有效缓和热胀冷缩产生的内应力,提高芯片与焊盘的连接可靠性,同时具有优异的导热性、绝缘性、绝缘可靠性和耐热性,而且充分满足了金属基覆铜箔层压板的性能需求。
Description
技术领域
本发明属于层压板技术领域,具体涉及一种树脂组合物及其应用。
背景技术
随着电子信息技术的飞速发展,印制电路板面向高集成度、高密度化、多功能化、小型薄型化的方向发展,使其单位面积的热流密度急剧增加,为了保证电子元器件的工作稳定性、可靠性等性能,必须设法使其产生的热量及时散发,因此诞生了导热金属基覆铜箔层压板。金属基覆铜箔层压板主要应用于普通照明、背光装置、电源控制、LED汽车头灯等领域。近年来,随着汽车照明技术的快速发展,超高功率密度的矩阵式LED驱动芯片在中高端汽车头灯上广泛应用。由于驱动芯片的热膨胀系数与金属基板的热膨胀系数差异较大,在经过长期冷热冲击后,锡膏连接位置产生的应力无法被有效吸收,导致锡膏连接的焊盘位置容易产生裂纹,影响可靠性。常规金属基覆铜箔层压板是由铝基板或铜基板、导热绝缘粘结层(介质层)和铜箔经过热压制备得到,其中的导热绝缘粘结层是决定金属基覆铜箔层压板性能的关键所在。目前行业普遍采用高耐热树脂和高粉体填充方案来保证绝缘层的耐热稳定性、耐压稳定性以及良好散热性,但采用上述方案的绝缘层模量高,脆性大,冷热冲击过程中吸收应力效果差,无法满足超高功率密度的矩阵式LED驱动芯片在应用过程中的可靠性要求。
CN113088039A公开了一种绝缘胶膜及其制备方法和应用,所述绝缘胶膜的制备原料包括:20-30重量份多官能环氧树脂,30-40重量份活性酯,10-20重量份酚氧树脂,15-20重量份乙烯基聚苯醚树脂,2-25重量份交联剂,150-300重量份填料。该绝缘胶膜具有较低的介电损耗、较好的成膜性以及较高的断裂伸长率,适用于半加成法制备PCB线路板,但绝缘胶膜的弹性模量、热导率等关键性能尚存在很大的改进空间,而且也无法有效解决冷热冲击对锡膏连接的焊盘位置造成破坏的难题。
CN104708869A公开了一种高导热铝基覆铜板,包括由内向外依次设置的铜箔层、高导热绝缘层和铝板,高导热绝缘层的两侧还设有树脂层;所述高导热绝缘层中填充有氧化铝纤维,氧化铝纤维由微弧氧化制成。该高导热铝基覆铜板中的高导热绝缘层提升了横向散热能力和散热效果,有助于提升金属基覆铜板的可靠性,但其绝缘性能有限,热膨胀系数的匹配性不足,存在较高的焊盘开裂、焊接失效的风险。
CN113527837A公开了一种低模量环氧树脂组合物及铝基板,所述低模量环氧树脂组合物包括:柔性环氧树脂20-30份,液体环氧树脂10-20份,固体环氧树脂10-20份,柔性固化剂10-20份;其中,柔性环氧树脂为环氧树脂与柔性链段的共聚物,柔性固化剂为具有长链结构的聚合物改性脂肪族或脂环族胺类固化剂。该组合物中引入柔性链段改性的环氧树脂与环氧树脂搭配,并采用特殊的柔性固化剂,与传统的脂肪胺、芳香胺固化剂复配进行交联反应,固化后的介质层材料在室温下的弹性模量为1.2GPa,热导率可以达到1.9W/m·K。另外,其制成的铝基板中的介质层可以根据温度变化发生形变,吸收金属基板因热胀冷缩产生的应力,具有防焊盘开裂特性,降低了焊接失效的风险,提升了产品的可靠性。但是,该低模量环氧树脂组合物制备的铝基板的玻璃化转变温度低,仅有53℃-61℃,耐热性、高温高湿高压(双85条件在线施加电压)条件下的绝缘性能都比较差。
因此,针对现有技术的不足,如何提供一种既具有较低弹性模量、高温高湿高压条件下的绝缘性能良好,又具有较高的热导率和优异耐热性,同时具有良好粘结性的介质层材料,以应用于金属基覆铜箔层压板中,是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种树脂组合物及其应用,通过主体树脂的组分设计和相互复配,使所述树脂组合物固化形成的介质层具有较低的弹性模量,能够有效缓和热胀冷缩产生的内应力,提高芯片与焊盘的连接可靠性;同时具有优异的耐热性、散热性和绝缘性,尤其在高温高湿高压(双85条件长期施加电压)条件下具有良好的绝缘可靠性。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种树脂组合物,所述树脂组合物以质量百分含量计包括:主体树脂10-30%和导热填料70-90%。
以主体树脂的总质量为100%计,所述主体树脂以质量百分含量计包括如下组分:
本发明提供的树脂组合物中,包含较高含量的导热填料,使所述树脂组合物及形成的介质层具有优良的导热和散热性能;所述主体树脂包含特定含量的含官能团的丁二烯基聚合物、含官能团的丙烯酸酯树脂、环氧树脂和酚氧树脂的组合,所述含官能团的丁二烯基聚合物的分子骨架为柔性脂肪链结构,所述含官能团的丙烯酸酯树脂的分子结构中同样含有柔性链段,二者均赋予所述树脂组合物固化后的介质层良好的成膜性和柔韧性,使得介质层具有较低的弹性模量,可以很好地缓和热胀冷缩产生的内应力,有效提高芯片与焊盘的连接可靠性;同时,所述主体树脂中搭配使用环氧树脂和酚氧树脂,使得介质层具有优异的耐热性和粘结性,同时又不具有触粘性,适合生产过程中的堆叠或收卷工艺;所述树脂组合物固化形成的介质层在高温高湿高压条件下具有优良的绝缘可靠性,同时具有优异的柔韧性、热稳定性、粘结性及储存稳定性,能够充分满足金属基覆铜箔层压板的性能要求。
本发明提供的树脂组合物中,所述主体树脂的质量百分含量为10-30%,例如可以为12%、14%、15%、16%、18%、20%、22%、24%、25%、26%或28%,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述导热填料的质量百分含量为70-90%,例如可以为70%、72%、74%、75%、76%、78%、80%、82%、84%、85%、86%或88%,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
以主体树脂的总质量为100%计,所述含官能团的丁二烯基聚合物的质量百分含量为40-60%,例如可以为42%、44%、45%、46%、48%、50%、52%、54%、55%、56%或58%,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述含官能团的丙烯酸酯树脂的质量百分含量为10-25%,例如可以为11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%或24%,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述环氧树脂的质量百分含量为5-20%,例如可以为6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%或19%,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述酚氧树脂的质量百分含量为5-20%,例如可以为6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%或19%,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物包括含官能团的聚丁二烯和/或含官能团的氢化聚丁二烯。
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物的玻璃化转变温度≤25℃,例如可以为24℃、22℃、20℃、18℃、16℃、14℃、12℃、10℃、8℃、6℃、4℃、2℃、0℃、-2℃、-4℃、-6℃、-8℃、-10℃、-12℃、-14℃或-16℃,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选≤20℃,更进一步优选≤15℃。
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物中的官能团包括环氧基、羧基、氨基中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选包括环氧基。
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物中的官能团包括环氧基,所述含官能团的丁二烯基聚合物的环氧当量为100-200g/eq,例如可以为110g/eq、120g/eq、130g/eq、140g/eq、150g/eq、160g/eq、170g/eq、180g/eq或190g/eq,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选110-200g/eq,更进一步优选120-200g/eq。
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物的数均分子量为1000-10000,例如可以为2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000或9000,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选1000-9000,更进一步优选2000-8000。
优选地,所述含官能团的丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度≤25℃,例如可以为24℃、22℃、20℃、18℃、16℃、14℃、12℃、10℃、8℃、6℃、4℃、2℃、0℃、-2℃、-4℃、-6℃、-8℃、-10℃、-12℃、-14℃或-16℃,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选≤20℃,更进一步优选≤15℃。
作为本发明的优选技术方案,所述含官能团的丁二烯基聚合物、含官能团的丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度各自独立地≤25℃,进一步优选≤20℃,更进一步优选≤15℃;其与环氧树脂、酚氧树脂相互复配,使所述树脂组合物固化后的介质层具有较低的弹性模量,可以有效缓解热胀冷缩产生的内应力,提高芯片与焊盘的连接可靠性。
优选地,所述含官能团的丙烯酸酯树脂中的官能团包括环氧基、羧基、氨基中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选包括环氧基。
优选地,所述含官能团的丙烯酸酯树脂中的官能团包括环氧基,所述含官能团的丙烯酸酯树脂的环氧值为0.1-0.8eq/kg,例如可以为0.2eq/kg、0.3eq/kg、0.4eq/kg、0.5eq/kg、0.6eq/kg或0.7eq/kg,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选0.1-0.9eq/kg,更进一步优选0.1-0.8eq/kg。
优选地,所述含官能团的丙烯酸酯树脂的重均分子量为100000-850000,例如可以为150000、200000、250000、300000、350000、400000、450000、500000、550000、600000、650000、700000、750000或800000,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选100000-650000,更进一步优选100000-400000。
优选地,所述环氧树脂的环氧当量为150-600g/eq,例如可以为200g/eq、250g/eq、300g/eq、350g/eq、400g/eq、450g/eq、500g/eq或550g/eq,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选160-550g/eq,更进一步优选165-500g/eq。
优选地,所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂、联苯液晶环氧、双环戊二烯型环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选双酚A型环氧树脂和联苯型环氧树脂的组合。
优选地,所述双酚A型环氧树脂与联苯型环氧树脂的质量比为(1-2):1,例如可以为1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1或1.9:1等。
作为本发明的优选技术方案,所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂和联苯型环氧树脂的组合,二者的质量比为(1-2):1;由此,使所述树脂组合物形成的介质层具有较高的玻璃化转变温度、优异的耐热性和粘结性。如果不使用双酚A型环氧树脂或其用量过少,则树脂组合物形成的介质层的粘结性能会有所降低;如果不使用联苯型环氧树脂或其用量过少,则会影响介质层的耐热性。
优选地,所述酚氧树脂的玻璃化转变温度≥70℃,例如可以为75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃或155℃,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选≥80℃。
作为本发明的优选技术方案,所述酚氧树脂具有较高的玻璃化转变温度(≥70℃,优选≥80℃),其与主体树脂中的其他组分相互复配,有利于提高所述树脂组合物固化后的介质层的耐热性和耐湿热性。
优选地,所述酚氧树脂的重均分子量为30000-70000,例如可以为35000、40000、45000、50000、55000、60000或65000,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选35000-70000,更进一步优选40000-70000。
优选地,所述导热填料包括氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选包括氧化铝和/或氮化硼。
优选地,所述树脂组合物中还包括固化剂。
优选地,所述固化剂包括活性酯类固化剂。
优选地,所述活性酯类固化剂包括双环戊二烯型活性酯、萘酚型活性酯、联苯型活性酯中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选双环戊二烯型活性酯。
作为本发明的优选技术方案,所述活性酯类固化剂与特定的主体树脂相互协同,使树脂组合物固化形成的介质层具有优异的绝缘性能,在高温高湿高压条件下的绝缘可靠性好,而且能够提高介质层的柔韧性、热稳定性、粘结性和储存稳定性。
优选地,以所述主体树脂的总质量为100%计,所述活性酯类固化剂的质量为10-40%,例如可以为12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%、30%、32%、34%、36%或38%,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述树脂组合物中还包括固化促进剂。
优选地,所述固化促进剂包括咪唑类固化促进剂。
优选地,所述咪唑类固化促进剂包括2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,以所述主体树脂的总质量为100%计,所述咪唑类固化促进剂的质量为0.1-1.5%,例如可以为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%或1.4%,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,在不背离本发明宗旨的范围内,所述树脂组合物中还包括其他助剂,所述其他助剂包括分散剂、消泡剂、流平剂、抗氧化剂、增韧剂、粘度调节剂、阻燃剂中的任意一种或至少两种的组合。
所述树脂组合物中还可以加入溶剂,以制成树脂胶液,即所述树脂胶液是将所述树脂组合物溶解或分散在溶剂中得到。
所述溶剂的添加量由本领域技术人员根据经验以及工艺需求来选择,使树脂组合物达到适合使用的粘度,以便于树脂组合物的涂覆、浸渍、加工等即可。后续在烘干、半固化或完全固化环节,树脂组合物(树脂胶液)中的溶剂会部分或完全挥发。
作为本发明的溶剂没有特别限定,优选地,所述溶剂的沸点为50-180℃,例如可以为60℃、80℃、100℃、110℃、130℃、150℃或170℃,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述溶剂的沸点与所述树脂组合物的半固化加工温度相匹配,满足半固化阶段的除溶剂要求,同时与主体树脂的相容性良好。
所述溶剂可选用丙酮、丁酮、环己酮等酮类,甲苯、二甲苯等芳香烃类,醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯等酯类,甲醇、乙醇、丁醇等醇类,乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙二醇单甲醚、卡必醇或丁基卡必醇等醇类,N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮等含氮类;溶剂可以单独使用,也可两种或两种以上混合使用。
优选地,所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、环己酮、乙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、二甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面,本发明提供一种导热胶膜,所述导热胶膜的材料包括如第一方面所述的树脂组合物。
优选地,所述导热胶膜通过将所述树脂组合物涂覆于离型材料上经干燥和/或半固化制得。
优选地,所述导热胶膜的厚度为30-300μm,例如可以为40μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm、200μm、220μm、250μm或280μm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选40-280μm,更进一步优选40-260μm。
优选地,所述干燥、半固化的温度各自独立地为100-200℃,例如可以为110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或190℃,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第三方面,本发明提供一种涂树脂铜箔,所述涂树脂铜箔包括铜箔层和树脂层,所述树脂层的材料包括如第一方面所述的树脂组合物。
优选地,所述涂树脂铜箔通过将所述树脂组合物涂覆于铜箔上经干燥和/或半固化制得。
优选地,所述干燥、半固化的温度各自独立地为100-200℃,例如可以为110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或190℃,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述干燥、半固化的时间各自独立地为1-30min,例如可以为2min、5min、8min、10min、15min、20min或25min,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述树脂层的厚度为20-300μm,例如可以为30μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm、200μm、220μm、250μm或280μm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选30-280μm,更进一步优选40-260μm。
优选地,所述铜箔层的厚度为12-175μm,例如可以为15μm、20μm、30μm、50μm、70μm、90μm、100μm、110μm、130μm、150μm或170μm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第四方面,本发明提供一种预浸料,所述预浸料包括增强材料和附着于所述增强材料上的如第一方面所述的树脂组合物。
优选地,所述树脂组合物通过浸渍干燥后附着于所述增强材料上。
优选地,所述增强材料的原料包括天然纤维、有机合成纤维、有机织物、无机纤维中的任意一种或至少两种组合;例如玻璃纤维布、石英玻璃纤维混纺布、无纺布、石英布、纤维纸、木浆纸等。
第五方面,本发明提供一种金属基覆铜箔层压板,所述金属基覆铜箔层压板包括如第二方面所述的导热胶膜、如第三方面所述的涂树脂铜箔、如第四方面所述的预浸料中的至少一种。
在一个优选技术方案中,所述金属基覆铜箔层压板包括依次设置的金属基板、绝缘层和铜箔层;所述绝缘层中包括至少一张所述导热胶膜。
在另一优选技术方案中,所述金属基覆铜箔层压板包括涂树脂铜箔和金属基板,所述金属基板贴合于所述涂树脂铜箔的树脂层一侧。
优选地,所述金属基板包括铝基板、铜基板、铜铝复合基板、铁基板或不锈钢板。
优选地,所述金属基板的厚度为0.5-5mm,例如可以为0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm或4.5mm,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
示例性地,所述金属基覆铜箔层压板的制备方法包括:在绝缘层的一侧叠合金属箔,另一侧叠合金属基板,固化,得到所述金属基覆铜箔层压板;所述绝缘层包括至少一张所述导热胶膜;或,将金属基板叠合于涂树脂铜箔的树脂层一侧,固化,得到所述金属基覆铜箔层压板。
优选地,所述固化在压机中进行。
优选地,所述固化的温度为170-280℃,例如180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃或270℃,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述固化的压力为20-60kg/cm2,例如可以为25kg/cm2、30kg/cm2、35kg/cm2、40kg/cm2、45kg/cm2、50kg/cm2或55kg/cm2,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地,所述固化的时间为30-300min,例如40min、50min、60min、80min、100min、120min、150min、180min、200min、220min、250min或280min,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第六方面,本发明提供一种印制电路板,所述印制电路板包括如第二方面所述的导热胶膜、如第三方面所述的涂树脂铜箔、如第四方面所述的预浸料、如第五方面所述的金属基覆铜箔层压板中的至少一种。
优选地,所述印制电路板为多层印制电路板。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提供的树脂组合物中,所述含官能团的丁二烯基聚合物和含官能团的丙烯酸酯树脂的分子结构中含有柔性链段,二者复配并与其他组分相互协同,使树脂组合物固化形成的介质层具有良好的成膜性和柔韧性,弹性模量低,能够有效缓和热胀冷缩产生的内应力,提高芯片与焊盘的连接可靠性。
(2)所述主体树脂中采用环氧树脂、酚氧树脂与其他组分进行协同,使树脂组合物固化得到的介质层在具有优异的耐热性和粘结性的同时,又不具有触粘性,适合生产过程中的堆叠/收卷工艺,具有良好的操作性;而且,所述树脂组合物固化形成的介质层在高温高湿高压条件下的绝缘可靠性好,具有优异的热稳定性、粘结性和储存稳定性。
(3)本发明通过组分的设计和协同复配,使所述树脂组合物固化后的介质层25℃的弹性模量<1000MPa,金属基覆铜箔层压板的剥离强度(1oz Cu)为1.4-1.6N/mm,288℃耐浸焊>900s,玻璃化转变温度为90-100℃,热导率≥2.0W/m·K,耐电压>5000V,双85条件(200V DC)在线施加电压2000h后的绝缘电阻>1000MΩ,兼具优异的导热性、绝缘性、绝缘可靠性和耐热性,而且柔韧性好,弹性模量低,可靠性优异,充分满足了金属基覆铜箔层压板的性能需求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
本发明以下具体实施方式中,所使用的原料的具体信息如下所示:
(A)含官能团的丁二烯基聚合物
A-1:材料型号L682,官能团为环氧基,数均分子量为5600,环氧当量为151g/eq,英国Synthomer公司制造;
A-2:材料型号L681,官能团为环氧基,数均分子量为2950,环氧当量为136g/eq,英国Synthomer公司制造。
(B)含官能团的丙烯酸酯树脂
B-1:材料型号PMS-22-4,官能团为环氧基,重均分子量为100000,玻璃化转变温度(Tg)为5℃,环氧值为0.63eq/kg,日本NAGASE ChemteX公司制造;
B-2:材料型号PMS-22-6,官能团为环氧基,重均分子量为400000,Tg为-15℃,环氧值为0.21eq/kg,日本NAGASE ChemteX公司制造。
(C)环氧树脂
C-1:双酚A型环氧树脂,材料型号BE188EL,环氧当量为190g/eq,中国台湾长春化学制造;
C-2:双酚A型环氧树脂,材料型号BE501EL A75,环氧当量为487g/eq,中国台湾长春化学制造;
C-3:联苯型环氧树脂,材料型号NC-3000H,环氧当量为288g/eq,日本化药株式会社制造;
C-4:联苯型环氧树脂,材料型号NC-3000L,环氧当量为272g/eq,日本化药株式会社制造。
(D)酚氧树脂
D-1:材料型号FX310T40,重均分子量为45000,Tg为110℃,新日铁化学制造;
D-2:材料型号YP-50,重均分子量为70000,Tg为84℃,新日铁化学制造。
(E)活性酯类固化剂
E-1:材料型号HPC-8000-65T,大日本油墨株式会社制造;
E-2:材料型号HPC-8000L-65MT,大日本油墨株式会社制造。
(F)固化促进剂
F-1:2-乙基-4甲基咪唑,四国化成制造。
(G)导热填料
G-1:氧化铝,材料型号AA-10,日本住友制造;
G-2:氮化硼,材料型号NX10,美国迈图制造。
实施例1
一种树脂组合物,以质量份计包括如下组分:
一种包含所述树脂组合物的涂树脂铜箔和金属基覆铜箔层压板,制备方法如下:
(1)按照配方量将所述树脂组合物与溶剂(丁酮与N,N-二甲基甲酰胺以1:1混合而成)混合,制成固含量为80%的树脂胶液,旋转粘度为800cP;将所述树脂胶液均匀涂覆于厚度为35μm的铜箔毛面上,经160℃烘箱干燥8min后,得到半固化的涂树脂铜箔(树脂层的厚度100μm);
(2)将涂树脂铜箔与氧化处理后的1.0mm厚度的铝板(氧化层厚度为3μm)进行叠配组合,然后在真空压机中进行热压固化,热压固化的温度为190℃,压力为30kg/cm2,时间为60min,最后得到金属基覆铜箔层压板,即铝基覆铜箔层压板。
对所述铝基覆铜箔层压板进行性能测试,具体方法如下:
(1)热导率:参照标准ASTM-D5470中的测试方法测试板材的热导率;
(2)耐热性(288℃浸焊):参照IPC-TM-650 2.4.13方法中的试验条件,测试板材的耐热性;
(3)剥离强度:参照IPC-TM-650 2.4.8方法中的试验条件,测试板材的剥离强度;
(4)储能模量(弹性模量):参照IPC-TM-650 2.4.24.4方法中的试验条件,测试25℃条件下介质层的储能模量;
(5)玻璃化转变温度Tg:参照IPC-TM-650 2.4.24.4方法中的试验条件,测试板材的Tg;
(6)耐电压:按照T/CPCA 4105-2016中的方法,测试介质层的耐电压性能,取5个点的测试平均值;
(7)绝缘电阻:参照IPC-TM-650 2.6.3方法中的试验条件,测试板材的绝缘电阻;
测试结果如表1所示。
实施例2-15,对比例1-8
一种树脂组合物及包含其的涂树脂铜箔、铝基覆铜箔层压板,与实施例1的区别在于,树脂组合物的配方不同,具体如表1、表2和表3所示;其中,各组分的用量单位均为“份”,“--”代表未添加该组分;涂树脂铜箔和铝基覆铜箔层压板的制备方法、性能测试方法与实施例1相同。
表1
表2
表3
结合表1和表2的性能测试结果可知,本发明提供的树脂组合物固化后的介质层,25℃的弹性模量<1000MPa,为600-999MPa,采用本发明所述树脂组合物制备的金属基覆铜箔层压板具有优异的剥离强度、耐热性、较高的热导率、优异的绝缘性和良好的绝缘可靠性,其中,剥离强度(1oz Cu)为1.4-1.6N/mm,288℃耐浸焊>900s,Tg为90-100℃,热导率≥2.0W/m·K,耐电压>5000V,双85条件(200V DC)在线施加电压2000h后的绝缘电阻>1000MΩ,为1038-1500MΩ。
对比表1-2和表3的测试结果可知,对比例1-8的树脂组合物中,由于主体树脂没有采用本发明限定的含官能团的丁二烯基聚合物、含官能团的丙烯酸酯树脂、环氧树脂和酚氧树脂的复配,导致介质层的弹性模量无法达到要求,且板材无法兼顾耐热性、粘结性、绝缘性和绝缘可靠性,整体性能不佳。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的树脂组合物及其应用,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种树脂组合物,其特征在于,所述树脂组合物以质量百分含量计包括:主体树脂10-30%和导热填料70-90%;
以主体树脂的总质量为100%计,所述主体树脂以质量百分含量计包括如下组分:
2.根据权利要求1所述的树脂组合物,其特征在于,所述含官能团的丁二烯基聚合物包括含官能团的聚丁二烯和/或含官能团的氢化聚丁二烯;
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物的玻璃化转变温度≤25℃,进一步优选≤20℃,更进一步优选≤15℃;
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物中的官能团包括环氧基、羧基、氨基中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选包括环氧基;
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物的环氧当量为100-200g/eq;
优选地,所述含官能团的丁二烯基聚合物的数均分子量为1000-10000,进一步优选2000-8000。
3.根据权利要求1或2所述的树脂组合物,其特征在于,所述含官能团的丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度≤25℃,优选≤20℃,更进一步优选≤15℃;
优选地,所述含官能团的丙烯酸酯树脂中的官能团包括环氧基、羧基、氨基中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选包括环氧基;
优选地,所述含官能团的丙烯酸酯树脂的环氧值为0.1-0.8eq/kg;
优选地,所述含官能团的丙烯酸酯树脂的重均分子量为100000-850000,进一步优选100000-650000。
4.根据权利要求1-3任一项所述的树脂组合物,其特征在于,所述环氧树脂的环氧当量为150-600g/eq;
优选地,所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂、联苯液晶环氧、双环戊二烯型环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选双酚A型环氧树脂和联苯型环氧树脂的组合;
优选地,所述双酚A型环氧树脂与联苯型环氧树脂的质量比为(1-2):1;
优选地,所述酚氧树脂的玻璃化转变温度≥70℃,进一步优选≥80℃;
优选地,所述酚氧树脂的重均分子量为30000-70000,进一步优选35000-70000;
优选地,所述导热填料包括氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合,进一步优选包括氧化铝和/或氮化硼。
5.根据权利要求1-4任一项所述的树脂组合物,其特征在于,所述树脂组合物中还包括固化剂;
优选地,所述固化剂包括活性酯类固化剂;
优选地,所述活性酯类固化剂包括双环戊二烯型活性酯、萘酚型活性酯、联苯型活性酯中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,以所述主体树脂的总质量为100%计,所述活性酯类固化剂的质量为10-40%;
优选地,所述树脂组合物中还包括固化促进剂;
优选地,所述固化促进剂包括咪唑类固化促进剂;
优选地,所述咪唑类固化促进剂包括2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,以所述主体树脂的总质量为100%计,所述咪唑类固化促进剂的质量为0.1-1.5%。
6.一种导热胶膜,其特征在于,所述导热胶膜的材料包括如权利要求1-5任一项所述的树脂组合物;
优选地,所述导热胶膜通过将所述树脂组合物涂覆于离型材料上经干燥和/或半固化制得;
优选地,所述导热胶膜的厚度为30-300μm。
7.一种涂树脂铜箔,其特征在于,所述涂树脂铜箔包括铜箔层和树脂层,所述树脂层的材料包括如权利要求1-5任一项所述的树脂组合物;
优选地,所述树脂层的厚度为20-300μm;
优选地,所述铜箔层的厚度为12-175μm。
8.一种预浸料,其特征在于,所述预浸料包括增强材料和附着于所述增强材料上的如权利要求1-5任一项所述的树脂组合物;
优选地,所述树脂组合物通过浸渍干燥后附着于所述增强材料上。
9.一种金属基覆铜箔层压板,其特征在于,所述金属基覆铜箔层压板包括如权利要求6所述的导热胶膜、如权利要求7所述的涂树脂铜箔、如权利要求8所述的预浸料中的至少一种。
10.一种印制电路板,其特征在于,所述印制电路板包括如权利要求6所述的导热胶膜、如权利要求7所述的涂树脂铜箔、如权利要求8所述的预浸料、如权利要求9所述的金属基覆铜箔层压板中的至少一种。
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