TWI822584B - 樹脂組合物及其製品 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種樹脂組合物,包括第一化合物及第二化合物,其中該第一化合物具有式(1)所示之結構;該第二化合物包括二(乙烯基苯基)乙烷、二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物或其組合;以及該第一化合物及該第二化合物之重量比介於1:5及5:1之間。前述樹脂組合物可製成半固化片、樹脂膜、積層板或印刷電路板,且於膠液儲期、介電常數溫度係數、介電常數與多層板漂錫耐熱性等特性中的至少一者獲得改善。
Description
本發明係關於一種樹脂組合物,特別係關於可用於製備半固化片、樹脂膜、積層板或印刷電路板之樹脂組合物。
隨著電子科技的高速發展,對於印刷電路板等製品的電性要求也日趨嚴格。當電路板安裝於溫度變化很大的環境中,例如汽車電子產品或5G基地台,其技術需求包括電路板內的介電材料之特性不易隨溫度變化。因此,如何開發出一種前述高性能基板適用的材料是目前業界積極努力的目標。
有鑒於先前技術中所遭遇的問題,特別是現有材料無法滿足上述技術問題,本發明的主要目的在於提供一種能克服上述技術問題的樹脂組合物及使用此樹脂組合物製成的物品。具體而言,本發明的主要目的之一,在於提供一種可改善介電常數溫度係數與介電常數,還可同時提升膠液儲期及耐熱性能等至少一種或多種良好特性之樹脂組合物,以及使用此樹脂組合物製成的物品。
為了達到上述目的,本發明公開一種樹脂組合物,包括第一化合物及第二化合物,其中:
該第一化合物具有式(1)所示之結構:
式(1),其中n為1~20;
該第二化合物包括二(乙烯基苯基)乙烷、二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物或其組合;以及
該第一化合物及該第二化合物之重量比介於1:5及5:1之間。
舉例而言,於一實施例中,由該樹脂組合物製成的膠液的膠液儲期大於或等於30天。
舉例而言,於一實施例中,該樹脂組合物進一步包括無機填充物、硬化促進劑、阻燃劑、阻聚劑、溶劑、矽烷偶合劑、染色劑、增韌劑或其組合。
為了達到上述目的,本發明還公開一種由前述樹脂組合物製成之物品,其包括半固化片、樹脂膜、積層板或印刷電路板。
舉例而言,於一實施例中,前述物品至少具有以下一種、多種或全部特性 :
參考JIS C2565所述之方法於10 GHz之頻率下測量及計算而得的介電常數溫度係數係小於或等於43 ppm/
oC;
參考JIS C2565所述之方法於10 GHz之頻率下測量而得的介電常數係小於或等於3.15;以及
參考IPC-TM-650 2.4.13.1所述之方法進行多層板漂錫耐熱性測試20回後不發生爆板。
為使本領域具有通常知識者可瞭解本發明之特點及功效,以下謹就說明書及申請專利範圍中提及之術語及用語進行一般性之說明及定義。除非另有指明,否則文中使用的所有技術及科學上的字詞,皆具有本領域具有通常知識者對於本發明所瞭解的通常意義,當有衝突情形時,應以本說明書之定義為準。
於本文中,用語「包含」、「包括」、「具有」、「含有」、「含」或其他任何類似用語均屬於開放性連接詞(open-ended transitional phrase),其意欲涵蓋非排他性的包含物。舉例而言,含有複數要素的一組合物或製品並不僅限於本文所列出的此等要素而已,而是還可包含未明確列出但卻是該組合物或製品通常固有的其他要素。除此之外,除非有相反的明確說明,否則用語「或」是指涵括性的「或」,而不是指排他性的「或」。例如,以下任何一種情況均滿足條件「A或B」:A為真(或存在)且B為偽(或不存在)、A為偽(或不存在)且B為真(或存在)、A和B均為真(或存在)。此外,於本文中,用語「包含」、「包括」、「具有」、「含有」、「含」之解讀應視為已具體揭示並同時涵蓋「由…所組成」及「實質上由…所組成」等封閉式或半開放式連接詞。
於本文中,所有以數值範圍或百分比範圍形式界定之特徵或條件僅是為了簡潔及方便。據此,數值範圍或百分比範圍的描述應視為已涵蓋且具體揭示所有可能的次範圍及範圍內的個別數值,特別是整數數值。舉例而言,「1至8」的範圍描述應視為已經具體揭示如1至7、2至8、2至6、3至6、4至8、3至8等等所有次範圍,特別是由所有整數數值所界定之次範圍,且應視為已經具體揭示範圍內如1、2、3、4、5、6、7、8等個別數值。同理,「介於1及8之間」的範圍描述應視為已經具體揭示如1至8、1至7、2至8、2至6、3至6、4至8、3至8等等所有範圍,並包含端點值。除非另有指明,否則前述解釋方法適用於本發明全文之所有內容,不論範圍廣泛與否。
若數量或其他數值或參數是以範圍、較佳範圍或一系列上限與下限表示,則其應理解成是本文已特定揭示了由任一對該範圍的上限或較佳值與該範圍的下限或較佳值構成的所有範圍,不論該等範圍是否有分別揭示。此外,本文中若提到數值的範圍時,除非另有說明,否則該範圍應包含其端點以及範圍內的所有整數與分數。
於本文中,在可達成發明目的之前提下,數值應理解成具有該數值有效位數的精確度。舉例來說,數字40.0應理解成涵蓋從39.50至40.49的範圍。
於本文中,對於使用馬庫西群組(Markush group)或選項式用語以描述本發明特徵或實例之情形,本領域具有通常知識者應瞭解馬庫西群組或選項列表內所有成員的次群組或任何個別成員亦可用於描述本發明。舉例而言,若X描述成「選自於由X
1、X
2及X
3所組成的群組」,亦表示已經完全描述出X為X
1的主張與X為X
1及/或X
2及/或X
3的主張。再者,對於使用馬庫西群組或選項式用語以描述本發明之特徵或實例者,本領域具有通常知識者應瞭解馬庫西群組或選項列表內所有成員的次群組或個別成員的任何組合亦可用於描述本發明。據此,舉例而言,若X描述成「選自於由X
1、X
2及X
3所組成的群組」,且Y描述成「選自於由Y
1、Y
2及Y
3所組成的群組」,則表示已經完全描述出X為X
1或X
2或X
3而Y為Y
1或Y
2或Y
3的主張。
若無特別指明,在本發明中,化合物是指兩種或兩種以上元素藉由化學鍵連接所形成的化學物質,包括小分子化合物和高分子化合物,且不限於此。本文中化合物在解讀時不僅限於單一個化學物質,還可解釋為具有同一種成分或具有同種性質的同一類化學物質。此外,在本發明中,混合物是指兩種或兩種以上化合物的組合。
若無特別指明,「樹脂」一般可以是一種合成聚合物的習慣命名,但在本發明中,「樹脂」在解讀時,可以包括單體、其聚合物、單體的組合、其聚合物的組合或是單體與其聚合物的組合等等形式,且不限於此。舉例而言,在本發明中,馬來醯亞胺樹脂在解讀時,包括馬來醯亞胺單體、馬來醯亞胺聚合物、馬來醯亞胺單體的組合、馬來醯亞胺聚合物的組合或是馬來醯亞胺單體與馬來醯亞胺聚合物的組合。
若無特別指明,在本發明中,聚合物是指單體藉由聚合反應所形成的產物,往往包括許多高分子的聚集體,每一個高分子由許多簡單的結構單元藉由共價鍵重複連接而成,單體即合成聚合物的化合物。聚合物可以包括均聚物(又稱自聚物)、共聚物、預聚物、寡聚物(又稱低聚物)等等,且不限於此。若無特別指明,在本發明中,均聚物是指由一種單體聚合而成的聚合物。若無特別指明,在本發明中,共聚物是指兩種以上不同單體藉由聚合反應所形成的產物。舉例而言,共聚物可包括無規共聚物(結構為例如-AABABBBAAABBA-)、交替共聚物(結構為例如-ABABABAB-)、接枝共聚物(結構為例如-AA(A-BBBB)AA(A-BBBB)AAA-)以及嵌段共聚物(結構為例如-AAAAA-BBBBBB-AAAAA-)等。本發明的共聚物可經修飾或改質,例如經由馬來酸酐修飾或改質。若無特別指明,在本發明中,預聚物是指分子量介於單體與最終聚合物之間的一種分子量較低的聚合物,且預聚物含有反應性官能基可以再進一步進行聚合反應,而得到完全交聯或硬化的更高分子量的產物。聚合物當然包括寡聚物,且不限於此,其是由2~20個重複單元組成的聚合物,通常是2~5個重複單元組成的聚合物。
若無特別指明,在本發明中,改質物(亦稱改性物)包括:各樹脂的反應官能基改質後的產物、各樹脂與其它樹脂交聯後的產物、各樹脂均聚後的產物、各樹脂與其它樹脂共聚後的產物等等。舉例而言,例如但不限於,改質可為將原本的羥基經由化學反應置換成乙烯基,或將原本的末端乙烯基與對胺基苯酚經由化學反應得到末端羥基。
若無特別指明,於本文中,重量份代表重量的份數,其可為任意的重量單位,例如但不限於公斤、公克、磅等重量單位。例如100重量份的第一化合物,代表其可為100公斤的第一化合物或是100磅的第一化合物。
以下具體實施方式本質上僅是例示性,且並不欲限制本發明及其用途。此外,本文並不受前述先前技術或發明內容或以下具體實施方式或實施例中所描述之任何理論的限制。
承前所述,本發明之主要目的在於提供一種樹脂組合物,包括第一化合物及第二化合物,其中:
該第一化合物具有式(1)所示之結構:
式(1),其中n為1~20;
該第二化合物包括二(乙烯基苯基)乙烷、二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物或其組合;以及
該第一化合物及該第二化合物之重量比介於1:5及5:1之間。
於式(1)中,n代表括號內結構單元的重複次數,且n為1~20。舉例而言,於一實施例中,n可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。若無特別指明,第一化合物可由市售商品獲得,也可以根據已知的方式製備而得。舉例而言,第一化合物可以參考文後製造例1所記載的方法進行製備,但不以此為限。其中,製造例1中所採用的試劑、用量與條件,均可由本領域具有通常知識者在不需過度實驗的情況下進行調整,而製得第一化合物。
於本發明中,第二化合物包括二(乙烯基苯基)乙烷、二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物或其組合。特別是,於本發明中,第二化合物屬於低極性或非極性化合物,例如第二化合物之電負度差值的絕對值小於或等於0.4。
舉例而言,於一實施例中,前述二(乙烯基苯基)乙烷可以包括各種異構物,例如但不限於1,2-二(4-乙烯基苯基)乙烷、1,2-(3-乙烯基苯基-4-乙烯基苯基)乙烷、1,2-(2-乙烯基苯基-4-乙烯基苯基)乙烷、1,2-二(3-乙烯基苯基)乙烷、1,2-(3-乙烯基苯基-2-乙烯基苯基)乙烷、1,2-二(2-乙烯基苯基) 乙烷或其組合。較佳為1,2-二(4-乙烯基苯基)乙烷、1,2-(3-乙烯基苯基-4-乙烯基苯基)乙烷、1,2-二(3-乙烯基苯基)乙烷或其組合。
舉例而言,於一實施例中,前述二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物係指由二乙烯基苯、乙基苯乙烯及苯乙烯進行聚合反應得到的三聚物,其中二乙烯基苯可以包括各種異構物,例如但不限於1,2-二乙烯基苯、1,3-二乙烯基苯、1,4-二乙烯基苯或其組合,且乙基苯乙烯也可以包括各種異構物,例如但不限於2-乙基苯乙烯、3-乙基苯乙烯、4-乙基苯乙烯或其組合。若無特別指明,二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物可由市售商品獲得,也可以根據已知的方式製備而得。舉例而言,二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物可以參考文後製造例2所記載的方法進行製備,但不以此為限。其中,製造例2中所採用的試劑、用量與條件,均可由本領域具有通常知識者在不需過度實驗的情況下進行調整,而製得二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物。
舉例而言,於一實施例中,前述乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物係指由乙烯、丙烯及亞乙基降冰片烯進行聚合反應得到的三聚物,其中亞乙基降冰片烯可以包括各種異構物,且乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物中各單體的含量並不特別限制(例如乙烯含量=70~75 wt%、丙烯含量=20.5~26.5 wt%、亞乙基降冰片烯含量=3.5~4.5 wt%,但不以此為限)。若無特別指明,乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物可由市售商品獲得(如EPT™ X-3012P,購自三井化學,或trilene 67、trilene 77,購自Lion Elastomers,但不以此為限),也可以根據已知的方式製備而得。
於本發明中,前述樹脂組合物中第一化合物及第二化合物之重量比係介於1:5及5:1之間,例如但不限於1:5、1:4、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、4:1或5:1。舉例而言,若前述樹脂組合物中第一化合物的用量為100重量份,則第二化合物的用量可為20~500重量份。舉例而言,於一實施例中,本發明的樹脂組合物包括100重量份的第一化合物,以及20、50、60、65、100或500重量份的第二化合物。
除前述第一化合物及第二化合物外,該樹脂組合物還可視需要包括無機填充物、硬化促進劑、阻燃劑、阻聚劑、溶劑、矽烷偶合劑、染色劑、增韌劑或其組合,但不以此為限。
舉例而言,上述無機填充物可爲任一種或多種適用於半固化片、樹脂膜、積層板或印刷電路板製作的無機填充物,具體實例包括但不限於:二氧化矽(熔融態、非熔融態、多孔質或中空型)、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鈣、氮化鋁、氮化硼、碳化鋁矽、碳化矽、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋯、雲母、勃姆石(boehmite,AlOOH)、煆燒滑石、滑石、氮化矽或煆燒高嶺土。此外,無機填充物可爲球型、纖維狀、板狀、粒狀、片狀或針鬚狀,並可選擇性經過矽烷偶合劑預處理。若無特別指明,上述無機填充物的用量並不特別限制,例如可以是30重量份至300重量份的無機填充物相較於100重量份的第一化合物。
舉例而言,上述硬化促進劑(包括硬化起始劑)可包括路易斯鹼或路易斯酸等催化劑。其中,路易斯鹼可包括咪唑(imidazole)、三氟化硼胺複合物、氯化乙基三苯基鏻(ethyltriphenyl phosphonium chloride)、2-甲基咪唑(2-methylimidazole,2MI)、2-苯基咪唑(2-phenyl-1H-imidazole,2PZ)、2-乙基-4-甲基咪唑(2-ethyl-4-methylimidazole,2E4MI)、三苯基膦(triphenylphosphine,TPP)與4-二甲基胺基吡啶(4-dimethylaminopyridine,DMAP)中的一種或多種。路易斯酸可包括金屬鹽類化合物,如錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅等金屬鹽化合物,如辛酸鋅、辛酸鈷等金屬催化劑。硬化促進劑亦包括硬化起始劑,例如可產生自由基的過氧化物,硬化起始劑包括但不限於:過氧化二異丙基苯、過氧苯甲酸叔丁酯、二苯甲醯過氧化物(dibenzoyl peroxide,BPO)、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)-3-己炔(25B)及雙(叔丁基過氧異丙基)苯或其組合。若無特別指明,上述硬化促進劑的用量並不特別限制,例如可以是0.1重量份至2重量份的硬化促進劑相較於100重量份的第一化合物。
舉例而言,上述阻燃劑可爲任一種或多種適用於半固化片、樹脂膜、積層板或印刷電路板製作的阻燃劑,例如但不限於含磷阻燃劑,較佳可包括:多磷酸銨(ammonium polyphosphate)、對苯二酚-雙-(二苯基磷酸酯)(hydroquinone bis-(diphenyl phosphate))、雙酚A雙-(二苯基磷酸酯)(bisphenol A bis-(diphenylphosphate))、三(2-羧乙基)膦(tri(2-carboxyethyl) phosphine,TCEP)、磷酸三(氯異丙)酯、磷酸三甲酯(trimethyl phosphate,TMP)、甲基膦酸二甲酯(dimethyl methyl phosphonate,DMMP)、間苯二酚雙-(二甲苯基磷酸酯)(resorcinol bis(dixylenyl phosphate),RDXP,如PX-200、PX-201、PX-202等市售産品)、磷腈化合物(phosphazene,如SPB-100、SPH-100、SPV-100等市售産品)、多磷酸三聚氰胺(melamine polyphosphate)、DOPO(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)及其衍生物或樹脂、DPPO (diphenylphosphine oxide)及其衍生物或樹脂、三聚氰胺氰脲酸酯(melamine cyanurate)、三羥乙基異氰脲酸酯(tri-hydroxy ethyl isocyanurate)、次膦酸鋁鹽 (例如OP-930、OP-935等産品)或其組合。
舉例而言,上述阻燃劑可爲DPPO化合物(如雙DPPO化合物,如PQ-60等市售產品)、DOPO化合物(如雙DOPO化合物)、DOPO樹脂(如DOPO-HQ、DOPO-NQ、DOPO-PN、DOPO-BPN)、DOPO鍵結的環氧樹脂等,其中DOPO-PN爲DOPO苯酚酚醛化合物、DOPO-BPN可爲DOPO-BPAN(DOPO-bisphenol A novolac)、DOPO-BPFN(DOPO-bisphenol F novolac)或DOPO-BPSN(DOPO-bisphenol S novolac)等雙酚酚醛類化合物。若無特別指明,上述阻燃劑的用量並不特別限制。
舉例而言,上述阻聚劑可包括但不限於1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、甲基丙烯腈、2,2,6,6-四甲基-1-氧基-呱啶、雙硫酯、氮氧穩定自由基、三苯基甲基自由基、金屬離子自由基、硫自由基、對苯二酚、對甲氧基苯酚、對苯醌、酚噻嗪、β-苯基萘胺、對叔丁基鄰苯二酚、亞甲基藍、4,4’-亞丁基雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)以及2,2’-亞甲基雙(4-乙基-6-叔丁基苯酚)或其組合。舉例而言,上述氮氧穩定自由基可包括但不限於2,2,6,6-取代-1-哌啶氧自由基或2,2,5,5-取代-1-吡咯烷氧自由基等來自環狀羥胺的氮氧游離基。作為取代基,較佳為甲基或乙基等碳數為4以下的烷基。具體的氮氧游離基化合物並無限制,實例包括但不限於2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧自由基、2,2,6,6-四乙基-1-哌啶氧自由基、2,2,6,6-四甲基-4-氧代-1-哌啶氧自由基、2,2,5,5-四甲基-1-吡咯烷氧自由基、1,1,3,3-四甲基-2-異二氫吲哚滿氧自由基、N,N-二-叔丁基胺氧自由基等。也可使用加爾萬氧基(galvinoxyl)游離基等穩定的游離基來代替氮氧游離基。適用於本發明的樹脂組合物的阻聚劑也可以為所述阻聚劑中的氫原子或原子團被其他原子或原子團取代而衍生的產物。例如阻聚劑中的氫原子被胺基、羥基、酮羰基等原子團取代而衍生的產物。
舉例而言,上述溶劑並不特別限制,且可為任一種適合溶解本發明之樹脂組合物的溶劑,包括但不限於:甲醇、乙醇、乙二醇單甲醚、丙酮、丁酮(又稱為甲基乙基酮)、甲基異丁基酮、環己酮、甲苯、二甲苯、甲氧基乙基乙酸酯、乙氧基乙基乙酸酯、丙氧基乙基乙酸酯、乙酸乙酯、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、丙二醇甲基醚等溶劑或其混合溶劑。前述溶劑的用量並不特別限制,可視樹脂組合物所需的黏度調整溶劑的添加量。
舉例而言,上述矽烷偶合劑可包括矽烷化合物(silane,例如但不限於矽氧烷化合物(siloxane)),依官能基種類又可分為胺基矽烷化合物(amino silane)、環氧基矽烷化合物(epoxide silane)、乙烯基矽烷化合物、丙烯酸酯基矽烷化合物、甲基丙烯酸酯基矽烷化合物、羥基矽烷化合物、異氰酸酯基矽烷化合物、甲基丙烯醯氧基矽烷化合物及丙烯醯氧基矽烷化合物。前述矽烷偶合劑的用量並不特別限制,可視樹脂組合物的無機填充物的分散性而調整矽烷偶合劑的添加量。
舉例而言,上述染色劑可包括但不限於染料(dye)或顏料(pigment)。
於本發明中,添加增韌劑之主要作用,在於改善樹脂組合物之韌性。舉例而言,上述增韌劑可包括但不限於端羧基丁腈橡膠(carboxyl-terminated butadiene acrylonitrile rubber,CTBN)、核殼橡膠(core-shell rubber)等化合物或其組合。
前述各實施例的樹脂組合物可製成各類物品,例如適用於各類電子產品中的組件,包括但不限於半固化片、樹脂膜、積層板或印刷電路板。
舉例而言,本發明所述的樹脂組合物可製成半固化片(或稱預浸料)。
舉例而言,本發明所述的半固化片(或稱預浸料)具有補強材及設置於補強材上的層狀物,該層狀物是由前述樹脂組合物經高溫加熱至半固化態(B-stage)而成。製作半固化片的烘烤溫度為例如100
oC至140
oC之間。該補強材可為纖維材料或非纖維材料,該補強材的形態可為織布、不織布中的任何一種,且織布較佳包括玻璃纖維布。玻璃纖維布的種類並無特別限制,可為市售的可用於各種印刷電路板的玻璃纖維布,例如E型玻璃纖維布、D型玻璃纖維布、S型玻璃纖維布、T型玻璃纖維布、L型玻璃纖維布或Q型玻璃纖維布,其中纖維的種類包括紗和粗紗等,形式則可包括開纖或不開纖。前述不織布較佳包括液晶樹脂不織布,例如聚酯不織布、聚氨酯不織布等,且不限於此。前述織布也可包括液晶樹脂織布,例如聚酯織布或聚氨酯織布等,且不限於此。此補強材可增加該半固化片的機械強度。在較佳實施方式中,補強材也可選擇性經由矽烷偶合劑進行預處理。半固化片後續加熱進行固化(C-stage)後會形成絕緣層。
舉例而言,可將樹脂組合物分別均勻混合後形成膠液(varnish),將膠液放置在含浸槽中,再將玻璃纖維布浸入含浸槽中,使樹脂組合物附著於玻璃纖維布上,再以適當溫度加熱烘烤至半固化態,即可得到半固化片。
舉例而言,本發明所述的樹脂組合物可製成樹脂膜。
舉例而言,於一實施例中,本發明所述的樹脂膜是由該樹脂組合物經烘烤加熱至半固化態(B-stage)而成。例如,樹脂組合物可選擇性地塗佈於液晶樹脂膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜(polyethylene terephthalate film,PET film)或聚醯亞胺膜(polyimide film)上,又例如,可以將本發明各實施例的樹脂組合物分別塗佈於銅箔上,使樹脂組合物均勻附著,再以溫度60
oC至120
oC加熱烘烤3至10分鐘至半固化態形成樹脂膜,得到覆銅箔樹脂膜。
舉例而言,本發明所述的樹脂組合物可製成積層板。
舉例而言,於一實施例中,本發明所述的積層板包括至少二片金屬箔及設置於這些金屬箔之間的一層絕緣層,該絕緣層可由前述樹脂組合物於高溫、高壓條件下所固化(C-stage)而製得,其中適合的固化溫度可介於180
oC至240
oC之間,較佳為200
oC至220
oC之間,固化時間為60至150分鐘,較佳為90至120分鐘。該絕緣層可為前述半固化片或樹脂膜進行固化(C-stage)後形成。該金屬箔可包括銅、鋁、鎳、鉑、銀、金或其合金,例如金屬箔可為銅箔。於一實施例中,前述積層板為銅箔基板(copper clad laminate,CCL)。
此外,前述積層板可進一步經由線路製程加工後製成電路板,例如印刷電路板。
本發明印刷電路板的其中一種製作方式可以是使用厚度為28密耳(mil)且具有0.5盎司(ounce)HVLP(hyper very low profile)銅箔的雙面銅箔基板(例如產品EM-891,可購自台光電子材料股份有限公司),鑽孔後進行電鍍,從而使上層銅箔和底層銅箔之間形成電導通。再對上層銅箔和底層銅箔進行蝕刻,從而形成內層電路。接著對內層電路進行棕化粗化處理,從而在表面形成凹凸結構以增加粗糙度。接著,將銅箔、前述半固化片、前述內層電路、前述半固化片、銅箔依序堆疊,再使用真空層壓裝置於溫度190
oC至220
oC下加熱90至200分鐘以對半固化片的絕緣層材料進行固化。接著,在最外層表面的銅箔上進行黑化處理、鑽孔、鍍銅等本領域已知的各種電路板製程加工,可獲得印刷電路板。
於一實施例中,本發明提供的樹脂組合物或由其製得之物品可在膠液儲期、介電常數溫度係數、介電常數與多層板漂錫耐熱性等特性中的至少一者達到改善。
舉例而言,於一實施例中,本發明提供的樹脂組合物或由其製得之物品具有以下一種、多種或全部特性:
由該樹脂組合物製成的膠液的膠液儲期大於或等於30天,例如大於或等於30天、35天、40天、45天、50天、55天、60天、90天或120天,例如膠液儲期為30天至120天;
參考JIS C2565所述之方法於10 GHz之頻率下測量及計算而得的介電常數溫度係數係小於或等於43 ppm/
oC,例如介於34 ppm/
oC與43 ppm/
oC之間;
參考JIS C2565所述之方法於10 GHz之頻率下測量而得的介電常數係小於或等於3.15,例如介於2.93與3.15之間;以及
參考IPC-TM-650 2.4.13.1所述之方法進行多層板漂錫耐熱性測試20回後不發生爆板。
採用以下來源的各種原料,依照表1至表4的用量分別調配本發明實施例及本發明比較例的樹脂組合物,並進一步製作成各類測試樣品。
本發明實施例樹脂組合物及比較例樹脂組合物所使用的化學原料以及製備例所使用的化學原料如下:
第一化合物:如製造例1。
BVPE:1,2-二(乙烯基苯基)乙烷,購自臨川化工,其電負度差值的絕對值小於或等於0.4。
共聚物1:二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物,如製造例2,其電負度差值的絕對值小於或等於0.4。
共聚物2:乙烯-丙烯-5-亞乙基-2-降冰片烯共聚物,產品名為EPT™ X-3012P,購自三井化學,其中門尼黏度ML1+4(100
oC)=15、乙烯含量=72 wt%、丙烯含量=24.4 wt%、5-亞乙基-2-降冰片烯含量=3.6 wt%、電負度差值的絕對值小於或等於0.4。
SA9000:含甲基丙烯酸酯聚苯醚樹脂,購自Sabic。
Ricon100:苯乙烯-丁二烯共聚物,購自Cray Valley。
BMI-70:3,3’-二甲基-5,5’-二乙基-4,4’-二苯基甲烷雙馬來醯亞胺,購自K.I化學。
DCPD:雙環戊二烯,購自Sigma-Aldrich。
25B:2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)-3-己炔(2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)-3-hexyne),購自日本油脂公司。
SC2050 SMJ:化學合成二氧化矽,經甲基丙烯酸酯矽氧烷進行表面處理,購自Admatechs。
甲苯:市售可得。
MEK:丁酮,市售可得。
製造例1
將296重量份的2-溴乙基苯(東京化成公司製造)、70重量份的α,α’-二氯對二甲苯(東京化成公司製造)與18.4重量份的甲磺酸(東京化成公司製造)於130
oC反應8小時後,冷卻至室溫,並利用氫氧化鈉水溶液進行中和,再使用1200重量份的甲苯進行萃取。使用水將有機層洗淨。於加熱減壓下將溶劑及過量之2-溴乙基苯蒸餾去除,得到中間產物。其中,2-溴乙基苯與α,α’-二氯對二甲苯之莫耳比可以是4:1;甲磺酸係作為酸性觸媒,且可由鹽酸、磷酸等其他酸性觸媒替換;反應條件可以是40~180
oC反應0.5~20小時。
將22重量份的上述中間產物、50重量份的甲苯(亦可使用其他芳香族溶劑,例如二甲苯)、150重量份的二甲基亞碸(亦可使用其他非質子性極性溶劑,例如二甲基碸)、15重量份的水與5.4重量份的氫氧化鈉(亦可使用其他鹼性觸媒,例如氫氧化鉀、碳酸鉀)於40
oC反應5小時後,冷卻至室溫,再添加100重量份的甲苯。利用水將有機層洗淨,並於加熱減壓下將溶劑蒸餾去除,得到具有式(1)所示結構之第一化合物。
製造例2
於三口瓶中加入100重量份的甲苯溶劑、60重量份的1,4-二乙烯基苯(購自Merck)、30重量份的苯乙烯和40重量份的4-乙基苯乙烯(購自Alfa Chemistry),攪拌至完全溶解後加入2重量份的四丁基銨鹽和1重量份的氯化錫,在100
oC下連續攪拌3小時。待反應完成後,經過濾、純化、甲醇沉澱及降溫等步驟,得到固態共聚物1,其為二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物,Mn為2000~3000 g/mol、乙烯基當量為150~350 g/eq。
實施例及比較例的樹脂組合物組成(單位皆為重量份)與特性測試如下表所示:
[表1]實施例樹脂組合物的組成(單位:重量份)與特性測試
[表2]實施例樹脂組合物的組成(單位:重量份)與特性測試
[表3]比較例樹脂組合物的組成(單位:重量份)與特性測試
[表4]比較例樹脂組合物的組成(單位:重量份)與特性測試
成分 | 名稱 | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 |
第一化合物 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
第二化合物 | BVPE | 20 | 50 | 100 | 500 | ||
共聚物1 | 50 | 20 | |||||
共聚物2 | |||||||
其他化合物 | SA9000 | ||||||
Ricon100 | |||||||
BMI-70 | |||||||
DCPD | |||||||
硬化促進劑 | 25B | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
無機填充物 | SC2050 SMJ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
溶劑 | 甲苯 | 100 | 350 | 500 | 2500 | 120 | 100 |
MEK | 20 | ||||||
特性 | 單位 | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 |
膠液儲期 | 無 | N | N | N | N | N | N |
介電常數溫度係數 | ppm/ oC | 43 | 42 | 42 | 41 | 38 | 43 |
介電常數 | 無 | 3.15 | 3.11 | 3.10 | 3.08 | 3.01 | 3.10 |
多層板漂錫耐熱性測試 | 無 | pass | pass | pass | pass | pass | pass |
成分 | 名稱 | E7 | E8 | E9 | E10 | E11 |
第一化合物 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
第二化合物 | BVPE | 25 | 30 | |||
共聚物1 | 500 | 20 | 40 | |||
共聚物2 | 50 | 20 | 35 | 20 | ||
其他化合物 | SA9000 | |||||
Ricon100 | ||||||
BMI-70 | ||||||
DCPD | ||||||
硬化促進劑 | 25B | 1 | 1 | 1 | 0.1 | 2 |
無機填充物 | SC2050 SMJ | 300 | 100 | 100 | 30 | 130 |
溶劑 | 甲苯 | 100 | 120 | 120 | 200 | 600 |
MEK | 50 | 20 | 150 | |||
特性 | 單位 | E7 | E8 | E9 | E10 | E11 |
膠液儲期 | 無 | N | N | N | N | N |
介電常數溫度係數 | ppm/ oC | 40 | 39 | 38 | 35 | 34 |
介電常數 | 無 | 3.05 | 3.03 | 2.99 | 2.94 | 2.93 |
多層板漂錫耐熱性測試 | 無 | pass | pass | pass | pass | pass |
成分 | 名稱 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 |
第一化合物 | 100 | 100 | 100 | 100 | |||
第二化合物 | BVPE | 50 | 50 | ||||
共聚物1 | |||||||
共聚物2 | |||||||
其他化合物 | SA9000 | 50 | 100 | ||||
Ricon100 | 50 | 100 | |||||
BMI-70 | 50 | ||||||
DCPD | 50 | ||||||
硬化促進劑 | 25B | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
無機填充物 | SC2050 SMJ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
溶劑 | 甲苯 | 120 | 120 | 120 | 120 | 350 | 350 |
MEK | |||||||
特性 | 單位 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 |
膠液儲期 | 無 | N | N | N | N | Y | Y |
介電常數溫度係數 | ppm/ oC | 77 | 65 | 80 | 51 | 73 | 67 |
介電常數 | 無 | 3.61 | 3.42 | 3.82 | 3.31 | 3.71 | 3.43 |
多層板漂錫耐熱性測試 | 無 | pass | pass | pass | NG | NG | NG |
成分 | 名稱 | C7 | C8 | C9 | C10 | C11 | C12 |
第一化合物 | 150 | ||||||
第二化合物 | BVPE | 50 | 50 | 150 | |||
共聚物1 | 50 | ||||||
共聚物2 | 50 | ||||||
其他化合物 | SA9000 | 100 | 100 | ||||
Ricon100 | |||||||
BMI-70 | 100 | ||||||
DCPD | 100 | ||||||
硬化促進劑 | 25B | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
無機填充物 | SC2050 SMJ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
溶劑 | 甲苯 | 350 | 350 | 120 | 120 | 350 | 750 |
MEK | |||||||
特性 | 單位 | C7 | C8 | C9 | C10 | C11 | C12 |
膠液儲期 | 無 | Y | Y | N | N | N | Y |
介電常數溫度係數 | ppm/ oC | 90 | 61 | 85 | 80 | 60 | 無法成形 |
介電常數 | 無 | 3.80 | 3.35 | 3.43 | 3.29 | 3.00 | |
多層板漂錫耐熱性測試 | 無 | NG | NG | pass | pass | NG |
前述特性係參照以下方式製備待測物(樣品),再根據具體條件進行特性分析。
1、半固化片(prepreg,PP)
分別使用實施例及比較例之樹脂組合物(單位為重量份),將樹脂組合物中各成分加入攪拌槽內並混合均勻後形成膠液(varnish)。將膠液置入一含浸槽中,再將玻璃纖維布(例如規格為1078之E-玻璃纖維布(E-glass fiber fabric),購自Asahi公司)浸入上述含浸槽中,使樹脂組合物附著於玻璃纖維布上,再於100
oC至140
oC下進行加熱成半固化態(B-Stage),得到半固化片,其樹脂含量約為70%。
2、 含銅基板1(由兩張半固化片壓合而成)
準備兩張厚度為1盎司之HVLP3(hyper very low profile 3)銅箔以及兩張規格為1078之E-玻璃纖維布含浸各待測樣品(每一組實施例或每一組比較例)所製成之半固化片,每一張半固化片之樹脂含量約為70%。依銅箔、兩張半固化片及銅箔的順序進行疊合,於真空條件、壓合壓力為250 psi至600 psi及200
oC至220
oC溫度下,壓合90分鐘至120分鐘,形成含銅基板1。其中,兩張相互疊合之半固化片係固化形成兩銅箔間的絕緣層,絕緣層的樹脂含量約為70%。
3、 含銅基板2(由八張半固化片壓合而成)
準備兩張厚度為1盎司之HVLP3(hyper very low profile 3)銅箔以及八張規格為1078之E-玻璃纖維布含浸各待測樣品(每一組實施例或每一組比較例)所製成之半固化片,每一張半固化片之樹脂含量約為70%。依銅箔、八張半固化片及銅箔的順序進行疊合,於真空條件、壓合壓力為250 psi至600 psi及200
oC至220
oC溫度下,壓合90分鐘至120分鐘,形成含銅基板2。其中,八張相互疊合之半固化片係固化形成兩銅箔間的絕緣層,絕緣層的樹脂含量約為70%。
4、 不含銅基板1(由兩張半固化片壓合而成)
將上述含銅基板1經蝕刻去除兩面上的銅箔,以獲得不含銅基板1(由兩張半固化片壓合而成),不含銅基板1之樹脂含量約為70%。
對於前述待測樣品,各測試方法及其特性分析項目說明如下:
膠液儲期(Varnish shelf life)
將各組實施例及比較例的樹脂組合物調配成膠液(但均不添加二氧化矽),將均勻混合且完全溶解的膠液在25
oC環境下靜置擺放一個月 (30天),於第30天以人員肉眼觀察膠液有無褐色固態物質析出。若無析出則標示為「N」,代表膠液儲期大於或等於一個月,例如膠液儲期為一個月至一個半月,又例如膠液儲期為一個月至一個月又一週。若產生至少一個長度約0.5至5公厘的析出物(通常為褐色),則標示為「Y」,代表膠液儲期小於一個月。膠液若產生析出物會造成後續基板特性產生變異劣化。
介電常數溫度係數(temperature coefficient of dielectric constant,TCDk)
選用上述不含銅基板1(兩張半固化片壓合而成,樹脂含量約為70%),參照JIS C2565所述方法,在工作頻率10 GHz下,分別量測各待測樣品於-50
oC的介電常數(定義為Dk 1)以及150
oC的介電常數(定義為Dk 2)。介電常數溫度係數計算方式為|(Dk 2- Dk 1)/( 150 - (-50) )|,單位為ppm/
oC。一般而言,TCDk值差異大於或等於5 ppm/
oC代表不同待測樣品間存在顯著差異(存在顯著的技術困難度)。
介電常數(Dk)
選用不含銅基板1(兩張半固化片壓合而成,樹脂含量約為70%)為待測樣品。採用微波誘電分析儀(microwave dielectrometer,購自日本AET公司),參照JIS C2565所述方法,於室溫(約25
oC)且在10 GHz之頻率下測量各待測樣品。在10 GHz之測量頻率下,對於低介電常數材料而言,Dk值之差異大於或等於0.3代表不同基板的介電常數之間存在顯著差異(存在顯著的技術困難度)。
漂錫耐熱性(solder dipping, S/D)
使用含銅基板2(八張半固化片壓合而成,樹脂含量約為70%)為待測樣品。將待測樣品尺寸裁為長20公分且寬10公分,再參考IPC-TM-650 2.4.13.1所述方法,將樣品水平置於恆溫288°C的錫爐內的錫液面上,每次漂浮於錫上10秒後取出冷卻30秒計爲一回,再次將同一樣品的同一面置於錫面上10秒後取出冷卻30秒爲第二回,重複上述步驟至總共重複測試20回。完成20回測試後,將樣品切片再使用光學顯微鏡判斷有無爆板,每組共測試3個樣品。於測試結果中,3個樣品中有至少1個爆板即標示NG,反之3個皆無爆板則標示pass。一般而言,樣品內絕緣層與絕緣層間發生層間剝離即可稱爲爆板,層間剝離會在基板任意層間發生起泡分離的現象。
根據以上測試結果,可以觀察到以下現象。
比較例C1~C4的樹脂組合物中不含二(乙烯基苯基)乙烷、二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物或乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物,而是採用了其他極性較高(電負度差值的絕對值大於0.4)的化合物,製品在介電常數溫度係數、介電常數與多層板漂錫耐熱性等特性中的至少一者無法達到要求。
比較例C5~C10的樹脂組合物中不含本發明的第一化合物,而是使用其他化合物搭配本發明的第二化合物,製品在膠液儲期、介電常數溫度係數、介電常數與多層板漂錫耐熱性等特性中的至少一者無法達到要求。
比較例C11的樹脂組合物中僅使用第一化合物,不含第二化合物如二(乙烯基苯基)乙烷、二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物或乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物,製品在介電常數溫度係數與多層板漂錫耐熱性無法達到要求。
比較例C12的樹脂組合物中僅使用第二化合物,不含本發明的第一化合物,不僅膠液儲期不佳,且製品無法成型。
相較之下,本發明的樹脂組合物如實施例E1~E11可同時達到膠液儲期大於或等於30天、介電常數溫度係數小於或等於43 ppm/
oC、介電常數小於或等於3.15以及多層板漂錫耐熱性測試20回後不發生爆板等功效。
以上實施方式本質上僅為輔助說明,且並不欲用以限制申請標的之實施例或該等實施例的應用或用途。於本文中,用語「例示性」代表「作為一實例、範例或說明」。本文中任一種例示性的實施態樣並不必然可解讀為相對於其他實施態樣而言為較佳或較有利者。
此外,儘管已於前述實施方式中提出至少一例示性實施例或比較例,但應瞭解本發明仍可存在大量的變化。同樣應瞭解的是,本文所述之實施例並不欲用以透過任何方式限制所請求之申請標的之範圍、用途或組態。相反的,前述實施方式將可提供本領域具有通常知識者一種簡便的指引以實施所述之一或多種實施例。再者,可對元件之功能與排列進行各種變化而不脫離申請專利範圍所界定的範圍,且申請專利範圍包含已知的均等物及在本專利申請案提出申請時的所有可預見均等物。
無
Claims (7)
- 一種樹脂組合物,包括第一化合物及第二化合物,其中: 該第一化合物具有式(1)所示之結構: 式(1),其中n為1~20; 該第二化合物包括二(乙烯基苯基)乙烷、二乙烯基苯-乙基苯乙烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯共聚物或其組合;以及 該第一化合物及該第二化合物之重量比介於1:5及5:1之間。
- 如請求項1所述之樹脂組合物,其中,由該樹脂組合物製成的膠液的膠液儲期大於或等於30天。
- 如請求項1所述之樹脂組合物,其進一步包括無機填充物、硬化促進劑、阻燃劑、阻聚劑、溶劑、矽烷偶合劑、染色劑、增韌劑或其組合。
- 一種由請求項1所述之樹脂組合物製成之物品,其包括半固化片、樹脂膜、積層板或印刷電路板。
- 如請求項4所述之物品,其參考JIS C2565所述之方法於10 GHz之頻率下測量及計算而得的介電常數溫度係數係小於或等於43 ppm/ oC。
- 如請求項4所述之物品,其參考JIS C2565所述之方法於10 GHz之頻率下測量而得的介電常數係小於或等於3.15。
- 如請求項4所述之物品,其參考IPC-TM-650 2.4.13.1所述之方法進行多層板漂錫耐熱性測試20回後不發生爆板。
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