CN101376734A - 一种环氧树脂胶液、使用该胶液制成的印刷线路板用层压板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环氧树脂胶液、使用该胶液制成的印刷线路板用层压板及其制作方法，本发明的环氧树脂胶液中，每100份环氧树脂中加入滑石粉2.5～20份，且该滑石粉满足分子式3MgO·4SiO₂·H₂O，同时还要求滑石粉的最大尺寸在40微米以下。使用该胶液制作的层压板制作简单、具有优异的钻孔性能，钻孔方便；该层压板还具有优异的电性能，环氧树脂Z方向热膨胀系数比较低，线路失效率低，适合用于印刷线路板；另外，使用滑石粉为无机填料，层压板的制作成本较低。

Description

一种环氧树脂胶液、使用该胶液制成的印刷线路板用层压板及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种制作层压板用的环氧树脂胶液，本发明还涉及一种印刷线路板用的层压板及其制作方法。

背景技术

1988年，McGraw-Hill出版社第三次编辑的《线路板手册》，写到了通常的被认证基板类型有FR-2(酚醛纸基)、FR-3(环氧纸基)、FR-4(环氧玻璃布)及CEM-1(环氧纸基)，但内部粘合层外层增强材料是玻璃布)，这四种基板中，FR-2的成本最低，然而它的电性能和物理性能比较差。CEM-1改善了材料的电性能和物理性能，但是成本最高。因此，目前研究较多的是FR-4。

环氧树脂基板的玻璃态转化温度高，耐热性好，这是很多低Tg值树脂无法比拟的，但是环氧树脂基板增加了材料的脆性，降低了机械性能。由于在线路板制作过程中，层压板需裁切、钻孔、冲孔，尤其是层压板在钻孔时都是叠在一起钻以提高效率，如此将产生许多树脂屑，这是不期望的，可能会影响线路精度，导电能力交接处结构。对钻孔也不好，特别是玻璃态转化温度比较高的树脂，脆性增强，钻孔不清晰。另外，环氧树脂Z方向热膨胀系数比较高，线路失效率高。

针对环氧树脂在具体应用时存在的上述不足，提出了一些改进的方案。US5264065的专利中提到了无机填料在控制基材Z方向热膨胀系数方面非常有用，通常每100份树脂中加30-100份填料。JP 222，950(1989)，JP 199，643(1982)，JP 97，633(1989)，JP 120，330(1990)等报道了无机填料用在基材中用于降低胶流量，改善钻孔加工能力。在环氧树脂中加入无机填料还可以降低基材成本，当加入的无机填料是具有阻燃功能的无机粒子如氢氧化铝等，还能够增强树脂的阻燃性。如上所述，无机填料的添加可以带来改善材料的韧性，降低成本等优点，但是其存在的问题是，可能会腐蚀从而磨损裁切和冲孔工具，对无机填料的要求很多。首先，用于纸基或玻璃布，无机填料必须和环氧树脂相容；填料颗粒尺寸需适当，在树脂中有好的散布，不能太大影响了线路距离，不能成团，密度和环氧树脂接近，在表面既不能定也不能漂浮。填料不能降低树脂的电性能特别是层压板的电性能；填料不能影响层压板要满足的高温测试如漂锡。而并非所有的无机填料都可以满足上述要求，而且由于无机填料不导电，加入无机填料后，通常都会降低基板的电性能，因此，亟需提供一种能满足上述要求，且在改善基板性能的同时不会降低电性能的无机填料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种环氧树脂胶液，用该胶液制作的层压板在钻孔时的掉屑率低。

本发明还要提供一种印刷线路板用层压板，该层压板在具有优异的电性能的同时，具有优良的钻孔性能，其树脂层。

本发明还要提供的一种印刷线路板用层压板的制备方法，该方法可制得具有优异电性能和钻孔性能的层压板，满足印刷线路板使用的要求。

为解决以上技术问题，本发明的一种技术方案是：

一种用于制作层压板的环氧树脂胶液，其由环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促进剂、无机填料及溶剂组成，特别是，每100份环氧树脂中加入无机填料2.5～20份，无机填料为滑石粉，其满足分子式3MgO.4SiO_2·H₂O，并且滑石粉的最大尺寸在40微米以下。

优选的，每100份环氧树脂中加入滑石粉10～15份。

所述的滑石粉为扁平状。

所述的滑石粉的吸湿率在0.01％以下。

所述的固化剂为酚醛树脂或酚醛树脂与双氰胺的混合物，每100份环氧树脂中加入酚醛树脂40～60份、双氰胺0～2份。

本发明的另一技术方案是：一种印刷线路板用层压板，包括基布、覆设在所述基布上的中间树脂层以及覆设在所述的中间树脂层上的铜箔基板，所述的中间树脂层由基布表面浸渍胶液，经固化形成，所述的胶液由环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促进剂、无机填料和溶剂组成，特别是，每100份环氧树脂中加入无机填料2.5～20份，所述的无机填料为滑石粉，该滑石粉满足分子式3MgO.4SiO_2·H₂O，并且滑石粉的最大尺寸在40微米以下。

优选的，每100份环氧树脂中加入滑石粉10～15份。

本发明的又一技术方案是：一种印刷线路板用层压板的制作方法，顺次包括制备胶液、上胶制得半固化片和热压得到层压板的步骤，其中，胶液具有上述的配方，其通过在25～40℃下，向配料容器中加入环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促进剂、溶剂和无机填料，搅拌均匀制得；

所述的上胶是指将胶布浸渍在上述胶液中，然后将浸过胶液的胶布在烤箱中烘烤制得半固化片，其中，烘烤温度为190～260℃；

所述的热压是指将裁剪好的半固化片与铜箔基板组合好后，放入真空热压机中，在热盘温度50～225℃、压力5～32Kg/cm2下压制，得到覆铜箔基板即为所述的印刷线路板用层压板。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

申请人通过大量实验总结得出，滑石粉可以提高层压板钻孔性能且不会影响其电性能，但是并非所有滑石粉都具有所述的效果，只有当滑石粉的添加量在2.5～20份时(每100份环氧树脂)，且满足分子式3MgO.4SiO_2·H₂O的滑石粉，才会具有较好的效果；另外，对滑石粉的尺寸也有着严格的要求，其最大尺寸不能超过40微米。本发明的层压板具有成本低、钻孔性能好、电性能优异的优点，环氧树脂Z方向热膨胀系数比较低，线路失效率低，适合用于印刷线路板。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

(1)关于滑石粉的介绍：

美国特矿公司FS2500的滑石粉和辽宁海成AG6099(均为扁平状)：硅、镁、钙、铁、铝、锰、钾、钛、氯、硫别是52.8、24.7、1.1、3.2、0.6、0.0、0.0、0.1、0.1、0.1。

纽约矿石公司Nytal 400对应的这些元素含量40.0、24.3、16.7、0.3、0.1、0.4、0.3、0.1、0.2、0.1，另外还有少量的Na、Cr、Sr元素。Nytal 400含有更多的钙和明显数量的氯、钠、钾。

FS2500和AG609具有结构：Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂和少量的Mg_3·Si₂O_5·(OH)₄。Nytal400具有结构：Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂和Mg₃Si₂O_5·(OH)₄的混合物，且其含有少量的CaO.SO₂Mg_3·Si₂O₅(OH)₄。

FS2500和AG609通过水洗阴离子法(样品置于60度纯水中15分钟，用Dionex DX-300仪器分析)测得氯离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子(％)分别为0.0021、0.00034、0.00048、0.0034。

Nytal400中氯离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子400分别为0.0031、0.00032、0.00046、0.0284。

FS2500和AG609的吸湿率在0.01％以下；Nytal400的吸湿率在0.3％以下。

(2)、粉末测试掉屑率

粉末测试就是测量预浸织物在粉碎一定次数时掉屑损失的数量，方法是：5＂＊5＂(127毫米＊127毫米)大小的块，称重G₀，然后用裁纸刀切成宽度为0.5＂(12.7毫米)的条片，然后条片裁切边缘在经过刷去那些松动的部分，再次称重。重量差被定义为裁切时产生的掉屑G₁。掉屑率为1000G₁/G₀(％)的比值。

实施例1

按照本实施例的环氧树脂胶液的配方为：环氧树脂(XU19704，陶氏化学，Tg 170)119g、乙二醇27g，2-甲基咪唑0.5g(固化促进剂)、双氰胺1.0g、酚醛树脂(XZ92535)50g、滑石粉(美国特矿公司FS2500或辽宁海成AG609)13g，其中滑石粉在使用之前，保证其最大尺寸不大于40微米，平均尺寸在20微米左右。

按如下步骤制作层压板：

(1)、制备胶液：在35℃左右，向配料容器中加入配方量的环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促进剂、溶剂和无机填料，搅拌均匀制得；

(2)、上胶：指将胶布浸渍在上述胶液中，然后将浸过胶液的胶布在烤箱中烘烤制得半固化片，其中，烘烤温度为220℃左右；

(3)、热压：将裁剪好的半固化片与铜箔基板组合好后，放入真空热压机中，在热盘温度50～225℃、压力5～32Kg/cm2下压制，得到覆铜箔基板即为层压板。

将按上述配方制作的1.5mm的层压板，叠层钻孔，钻孔参数同环氧树脂Tg130材料的钻孔参数，每叠四层进行钻孔，重复钻孔三次，经测试均无毛刺。层压板在粉末测试时的掉屑率为1.10％。

将按上述配方制作的0.2mm的层压板经IPC测试时，介电强度超过1300伏/条(51.8伏/毫米)。

实施例2-

按照本实施例的环氧树脂胶液的配方与实施例1基本相同，不同的是所采用的滑石粉为10g Nytal 400，按该配方制得的0.2mm的层压板经IPC测试，介电强度为625伏/条。层压板在粉末测试时的掉屑率为1.25％。

实施例3

按照本实施例的环氧树脂胶液的配方与实施例1基本相同，不同的是所采用的滑石粉为7.5g Nytal 400和2.5g FS2500，按该配方制得的0.2mm的层压板经IPC测试，介电强度为678伏/条。层压板在粉末测试时的掉屑率为1.23％。

实施例4

按照本实施例的环氧树脂胶液的配方与实施例1基本相同，不同的是所采用的滑石粉为2.5g Nytal 400和7.5g FS2500，按该配方制得的0.2mm的层压板经IPC测试，介电强度为904伏/条。层压板在粉末测试时的掉屑率为1.19％。

实施例5

按照本实施例的环氧树脂胶液的配方与实施例1基本相同，不同的是所采用的滑石粉为10g FS2500，按该配方制得的0.2mm的层压板经IPC测试，介电强度为1348伏/条。层压板在粉末测试时的掉屑率为1.12％。

从上述实施例1-6可知，型号为FS2500或A G609的滑石粉，可提高层压板的钻孔性能，降低掉屑率，而且其电性能也比使用Nytal 400滑石粉的层压板的性能优异。

实施例6

按照本实施例的环氧树脂胶液的配方为：环氧树脂(XU19704，陶氏化学，Tg170)100g、乙二醇5g，2-甲基咪唑0.5g(固化促进剂)、双氰胺1.0g、酚醛树脂(XZ92535)50g、FS2500 2.5g。

按同实施例1相同的制作方法制作厚度为1.2mm的层压板，TMA测得的Z向膨胀系数如表1。

表1

 

	CTE(PPM/℃)
		<Tg	53
>Tg	254
		20℃～288℃	166

对比例1

按照本例的不添加滑石粉的环氧树脂胶液的配方为：环氧树脂(XU19704，Tg170)100g、乙二醇5g，2-甲基咪唑0.5g(固化促进剂)、双氰胺1.0g、酚醛树脂(XZ92535)50g。

按同实施例1相同的制作方法制作厚度为1.2mm的层压板，其掉屑率为2.58％，TMA测得的Z向膨胀系数在如表2。

表2

 

	CTE(PPM/℃)
		<Tg	65
>Tg	290
		20℃～288℃	190

从实施例6和对比1可看出，型号为FS2500或AG609的滑石粉，可以有效降低环氧树脂Z向的热膨胀系数。

Claims (10)

1、一种用于制作层压板的环氧树脂胶液，其由环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促进剂、无机填料及溶剂组成，其特征在于：每100份环氧树脂中加入无机填料2.5～20份，所述的无机填料为滑石粉，该滑石粉满足分子式3MgO.4SiO₂.H₂O，并且滑石粉的最大尺寸在40微米以下。

2、根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶液，其特征在于：每100份环氧树脂中加入滑石粉10～15份。

3、根据权利要求1或2所述的一种环氧树脂胶液，其特征在于：所述的滑石粉为扁平状。

4、根据权利要求1或2所述的一种环氧树脂胶液，其特征在于：所述的滑石粉的吸湿率在0.01％以下。

5、根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶液，其特征在于：所述的固化剂为酚醛树脂或酚醛树脂与双氰胺的混合物，每100份环氧树脂中加入酚醛树脂40～60份、双氰胺0～2份。

6、一种印刷线路板用层压板，包括基布、覆设在所述基布上的中间树脂层以及覆设在所述的中间树脂层上的铜箔基板，所述的中间树脂层由基布表面浸渍胶液，经固化形成，所述的胶液由环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促进剂、无机填料和溶剂组成，其特征在于：每100份环氧树脂中加入无机填料2.5～20份，所述的无机填料为滑石粉，该滑石粉满足分子式3MgO.4SiO₂.H₂O，并且滑石粉的最大尺寸在40微米以下。

7、根据权利要求6所述的一种印刷线路板用层压板，其特征在于：每100份环氧树脂中加入滑石粉10～15份。

8、根据权利要求6或7所述的一种印刷线路板用层压板，其特征在于：所述的滑石粉为扁平状。

9、根据权利要求6或7所述的一种印刷线路板用层压板，其特征在于：所述的滑石粉的吸湿率在0.01％以下。

10、一种印刷线路板用层压板的制作方法，顺次包括制备胶液、上胶制得半固化片和热压得到层压板的步骤，其特征在于：

胶液具有如权利要求1所述的配方，其是通过在25～40℃下，向配料容器中加入环氧树脂、固化剂、偶联剂、固化促进剂、溶剂和无机填料，搅拌均匀制得；

所述的上胶是指将胶布浸渍在上述胶液中，然后将浸过胶液的胶布在烤箱中烘烤制得半固化片，其中，烘烤温度为190～260℃；

所述的热压是指将裁剪好的半固化片与铜箔基板组合好后，放入真空热压机中，在热盘温度50～225℃、压力5～32Kg/cm²下压制，得到覆铜箔基板即为所述的印刷线路板用层压板。