CN101654543B

CN101654543B - 环氧树脂组合物

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Publication number: CN101654543B
Application number: CN2009101860428A
Authority: CN
Inventors: 张志刚; 张忠
Original assignee: Ventec Electronics Suzhou Co Ltd
Current assignee: Ventec Electronics Suzhou Co Ltd
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: CN101654543A

Abstract

本发明涉及一种环氧树脂组合物，按重量份计，该组合物的原料物质包括a)环氧树脂100份；b)固化剂10～40份；c)固化促进剂0～0.02份；d)阻燃剂10～40份以及e)白云母粉5～40份。本发明应用于覆铜板上，与覆铜板的增强材料具有更接近的热膨胀系数，并且其同时还提供覆铜板优异的耐热性能，适于电路板无铅制程。此外，使用本发明的层压板脆性较低，利于加工成型和降低成本。

Description

环氧树脂组合物

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂组合物。

背景技术

目前，电子产品充斥着我们的世界，已成为人们的生活必需品，作为电子产品原材料的覆铜板的应用量不断增加。一方面，随着科技的发展，电子产品的使用环境越来越复杂，产品内部的布线越来越窄，逐步向高精密度、高集成化发展，这就要求作为原材料的覆铜板的综合性能优异；另一方面，随着“环境保护”、“绿色产品”等口号的提出，对覆铜板中有害物质的含量的要求越来越严格，其中就包括要求铅的含量在0.1wt％以下，这就将电路板的加工、焊接、组装等带入了“无铅化”的环境，无铅焊接时代的到来导致了焊料的更新换代，无铅焊料的焊接温度相比常规的锡铅焊料提高，因此，要求无铅制程的覆铜板具有更高的耐热温度。

覆铜板主要由树脂、增强材料以及铜箔组成，其中增强材料以及铜箔热性能远高于树脂，所以，树脂的耐热性决定了整个覆铜板的热性能，所有树脂中，环氧树脂由于具优异的粘接性等综合性能而成为最常用的树脂。为了提升耐热性，传统的环氧树脂已逐渐被高性能环氧取代，高性能环氧在加热固化时形成比普通环氧树脂更加致密的网络结构、更高的交联密度以及更多的耐热单元，从而导致了更优的耐热性能。然而，单纯的树脂的耐热性远达不到应用的要求。并且即使某些环氧树脂具有较高的耐热性，然而它们的热膨胀系数(CTE)远高于增强材料，更加不会与铜箔以及电子元件的CTE相匹配。而随着电路板的高密度化，焊接点面积不断缩少，这种CTE之间的差别将会导致材料内部巨大的内应力，严重时会造成金属化孔镀层断裂而失效，降低电路板的可靠性。

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组合物，其固化后形成的材料与覆铜板的增强材料具有更接近的热膨胀系数，并且其同时还提供覆铜板优异的耐热性能和加工性能。

为解决以上技术问题，本发明采取的如下技术方案：

一种环氧树脂组合物，按重量份计，该组合物的原料物质包括a)环氧树脂100份；b)固化剂10～40份；c)固化促进剂0～0.02份；d)有机阻燃剂10～40份以及e)白云母粉5～40份。

根据本发明，环氧树脂可以为选自双酚A环氧、四溴双酚A型环氧树脂、多官能环氧树脂、酚醛环氧树脂、无卤环氧等本领域常规的环氧树脂中的一种或多种。固化剂可以为酚醛类、双氰胺、酸酐固化剂、磷胺类固化剂、多元胺胺类固化剂中一种或多种；有机阻燃剂可以为四溴双酚A、DOPO类、磷酸酯、苯并恶嗪、氯烷基磷酸缩水甘油酯中的一种或多种。

根据本发明，白云母粉可以是由天然白云母直接加工而具有成一定规格、可商购获得的粉末，或者其还可以是经过了特定处理例如煅烧处理、表面处理的白云母粉。白云母粉的平均粒径优选为800nm～15μm，更优选1～8μm，径厚比优选为5～60∶1。

根据本发明的一个方面，优选莫氏硬度在1.8～2.3之间、弹性系数在1400～2500MPa之间的白云母粉，白云母粉的低的硬度结合弹性薄片的特性使得所得环氧树脂组合物的脆性大大降低，且利于层压板的机械加工，特别是降低了捞边时的刀具磨损。

在本发明的一个优选实施方案中，所述的e)组分为经过表面偶联处理的白云母粉。表面偶联处理是指使白云母粉与偶联剂在分散剂中、于40℃～100℃下保温搅拌1.5～4小时。其中，偶联剂可以为选自氨基硅烷偶联剂、环氧硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂及铝酸酯偶联剂中的一种或它们的任意组合，偶联剂的用量为白云母粉质量的0.005～0.015倍，但优选以用量为白云母粉质量的0.009～0.011倍的氨基硅烷偶联剂作为偶联剂；分散剂优选为异丙醇，此时，偶联处理优选在温度40℃～60℃下进行。

根据本发明，e)组分与a)组分的重量比优选为0.1～0.35∶1。

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：

本发明应用于覆铜板上，与覆铜板的增强材料具有更接近的热膨胀系数，并且其同时还提供覆铜板优异的耐热性能，适于电路板无铅制程。此外，使用本发明的层压板脆性较低，利于加工成型和降低成本。

附图说明

图1为实施例2的落锤测试结果图；

图2为对比例1的落锤测试结果图。

具体实施方式

本发明中，环氧树脂主要由环氧树脂、固化剂、固化促进剂、有机阻燃剂以及白云母粉组成，其中，可根据本领域的常规技术来选择合适的环氧树脂、固化剂、固化促进剂及阻燃剂。

使用在本发明实施例中的白云母粉由吴江新盈材料科技有限公司提供，为单斜晶系薄片状晶体，薄片具有弹性，弹性系数为1400～2500MPa MPa；平均粒径为1～8μm，体积电阻率1016Ω·cm，可耐5000V电压，吸湿率低，最高使用温度可达500℃，并且350℃与100℃时的失重之差小于1％，白云母粉的水悬浮液pH值为7～8，呈中性，对树脂固化过程无影响。

下面结合具体的实施例对本发明进行详细的说明，但不限于这些实施例。

实施例1

按照本实施例的环氧树脂组合物，以重量g计，其原料组成为：环氧树脂(Dow Chemical，XQ82937，溴含量11.3％)125g；环氧树脂(宏昌电子材料，GEBR555A75，溴含量18-21％)271g；四官能团环氧树脂(Hexion SpecialtyChemicals，1031)4g；RTC(Dow，线性酚醛固化剂)398g；KPH-L2003(Kolon线性酚醛固化剂)127g；2-甲基咪唑0.153g；白云母粉(吴江新盈材料科技有限公司，2168)40g。各原料组分按比例混合即得所述环氧树脂组合物。

实施例2

按照本实施例的环氧树脂组合物，以重量g计，其原料组成为：环氧树脂(Dow Chemical，XQ82937，溴含量11.3％)125g；环氧树脂(宏昌电子材料，GEBR555A75，溴含量18-21％)271g；四官能团环氧树脂(Hexion SpecialtyChemicals，1031)4g；RTC398g；KPH-L2003127g；2-甲基咪唑0.153g；白云母粉80g。其中，白云母粉通过如下方法制备：

取100g白云母粉(吴江新盈材料科技有限公司，2168)，将其加入到450ml异丙醇中，然后加入1g氨基硅烷偶联剂，于50℃下保温搅拌2小时，然后干燥除去异丙醇，得用作组合物原料的白云母粉。

各原料组分按比例混合即得环氧树脂组合物。

实施例3

按照本实施例的环氧树脂组合物，以重量g计，其原料组成为：环氧树脂(Dow Chemical，XQ82937，溴含量11.3％)125g；环氧树脂(宏昌电子材料，GEBR555A75，溴含量18-21％)271g；四官能团环氧树脂(Hexion SpecialtyChemicals，1031)4g；RTC39 8g；KPH-L2003127g；2-甲基咪唑0.153g；白云母粉(吴江新盈材料科技有限公司，2168)120g。各原料组分按比例混合即得所述环氧树脂组合物。

实施例4

按照本实施例的环氧树脂组合物，以重量g计，其原料组成为：环氧树脂(Dow Chemical，XQ82937，溴含量11.3％)125g；环氧树脂(宏昌电子材料，GEBR555A75，溴含量18-21％)271g；四官能团环氧树脂(Hexion SpecialtyChemicals，1031)4g；RTC39 8g；KPH-L2003 127g；2-甲基咪唑0.153g；白云母粉200g。各原料组分按比例混合即得所述环氧树脂组合物。其中，白云母粉依照下述方法制备：

取100g白云母粉(吴江新盈材料科技有限公司，2168)，将其加入到450ml异丙醇中，然后加入1g环氧硅烷偶联剂，于50℃下保温搅拌2小时，然后干燥除去异丙醇，得用作组合物原料的白云母粉。

实施例5

按照本实施例的环氧树脂组合物，以重量g计，其原料组成为：环氧树脂(Dow Chemical，XQ82937，溴含量11.3％)125g；环氧树脂(宏昌电子材料，GEBR555A75，溴含量18-21％)271g；四官能团环氧树脂(Hexion SpecialtyChemicals，1031)4g；RTC398g；KPH-L2003127g；2-甲基咪唑0.153g ；白云母粉40g ；二氧化硅40g。其中，白云母粉按与实施例2相同的方法制备。

对比例1～2

对比例1的环氧树脂组合物原料基本同实施例1，不同的是，其不含白云母粉，而含有80g二氧化硅。

对比例2的环氧树脂组合物原料基本同实施例1，不同的是，其不含白云母粉，而含有80g氢氧化铝。

性能测试

一、实施例1～5及对比例1～2的环氧树脂组合物的流胶特性，见表1。

表1

实施例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2
								流胶特性	8.5	7	8.2	7.8	9	12	13.5

从表1中可见，白云母粉对树脂流胶的控制帮助较大，利于层压板的加工成型。

二、由实施例1～5及对比例1～2的环氧树脂组合物制得层压板的脆性测试。

以玻璃纤维布(7628，TGF)为基布，应用上述实施例1～5及对比例1～2所得环氧树脂组合物来制得厚度为1.5mm的层压板(采用常规的工艺条件)。

本发明采用落锤测试方法研究层压板的脆性：在相同重量落锤冲击后，基材背面的裂纹清晰，十字架明显，说明材料受外力作用时裂痕扩展慢，脆性小。对比图1与图2，可以看出，含有本发明树脂的层压板的脆性较小。

三、由实施例1～5及对比例1～2的环氧树脂组合物制得层压板的捞边测试。

将层压板蚀刻为基材后，干燥，放至捞边设备上，采用1.5mm的铣刀进行捞边测试，捞边厚度为4.5mm，测试结果见表2。

表2

实施例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2
								捞边米数	26.5	33	27.5	29.5	18	12.5	12

四、覆铜箔基板的性能测试。

采用采用IPC-TM650的测试方法对实施例1～5及对比例1～2的环氧树脂组合物制得的覆铜箔基板进行测试，结果见表3。

表3

综上所述，软质、具有适当径厚比以及弹性的薄片状白云母粉的加入降低了环氧树脂体系的脆性，大大降低了层压板捞边时刀具的损耗，增加了捞边米数，不仅从原物料方面降低生产成本，更减少了设备损耗成本；使用偶联剂对白云母粉进行表面处理，增加了白云母粉在环氧树脂中的分散，所得层压板除了具有低脆性，还具有低的热膨胀系数、低吸湿率、高耐热性以及V0级的阻燃性，适合电路板无铅制程。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种环氧树脂组合物，其特征在于：按重量份计，该组合物的原料物质包括a)环氧树脂100份；b)固化剂10～40份；c)固化促进剂0～0.02份；d)有机阻燃剂10～40份以及e)白云母粉5～40份，所述的白云母粉的平均粒径为800nm～15μm，径厚比为5～60∶1，所述的白云母粉的莫氏硬度在1.8～2.3之间，弹性系数在1400～2500MPa之间。

2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的有机阻燃剂为四溴双酚A、DOPO类、磷酸酯、苯并恶嗪、氯烷基磷酸缩水甘油酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的e)组分为经过表面偶联处理的白云母粉。

4.根据权利要求3所述的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的表面偶联处理是指使白云母粉与偶联剂在分散剂中、于40℃～100℃下保温搅拌1.5～4小时，其中，偶联剂的用量为白云母粉质量的0.005～0.015倍。

5.根据权利要求3或4所述的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的偶联剂为选自氨基硅烷偶联剂、环氧硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂及铝酸酯偶联剂中的一种或它们的任意组合。

6.根据权利要求5所述的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的偶联剂为氨基硅烷偶联剂，其用量为白云母粉质量的0.009～0.011倍。

7.根据权利要求6所述的环氧树脂组合物，其特征在于：所述的分散剂为异丙醇，所述偶联处理在温度40℃～60℃下进行。

8.根据权利要求1或3所述的环氧树脂组合物，其特征在于：所述e)组分与所述a)组分的重量比为0.1～0.35∶1。