CN101885900A - 树脂组合物及使用其制作的粘结片与覆铜板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种树脂组合物及使用其制作的粘结片与覆铜板及其制作方法，该树脂组合物包括溴化环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、异辛酸锌催化剂及溶剂；使用该树脂制作的粘结片包括增强材料及浸润于增强材料上的基材，基材为上述树脂组合物；使用上述树脂组合物制作的覆铜板，包括层压板及压覆于层压板一侧或两侧的铜箔，该层压板包括数片相粘合的粘结片，粘结片采用所述树脂组合物制成。本发明采用双马来酰亚胺树脂、氰酸酯及环氧树脂共混改性制得的树脂组合物，具有高Tg、低热膨胀系数的特征，从而使用其制作的覆铜板具有高Tg、低热膨胀系数，且具有高剥离强度，及低介电常数与介电损耗，制作工艺简单，适用于国内IC封装行业以及HDI多层PCB对材料的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂组合物，尤其涉及一种树脂组合物及使用其制作的IC封装用粘结片与覆铜板及其制作方法。
背景技术
BT覆铜板由BT(一种含有双马来酰亚胺-三嗪树脂结构的树脂)树脂制成，其具有高Tg、优秀的介电性能及低热膨胀性能，普遍用于HDI多层PCB和封装基材。BT板最先由三菱瓦斯开发并垄断市场，现在国外主要厂商也都推出了他们的BT板(有的对外称是“与BT相当的覆铜板”)。市场上较有代表性的BT覆铜板有：三菱瓦斯的CCL-HL832、ISOLA的G200、PCL-GI-180(原Polyclad)、Nelco的N5000等。但由于BT树脂需要特殊工艺合成，一般厂商均自产自销。
发明内容
本发明的目的在于提供一种树脂组合物，其通过双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂及环氧树脂共混改性制得，具有高Tg(玻璃化转变温度)，使用其制作的覆铜板具有高Tg等性能，适用于IC封装的基板材料。
本发明的另一目的在于提供使用上述树脂组合物制作的粘结片，具有高玻璃化转变温度。
本发明的又一目的在于提供使用上述树脂组合物制作的覆铜板及其制作方法，所制得的覆铜板具有高玻璃化转变温度等性能，适用于IC封装的基板材料，且其制作方法流程简易，成本低。
为实现上述目的，本发明提供一种树脂组合物，按固体重量份计算，其包括组分及其重量份为：溴化环氧树脂30-70份、双马来酰亚胺树脂3-30份、氰酸酯树脂20-60份、及异辛酸锌催化剂0.00005-0.02份，还包括适量溶剂。
所述溴化环氧树脂包括四溴双酚A、及酚-苯甲醛多官能基环氧树脂、双官能基环氧树脂或溴双官能基环氧树脂中的一种或几种。其中溴含量占树脂组合物固体重量比例的10～30％。
所述双马来酰亚胺树脂为分子结构中含有两个以上马来酰亚胺基团的化合物，所述双马来酰亚胺树脂结构式如下：
所述氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯、双环戊二烯双酚型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、四甲基双酚F型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、双酚F型氰酸酯或双酚E型氰酸酯中的一种。
所述氰酸酯树脂优选双酚A型氰酸酯，其结构式如下：
所述溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、甲基乙基酮(MEK)、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基甲酰胺中的一种或几种。
同时，本发明提供一种使用上述树脂组合物制作的粘结片，其包括增强材料及浸润于增强材料上的基材，所述基材为所述树脂组合物的胶液。所述增强材料采用天然纤维、有机合成纤维、有机织物或无机纤维。
另外，本发明还提供一种使用上述树脂组合物制作的覆铜板及其制作方法，该覆铜板包括层压板及压覆于层压板一侧或两侧的铜箔，该层压板包括数片相粘合的粘结片，所述粘结片采用所述树脂组合物制成。
上述覆铜板的制作方法包括如下步骤：
步骤一、制备树脂组合物胶液：先将双马来酰亚胺树脂的粉末固体用溶剂溶解至清澈透明，依次投入氰酸酯树脂、异辛酸锌溶液、溴化环氧树脂，均匀搅拌形成树脂组合物胶液；所制得胶液中固体含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s；
步骤二、上胶制备粘结片：将增强材料浸入上述制得的树脂组合物胶液中进行含浸，将含浸好的增强材料置于170℃的烘箱中烘4-9min，经半固化后制得粘结片；
步骤三、层压制备覆铜板：采用上述制得的粘结片，按设定将数张粘结片粘合一起制成层压板，再在层压板的一面或两面上粘合铜箔，经固化层压后制得覆铜板；所述固化温度为170-210℃，优选190℃，固化时间为90-150min，优选120min。
本发明的有益效果：本发明采用双马来酰亚胺树脂、氰酸酯及环氧树脂共混改性制得的树脂组合物，具有高Tg(玻璃化转变温度)及低热膨胀系数，从而使用其制作的覆铜板具有高Tg、低热膨胀系数，且具有高剥离强度，及低介电常数与介电损耗，性能可以达到BT覆铜板的水平，且其制作方法流程简易，成本低，适用于国内IC封装行业以及HDI多层PCB对材料的需要。
具体实施方式
本发明的树脂组合物，其通过双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂及环氧树脂共混改性制得，按固体重量份计算，其包括组分及其重量份为：溴化环氧树脂30-70份、双马来酰亚胺树脂3-30份、氰酸酯树脂20-60份、及异辛酸锌催化剂0.00005％-0.02份，还包括适量溶剂。
所述溴化环氧树脂包括四溴双酚A、及酚-苯甲醛多官能基环氧树脂、双官能基环氧树脂或溴双官能基环氧树脂中的一种或几种。其中溴含量占树脂组合物固体重量比例的10～30％。所述溴化环氧树脂包括有一般使用的普通溴化环氧树脂及高溴化环氧树脂。普通溴化环氧树脂可采用溴化双酚A型环氧树脂(如DER530)等这类溴化环氧树脂，其是当前在普通FR-4中用量最大的一类环氧树脂。该类环氧树脂在柔韧性、粘结性等方面都具备了很大的优势，可用作树脂组合物的环氧树脂主体。高溴环氧树脂的运用主要用于提高产品的阻燃性。
所述双马来亚酰树脂(BMI)为该树脂组合物的关键组成材料，其结构式如下：
所述氰酸酯(CE)也为该树脂组合物的关键组成材料，其为双酚A型氰酸酯、双环戊二烯双酚型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、四甲基双酚F型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、双酚F型氰酸酯或双酚E型氰酸酯中的一种。本发明实施例中，优选双酚A型氰酸酯。所述双酚A型氰酸酯结构式如下：
所述溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、甲基乙基酮(MEK)、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基甲酰胺中的一种或几种。
本发明提供的使用上述树脂组合物制作的粘结片，其包括增强材料及浸润于增强材料上的基材，所述基材为所述的树脂组合物。所述增强材料采用天然纤维、有机合成纤维、有机织物或无机纤维，如采用玻纤布。
另外，本发明提供的使用上述树脂组合物制作的覆铜板及其制作方法，该覆铜板包括层压板及压覆于层压板一侧或两侧的铜箔，该层压板包括数片相粘合的粘结片，所述粘结片采用所述树脂组合物制成。
所述覆铜板的制作方法包括如下步骤：
步骤一、制备树脂组合物胶液：先将双马来酰亚胺树脂的粉末固体用溶剂溶解至清澈透明，依次投入氰酸酯树脂、异辛酸锌溶液、溴化环氧树脂，均匀搅拌形成树脂组合物胶液；所制得胶液中固体含量为55-70％，凝胶化时间200-350s；
步骤二、上胶制备粘结片：将增强材料浸入上述制得的树脂组合物胶液中进行含浸，将含浸好的增强材料置于170℃的烘箱中烘4-9min，经半固化后制得粘结片；
步骤三、层压制备覆铜板：采用上述制得的粘结片，按设定将数张粘结片粘合一起制成层压板，再在层压板的一面或两面上粘合铜箔，经固化层压后制得覆铜板。所述固化温度为170-210℃，优选190℃，固化时间为90-150min，优选120min。
兹将本发明实施例详细说明如下，但本发明并非局限在实施例范围。
本发明的实施例中，层压板使用了八张粘结片和双面1OZ铜箔叠加制得，通过真空压机进行层压制成双面覆铜箔层压板。针对上述制成的IC封装基板用的覆铜板测试其热膨胀系数、耐热性、玻璃化转变温度等，如下述实施例进一步给予详加说明与描述。
实施例1：
先将13份双马来酰亚胺粉末固体用溶剂DMF、MEK溶解至清澈透明，依次投入30份氰酸酯树脂HF-10、0.01份异辛酸锌催化剂、43份溴化环氧树脂(DER530)及14份高溴环氧树脂(EPICLON153溴化环氧树脂)，均匀搅拌形成胶液；所制得胶液中固体树脂含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s。将玻纤布浸入上述树脂组合物胶液中含浸，将含浸好的玻纤布放入烤箱中烘烤，经半固化后制得粘结片；该步骤适用FR-4的上胶模式，而其烘烤温度要求高于FR-4，采用170℃烘4-9min，经半固化后制得粘结片。采用上述制得的粘结片，将八张粘结片粘合叠加一起，两面上覆铜箔，置于压机在固化温度为190℃，固化时间120分钟的层压条件下压合，制得覆铜板。
实施例2：
先将23份双马来酰亚胺粉末固体用溶剂DMF、MEK溶解至清澈透明，依次投入20份氰酸酯树脂HF-10、0.008份异辛酸锌催化剂、43份溴化环氧树脂(DER530)及14份高溴环氧树脂(EPICLON153溴化环氧树脂)，均匀搅拌形成胶液；所制得胶液中固体树脂含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s。将玻纤布浸入上述树脂组合物胶液中，将含浸好的玻纤布放入烤箱中烘烤，经半固化后制得粘结片；该步骤适用FR-4的上胶模式，而其烘烤温度要求高于FR-4，于170℃的烘箱中烘4-9min经半固化后制得粘结片。采用上述制得的粘结片，按设定将八张粘结片粘合叠加一起，两面上覆铜箔，置于压机在固化温度为190℃，固化时间120分钟的层压条件下压合，制得覆铜板。
实施例3：
先将3份双马来酰亚胺粉末固体用溶剂DMF、MEK溶解至清澈透明，依次投入40份氰酸酯树脂HF-10、0.013份异辛酸锌催化剂、43份溴化环氧树脂(DER530)及14份高溴环氧树脂(EPICLON153溴化环氧树脂)，均匀搅拌形成胶液；所制得胶液中固体树脂含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s。将玻纤布浸入上述树脂组合物胶液中，将含浸好的玻纤布放入烤箱中烘烤，经半固化后制得粘结片；该步骤适用FR-4的上胶模式，而其烘烤温度要求高于FR-4，于170℃的烘箱中烘4-9min经半固化后制得粘结片。采用上述制得的粘结片，按设定将八张粘结片粘合叠加一起，两面上覆铜箔，置于压机在固化温度为190℃，固化时间120分钟的层压条件下压合，制得覆铜板。
实施例4：
先将18份双马来酰亚胺粉末固体用溶剂DMF、MEK溶解至清澈透明，依次投入25份氰酸酯树脂HF-10、0.009份异辛酸锌催化剂、43份溴化环氧树脂(DER530)及14份高溴环氧树脂(EPICLON153溴化环氧树脂)，均匀搅拌形成胶液；所制得胶液中固体树脂含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s。将玻纤布浸入上述树脂组合物胶液中，将含浸好的玻纤布放入烤箱中烘烤，经半固化后制得粘结片；该步骤适用FR-4的上胶模式，而其烘烤温度要求高于FR-4，于170℃的烘箱中烘4-9min经半固化后制得粘结片。采用上述制得的粘结片，按设定将八张粘结片粘合叠加一起，两面上覆铜箔，置于压机在固化温度为190℃，固化时间120分钟的层压条件下压合，制得覆铜板。
比较例1：
先将13份双马来酰亚胺粉末固体用溶剂DMF、MEK溶解至清澈透明，依次投入30份氰酸酯树脂HF-10、0.01份异辛酸锌催化剂、57份溴化环氧树脂(DER530)，均匀搅拌形成胶液；所制得胶液中固体树脂含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s。将玻纤布浸入上述树脂组合物胶液中，将含浸好的玻纤布放入烤箱中烘烤，经半固化后制得粘结片；该步骤适用FR-4的上胶模式，而其烘烤温度要求高于FR-4，于170℃的烘箱中烘4-9min经半固化后制得粘结片；采用上述制得的粘结片，按设定将八张粘结片粘合叠加一起，两面上覆铜箔，置于压机在固化温度为190℃，固化时间120分钟的层压条件下压合，制得覆铜板。
比较例2：
先将23份双马来酰亚胺粉末固体用溶剂DMF、MEK溶解至清澈透明，依次投入10份氰酸酯树脂HF-10、0.003份异辛酸锌催化剂、53份溴化环氧树脂(DER530)及14份高溴环氧树脂(EPICLON153溴化环氧树脂)，均匀搅拌形成胶液；所制得胶液中固体树脂含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s。将玻纤布浸入上述树脂组合物胶液中，将含浸好的玻纤布放入烤箱中烘烤，经半固化后制得粘结片；该步骤适用FR-4的上胶模式，而其烘烤温度要求高于FR-4，于170℃的烘箱中烘4-9min经半固化后制得粘结片。采用上述制得的粘结片，按设定将八张粘结片粘合叠加一起，两面上覆铜箔，置于压机在固化温度为190℃，固化时间120分钟的层压条件下压合，制得覆铜板。
比较例3：
先将28份双马来酰亚胺粉末固体用溶剂DMF、MEK溶解至清澈透明，依次投入65份氰酸酯树脂HF-10、0.022份异辛酸锌催化剂、6份溴化环氧树脂(DER530)及1份高溴环氧树脂(EPICLON153溴化环氧树脂)，均匀搅拌形成胶液；所制得胶液中固体树脂含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s。将玻纤布浸入上述树脂组合物胶液中，将含浸好的玻纤布放入烤箱中烘烤，经半固化后制得粘结片；该步骤适用FR-4的上胶模式，而其烘烤温度要求高于FR-4，于170℃的烘箱中烘4-9min经半固化后制得粘结片。采用上述制得的粘结片，按设定将八张粘结片粘合叠加一起，两面上覆铜箔，置于压机在固化温度为190℃，固化时间120分钟的层压条件下压合，制得覆铜板。
比较例4：
先将6份双马来酰亚胺粉末固体用溶剂DMF、MEK溶解至清澈透明，依次投入14份氰酸酯树脂HF-10、0.002份异辛酸锌催化剂、60份溴化环氧树脂(DER530)及20份高溴环氧树脂(EPICLON153溴化环氧树脂)，均匀搅拌形成胶液；所制得胶液中固体树脂含量为55-70％，凝胶化时间200s至350s。将玻纤布浸入上述树脂组合物胶液中，将含浸好的玻纤布放入烤箱中烘烤，经半固化后制得粘结片；该步骤适用FR-4的上胶模式，而其烘烤温度要求高于FR-4，于170℃的烘箱中烘4-9min经半固化后制得粘结片。采用上述制得的粘结片，按设定将八张粘结片粘合叠加一起，两面上覆铜箔，置于压机在固化温度为190℃，固化时间120分钟的层压条件下压合，制得覆铜板。
各实施例及比较例的组合物配方及制得的覆铜板的性能见表1。
表1各实施例及比较例的树脂组成物配方及覆铜板性能表
| 组份 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 |
| 双酚A型氰酸酯 | 30份 | 20份 | 40份 | 25份 | 30份 | 10份 | 65份 | 14份 |
| 异辛酸锌 | 0.01份 | 0.008份 | 0.013份 | 0.009份 | 0.01份 | 0.003份 | 0.022份 | 0.002份 |
| 双马来酰亚胺 | 13份 | 23份 | 3份 | 18 | 13份 | 23份 | 28份 | 6份 |
| 溴化环氧树脂 | 43份 | 43份 | 43份 | 43份 | 57份 | 53份 | 6份 | 60份 |
| 高溴环氧树脂 | 14份 | 14份 | 14份 | 14份 | -- | 14份 | 1份 | 20份 |
| 覆铜板性能 | ||||||||
| 玻璃化转变温度(DSC) | 196℃ | 202℃ | 189℃ | 198℃ | 197℃ | 150℃ | 220℃ | 155℃ |
| Td5％loss | 335℃ | 338℃ | 333℃ | 335℃ | 337℃ | 330℃ | 350℃ | 320℃ |
| T288 | ＞5min | ＞5min | ＞5min | ＞5min | ＞5min | ＞5min | ＞5min | ＞5min |
| 热膨胀系数(30～260℃) | 3.0％ | 3.0％ | 3.2％ | 3.0％ | 3.0％ | 3.5％ | 2.8％ | 3.8％ |
| 介电常数(1GHz) | 3.8 | 4.0 | 3.6 | 3.9 | 3.7 | 4.5 | 3.5 | 4.4 |
| 组份 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 |
| 介电损耗(1GHz) | 0.006 | 0.007 | 0.005 | 0.006 | 0.006 | 0.013 | 0.004 | 0.011 |
| 剥离强度 | 1.50N/mm | 1.10N/mm | 1.6N/mm | 1.3N/mm | 1.55N/mm | 1.3N/mm | 1.50N/mm | 1.3N/mm |
| 吸水率 | 0.11％ | 0.10％ | 0.13％ | 0.11％ | 0.11％ | 0.15％ | 0.15％ | 0.15％ |
| 燃烧性 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-1 | V-0 | V-1 | V-0 |
测试方法：参考IPC-TM-650。
综上所述，本发明采用双马来酰亚胺树脂、氰酸酯及环氧树脂共混改性制得的树脂组合物，具有高Tg(玻璃化转变温度)，从而使用其制作的覆铜板具有高Tg，且具有高剥离强度，及低介电常数与介电损耗，性能可以达到BT覆铜板的水平，且其制作方法流程简易，成本低，适用于国内IC封装行业以及HDI多层PCB对材料的需要。
以上实施例，并非对本发明的组合物的含量作任何限制，凡是依据本发明的技术实质或组合物成份或含量对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种树脂组合物，其特征在于，按固体重量份计算，其包括组分及其重量份为：溴化环氧树脂30-70份、双马来酰亚胺树脂3-30份、氰酸酯树脂20-60份、及异辛酸锌催化剂0.00005-0.02份，还包括适量溶剂。
2.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述溴化环氧树脂包括四溴双酚A、及酚-苯甲醛多官能基环氧树脂、双官能基环氧树脂、高溴环氧树脂或溴化双官能基环氧树脂中的一种或几种，其中溴含量占树脂组合物固体重量比例的10～30％。
3.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述双马来酰亚胺树脂为分子结构中含有两个以上马来酰亚胺基团的化合物，所述双马来酰亚胺树脂结构式如下：
4.如权利要求1所述的树脂组合物，其特征在于，所述氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯、双环戊二烯双酚型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、四甲基双酚F型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、双酚F型氰酸酯或双酚E型氰酸酯中的一种。
5.如权利要求4所述的树脂组合物，其特征在于，所述氰酸酯树脂优选双酚A型氰酸酯，其结构式如下：
6.一种使用如权利要求1所述的树脂组合物制作的粘结片，包括增强材料及浸润于增强材料上的基材，其特征在于，所述基材为所述树脂组合物。
7.一种采用如权利要求1所述的树脂组合物制作的覆铜板，包括层压板及压覆于层压板一侧或两侧的铜箔，该层压板包括数片相粘合的粘结片，其特征在于，所述粘结片采用所述树脂组合物制成。
8.一种制作如权利要求7所述的覆铜板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备树脂组合物胶液：先将双马来酰亚胺树脂的粉末固体用溶剂溶解至清澈透明，依次投入氰酸酯树脂、异辛酸锌、溴化环氧树脂，均匀搅拌形成胶液；
步骤二、上胶制备粘结片：将增强材料浸入上述制得树脂组合物胶液中进行含浸，将含浸好的增强材料置于170℃的烘箱中烘4-9min，经半固化后制得粘结片；
步骤三、制备覆铜板：采用上述制得的粘结片，按设定将数张粘结片粘合一起制成层压板，再在层压板的一面或两面上粘合铜箔，经固化层压制得覆铜板，其中固化温度为170-210℃，固化时间为90-150min。
9.如权利要求8所述的覆铜板的制作方法，其特征在于，所述步骤一中所制得胶液中固体树脂含量控制为55-70％，凝胶化时间控制在200-350s。
10.如权利要求8所述的覆铜板的制作方法，其特征在于，所述步骤三中固化温度优选为190℃，固化时间优选为120min。
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