CN102212250A - 填料组合物及使用其制作的覆铜箔层压板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种填料组合物及使用其制作的覆铜箔层压板，该填料组合物组分包含：两种或两种以上不同粒径的填料、表面处理剂及溶剂，填料的含量占填料组合物总重量的50-95％，表面处理剂的含量占填料总重量的0.1-5％。使用该填料组合物制作的覆铜箔层压板，包括数个叠合的预浸体及压覆于数个叠合的预浸体一面或两面上的铜箔，每一预浸体包括基料及通过含浸干燥后附着在基料上的填料组合物。本发明采用两种或两种以上不同粒径的填料进行复配以改善填料组合物的流动性，不仅有效解决高填料含量的分散问题、高粘度问题，而且操作简单，使用范围广，还可以降低使用该填料组合物制作的覆铜箔层压板的膨胀系数、吸水率，以及提高覆铜箔层压板的耐热性。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合物，尤其涉及一种印制电路板用填料组合物及使用其制作的覆铜箔层压板。
背景技术
在电子技术日新月异的变化潮流下，集成电路正朝着超大规模、超高速、高密度、大功率、高精度、多功能的方向迅速发展，因而，对覆铜板的要求也越来越高。板材的耐热性、膨胀率的要求尤为突出。为了提升板材的耐热性和降低其膨胀系数，最有效的方法是向胶水配方中加入尽量多的填料，如二氧化硅等。但是，当使用大量填料，尤其是微纳米级填料，将导致胶水体系粘度剧增，并且很难将填料均匀分散在树脂当中，填料的添加量受到限制。
为了解决高填料含量分散难的问题，日本专利JP2006036916A采用添加填料浆料的方法，即，将填料与胶水通过一定的方法制备成均匀的低粘度混合物，再添加到树脂体系当中。该方法不仅能增加胶水体系中填料的含量，同时不会明显增加体系的粘度，并且能有效的解决填料的分散问题。但是该专利限制填料的种类与粒径(必须为5um以下的球形二氧化硅)，其使用范围窄，且没有提出的填料粒径的搭配可改善树脂复合物的流动性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种填料组合物，采用两种或两种以上不同粒径的填料进行复配，具有高固含量、高流动性、低粘度等特点，能够满足高性能、高可靠性覆铜箔层压板的生产。
本发明的另一目的在于提供一种使用上述填料组合物制作的覆铜箔层压板，吸水率低、膨胀系数低，具有高耐热性。
为实现上述目的，本发明提供一种填料组合物，其组分包含：两种或两种以上不同粒径的填料、表面处理剂及溶剂，填料的含量占填料组合物总重量的50-95％，表面处理剂的含量占填料总重量的0.1-5％。
所述填料平均粒径为0.01-10微米，其中粒径较小的填料的平均粒径为0.01-1微米，占填料总重量的0.5-40％。
所述填料包括结晶性二氧化硅、无定形二氧化硅、球形二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、滑石粉、云母粉、氧化钛、钛酸钡、硅酸钙、玻璃粉、铝氮化合物、硼酸锌、氮化硅、碳化硅、氧化锆、莫来石、钛酸钾、中空玻璃微球及聚四氟乙烯粉末中的一种或多种。
所述表面处理剂为硅烷偶联剂，钛酸酯类处理剂，铝酸盐表面活性剂、锆酸盐表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂、中性表面活性剂，硬脂酸、油酸、月桂酸及它们的金属盐类、酚醛树脂、或有机硅油。
所述溶剂为丙酮、丁酮、乙二醇单丁醚、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、醋酸乙酯、及环己酮中的一种或多种。
还包含热固性树脂，占填料组合物总重量的0-40％，该热固性树脂包括环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂或不饱和聚酯树脂。
所述填料与表面处理剂、溶剂及热固性树脂混合时通过砂磨机、辊磨、高速捏合机、高压均质机中的一种或多种设备进行混合。
本发明还提供一种使用上述填料组合物制作的覆铜箔层压板，其包括：数个叠合的预浸体及压覆于数个叠合的预浸体一面或两面上的铜箔，每一预浸体包括基料及通过含浸干燥后附着在基料上的填料组合物。
所述填料组合物包含：两种或两种以上不同粒径的填料、表面处理剂及溶剂，填料的含量占填料组合物总重量的50-95％，表面处理剂的含量占填料总重量的0.1-5％，其中填料平均粒径为0.01-10微米，其中粒径较小的填料的平均粒径为0.01-1微米，占填料总重量的0.5-40％。
所述填料组合物还包含热固性树脂，占填料组合物总重量的0-40％，该热固性树脂包括环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂或不饱和聚酯树脂。
本发明的有益效果：本发明的填料组合物采用两种或两种以上不同粒径的填料进行复配以改善组合物的流动性，该填料的平均粒径0.01-10微米，在粒径较大的填料中加入一定量粒径较小的填料，整个体系达到最紧实堆积结构时，大颗粒与小颗粒填料之间就会形成滚球效应，从而增加整个组合物的流动性，不仅有效解决高填料含量的分散问题、高粘度问题，而且该组合物操作简单，使用范围广，还可以降低使用其制作的覆铜箔层压板的膨胀系数、吸水率，以及提高覆铜箔层压板的耐热性。
具体实施方式
本发明的填料组合物，其组分包含：两种或两种以上不同粒径的填料、表面处理剂及溶剂，填料的含量占填料组合物总重量的50-95％，表面处理剂的含量占填料总重量的0.1-5％。还包含树脂，可为热固性树脂，其含量占填料组合物总重量的0-40％，优选10-30％。
本发明以两种或两种以上不同粒径的填料进行复配以改善组合物的流动性，填料的平均粒径为0.01-10微米，其中粒径较小的填料的平均粒径为0.01-1微米，占填料总重量的0.5-40％。通过在粒径较大的填料中加入一定量粒径较小的填料，整个组合物体系达到最紧实堆积结构时，大颗粒与小颗粒填料之间就会形成滚球效应，从而增加整个组合物的流动性，有效解决高填料含量的分散问题、高粘度问题。所述填料包括结晶性二氧化硅、无定形二氧化硅、球形二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、滑石粉、云母粉、氧化钛、钛酸钡、硅酸钙、玻璃粉、铝氮化合物、硼酸锌、氮化硅、碳化硅、氧化锆、莫来石、钛酸钾、中空玻璃微球及聚四氟乙烯等粉末中的一种或多种，该填料可为具有两种或两种以上不同粒径的单独一种填料，也可为具有两种或两种以上不同粒径的多种填料。
所述表面处理剂为硅烷偶联剂，钛酸酯类处理剂，铝酸盐表面活性剂、锆酸盐表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂、中性(非离子)表面活性剂，硬脂酸、油酸、月桂酸及它们的金属盐类、酚醛树脂、或有机硅油。该表面处理剂用于对填料进行表面处理。
所述溶剂为丙酮、丁酮、乙二醇单丁醚、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、醋酸乙酯、及环己酮等有机溶剂中的一种或多种，所述溶剂适量，可根据组合物所需的固含量等进行添加调节；所述热固性树脂包括有环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂或不饱和聚酯树脂等。
制作时，填料与表面处理剂、溶剂及热固性树脂混合时通过砂磨机、辊磨、高速捏合机、高压均质机中的一种或多种设备进行混合，形成均匀的组合物。
通过实验发现，在印制电路板使用该填料组合物，不仅可以增加填料含量，有效解决高填料含量的分散问题、高粘度问题，而且操作简单，使用范围广，还可以降低覆铜板的膨胀系数、吸水率，以及提高覆铜板的耐热性。
本发明的使用上述填料组合物制作的覆铜箔层压板，其包括：数个叠合的预浸体、及压覆于数个叠合的预浸体一面或两面上的铜箔，每一预浸体包括基料及通过含浸干燥后附着在基料上的填料组合物。基料可为玻璃纤维布、碳纤维、硼纤维、金属等的织物或无纺布或纸。
所述填料组合物包含：两种或两种以上不同粒径的填料、表面处理剂、溶剂及树脂，填料的含量占填料组合物总重量的50-95％，表面处理剂的含量占填料总重量的0.1-5％，树脂可为热固性树脂，占填料组合物总重量的0-40％。其中填料平均粒径为0.01-10微米，其中粒径较小的填料的平均粒径为0.01-1微米，占填料总重量的0.5-40％。
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。
实施例1
(1)使用带环氧基的硅烷偶联剂(信越化学，产品名KBM403)对20重量份球形二氧化硅(丰田通商，SOC2，D50＝0.5um)及80重量份球形二氧化硅(通达威鹏电气有限公司，D50＝3um)进行表面处理，处理剂的用量为球形二氧化硅总重量的5％，然后加入丁酮溶液，经过高速研磨后制备成固含量为70％的填料组合物。
(2)将100重量份溴化双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)、24重量份线型酚醛树脂(日本群荣，羟基当量105，产品名TD2090)，0.05重量份2-甲基咪唑，100重量份制备的填料组合物，溶于乙二醇单丁醚溶剂中，配制成70wt％的胶水，然后含浸玻璃纤维布，经过加热干燥后形成预浸体(prepreg)，两面放置铜箔，加压加热制成覆铜箔层压板(铜箔基板)。
实施例2
(1)使用带环氧基的硅烷偶联剂(信越化学，产品名KBM403)对30重量份球形二氧化硅(丰田通商，SOC2，D50＝0.5um)及70重量份球形二氧化硅(通达威鹏电气有限公司，D50＝3um)进行表面处理，处理剂的用量为球形二氧化硅总重量的5％，然后加入丁酮溶液，经过高速研磨后制备成固含量为70％的填料组合物。
(2)将100重量份溴化双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)、24重量份线型酚醛树脂(日本群荣，羟基当量105，产品名TD2090)，0.05重量份2-甲基咪唑，100重量份制备的填料组合物，溶于乙二醇单丁醚溶剂中，配制成70wt％的胶水，然后含浸玻璃纤维布，经过加热干燥后形成预浸体(prepreg)，两面放置铜箔，加压加热制成覆铜箔层压板。
实施例3
(1)使用带环氧基的硅烷偶联剂(信越化学，产品名KBM403)对40重量份球形二氧化硅(丰田通商，SOC2，D50＝0.5um)及60重量份球形二氧化硅(通达威鹏电气有限公司，D50＝3um)进行表面处理，处理剂的用量为球形二氧化硅总重量的5％，然后加入丁酮溶液，经过高速研磨后制备成固含量为70％的填料组合物。
(2)将100重量份溴化双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)、24重量份线型酚醛树脂(日本群荣，羟基当量105，产品名TD2090)，0.05重量份2-甲基咪唑，100重量份制备的填料组合物，溶于乙二醇单丁醚溶剂中，配制成70wt％的胶水，然后含浸玻璃纤维布，经过加热干燥后形成预浸体(prepreg)，两面放置铜箔，加压加热制成覆铜箔层压板。
实施例4
(1)使用带环氧基的硅烷偶联剂(信越化学，产品名KBM403)对50重量份球形二氧化硅(丰田通商，SOC2，D50＝0.5um)及50重量份球形二氧化硅(通达威鹏电气有限公司，D50＝3um)进行表面处理，处理剂的用量为球形二氧化硅总重量的5％，然后加入丁酮溶液，经过高速研磨后制备成固含量为70％的填料组合物。
(2)将100重量份溴化双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)、24重量份线型酚醛树脂(日本群荣，羟基当量105，产品名TD2090)，0.05重量份2-甲基咪唑，100重量份制备的填料组合物，溶于乙二醇单丁醚溶剂中，配制成70wt％的胶水，然后含浸玻璃纤维布，经过加热干燥后形成预浸体(prepreg)，两面放置铜箔，加压加热制成覆铜箔层压板。
实施例5
(1)使用带环氧基的硅烷偶联剂(信越化学，产品名KBM403)对30重量份球形二氧化硅(丰田通商，SOC2，D50＝0.5um)及70重量份球形二氧化硅(通达威鹏电气有限公司，D50＝3um)进行表面处理，处理剂的用量为球形二氧化硅总重量的5％，然后加入双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)的丁酮溶液，经过高速研磨后制备成固含量为70％的填料组合物。
(2)将100重量份溴化双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)、26重量份线型酚醛树脂(日本群荣，羟基当量105，产品名TD2090)，0.05重量份2-甲基咪唑，100重量份制备的填料组合物，溶于乙二醇单丁醚溶剂中，配制成70wt％的胶水，然后含浸玻璃纤维布，经过加热干燥后形成预浸体(prepreg)，两面放置铜箔，加压加热制成覆铜箔层压板。
实施例6
(1)使用带环氧基的硅烷偶联剂(信越化学，产品名KBM403)对40重量份球形二氧化硅(丰田通商，SOC2，D50＝0.5um)及60重量份球形二氧化硅(通达威鹏电气有限公司，D50＝3um)进行表面处理，处理剂的用量为球形二氧化硅总重量的5％，然后加入双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)的丁酮溶液，经过高速研磨后制备成固含量为70％的填料组合物。
(2)将100重量份溴化双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)、26重量份线型酚醛树脂(日本群荣，羟基当量105，产品名TD2090)，0.05重量份2-甲基咪唑，100重量份制备的填料组合物，溶于乙二醇单丁醚溶剂中，配制成70wt％的胶水，然后含浸玻璃纤维布，经过加热干燥后形成预浸体(prepreg)，两面放置铜箔，加压加热制成覆铜箔层压板。
比较例
(1)使用带环氧基的硅烷偶联剂(信越化学，产品名KBM403)对100重量份球形二氧化硅(通达威鹏电气有限公司，D50＝3um)进行表面处理，处理剂的用量为球形二氧化硅重量的5％，然后加入丁酮溶液，经过机械后制备成固含量为70％的填料组合物。
(2)将100重量份溴化双酚A型环氧树脂(陶氏化学，环氧当量435，溴含量19％，产品名DER530)、24重量份线型酚醛树脂(日本群荣，羟基当量105，产品名TD2090)，0.05重量份2-甲基咪唑，100重量份制备的填料组合物，溶于乙二醇单丁醚溶剂中，配制成70wt％的胶水，然后含浸玻璃纤维布，经过加热干燥后形成预浸体(prepreg)，两面放置铜箔，加压加热制成覆铜箔层压板。
对比各实施例与比较例的流动性用下述方法进行表征：
流动性测试：称取5g的干燥后的填料组合物粉碎，置于平整光滑的钢板中间(中间用离型膜隔开)，于170℃，200Mpa的压力下压10min。最后测量其流动长度。
表1各实施例及比较例的填料组合物所测得的流动长度
综上所述，本发明的填料组合物采用两种或两种以上不同粒径的填料进行复配以改善组合物的流动性，该填料的平均粒径0.01-10微米。在粒径较大的填料中加入一定量粒径较小的填料，整个体系达到最紧实堆积结构时，大颗粒与小颗粒填料之间就会形成滚球效应，从而增加整个组合物的流动性，不仅有效解决高填料含量的分散问题、高粘度问题，而且制作操作简单，使用范围广，还可以降低使用其制作的覆铜箔层压板的膨胀系数、吸水率，以及提高覆铜箔层压板的耐热性。
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)
1.一种填料组合物，其特征在于，其组分包含：两种或两种以上不同粒径的填料、表面处理剂及溶剂，填料的含量占填料组合物总重量的50-95％，表面处理剂的含量占填料总重量的0.1-5％。
2.如权利要求1所述的填料组合物，其特征在于，所述填料平均粒径为0.01-10微米，其中粒径较小的填料的平均粒径为0.01-1微米，占填料总重量的0.5-40％。
3.如权利要求1所述的填料组合物，其特征在于，所述填料包括结晶性二氧化硅、无定形二氧化硅、球形二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、滑石粉、云母粉、氧化钛、钛酸钡、硅酸钙、玻璃粉、铝氮化合物、硼酸锌、氮化硅、碳化硅、氧化锆、莫来石、钛酸钾、中空玻璃微球及聚四氟乙烯粉末中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的填料组合物，其特征在于，所述表面处理剂为硅烷偶联剂，钛酸酯类处理剂，铝酸盐表面活性剂、锆酸盐表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂、中性表面活性剂，硬脂酸、油酸、月桂酸及它们的金属盐类、酚醛树脂、或有机硅油。
5.如权利要求1所述的填料组合物，其特征在于，所述溶剂为丙酮、丁酮、乙二醇单丁醚、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、醋酸乙酯、及环己酮中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的填料组合物，其特征在于，还包含热固性树脂，占填料组合物总重量的0-40％，该热固性树脂包括有环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂或不饱和聚酯树脂。
7.如权利要求1-6任一项所述的填料组合物，其特征在于，所述填料与表面处理剂、溶剂及热固性树脂混合时通过砂磨机、辊磨、高速捏合机、高压均质机中的一种或多种设备进行混合。
8.一种使用如权利要求1所述的填料组合物制作的覆铜箔层压板，其特征在于，其包括：数个叠合的预浸体及压覆于数个叠合的预浸体一面或两面上的铜箔，每一预浸体包括基料及通过含浸干燥后附着在基料上的填料组合物。
9.如权利要求8所述的覆铜箔层压板，其特征在于，所述填料组合物包含：两种或两种以上不同粒径的填料、表面处理剂及溶剂，填料的含量占填料组合物总重量的50-95％，表面处理剂的含量占填料总重量的0.1-5％，其中填料平均粒径为0.01-10微米，其中粒径较小的填料的平均粒径为0.01-1微米，占填料总重量的0.5-40％。
10.如权利要求9所述的覆铜箔层压板，其特征在于，所述填料组合物还包含热固性树脂，占填料组合物总重量的0-40％，该热固性树脂包括有环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂或不饱和聚酯树脂。
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