CN103358631B - 一种埋容材料用介质层、埋容材料、制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种埋容材料用介质层和一种埋容材料。所述介质层由柔韧性良好的薄膜层及其上下两侧的树脂组合物层组成,所述薄膜层中含有陶瓷填料包覆的导电粉,所述薄膜层由陶瓷填料包覆的导电粉和树脂组合物制备而成。本发明提供的埋容材料具有拉伸模量低、延伸率大、优良的强度和抗冲击性能,避免了在电路板双面蚀刻或者钻孔加工过程中出现碎裂的现象,同时,该埋容材料具有高的介电常数,且有防止渗漏电流的作用。
Description
技术领域
本发明涉及埋容材料技术领域,尤其涉及一种应用于印制电路板的埋容材料用介质层、埋容材料、制备方法及其用途。
背景技术
随着电子器件向着高功能化、微型化方向发展,电子系统中的无源器件所占的比重越来越大。例如在手机中无源器件的数量是有源器件的20倍。目前无源器件主要采用表面贴装的方式(如分立式电容器件),占据着基板的大量空间,且面上互连长度和焊接点多,使得材料和系统的电性能及可靠性能大为降低。为了提供更加轻巧、性能更好、价格便宜、性能的可靠性更强的电子系统,将过去表面贴装型封装系统转换为埋入式封装系统是唯一的选择。在所有的无源器件中,电容器的数量最多,受到更加特别的关注。
为了节省电路板表面的空间并减少电磁干扰,将分立式电容器件以平板电容的材料形式(上下为两块金属电极,中间为绝缘介质的平板结构)埋进(层压进)多层电路板(PCB)中,是解决问题的趋势。
预获得具有较高应用价值的埋入式电容器,其介质材料需要具有较高的耐电压强度(低渗漏电流)、介质与金属电极之间有较高的剥离强度,以及具有良好的耐热性能和加工性能。
对埋入式电容材料的这些要求,首先应归属于对介质材料中树脂基体的要求。众所周知,作为埋入式电容器为了获得高的电容率需要具有薄的介质层厚度和较高的介电常数,为了获得高的介电常数,通常在介质层中加入大量的高介电常的陶瓷填料,大量陶瓷填料的加入对介质层的性能具有一定的负面影响,例如剥离强度降低引起材料的可靠性变差,材料变脆易碎使得加工性能变差等,在埋入式电容材料的介电层做得很薄的情况下,这些不利的影响会更加突出。
另外,单纯的陶瓷虽具有高介电常数,但分散在树脂中的陶瓷粉体由于偶极排列不规则,会使得电偶极偏极化的效应被抵销。仅通过添加高含量高介电常数的陶瓷粉体来提供复合材料的介电常数值是相当有限的,而且添加量过高将使得基板的机械性质降低,因此在原本高分子-陶瓷复合材料中添加导电性纳米粉体提供了增进介电常数的另一途径。但导电粉体的增加还将同时增加材料系统的介电常数而导致漏电流的增加,这会降低材料的稳定性及可靠度,并限制其在电子产业的应用需求。
以下就本领域的相关专利进行探讨。
中国专利CN1824687公开了一种用于埋入式电容器的树脂组成物,一种用于包括该树脂组成物的埋入式陶瓷/聚合物复合材料、一种由该复合材料制成的电容器的介电层以及印制电路板。该专利中所公开的这种树脂组成物主要着重于解决粘结强度、耐热性和阻燃性,并没有解决使用这种树脂组成物与陶瓷材料组成的复合材料的脆性问题,这种树脂组成物因为本身的脆性很大,在和大量的陶瓷填料复合后,脆性更大,很难通过印制电路板(PCB)加工过程的线路蚀刻机,在PCB的加工过程中会出现破碎的现象,并不能达到作为埋容材料的加工要求。
为解决埋容材料的脆性问题,目前采用较多的方法之一是采用加入支撑材料的方法,如大多是采用玻璃纤维布作为支撑材料。美国专利第5162977号揭示了一种内含高电容能量分布核层的印制电路板的制作及组装流程,其高介电常数材料是由环氧树脂加上高介电常数的陶瓷粉末所形成的胶液浸渍玻纤布所形成。这种方法制作的埋容材料厚度比较大。
美国申请专利US6693793揭示了一种中间加入耐热有机薄膜来作为支撑材料,虽然解决了埋容材料的强度(即解决了脆性)问题,但是因为使用了介电常数低的有机薄膜作为中间夹层,所获得的埋容材料的介电常数不高。
中国专利CN102285168A使用多孔隙的有机薄膜和陶瓷填料复合作为中间层制作埋容材料,虽然解决了强度和韧性的问题,但却没法进一步更大幅度的提高埋容材料的介电常数。
中国专利CN102115317、CN1841589在高分子-陶瓷复合材料中添加导电性纳米粉体提高埋容材料的介电常数,并进而解决了因导电粉体的添加导致漏电流的增加的问题。但是该专利并没有解决因导电粉体和大量陶瓷填料的添加产生的埋容材料的脆性(强度差)问题。
针对以上问题,本发明提出了一种既可以提高埋容材料强度,又可大幅提高埋容材料的介电常数,而且可以防止渗漏电流增加的问题。
发明内容
本发明提供了一种埋容材料,其具有拉伸模量低、延伸率大、优良的强度和抗冲击性能,避免了在电路板双面蚀刻或者钻孔加工过程中出现碎裂的现象,同时,该埋容材料具有高的介电常数,且有防止渗漏电流的作用。
本发明的目的之一在于提供一种埋容材料用介质层,所述介质层由柔韧性良好的薄膜层及其上下两侧的树脂组合物层组成,所述薄膜层中含有陶瓷填料包覆的导电粉,所述薄膜层由陶瓷填料包覆的导电粉和树脂组合物制备而成;所述柔韧性良好的薄膜层指拉伸弹性模量为1000~10000MPa,延伸率为8~30%的薄膜层。
根据本发明,所述树脂组合物层由包含陶瓷填料或不包含陶瓷填料的树脂组合物构成,即,所述树脂组合物层包含或不包含陶瓷填料均可,优选,所述树脂组合物层中包含陶瓷填料。所述树脂组合物层中含有的陶瓷填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡、钙钛酸钡、钛酸锆铅陶瓷或钛酸铅-铌镁酸铅中的任意一种或者至少两种的混合物,但不限于此。所述混合物例如二氧化硅和二氧化钛的混合物,氧化铝和钛酸钡的混合物,钛酸锶和钛酸锶钡的混合物,钙钛酸钡、钛酸锆铅陶瓷和钛酸铅-铌镁酸铅的混合物,二氧化硅、二氧化钛和氧化铝的混合物,钛酸钡、钛酸锶和钛酸锶钡的混合物,钙钛酸钡、钛酸锆铅陶瓷、钛酸铅-铌镁酸铅和二氧化硅的混合物。
为了减少因粒径过大可能产生的渗漏电流增大的影响,所述树脂组合物层中包含的陶瓷填料的粒径中度值为10~1500nm,例如50nm、120nm、180nm、250nm、350nm、450nm、550nm、750nm、950nm、1000nm、1100nm、1150nm、1300nm或1400nm,优选100~800nm,进一步优选200~700nm。陶瓷填料的最大粒径不超过1500nm。
根据本发明,所述树脂组合物层中的树脂选自环氧树脂、氰酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚丁二烯树脂、丁苯树脂、PTFE树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、液晶树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)、双马来酰亚胺树脂、苯并恶嗪树脂、酚氧树脂、丁腈橡胶或端羟基丁腈橡胶中的任意一种或者至少两种的混合物,但不限于此。所述混合物例如环氧树脂和氰酸酯树脂的混合物,聚苯醚树脂和聚丁二烯树脂的混合物,丁苯树脂和PTFE树脂的混合物,酚醛树脂和丙烯酸酯树脂的混合物,聚酰亚胺树脂和液晶树脂的混合物,双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)和双马来酰亚胺树脂的混合物,苯并恶嗪树脂和酚氧树脂的混合物,丁腈橡胶和端羟基丁腈橡胶的混合物,环氧树脂、氰酸酯树脂和聚苯醚树脂的混合物,聚丁二烯树脂、丁苯树脂和PTFE树脂的混合物,酚醛树脂、丙烯酸酯树脂和聚酰亚胺树脂的混合物,液晶树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)和双马来酰亚胺树脂的混合物,苯并恶嗪树脂、酚氧树脂、丁腈橡胶和端羟基丁腈橡胶的混合物。
为了能够获得更大的介电常数,以及为获得更大的介电常数而添加更大量陶瓷填料,其在树脂中的分散性变差影响工艺性能,本发明树脂组合物层中陶瓷填料的体积百分率为15~50%,例如17%、20%、23%、26%、29%、32%、35%、38%、41%、44%或47%,优选20~45%,进一步优选30~40%,这样可保证既能获得相对高的介电常数,又能使得填料在树脂中的分散良好。
所述陶瓷填料的体积百分率定义如下:
体积百分率Vol%=V填料/(V树脂+V填料),其中Vol%就是陶瓷填料的体积百分率,V树脂为树脂组合物层中树脂的体积,V填料为树脂组合物层中陶瓷填料的体积。
根据本发明,所述薄膜层中包含以下组分:(1)熔融粘度低于100Pa·s的树脂;(2)数均分子量大于10000的树脂;(3)陶瓷填料包覆的导电粉。
为了获得良好的韧性和高介电常数,以薄膜层总重量为100重量份计,数均分子量大于10000的树脂占有30~50重量份,熔融粘度低于100Pa·s的树脂占有10~20重量份,陶瓷填料包覆的导电粉占有30~60重量份。
所述熔融粘度低于100Pa·s的树脂选自环氧树脂、氰酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚丁二烯树脂、丁苯树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、液晶树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)、双马来酰亚胺树脂或苯并恶嗪树脂中的任意一种或者至少两种的混合物,其中,所述混合物例如环氧树脂和氰酸酯树脂的混合物,聚苯醚树脂和聚丁二烯树脂的混合物,丁苯树脂和酚醛树脂的混合物,丙烯酸酯树脂和聚酰亚胺树脂的混合物,液晶树脂和双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)的混合物,双马来酰亚胺树脂和苯并恶嗪树脂的混合物。
数均分子量大于10000的树脂选自聚酰亚胺树脂、液晶树脂、酚氧树脂、丁腈橡胶、端羧基丁腈橡胶或端羟基丁腈橡胶中的任意一种或者至少两种的混合物,所述混合物例如聚酰亚胺树脂和液晶树脂的混合物,酚氧树脂和丁腈橡胶的混合物,端羧基丁腈橡胶和端羟基丁腈橡胶的混合物,聚酰亚胺树脂、液晶树脂和酚氧树脂的混合物,丁腈橡胶、端羧基丁腈橡胶和端羟基丁腈橡胶的混合物。
所述数均分子量大于10000的树脂占有的重量份例如为32重量份、34重量份、36重量份、38重量份、40重量份、42重量份、44重量份、46重量份或48重量份。
所述熔融粘度低于100Pa·s的树脂占有的重量份例如为11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份。
所述陶瓷填料包覆的导电粉占有的重量份例如为35重量份、32重量份、38重量份、41重量份、44重量份、47重量份、50重量份、53重量份、56重量份或59重量份。
根据本发明,所述导电粉可以选用金属、过渡金属、过渡金属合金、碳黑、碳纤维或碳纳米管中的任意一种或者至少两种的混合物,其中过渡金属可选用的有Cu、Ni、Ag、Zn、Co、Fe、Cr或Mn。过渡金属合金为上述过渡金属的合金。
根据本发明,所述的导电粉表面需要用陶瓷填料包覆,所述包覆导电粉的陶瓷填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡、钙钛酸钡、钛酸锆铅陶瓷或钛酸铅-铌镁酸铅中的任意一种或者至少两种的混合物,但不限于此。所述混合物例如二氧化硅和二氧化钛的混合物,氧化铝和钛酸钡的混合物,钛酸锶和钛酸锶钡的混合物,钙钛酸钡、钛酸锆铅陶瓷和钛酸铅-铌镁酸铅的混合物,二氧化硅、二氧化钛和氧化铝的混合物,钛酸钡、钛酸锶和钛酸锶钡的混合物,钙钛酸钡、钛酸锆铅陶瓷、钛酸铅-铌镁酸铅和二氧化硅的混合物。
根据本发明,所述陶瓷填料包覆的导电粉的粒径中度值为30~700nm,例如50nm、80nm、180nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nm或650nm,优选100~500nm。
根据本发明,所述树脂组合物层的厚度≤薄膜层的厚度,这样可以获得良好的强度及高介电常数。根据本发明,所述树脂组合物层的厚度为5~50μm,例如8μm、12μm、17μm、22μm、28μm、32μm、37μm、42μm、45μm或48μm,优选7~30μm,进一步优选8~10μm。所述薄膜层的厚度7~100μm,例如12μm、18μm、25μm、32μm、38μm、45μm、55μm、62μm、70μm、75μm、82μm、88μm、95μm或98μm,优选7~50μm,进一步优选8~10μm。
本发明的目的之二在于提供一种埋容材料,所述埋容材料由如上所述的介质层及其两侧的金属箔组成。
所述埋容材料中是一种由两面是金属箔做电极、中间是介质层的片状材料构成。
根据本发明,可列举的金属箔包括铜、黄铜、铝、镍、锌或这些金属的合金或复合金属箔,金属箔的厚度为9~150μm,例如15μm、25μm、35μm、45μm、55μm、65μm、75μm、85μm、95μm、105μm、115μm、125μm或135μm。
本发明的目的之三在于提供一种埋容材料的制备方法,所述方法包括如下步骤:
将形成树脂组合物层的树脂组合物的胶液涂覆在金属箔的毛面上,经过烘干去除溶剂后制作成RCC(涂树脂铜箔);(2)用含有陶瓷填料包覆的导电粉的树脂组合物制作的胶液,在离型膜上涂覆,经烘干后去掉溶剂,从离型膜上分离下来,制作成薄膜;(3)将一张上述制成的薄膜放在上述制成的两张RCC中间,其中,RCC中树脂组合物层和薄膜接触,然后放进层压机中通过热压固化制得埋容材料。
所述步骤(2)在离型膜上涂敷的胶液的厚度即上述的薄膜层的厚度。
本发明的目的之四在于提供一种如上所述的埋容材料的用途,所述埋容材料用于印制电路板。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明提供的埋容材料,采用柔韧性良好的薄膜作为中间层,使得整个埋容材料具有优良的强度和抗冲击性能,避免了在电路板双面蚀刻或者钻孔加工过程中出现碎裂的现象;另外因薄膜层中添加了可大幅提高介电常数的导电粉,使得整个埋容材料具有高的介电常数,提高了埋容材料的电容率;另外将可能产生渗漏电流的导电粉通过陶瓷填料包覆处理,并将含有导电粉的薄膜层放在埋容材料介质层的中间,防止了漏电流的产生。
附图说明
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1:本发明埋容材料示意图。
说明书附图标记如下:1-金属箔2-树脂组合物层3-薄膜层。
具体实施方式
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,本发明的典型但非限制性的实施例如下:
实施例1
将35g双酚A型环氧树脂(环氧树脂A)、45g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g端羧基丁腈橡胶(C),溶解在乙二醇甲醚中,并添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑),然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为8μm。
将130g双酚A型环氧树脂(环氧树脂A)、70g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及500g端羧基丁腈橡胶(C),溶解在乙二醇甲醚中,接着添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑),再加入钛酸钡陶瓷填料包覆的铜粉300g,铜粉的粒径中度值为30nm,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在离型膜上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,从离型膜上分离下来,制作成薄膜,厚度为10μm。
接着,将制作的薄膜放在两个RCC之间,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度和蚀刻掉铜箔后的介质层厚度。具体性能见表1。
实施例2
将45g双酚A环氧树脂、55g溴化环氧树脂以及20g酚氧树脂,溶解在乙二醇甲醚中,并添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑),再加入粒径中度值为10nm的钛酸钡90.5g,其体积百分率为15%,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为13μm。
将250g聚酰亚胺树脂、150g端羟基丁腈橡胶,溶解在乙二醇甲醚中,接着添加125g双酚A型环氧树脂和75gBT树脂,再加入钛酸钡陶瓷填料包覆的银粉400g,银粉的粒径中度值为100nm,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在离型膜上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,从离型膜上分离下来,制作成薄膜,厚度为32μm。
接着,将制作的薄膜放在两个RCC之间,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度和蚀刻掉铜箔后的介质层厚度。具体性能见表1。
实施例3
将45g双酚A型氰酸酯树脂(树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g端羧基丁腈橡胶(C),溶解在乙二醇甲醚中,并添加2-MI(2-甲基咪唑),再加入粒径中度值为100nm的钛酸钡342g,其体积分数为40%,室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为25μm。
将95g双酚A型氰酸酯树脂(树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及400g端羧基丁腈橡胶(C),溶解在乙二醇甲醚中,接着添加2-MI(2-甲基咪唑),再加入钛酸钡陶瓷填料包覆的镍粉450g,镍粉的粒径中度值为300nm,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在离型膜上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,从离型膜上分离下来,制作成薄膜,厚度为54μm。
接着,将制作的薄膜放在两个RCC之间,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度和蚀刻掉铜箔后的介质层厚度。具体性能见表1。
实施例4
将45g双酚A型环氧树脂(环氧树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C),溶解在乙二醇甲醚中,并添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑),再加入粒径中度值为900nm的钛酸钡342g,其体积分数为40%,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为39μm。
将95g双酚A型环氧树脂(环氧树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及350g酚氧树脂(C),溶解在乙二醇甲醚中,接着添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑),再加入钛酸钡陶瓷填料包覆的银粉500g,银粉的粒径中度值为500nm,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在离型膜上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,从离型膜上分离下来,制作成薄膜,厚度为79μm。
接着,将制作的薄膜放在两个RCC之间,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度和蚀刻掉铜箔后的介质层厚度。具体性能见表1。
实施例5
将45g双酚A氰酸酯树脂(树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g端羧基丁腈橡胶(C),溶解在乙二醇甲醚中,并添加2-MI(2-甲基咪唑),再加入粒径中度值为1500nm的钛酸钡513g,其体积百分率为50%,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为50μm。
将200g聚酰亚胺树脂、100g端羟基丁腈橡胶,溶解在乙二醇甲醚中,接着添加80g双酚A型环氧树脂和20gBT树脂,再加入钛酸钡陶瓷填料包覆的铝粉600g,铝粉的粒径中度值为700nm,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在离型膜上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,从离型膜上分离下来,制作成薄膜,厚度为100μm。
接着,将制作的薄膜放在两个RCC之间,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度和蚀刻掉铜箔后的介质层厚度。具体性能见表1。
比较例1
将95g双酚A型环氧树脂(环氧树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及350g酚氧树脂(C),溶解在乙二醇甲醚中,接着添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑),再加入钛酸钡陶瓷填料包覆的银粉500g,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为13μm。
接着,将两个RCC胶层接触叠合,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度和蚀刻掉铜箔后的介质层厚度。具体性能见表1。
比较例2
将95g双酚A型环氧树脂(环氧树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及350g酚氧树脂(C),溶解在乙二醇甲醚中,接着添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑),再加入未包覆的银粉500g,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为13μm。
接着,将两个RCC胶层接触叠合,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度和蚀刻掉铜箔后的介质层厚度。具体性能见表1。
比较例3:
将45g双酚A型氰酸酯树脂(树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g端羧基丁腈橡胶(C),溶解在乙二醇甲醚中,并添加2-MI(2-甲基咪唑),再加入粒径中度值为700nm的钛酸钡342g,其体积分数为40%,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为13μm。
接着,将两个RCC胶层接触叠合,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度和蚀刻掉铜箔后的介质层厚度。具体性能见表1。
比较例4
将45g双酚A型环氧树脂(环氧树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C),溶解在乙二醇甲醚中,并添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑),再加入粒径中度值为700nm的钛酸钡342g,其体积分数为40%,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得树脂复合铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为5μm。
接着,将一张4μm厚的PI薄膜夹在两张上面制作的RCC中间,进行叠合,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度。具体性能见表1。
比较例5
将45g双酚A型氰酸酯树脂(树脂A)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g端羧基丁腈橡胶(C),溶解在乙二醇甲醚中,并添加2-MI(2-甲基咪唑),再加入粒径中度值为700nm的钛酸钡342g,其体积分数为40%,然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上,然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段,以获得涂树脂铜箔(RCC),RCC的胶层厚度为13μm。
接着,将一张5μm厚的ePTFE薄膜夹在两张上面制作的RCC中间,进行叠合,在压机中于190℃层压并固化,得到固化物后测量介电常数,介质损耗角正切,介电强度,Tg,剥离强度。具体性能见表1。
表1
以上实施例和比较例皆参照IPC4101标准对覆铜板进行检测,检测方法如下:
1、玻璃化转变温度(Tg):动态热机械分析法(DMA)。
2、剥离强度(PS):测试条件为常态。
3、拉伸模量和延伸率:采用Zwick材料拉伸试验机,材料测试状态为A态。
4、介电强度
5、介电性能:SPDR(splitepostdielectricresonator)法进行测试,测试条件为A态,1.1GHz。
物性分析:
从表1可知,添加了导电粉后,板材的介电常数都大于比较例3;比较例1中虽然使用了导电粉,但是没有添加或未添加填料的树脂层,导致板材的拉伸模量大,延伸率小;比较例2使用了未包覆的导电填料,介电层容易导通,导致板材的介电强度小;比较例4、5分别使用了PI、ePTFE增强层,断裂伸长率增加,但是介电常数小。
综上述结果可知,本发明的埋容材料可以达到高介电常数、优良的抗冲击性能、电气强高等优良综合性能,可以满足埋容材料的性能要求。
应该注意到并理解,在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下,能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此,要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (26)
1.一种埋容材料用介质层,其特征在于,所述介质层由柔韧性良好的薄膜层及其上下两侧的树脂组合物层组成,所述薄膜层由陶瓷填料包覆的导电粉和树脂组合物制备而成;具体地,所述薄膜层中包含以下组分:(1)熔融粘度低于100Pa·s的树脂;(2)数均分子量大于10000的树脂;(3)陶瓷填料包覆的导电粉,以薄膜层总重量为100重量份计,数均分子量大于10000的树脂占有30~50重量份,熔融粘度低于100Pa·s的树脂占有10~20重量份,陶瓷填料包覆的导电粉占有30~60重量份,所述柔韧性良好的薄膜层指拉伸弹性模量为1000~10000MPa,延伸率为8~30%的薄膜层。
2.如权利要求1所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中包含陶瓷填料,所述树脂组合物层中包含的陶瓷填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸锆铅陶瓷和钛酸铅-铌镁酸铅中的任意一种或者至少两种的混合物。
3.如权利要求2所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中包含的陶瓷填料的中位粒径为10~1500nm。
4.如权利要求3所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中包含的陶瓷填料的中位粒径为100~800nm。
5.如权利要求4所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中包含的陶瓷填料的中位粒径为200~700nm。
6.如权利要求2所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中的陶瓷填料的体积百分率为15~50%。
7.如权利要求6所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中的陶瓷填料的体积百分率为20~45%。
8.如权利要求7所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中的陶瓷填料的体积百分率为30~40%。
9.如权利要求1所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中的树脂选自环氧树脂、氰酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚丁二烯树脂、丁苯树脂、PTFE树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、液晶树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂、双马来酰亚胺树脂、酚氧树脂和丁腈橡胶中的任意一种或者至少两种的混合物。
10.如权利要求1所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层中的树脂为苯并噁嗪树脂和端羟基丁腈橡胶中的任意一种或者两种的混合物。
11.如权利要求1所述的介质层,其特征在于,所述熔融粘度低于100Pa·s的树脂选自环氧树脂、氰酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚丁二烯树脂、丁苯树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、液晶树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂和双马来酰亚胺树脂中的任意一种或者至少两种的混合物。
12.如权利要求1所述的介质层,其特征在于,所述熔融粘度低于100Pa·s的树脂为苯并噁嗪树脂。
13.如权利要求1所述的介质层,其特征在于,数均分子量大于10000的树脂选自聚酰亚胺树脂、液晶树脂、酚氧树脂和丁腈橡胶中的任意一种或者至少两种的混合物。
14.如权利要求1所述的介质层,其特征在于,数均分子量大于10000的树脂为端羧基丁腈橡胶和端羟基丁腈橡胶中的任意一种或者两种的混合物。
15.如权利要求1-6之一所述的介质层,其特征在于,所述导电粉选自金属、过渡金属合金、碳黑、碳纤维和碳纳米管中的任意一种或者至少两种的混合物,其中过渡金属选自Cu、Ni、Ag、Zn、Co、Fe、Cr或Mn。
16.如权利要求1-6之一所述的介质层,其特征在于,用于包覆导电粉的陶瓷填料选自二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸锆铅陶瓷和钛酸铅-铌镁酸铅中的任意一种或者至少两种的混合物。
17.如权利要求1-6之一所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层的厚度≤薄膜层的厚度。
18.如权利要求1-6之一所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层的厚度为5~50μm。
19.如权利要求18所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层的厚度为7~30μm。
20.如权利要求19所述的介质层,其特征在于,所述树脂组合物层的厚度为8~10μm。
21.如权利要求1-6之一所述的介质层,其特征在于,所述薄膜层的厚度为7~100μm。
22.如权利要求21所述的介质层,其特征在于,所述薄膜层的厚度为7~50μm。
23.如权利要求22所述的介质层,其特征在于,所述薄膜层的厚度为8~10μm。
24.一种埋容材料,其特征在于,所述埋容材料由如权利要求1-23之一所述的介质层及其两侧的金属箔组成。
25.一种如权利要求24所述的埋容材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)将形成树脂组合物层的树脂组合物的胶液涂覆在铜箔的毛面上,经过烘干去除溶剂后制作成涂树脂铜箔;(2)用含有陶瓷填料包覆的导电粉的树脂组合物制作的胶液,在离型膜上涂覆,经烘干后去除溶剂,从离型膜上分离下来,制作成薄膜;(3)将一张上述制成的薄膜放在上述制成的两张涂树脂铜箔中间,其中,涂树脂铜箔中树脂组合物层和薄膜接触,然后放进层压机中通过热压固化制得埋容材料。
26.一种如权利要求24所述的埋容材料的用途,其特征在于,所述埋容材料用于印制电路板。
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