CN104231545A - 用于印刷电路板的绝缘树脂组合物、绝缘膜、半固化片和印刷电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于印刷电路板的绝缘树脂组合物、绝缘膜,半固化片和印刷电路板。更具体地,涉及一种含有具有三个或多个马来酰亚胺基的马来酰亚胺树脂等的使得玻璃化转变温度和机械强度得到改善的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,一种绝缘膜以及一种用所述绝缘树脂组合物制备的半固化片,以及一种包括所述绝缘膜或所述半固化片的印刷电路板。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年6月17日提交的韩国专利申请No.10-2013-0069184,名称为“用于印刷电路板的绝缘树脂组合物、绝缘膜、半固化片以及印刷电路板”的优先权,将该申请的全部内容引入本申请以作参考。
技术领域
本申请涉及一种用于印刷电路板的绝缘树脂组合物、绝缘膜、半固化片以及一种印刷电路板。
背景技术
随着电子设备的发展,印刷电路板可能会更轻,更薄和更小。为了满足需要,印刷电路的布线变得复杂和高度集成。因此,对于这样的印刷电路板,需要作为重要因素的电、热和机械性能。印刷电路板配置铜作为电路布线并配置聚合物用作层间绝缘层。与铜相比,形成绝缘层的聚合物需要几种特性如热膨胀系数、玻璃化转变温度和厚度均匀性,特别需要做出薄的绝缘层。
随着电路板变得更薄,电路板具有更少的刚性,因此,当在高温下将组件安装在电路板上时,翘曲现象导致的缺陷可能会发生。为了解决这些问题,将热固性聚合物树脂的抗热和热膨胀性能作为重要因素,在热固时聚合物的结构能够密切影响这些因素,并且聚合物链间的固化密度和网络形成了电路板组合物。
现有的液晶低聚物和形成含有环氧基树脂的电路板组合物的液晶低聚物可以是一种在其两端都引入羟基且具有液晶性能的低聚物。此处,环氧基树脂是具有四个官能团的N,N,N',N'-四缩水甘油醚-4,4'-亚甲基双苯胺(N,N,N’,N’-tetraglycidyl-4,4’-methylenebisbenzenamine)。将液晶低聚物和环氧基树脂与含有双氰胺的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)以特定的混合比例混合形成组合物。为了在该组合物中能够用具有羟基的液晶低聚物固化环氧基树脂,应该在热固化前向环氧基树脂中加入N,N,N',N'-四缩水甘油醚-4,4'-亚甲基双苯胺。这时,该组合物具有柔韧性的环氧基树脂分子链和通过与多官能团的环氧树脂反应形成的羟基。因此,该组合物不适合更高的玻璃化转变温度(Tg)和更低的热膨胀系数(CTE),而该玻璃化转变温度和热膨胀系数对于电路板的材料性能是重要的。
另一方面,专利文献1公开了一种含有液晶低聚物、双马来酰亚胺类化合物(bismaleimide-based compound)、环氧化合物和氟系聚合物树脂粉末的热固组合物,但是,组合物间不能够形成足够的互联网络,并且因此,存在可能不能执行适合印刷电路板的玻璃化转变温度的问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国专利申请公开号2011-0108782。
发明内容
可以确定的是一种用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,该组合物含有具有3个或多个马来酰亚胺基的马来酰亚胺树脂、液晶低聚物和环氧树脂,以及一种使用该树脂组合物制备的能够改善玻璃化转变温度和机械强度性能的产品,因此,本发明是在上述基础上完成的。
因此,本发明致力于提供一种玻璃化转变温度和机械强度改善的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物。
进一步地,本发明致力于提供一种由该绝缘树脂组合物制备的绝缘膜。
进一步地,本发明致力于提供一种由该绝缘树脂组合物制备的半固化片。
进一步地,本发明致力于提供一种由绝缘膜形成的印刷电路板。
进一步地,本发明致力于提供一种由半固化片形成的多层印刷电路板。
根据本发明的一种优选的实施方式,本发明提供了一种含有具有3个或多个马来酰亚胺基的马来酰亚胺树脂、液晶低聚物和环氧树脂的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物。
所述绝缘树脂组合物还可以含有无机填料。
基于100重量份的所述树脂组合物,所述马来酰亚胺树脂的含量可以为10-40重量%,所述液晶低聚物的含量可以为30-60重量%,所述环氧树脂的含量可以为30-60重量%。
基于100重量份的所述树脂组合物,所述马来酰亚胺树脂的含量可以为5-20重量%,所述液晶低聚物的含量可以为10-30重量%,所述无机填料的含量可以为50-80重量%。
所述马来酰亚胺树脂可以为如下化学式1所示的苯基甲烷马来酰亚胺的低聚物(an oligomer of phenyl methane maleimide)。
[化学式1]
其中,n是整数1或2。
所述液晶低聚物可以为如下化学式2所示。
[化学式2]
其中,a是13-26的整数,b是13-26的整数,c是9-21的整数,d是10-30的整数,e是10-30的整数。
所述环氧树脂可以选自由萘基环氧树脂(a naphthalene-based epoxyresin)、双酚A型环氧树脂(a bisphenol A type epoxy resin)、苯酚酚醛环氧树脂(a phenol novolac epoxy resin)、甲酚酚醛环氧树脂(a cresol novolacepoxy resin)、橡胶改性环氧树脂(a rubber modified epoxy resin)、磷基环氧树脂(a phosphorus-based epoxy resin)、双酚F型环氧树脂(a bisphenol F typeepoxy resin)组成的组中的至少一种。
所述无机填料可以选自由二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、硫酸钡(BaSO4)、滑石、泥浆、云母粉、氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)、硼酸铝(AlBO3)、钛酸钡(BaTiO3)和锆酸钙(CaZrO3)组成的组中的至少一种。
基于100重量份的所述树脂组合物,该绝缘树脂组合物还可以含有0.1-10重量份的固化剂和0.01-1重量份的固化促进剂。
所述固化剂可以选自由胺类固化剂(an amine-based curing agent),酸酐类固化剂(an acid anhydride-based curing agent),多胺类固化剂(apolyamine-based curing agent),多硫类固化剂(a polysulfide-based curingagent),苯酚酚醛型固化剂(a phenol novolac type curing agent),双酚A型固化剂(a bisphenol A type curing agent),双氰胺固化剂(a dicyandiamidecuring agent)和四羟苯基乙烷固化剂(a tetraphenyl olethane curing agent)组成的组中的至少一种。
所述固化促进剂可以选自由金属类固化促进剂、咪唑类固化促进剂和胺类固化促进剂组成的组中的至少一种。
所述马来酰亚胺树脂、所述液晶低聚物和所述固化剂可以通过迈克尔加成反应(Michael reaction)形成彼此连接的网络结构。
所述液晶低聚物、所述环氧树脂和所述固化剂可以通过亲核加成(nucleophilic addition)形成彼此连接的网络结构。
根据本发明的一种优选的实施方式,本发明提供了一种通过在基板上涂布和固化如上所述的绝缘树脂组合物而制备的绝缘膜。
根据本发明的一种优选的实施方式,本发明提供了一种通过用含有如上所述的绝缘树脂组合物的漆浸渍有机或者无机纤维,然后干燥所述纤维上的漆而制备的半固化片。
根据本发明的一种优选的实施方式,本发明提供了一种通过在形成有电路图案的基板上堆叠和层压如上所述的绝缘膜而制造的印刷电路板。
根据本发明的一种优选的实施方式,本发明提供了一种多层印刷电路板,该多层印刷电路板通过在如上所述的半固化片的一侧或两侧表面上堆叠铜箔获得覆铜层压板(CCL),然后在该覆铜层压板(CCL)上层压绝缘膜而制得。
附图说明
下面将结合附图详细地描述,以便可以更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点,其中:
图1是根据本发明的一种优选的实施方式的树脂组合物适用的一般的印刷电路板的剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图详细地描述优选的实施方式,以便可以更清楚地理解本发明的目的、特征和优点。在整个附图中,相同的附图标记用于表示相同或相似的元件,并且省略重复的说明。另外,在下述描述中,术语“第一”,“第二”,“一侧”,“另一侧”等用于区分特定元件与其它元件,但是这些元件的结构不应该受到这些术语的限制。另外,在本发明的描述中,当确定相关现有技术的详细描述将掩盖本发明的主旨时,将省略这些描述。
下面参考附图对本发明的优选实施方式进行详细的描述。
图1是根据本发明的树脂组合物适用的一般印刷电路板的剖视图。参考图1,印刷电路板100可以是嵌入有电子元件的嵌入式板。具体地,该印刷电路板100可以包括设置有腔的绝缘体110,设置在该腔内的电子元件120,和设置在包括电子元件120的绝缘体110的上表面和下表面的至少一个表面上的建立层130。建立层130可以包括设置在绝缘体110的上表面和下表面的至少一个表面上的绝缘层131,设置在绝缘层131上的电路层132,并且电路层132连接电路层132和绝缘层131。此处,电子元件120例如可以为有源元件(active element)如半导体元件。另外,该印刷电路板100可以不包括电子元件120,但可以还包括至少一个另外的电子元件,例如,电容器140和电阻元件150,但电子元件不限于本发明实施例中所描述的电子元件的种类或数量。另外,在最外层设置有阻焊层160用来保护电路板。根据安装在该印刷电路板上的电子元件,该印刷电路板可以设置有外部连接单元170,并且在某些情况下,该印刷电路板也可以设置有焊接层(padlayer)180。此处,绝缘体110和绝缘层131可以在电路层间或者电子元件间提供绝缘性,同时作为保持组件刚性的结构。在这种情况下,当该印刷电路板100的布线密度增加时,为了减少电路层间的噪音,同时减小寄生电容,绝缘体110和绝缘层131需要低的介电常数性能。另外,为了改善绝缘性,绝缘体110和绝缘层131需要低的介电损耗性能。如上所述,绝缘体110和绝缘层131中的至少一种应该具有刚性,同时降低介电常数和介电损耗。
根据本发明,为了通过减小绝缘层的热膨胀系数并提高玻璃化转变温度和储能模量(storage modulus)以确保该印刷电路板的刚性,绝缘层131和绝缘体110应该由含有具有3个或多个马来酰亚胺基的马来酰亚胺树脂、液晶低聚物和环氧树脂的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物形成。
马来酰亚胺树脂
根据本发明的一种优选的实施方式的绝缘树脂组合物可以含有具有3个或多个马来酰亚胺基的马来酰亚胺树脂以改善该组合物的抗热性,例如,优选含有如下化学式1所示的苯基甲烷马来酰亚胺的低聚物(an oligomer ofphenyl methane maleimide)。
[化学式1]
其中,n是整数1或2。
在制备不含有无机填料的绝缘树脂组合物的情况下,所用的马来酰亚胺树脂的量优选为10-40重量%。当马来酰亚胺树脂的用量小于10重量%时,玻璃化转变温度可能得不到改善。当马来酰亚胺树脂的用量大于40重量%时,产品可能会因为过脆而无法制备。
相比之下,在制备含有无机填料的绝缘树脂组合物的情况下,所用的马来酰亚胺树脂的量优选为5-20重量%。当马来酰亚胺树脂的用量小于5重量%时,玻璃化转变温度可能得不到改善。而且,当马来酰亚胺树脂的用量大于20重量%时,产品可能会因为过脆而无法制备。
液晶低聚物
液晶低聚物的化学式如下列化学式2所示,但是并不限于该化学式,液晶低聚物可以是在其两端都引入羟基的具有液晶性能的低聚物。
[化学式2]
其中,a是13-26的整数,b是13-26的整数,c是9-21的整数,d是10-30的整数,e是10-30的整数。
在制备不含有无机填料的绝缘树脂组合物的情况下,对所用的液晶低聚物的量没有特别的限定,但是优选为30-60重量%。当液晶低聚物的用量小于30重量%时,热膨胀系数的降低和玻璃化转变温度的改善可能不明显。当液晶低聚物的用量大于60重量%时,机械物理性能可能会降低。
相比之下,在制备含有无机填料的绝缘树脂组合物的情况下,对所用的液晶低聚物的量没有特别的限定,但是优选为10-30重量%。当液晶低聚物的用量小于10重量%时,热膨胀系数的降低和玻璃化转变温度的改善可能不明显。当液晶低聚物的用量大于30重量%时,机械物理性能可能会降低。
所述液晶低聚物的数均分子量优选为2500-6500g/mol,更优选为3000-5500g/mol,甚至更优选为3500-5000g/mol。当液晶低聚物的数均分子量小于2500g/mol时,机械物理性能可能会降低。当液晶低聚物的数均分子量大于6500g/mol时,溶解度可能会降低。
环氧树脂
根据本发明的一种优选的实施方式的绝缘树脂组合物可以含有环氧树脂以改善作为粘合膜的干燥的树脂组合物的处理性(handling)。环氧树脂是指在一个分子中含有至少一种环氧官能团的环氧树脂,优选在一个分子中含有至少2个环氧官能团,更优选在一个分子中含有至少4个环氧官能团。
用于本发明的环氧树脂的例子可以包括选自由萘基环氧树脂、双酚A型环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、甲酚酚醛环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、磷基环氧树脂、双酚F型环氧树脂组成的组中的至少一种,优选可以包括如下列化学式3所示的双酚F型环氧树脂。
[化学式3]
在制备不含有无机填料的绝缘树脂组合物的情况下,对所用的环氧树脂的量没有特别的限定,但是优选为30-60重量%。当环氧树脂的用量小于30重量%时,处理性可能会降低。当环氧树脂的用量大于60重量%时,其它组分的相对添加量可能会降低,因此,介电损耗角正切(dielectric losstangent)、介电常数和热膨胀系数可能几乎都无法改善。
相比之下,在制备含有无机填料的绝缘树脂组合物的情况下,对所用的环氧树脂的量没有特别的限定,但是优选为5-20重量%。当环氧树脂的用量小于5重量%时,处理性可能会降低。当环氧树脂的用量大于20重量%时,其它组分的相对添加量会降低,因此,介电损耗角正切、介电常数和热膨胀系数可能几乎都无法改善。
无机填料
根据本发明的一种优选的实施方式的绝缘树脂组合物还可以含有无机填料以降低环氧树脂的热膨胀系数(CTE)。该无机填料的作用是降低热膨胀系数,基于绝缘树脂组合物,无机填料的含量可以根据使用绝缘树脂组合物所需的性能而变化。无机填料的含量优选为50-80重量%。当无机填料的含量小于50重量%时,介电损耗角正切可能会降低,并且热膨胀系数可能会增加。当无机填料的含量大于80重量%时,粘合强度可能会降低。
用于本发明的无机填料可以包括二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、硫酸钡(BaSO4)、滑石、泥浆、云母粉、氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)、硼酸铝(AlBO3)、钛酸钡(BaTiO3)和锆酸钙(CaZrO3)中的单独一种或者两种或者更多种的组合。特别优选具有较低的介电损耗角正切的二氧化硅(SiO2)。
固化剂
根据本发明,可以选择性地使用固化剂。一般来说,固化剂只要含有能够与环氧树脂的环氧环反应的反应基团即可。对固化剂没有特别的限定。
固化剂的具体例子可以包括胺类固化剂,酸酐类固化剂,多胺类固化剂,多硫类固化剂,苯酚酚醛型固化剂,双酚A型固化剂,双氰胺固化剂和四羟苯基乙烷固化剂。固化剂可以单独使用或者两种或者更多种组合使用。
根据所述绝缘树脂组合物的固化速率,基于100重量份的绝缘树脂组合物,为了不降低环氧树脂的固有物理性能,所用的固化剂的量可以在0.1-10重量份的范围内进行适当地选择。
固化促进剂
根据本发明的一种优选的实施方式的绝缘树脂组合物可以通过选择性地向其中加入固化促进剂以有效地固化。对本发明所用的固化促进剂的量没有特别的限定,但是基于100重量份的绝缘树脂组合物,固化促进剂的用量可以为0.01-1重量份。另外,本发明所用的固化促进剂的例子可以包括金属类固化促进剂、咪唑类固化促进剂和胺类固化促进剂等,它们可以单独使用或者两种或者更多种组合使用。
对金属类固化促进剂没有特别的限定,但是可以包括有机金属配合物或者金属例如钴,铜,锌,铁,镍,锰或锡的有机金属盐类。有机金属配合物的具体例子包括有机钴配合物如乙酰丙酮钴(II)(cobalt(II)acetylacetonate)或乙酰丙酮钴(III)(cobalt(III)acetylacetonate),有机铜配合物如乙酰丙酮铜(II)(copper(II)acetylacetonate),有机锌配合物如乙酰丙酮锌(II)(zinc(II)acetylacetonate),有机铁配合物如乙酰丙酮铁(III)(iron(III)acetylacetonate),有机镍配合物如乙酰丙酮镍(II)(nickel(II)acetylacetonate),以及有机锰配合物如乙酰丙酮锰(II)(manganese(II)acetylacetonate)。有机金属盐的例子包括辛酸锌(zinc octylate)、辛酸锡(tinoctylate)、环烷酸锌(zinc naphthenate)、环烷酸钴(cobalt naphthenate)、硬脂酸锡(tin stearate)、硬脂酸锌(zinc stearate)等。从固化性和溶剂溶解性角度考虑,金属类固化促进剂可以优选为乙酰丙酮钴(II)、乙酰丙酮钴(III)、乙酰丙酮锌(II)、环烷酸锌和乙酰丙酮铁(III);更优选为乙酰丙酮钴(II)或环烷酸锌。金属类固化促进剂可以单独使用或者两种或者更多种组合使用。
对咪唑类固化促进剂的例子没有特别的限定,但是咪唑类化合物例如2-甲基咪唑(2-methyl imidazole),2-十一烷基咪唑(2-undecyl imidazole),2-十七烷基咪唑(2-heptadecyl imidazole),1,2-二甲基咪唑(1,2-dimethylimidazole),2-乙基-4-甲基咪唑(2-ethyl-4-methyl imidazole),1,2-二甲基咪唑(1,2-dimethyl imidazole),2-乙基-4-甲基咪唑(2-ethyl-4-methylimidazole),2-苯基咪唑(2-phenyl imidazole),2-苯基-4-甲基咪唑(2-phenyl-4-methyl imidazole),1-苄基-2-甲基咪唑(1-benzyl-2-methylimidazole),1-苄基-2-苯基咪唑(1-benzyl-2-phenyl imidazole),1-氰乙基-2-甲基咪唑(1-cyanoethyl-2-methyl imidazole),1-氰乙基-2-十一烷基咪唑(1-cyanoethyl-2-undecyl imidazole),1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑(1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methyl imidazole),1-乙基-2-苯基咪唑(1-cyanoethyl-2-phenyl imidazole),1-氰乙基-2-十一烷基咪唑偏苯三酸酯(1-cyanoethyl-2-undecyl imidazolium trimellitate),1-氰乙基-2-苯基咪唑偏苯三酸酯(1-cyanoethyl-2-phenyl imidazolium trimellitate),2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2,4-diamino-6-[2’-methylimidazolyl-(1’)]-ethyl-s-triazine),2,4-二氨基-6-[2'-十一烷基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2,4-diamino-6-[2’-undecylimidazolyl-(1’)]-ethyl-s-triazine),2,4-二氨基-6-[2'-乙基-4'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三嗪(2,4-diamino-6-[2’-ethyl-4’-methylimidazolyl-(1’)]-ethyl-s-triazine),2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑-(1')]-乙基-s-三嗪异氰脲酸加成物(2,4-diamino-6-[2’—methylimidazolyl-(1’)]-ethyl-s-triazineisocyanuric acidadduct),2-苯基咪唑异氰脲酸加成物(2-phenylimidazol isocyanuric acidadduct),2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑(2-phenyl-4,5-dihydroxylmethylimidazole),2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑(2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole),2,3-二羟基-1H-吡咯并[1,2-a]苯并咪唑(2,3-dihydroxy-1H-pyrrolo[1,2-a]benzimidazole),1-十二烷基-2-甲基-3-苄基氯化物(1-dodecyl-2-methyl-3-benzylimidazolium chloride),2-甲基咪唑啉(2-methyl imidazoline)和2-苯基咪唑啉(2-phenyl imidazoline)以及咪唑化合物的添加剂和环氧树脂。咪唑类固化促进剂可以单独使用或者两种或者更多种组合使用。
对所述胺类固化促进剂的例子没有特别的限定,但是可以为三烷基胺(trialkyl amine)如三乙胺(triethtyl amine)或三丁基胺(tributyl amine),胺化合物如4-二甲氨基吡啶(4-dimethylaminopyridine),苄基二甲胺(benzyldimethylamine),2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol)或1,8-二氮杂二环(5,4,0)-十一碳烯(1,8-dizabicyclo(5,4,0)-undecene)等。胺类固化促进剂可以单独使用或两种或更多种组合使用。
根据本发明的一种优选的实施方式的绝缘树脂组合物中的马来酰亚胺树脂、液晶低聚物和固化剂可以通过迈克尔加成反应形成彼此连接的网络结构。另外,液晶低聚物、环氧树脂和固化剂可以通过亲核加成反应形成彼此连接的网络结构。因此,具有三个或多个马来酰亚胺基的马来酰亚胺树脂,液晶低聚物,环氧树脂和固化剂能够形成彼此连接的网络,该网络在绝缘树脂组合物中能够具有高的抗热性。
马来酰亚胺树脂均聚反应可以通过固化反应中的自由基聚合而获得,该反应由如下反应式1来表示。
[反应式1]
其中,R是作为自由基引发剂的偶氮二异丁腈(azobisbutyronitrile)(AIBN),X是芳香族的苯基。
迈克尔加成反应是指马来酰亚胺树脂的双键与液晶低聚物的羟基和作为固化剂的双氰胺(DICY)的胺基(amine)的反应,该反应由如下反应式2和3表示。
[反应式2]
其中,R1是芳香族的苯基,R3是如化学式2所示的液晶低聚物除了两端的羟基(-OH)之外的结构。
[反应式3]
亲核加成是指环氧树脂的环氧基与液晶低聚物的羟基和作为固化剂的双氰胺(DICY)的胺基的反应,该反应由如下反应式4和5表示。
[反应式4]
其中,R是如化学式3所示的具有4个官能团的N,N,N',N'-四缩水甘油醚-4,4'-亚甲基双苯胺环氧树脂除了一个环氧基之外的结构,R1是如化学式2所示的液晶低聚物除了两端的羟基(-OH)之外的结构。
[反应式5]
此处,R是如化学式3所示的具有4个官能团的N,N,N',N'-四缩水甘油醚-4,4'-亚甲基双苯胺环氧树脂除了一端环氧基之外的结构,R1是双氰胺(DICY)除了胺基(-NH2)之外的结构。
根据本发明的一种优选的实施方式的绝缘树脂组合物可以根据本领域已知的常规方法以半固体干膜形式制备,例如,使用辊式涂布机、帘式涂布机或缺角涂布机(comma coater)以膜的形式形成组合物,干燥,然后应用在电路板上以由此用作绝缘层(或绝缘膜)或者通过组装方案(build-upscheme)将半固化片用于制备多层印刷电路板。该绝缘膜或者半固化片可以改善玻璃化转变温度和机械强度性能。
如上所述,将根据本发明的一种优选的实施方式的树脂组合物浸渍到基质材料例如有机或者无机纤维内,然后固化以制备半固化片,铜箔堆叠在半固化片上,从而获得覆铜层压板(CCL)。另外,由根据本发明的一种优选的实施方式的树脂组合物制备的绝缘膜层压在CCL上作为制造多层印刷电路板时的内层,并用于制造多层印刷电路板。例如,绝缘树脂组合物制备的绝缘膜层压在正在进行图案处理的内层电路板上,在温度80-110℃下,固化20-30分钟,并通过电镀工艺去除胶渣(desmear)制得电路层,因此即制得多层印刷电路板。
所述无机纤维是指玻璃纤维,该玻璃纤维的例子包括碳纤维、聚苯撑苯并二噁唑(polyparaphenylene benzobisoxazole)纤维、热致性液晶聚合物(thermotropic liquid polymer)纤维、溶致型液晶聚合物(lyotropic liquidcrystal polymer)纤维、芳族聚酰胺纤维(an aramide fiber)、多吡啶双咪唑(polypiridobisimidazole)纤维、聚苯并噻唑(polybenzothiazole)纤维、聚芳酯(polyarylate)。它们可以单独使用或者两种或者更多种组合使用。
将参照实施例和对比例对本发明进行详细的描述,但是本发明的范围不限于下述实施例。
制备实施例1
218.26g(2.0mol)的4-氨基苯酚,415.33g(2.5mol)的间苯二甲酸,276.24g(2.0mol)的4-羟基苯甲酸,282.27g(1.5mol)的6-羟基-2-萘甲酸,648.54g(2.0mol)的10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-HQ)和1531.35g(15.0mol)的乙酸酐被加入到一个20L的玻璃反应器中,在玻璃反应器中置换为氮气后,当反应器中的温度升至230℃并维持在该温度和在氮气流条件下,回流该混合物4小时。随后,加入188.18g(1.0mol)的6-羟基-2-萘甲酸进行封端,然后为了制备液晶低聚物将作为副产品的乙酸和未反应的乙酸酐去除。
制备树脂组合物和绝缘膜
实施例1
将28.12g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与4g的苯基甲烷马来酰亚胺低聚物和20g的制备实施例1制得的液晶低聚物进行混合,然后搅拌约1小时,向其中加入16g的环氧树脂Araldite MY-721(Huntsman Corporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.16g的双氰胺(DICY)和0.1g的偶氮二异丁腈(AIBN),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。将该树脂组合物适当地倒在表面光泽的铜箔上,然后用实验室用的膜连铸机(film caster)制成厚度为约150μm的绝缘膜。在约80℃下将该绝缘膜在烘箱中进行初次干燥30分钟以去除挥发性溶剂。随后,在约120℃下将该绝缘膜进行第二次干燥60分钟以获得B-阶段状态的绝缘膜。
实施例2
将44.29g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与7.5g的苯基甲烷马来酰亚胺低聚物和15g的制备实施例1制得的液晶低聚物进行混合,然后搅拌约1小时,向其中加入15g的环氧树脂Araldite MY-721(HuntsmanCorporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.15g的双氰胺(DICY)和0.1875g的偶氮二异丁腈(AIBN),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。将该树脂组合物适当地倒在表面光泽的铜箔上,然后用实验室用的膜连铸机制成厚度为约150μm的绝缘膜。在约80℃下将该绝缘膜在烘箱中进行初次干燥30分钟以去除挥发性溶剂。随后,在约120℃下将该绝缘膜进行第二次干燥60分钟以获得B-阶段状态的绝缘膜。
实施例3
将36.36g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与12g的苯基甲烷马来酰亚胺低聚物和12g的制备实施例1制得的液晶低聚物进行混合,然后搅拌约1小时,向其中加入16g的环氧树脂Araldite MY-721(HuntsmanCorporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.16g的双氰胺(DICY)和0.3g的偶氮二异丁腈(AIBN),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。将该树脂组合物适当地倒在表面光泽的铜箔上,然后用实验室用的膜连铸机制成厚度为约150μm的绝缘膜。在约80℃下将该绝缘膜在烘箱中进行初次干燥30分钟以去除挥发性溶剂。随后,在约120℃下将该绝缘膜进行第二次干燥60分钟以获得B-阶段状态的绝缘膜。
实施例4
将32.51g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与12g的苯基甲烷马来酰亚胺低聚物和6g的制备实施例1制得的液晶低聚物进行混合,然后搅拌约1小时,向其中加入12g的环氧树脂Araldite MY-721(Huntsman Corporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.12g的双氰胺(DICY)和0.3g的偶氮二异丁腈(AIBN),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。将该树脂组合物适当地倒在表面光泽的铜箔上,然后用实验室用的膜连铸机制成厚度为约150μm的绝缘膜。在约80℃下将该绝缘膜在烘箱中进行初次干燥30分钟以去除挥发性溶剂。随后,在约120℃下将该绝缘膜进行第二次干燥60分钟以获得B-阶段状态的绝缘膜。
对比例1
向24g的制备实施例1制得的液晶低聚物中加入24g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂,然后搅拌约1小时,向其中加入16g的环氧树脂AralditeMY-721(Huntsman Corporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.16g的双氰胺(DICY),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。将该树脂组合物适当地倒在表面光泽的铜箔上,然后用实验室用的膜连铸机制成厚度为约150μm的绝缘膜。在约80℃下将该绝缘膜在烘箱中进行初次干燥30分钟以去除挥发性溶剂。随后,在约120℃下将该绝缘膜进行第二次干燥60分钟以获得B-阶段状态的绝缘膜。
采用TA公司的DSC仪器测定实施例1-4和对比例1制得的绝缘膜的玻璃化转变温度(Tg),分别取5g制得的绝缘膜注入DSC仪器中,每分钟升高10℃升至300℃进行初次测定,然后冷却,随后,每分钟升高10℃升至300℃进行第二次测定,玻璃化转变温度(Tg)基于第二次测定值进行测定。
表1
类别 | 玻璃化转变温度(Tg)(℃) |
实施例1 | 215 |
实施例2 | 218 |
实施例3 | 240 |
实施例4 | 240 |
对比例1 | 210 |
从表1中可以看出,可以得出结论:实施例1-4的玻璃化转变温度均相对好于没有使用苯基甲烷马来酰亚胺低聚物的对比例1的玻璃化转变温度。而且,还可以看出,玻璃化转变温度随着苯基甲烷马来酰亚胺低聚物含量的增加而提高。
制备半固化片
实施例5
将43.12g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与4g的苯基甲烷马来酰亚胺低聚物、20g的制备实施例1制得的液晶低聚物、60g的二氧化硅(SiO2)浆进行混合,然后搅拌约1小时。向其中加入16g的环氧树脂AralditeMY-721(Huntsman Corporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.16g的双氰胺(DICY)和0.1g的偶氮二异丁腈(AIBN),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。搅拌结束后,用含有该树脂组合物的漆浸渍到有机纤维或无机纤维内,放入烘箱中,然后在约120℃下干燥15分钟。干燥结束后,将生成物加热到220℃并完全固化,并在温度为220℃,压强为30kgf/cm2下保持约90分钟,以制得半固化片。
实施例6
将44.29g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与7.5g的苯基甲烷马来酰亚胺低聚物、15g的制备实施例1制得的液晶低聚物、56.24g的二氧化硅(SiO2)浆进行混合,然后搅拌约1小时。向其中加入15g的环氧树脂Araldite MY-721(Huntsman Corporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.15g的双氰胺(DICY)和0.1875g的偶氮二异丁腈(AIBN),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。搅拌结束后,用含有该树脂组合物的漆浸渍到有机纤维或无机纤维内,放入烘箱中,然后在约120℃下干燥15分钟。干燥结束后,将生成物加热到220℃并完全固化,并在温度为220℃,压强为30kgf/cm2下保持约90分钟,以制得半固化片。
实施例7
将51.36g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与12g的苯基甲烷马来酰亚胺低聚物、12g的制备实施例1制得的液晶低聚物、60g的二氧化硅(SiO2)浆进行混合,然后搅拌约1小时。向其中加入16g的环氧树脂AralditeMY-721(Huntsman Corporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.16g的双氰胺(DICY)和0.3g的偶氮二异丁腈(AIBN),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。搅拌结束后,用含有该树脂组合物的漆浸渍到有机纤维或无机纤维内,放入烘箱中,然后在约120℃下干燥15分钟。干燥结束后,将生成物加热到220℃并完全固化,并在温度为220℃,压强为30kgf/cm2下保持约90分钟,以制得半固化片。
实施例8
将41.51g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与12g的苯基甲烷马来酰亚胺低聚物、6g的制备实施例1制得的液晶低聚物、45g的二氧化硅(SiO2)浆进行混合,然后搅拌约1小时。向其中加入12g的环氧树脂AralditeMY-721(Huntsman Corporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.12g的双氰胺(DICY)和0.3g的偶氮二异丁腈(AIBN),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。搅拌结束后,用含有该树脂组合物的漆浸渍到有机纤维或无机纤维内,放入烘箱中,然后在约120℃下干燥15分钟。干燥结束后,将生成物加热到220℃并完全固化,并在温度为220℃,压强为30kgf/cm2下保持约90分钟,以制得半固化片。
对比例2
将39g的N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂与24g的制备实施例1制得的液晶低聚物和60g的二氧化硅(SiO2)浆进行混合,然后搅拌约1小时。向其中加入16g的环氧树脂Araldite MY-721(Huntsman Corporation),然后搅拌约2小时。随后,向其中加入0.16g的双氰胺(DICY),然后搅拌约1小时使其全部溶解以制得树脂组合物。搅拌结束后,用含有该树脂组合物的漆浸渍到有机纤维或无机纤维内,放入烘箱中,然后在约120℃下干燥15分钟。干燥结束后,将生成物加热到220℃并完全固化,并在温度为220℃,压强为30kgf/cm2下保持约90分钟,以制得半固化片。
用动态分析器(DMA)测定实施例5-8和对比例2制得的半固化片的机械模量(mechanical modulus),并在250℃下测定储能模量。
表2
类别 | 储能模量(GPa) |
实施例5 | 20 |
实施例6 | 19 |
实施例7 | 22 |
实施例8 | 22 |
对比例2 | 18 |
从表2中可以看出,可以得出结论:实施例5-8的储能模量均相对好于没有使用苯基甲烷马来酰亚胺低聚物的对比例2的储能模量。另外,在实施例5-8中,可以认为,储能模量会随着苯基甲烷马来酰亚胺低聚物含量的增加而提高。
印刷电路板的制造
实施例9
铜箔层堆叠在实施例8制得的半固化片的两个表面上以形成电路图案。随后,形成的电路图案在温度约120℃的条件下干燥30分钟,实施例4制得的绝缘膜堆叠在形成有电路图案的基板上,在约90℃,20MPa的条件下,用Morton CVA725真空层压机真空层压20秒,制造印刷电路板。
如上所述,根据本发明的优选的实施方式,通过用含有具有3个或者多个马来酰亚胺基的马来酰亚胺树脂的绝缘树脂组合物制备的绝缘膜、半固化片和印刷电路板具有好的玻璃化转变温度和机械强度性能。
尽管为了说明的目的,已经公开了本发明的实施方式,但是应该理解的是本发明并不限于此,本领域的技术人员应该理解,各种修改、增加和替换是可能的,不脱离本发明的范围和精神。
因此,任何及所有修改,变型或者等同安排均应该被考虑在本发明的范围内,本发明的具体范围将由所附的权利要求书所公开。
Claims (17)
1.一种用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,所述组合物含有:
具有3个或多个马来酰亚胺基的马来酰亚胺树脂;
液晶低聚物;以及
环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,所述组合物还含有无机填料。
3.根据权利要求1所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,基于100重量份的所述树脂组合物,所述马来酰亚胺树脂的含量为10-40重量%,所述液晶低聚物的含量为30-60重量%,所述环氧树脂的含量为30-60重量%。
4.根据权利要求2所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,基于100重量份的所述树脂组合物,所述马来酰亚胺树脂的含量为5-20重量%,所述液晶低聚物的含量为10-30重量%,所述无机填料的含量为50-80重量%。
5.根据权利要求1所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,所述马来酰亚胺树脂为如下化学式1所示的苯基甲烷马来酰亚胺的低聚物:
其中,n是整数1或2。
6.根据权利要求1所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,所述液晶低聚物为如下化学式2所示:
其中,a是13-26的整数,b是13-26的整数,c是9-21的整数,d是10-30的整数,e是10-30的整数。
7.根据权利要求1所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,所述环氧树脂选自由萘基环氧树脂、双酚A型环氧树脂、苯酚酚醛环氧树脂、甲酚酚醛环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、磷基环氧树脂、双酚F型环氧树脂组成的组中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,所述无机填料选自由二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、硫酸钡(BaSO4)、滑石、泥浆、云母粉、氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁(MgCO3)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)、硼酸铝(AlBO3)、钛酸钡(BaTiO3)和锆酸钙(CaZrO3)组成的组中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,基于100重量份的所述树脂组合物,所述树脂组合物还含有0.1-10重量份的固化剂和0.01-1重量份的固化促进剂。
10.根据权利要求9所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,所述固化剂选自由胺类固化剂,酸酐类固化剂,多胺类固化剂,多硫类固化剂,苯酚酚醛型固化剂,双酚A型固化剂,双氰胺固化剂和四羟苯基乙烷固化剂组成的组中的至少一种。
11.根据权利要求9所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,所述固化促进剂选自由金属类固化促进剂、咪唑类固化促进剂和胺类固化促进剂组成的组中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,所述马来酰亚胺树脂、所述液晶低聚物和所述固化剂通过迈克尔加成反应形成彼此连接的网络结构。
13.根据权利要求9所述的用于印刷电路板的绝缘树脂组合物,其中,所述液晶低聚物、所述环氧树脂和所述固化剂通过亲核加成形成彼此连接的网络结构。
14.一种通过在基板上涂布和固化如权利要求1-13中任意一项所述的绝缘树脂组合物而制备的绝缘膜。
15.一种通过用含有权利要求1-13中任意一项所述的绝缘树脂组合物的漆浸渍有机或者无机纤维,然后干燥所述纤维上的漆而制备的半固化片。
16.一种通过在形成有电路图案的基板上堆叠和层压权利要求14所述的绝缘膜而制造的印刷电路板。
17.一种多层印刷电路板,该多层印刷电路板通过在权利要求15所述的半固化片的一侧或两侧表面上堆叠铜箔获得覆铜层压板,然后在所述覆铜层压板上层压绝缘膜而制得。
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