CN109912908B - 基板组合物及由其所制备的基板 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种基板组合物及由该基板组合物所制备的基板。该基板组合物包含：25‑80重量份的聚合物，其中该聚合物选自聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene、PTFE)和全氟烷氧基烷烃(perfluoroalkoxy alkane、PFA)；20‑75重量份的无机填充剂，其中该聚合物及该无机填充剂的总和为100重量份；以及，0.015‑0.7重量份的化合物，其中该化合物具有至少三个末端乙烯基(terminal vinyl group)。

Description

基板组合物及由其所制备的基板
【技术领域】
本公开涉及一种基板组合物、及由该基板组合物所制备的基板。
【背景技术】
新世纪的电子产品趋向轻、薄、短、小，且以高频传输，使得印刷电路板的配线必须高密度化，来提升传输速度，同时保持信号完整性。电子产品采用了多层化的半导体组件与精密的封装技术，藉由进步的接合安装技术达到多层电路板的高密度化。
在电子构件领域中，对能高频率的通讯器材已有急迫的需求，因此最近已需要相关的电子构件材料，诸如具有低介电常数的半导体密封材料及具有低介电损失因子的材料，从而能够快速传送数据，并且不会在传送的过程造成数据的损失或被干扰。
聚四氟乙烯(PTFE)由于其较低的介电常数及介电损失因子，已普遍使用作为高频基板材料。然而，聚四氟乙烯(PTFE)其材料本身刚性不足，除了较不易进行后续加工外，所得的基板的机械强度也较差。
基于上述，业界需要一种具有低介电常数、低损失因子、耐热性佳及高机械强度的基板材料，以解决现有技术所遭遇到的问题。
【发明内容】
根据本公开实施例，本公开提供一种基板组合物，该基板组合物可包含25-80重量份的聚合物，其中该聚合物可选自聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene、PTFE)和全氟烷氧基烷烃(perfluoroalkoxy alkane、PFA)；20-75重量份的无机填充剂，其中该聚合物及该无机填充剂的总和可为100重量份；以及，0.015-0.7重量份的化合物，其中该化合物为可具有至少三个末端乙烯基(terminal vinyl group)。
根据本公开实施例，本公开亦提供一种基板。该基板包含膜层，其中该膜层为本公开上述基板组合物所形成的固化物。
【附图说明】
图1为本公开一实施例所述基板的示意图。
图2为本公开另一实施例所述基板的示意图。
【符号说明】
110 膜层；
120 第一金属箔；
100 基板。
【具体实施方式】
本公开实施例提供一种基板组合物及由该基板组合物所制备的基板。本公开所述的接着组合物同时包含特定的聚合物、无机填充物及具有至少三个末端乙烯基的化合物，且上述成份以特定比例构成该基板组合物。藉由该具有至少三个末端乙烯基的化合物的添加，可在不影响介电特性(例如介电常数及损耗因子)的前提下，提升该基板组合物的可加工性，并增加由该基板组合物所制备而得的基板的机械强度。
根据本公开实施例，本公开提供一种基板组合物，该基板组合物可包含25-80重量份(例如30-75重量份、或35-70重量份)的聚合物；20-75重量份(例如25-70重量份、或30-65重量份)的无机填充剂，其中该聚合物及该无机填充剂的总和可为100重量份；以及，0.015-0.7重量份的化合物，其中该化合物为可具有至少三个末端乙烯基(terminal vinylgroup)。
根据本公开实施例，该聚合物可选自聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene、PTFE)和全氟烷氧基烷烃(perfluoroalkoxy alkane、PFA)。此外，该聚合物的数均分子量(number average molecular weight)可为约数十万至数百万。
根据本公开实施例，该无机填充剂可例如为二氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、碳化硅、碳酸钠、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、石墨、碳酸镁、硫酸钡、或上述的组合。该无机填充剂的平均粒径可为约500nm至3000nm。
根据本公开实施例，该具有至少三个末端乙烯基的化合物的添加量对于本公开所述基板组合物(以及由该基板组合物所制备而得的基板)的性质具有很大的影响。根据本公开实施例，该具有至少三个末端乙烯基的化合物的添加量被控制在0.015-0.7重量份的范围内(例如0.018-0.65重量份、0.018-0.6重量份、或0.015-0.6重量份)。若具有至少三个末端乙烯基的化合物的添加量过低或过高，则无法提升基板组合物的加工性以及所得基板的机械强度。此外，若具有至少三个末端乙烯基的化合物的添加量超过0.7重量份，易造成所得的基板组合物介电常数及损耗因子增加。
根据本公开实施例，该具有至少三个末端乙烯基的化合物可包含三烯丙基异氰脲酸酯(triallyl isocyanurate、TAIC)、三甲基烯丙基异氰脲酸酯(trimethallylisocyanurate、TMAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(triallyl cyanurate、TAC)、四乙烯基四甲基环四硅氧烷(tetravinyltetramethylcyclotetrasiloxane)、八乙烯基八聚倍半硅氧烷(octavinyl octasilsesquioxane)、或上述的组合。此外，根据本公开实施例，该具有至少三个末端乙烯基的化合物可选自三烯丙基异氰脲酸酯(triallyl isocyanurate、TAIC)、三甲基烯丙基异氰脲酸酯(trimethallyl isocyanurate、TMAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(triallyl cyanurate、TAC)、四乙烯基四甲基环四硅氧烷(tetravinyltetramethylcyclotetrasiloxane)及八乙烯基八聚倍半硅氧烷(Octavinyl octasilsesquioxane)。
根据本公开实施例，本公开所述的基板组合物可还包含0.01-10重量份添加剂，其中该添加剂可为起始剂、平坦剂、色料、消泡剂、耐燃剂、或上述的组合。
根据本公开实施例，本公开所述的基板组合物可还包含溶剂，以使上述聚合物、无机填充剂、化合物及/或添加剂均匀分散于该溶剂中。该溶剂可例如为甲乙酮、乙酸丙二醇甲酯(PGMEA)、乙基-2-乙氧基乙醇乙酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸异戊酯、苯、甲苯、二甲苯、环己烷、或上述的组合。
根据本公开实施例，该起始剂可为过氧化物起始剂，例如苯甲酰基过氧化物(benzoyl peroxide)、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷(1,1-bis(tert-butylperoxy)cyclohexane)、2,5-双(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基环己烷(2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylcyclohexane)、2,5-双(叔丁基过氧基)-2,5-二甲基-3-环己炔(2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethyl-3-cyclohexyne)、双(1-(叔丁基过氧基)-1-甲基乙基)苯(bis(1-(tert-butylpeorxy)-1-methy-ethyl)benzene)、叔丁基氢过氧化物(tert-butyl hydroperoxide)、叔丁基过氧化物(tert-butyl peroxide)、叔丁基过氧基苯甲酸酯(tert-butyl peroxybenzoate)、茴香基氢过氧化物(cumene hydroperoxide)、环己酮基过氧化物(cyclohexanone peroxide)、二茴香基过氧化物(二枯基过氧化物，dicumylperoxide)、月桂酰基过氧化物(lauroyl peroxide)、或上述的组合。
根据本公开实施例，本公开亦提供一种基板。该基板包含膜层，其中该膜层为本公开所述基板组合物所形成的固化物。根据本公开实施例，该基板的制备方式可包含以下步骤：将上述基板组合物在80至120℃下烘干(移除溶剂)，在以滚轮辗压的制程中形成薄片。接着，将该薄片在150至300℃下烘烤，得到该膜层。根据本公开实施例，本公开所述基板100可还包含配置于该膜层110上的第一金属箔120，请参照图1。根据本公开实施例，该第一金属箔可为铜箔或铝箔。
根据本公开实施例，除了该第一金属箔120及该膜层110之外，本公开所述基板100可还包含第二金属箔130。其中，该膜层110置于该第一金属箔120及该第二金属箔130之间，请参照图2。根据本公开实施例，该第二金属箔可为铜箔或铝箔。
根据本公开实施例，本公开所述基板具有低介电常数、低损失因子、及高机械强度，可作为印刷电路板、集成电路载板、或高频基板。
为了让本公开的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例及比较实施例，作详细说明如下：
基板组合物
实施例1：
首先，将4克三甲基烯丙基异氰脲酸酯(trimethallyl isocyanurate、TMAIC)(购自于Hunan Farida Technology Co.,Ltd.)及1.2克二茴香基过氧化物(dicumylperoxide)溶于36克甲乙酮(methyl ethyl ketone)中，得到含三甲基烯丙基异氰脲酸酯的溶液(TMAIC溶液)。接着，将27.5克二氧化硅(平均粒径为25nm、购自于US Silica)、37.5克聚四氟乙烯分散液(PTFE dispersion)(购自于杜邦，其中PTFE含量为60％(22.5克))、以及0.1克上述含三甲基烯丙基异氰脲酸酯的溶液(其中三甲基烯丙基异氰脲酸酯含量为0.0097克)进行混合。经过烘干去除部分溶剂后，得到基板组合物(1)。
实施例2：
依照实施例1所述基板组合物(1)的制备方式进行，除了将含三甲基烯丙基异氰脲酸酯溶液由0.1克增加至0.25克，得到基板组合物(2)。
实施例3：
依照实施例1所述基板组合物(1)的制备方式进行，除了将含三甲基烯丙基异氰脲酸酯溶液由0.1克增加至0.5克，得到基板组合物(3)。
实施例4：
依实施例1所述基板组合物(1)的制备方式进行，除了将含三甲基烯丙基异氰脲酸酯溶液由0.1克增加至1克，得到基板组合物(4)。
实施例5：
依实施例1所述基板组合物(1)的制备方式进行，除了将含三甲基烯丙基异氰脲酸酯溶液由0.1克增加至3克，得到基板组合物(5)。
比较例1：
依照实施例1所述基板组合物(1)的制备方式进行，除了不添加三甲基烯丙基异氰脲酸酯溶液，得到基板组合物(6)。
比较例2：
依照实施例1所述基板组合物(1)的制备方式进行，除了将含三甲基烯丙基异氰脲酸酯溶液由0.1克增加至5克，得到基板组合物(7)。
实施例6：
首先，将4克四乙烯基四甲基环四硅氧烷(tetravinyltetramethylcyclotetrasiloxane)(购自于公隆化学代理进口Gelest Inc.)及1.2克二茴香基过氧化物(dicumylperoxide)溶于36克甲乙酮(methyl ethyl ketone)中，得到含四乙烯基四甲基环四硅氧烷的溶液。接着，将27.5克二氧化硅(平均粒径为25μm、购自于US Silica)、37.5克聚四氟乙烯分散液(PTFE dispersion)(购自于杜邦，其中PTFE含量为60％(22.5克))、以及1克上述四乙烯基四甲基环四硅氧烷溶液(其中四乙烯基四甲基环四硅氧烷含量为0.097克)进行混合。经过烘干去除部分溶剂后，得到基板组合物(8)。
实施例7：
首先，将4克八乙烯基八聚倍半硅氧烷(octavinyl octasilsesquioxane)(购自于Gelest Inc.)及1.2克二茴香基过氧化物(dicumyl peroxide)溶于36克甲乙酮(methylethyl ketone)中，得到含八乙烯基八聚倍半硅氧烷的溶液。接着，将27.5克二氧化硅(平均粒径为25μm、购自于US Silica)、37.5克聚四氟乙烯分散液(PTFE dispersion)(购自于杜邦，其中PTFE含量为60％(22.5克))、以及1克上述八乙烯基八聚倍半硅氧烷溶液(其中八乙烯基八聚倍半硅氧烷含量为0.097克)进行混合。经过烘干去除部分溶剂后，得到基板组合物(9)。
基板的制备及性质测量
实施例8
分别将实施例1-5及比较例1-2所述基板组合物在120℃下烘烤以去除溶剂。接着，将烘烤后的产物使用滚轮辗压形成薄片。接着，将该薄片在150至300℃下烘烤固化，形成膜层(1)-(7)(厚度约为300μm)。最后，将所得膜层(1)-(7)分别与铜箔(购自于福田，厚度为18μm)压合后，得到基板(1)-(7)。
接着，将铜箔蚀刻移除后，测量膜层(1)-(7)的介电常数(dielectriccoefficient、Dk)、介电损失因子(dielectric loss factor、Df)、弹性模量(elasticmodulus)、粘度模量(viscosity modulus)、以及复合模量(complex modulus)，结果如表1所示。其中，介电常数(dielectric coefficient、Dk)及介电损失因子(dielectric lossfactor、Df)使用微波诱电分析仪(microwave dielectrometer，微波电介质测试器，购自AET公司)于10GHz频率下测量；而弹性模量(elastic modulus)、粘度模量(viscositymodulus)、以及复合模量(complex modulus)的测量方式为在50℃使用粘度分析仪参照ASTM D 5992-96进行。
表1
Figure BDA0001742276040000061
实施例9
将实施例6所述基板组合物在120℃下烘烤以去除溶剂。接着，将烘烤后的产物使用滚轮辗压形成薄片。接着，将该薄片在150至300℃下烘烤固化，形成膜层(8)(厚度约为300μm)。将所得膜层(8)与铜箔(购自于福田，厚度为18μm)压合后，得到基板(8)。接着，将铜箔蚀刻移除后，测量膜层(8)的介电常数(dielectric coefficient、Dk)、介电损失因子(dielectric loss factor、Df)、弹性模量(elastic modulus)、粘度模量(viscositymodulus)、以及复合模量(complex modulus)，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0001742276040000071
由表1-2可得知，由于实施例1-6所述基板组合物添加了约0.0194重量份至0.582重量份的具有至少三个末端烯基化合物(例如三甲基烯丙基异氰脲酸酯(TMAIC)、或四乙烯基四甲基环四硅氧烷)(相对于100重量份的无机填充剂及聚合物)，因此以本公开所述基板组合物所形成的膜层，除了仍具有低介电常数及低介电损失因子之外，其弹性模量、粘度模量、以及复合模量与比较例1(不添加具有至少三个末端烯基的化合物)所述膜层相比亦大幅提升。此外，当添加过量三甲基烯丙基异氰脲酸酯时(即比较例2)，其所得膜层的杨氏模量反而较比较例1(不添加三甲基烯丙基异氰脲酸酯)所述膜层来得低。
虽然本公开已以数个实施例揭露如上，然其并非用以限定本公开，任何本技术领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围内，应可作任意的更动与润饰，因此本公开的保护范围应以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种基板组合物，包含：
25-80重量份的聚四氟乙烯；
20-75重量份的无机填充剂，其中聚四氟乙烯及该无机填充剂的总和为100重量份；以及
0.018-0.65重量份的化合物，其中该化合物选自三烯丙基异氰脲酸酯、三甲基烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、四乙烯基四甲基环四硅氧烷、八乙烯基八聚倍半硅氧烷、或上述的组合。
2.如权利要求1所述的基板组合物，其中该无机填充剂为二氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、碳化硅、碳酸钠、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、石墨、碳酸镁、硫酸钡、或上述的组合。
3.如权利要求1所述的基板组合物，还包含0.01-10重量份的添加剂。
4.如权利要求3所述的基板组合物，其中该添加剂为起始剂、平坦剂、色料、消泡剂、耐燃剂、或上述的组合。
5.一种基板，包含：
膜层，其中该膜层为权利要求1所述的基板组合物所形成的固化物。
6.如权利要求5所述的基板，还包含：
第一金属箔，其配置于该膜层上。
7.如权利要求6所述的基板，还包含：
第二金属箔，其中该膜层置于该第一金属箔及该第二金属箔之间。
8.如权利要求5所述的基板，其中该基板为印刷电路板、集成电路载板、或高频基板。
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