发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种硅树脂组合物及其应用,特别是提供一种高频高速PCB板用硅树脂组合物及其应用。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一方面,本发明提供一种硅树脂组合物,所述硅树脂组合物包括重量百分比如下的组分:
在本发明中,笼型硅树脂的加入可以降低硅树脂组合物的介电常数、介质损耗角正切,导热填料的加入可以提高硅树脂组合物的耐热性以及散热性能。
在本发明中,所述硅树脂组合物的组分中,笼型硅树脂的用量可以为8%、15%、20%、25%、30%、35%或40%等。
在本发明中,所述硅树脂组合物的组分中,导热填料的用量可以为30%、35%、40%、45%、50%或60%等。
在本发明中,所述硅树脂组合物的组分中,有机溶剂的用量可以为10%、15%、20%、25%或30%等。
在本发明中,所述硅树脂组合物的组分中,固化剂的用量可以为0.1%、0.2%、0.5%、0.8%、1%、1.5%、1.8%、2%、2.5%或3%等。
在本发明中,所述笼型硅树脂通过以下制备方法制备得到:
(1)利用正硅酸乙酯、六甲基二硅氧烷、乙醇和盐酸,在室温下反应;
(2)反应放热,待反应温度自然升温到30~33℃(例如30℃、31℃、32℃或33℃等)时,加入羟基POSS以及乙醇和盐酸,升温继续反应;
(3)向步骤(2)的反应液中加入六甲基二硅氧烷,进行封端反应,得到所述笼型硅树脂。
在本发明中,乙醇提供水解羟基,盐酸为催化剂,羟基POSS的加入可以在硅树脂上引入笼型结构,步骤(3)中六甲基二硅氧烷的加入起到封端作用,可以调控笼型硅树脂的结构,以避免产生凝胶,降低电性能。
在本发明中,步骤(1)中相对于100g正硅酸乙酯,六甲基二硅氧烷的用量为5~15g,例如5g、8g、10g、13g或15g等。
优选地,步骤(1)中相对于100g正硅酸乙酯,乙醇的用量为5~10g,例如5g、6g、7g、8g、9g或10g等。
优选地,步骤(1)中相对于100g正硅酸乙酯,盐酸的用量为0.5~2g,例如0.5g、0.8g、1g、1.3g、1.5g或2g等。
在本发明中,相对于步骤(1)中100g正硅酸乙酯,步骤(2)中所述羟基POSS的用量为20~50g,例如20g、25g、30g、35g、40g、45g或50g等。
优选地,相对于步骤(1)中100g正硅酸乙酯,步骤(2)中所述乙醇的用量为1~3g,例如1g、1.5g、2g、2.5g或3g等。
优选地,相对于步骤(1)中100g正硅酸乙酯,步骤(2)中所述盐酸的用量为0.5~1g,例如0.5g、0.6g、0.7g、0.8g、0.9g或1g等。
优选地,步骤(1)和步骤(2)中盐酸的浓度为36.5%。
在本发明中,所述盐酸的用量是以盐酸溶液的质量来计算的。
在本发明中,步骤(2)所述升温为升温到50~60℃,例如50℃、52℃、53℃、55℃、58℃或60℃等。
优选地,步骤(2)所述继续反应的反应时间为1~3h,例如1h、1.5h、2h、2.5h或3h等。
在本发明中,相对于步骤(1)中100g正硅酸乙酯,步骤(3)所述的六甲基二硅氧烷的加入量为5~10g,例如5g、6g、7g、8g、9g或10g等。
优选地,步骤(3)所述封端反应的温度为50~60℃,例如50℃、52℃、53℃、55℃、58℃或60℃等。
优选地,步骤(3)所述封端反应的时间为0.5~1h,例如0.5h、0.6h、0.8h或1h等。
在本发明中,所述笼型硅树脂的数均分子量为5000~30000,例如5000、8000、10000、15000、20000、25000或30000等,分子量分布为1.20~1.40,例如1.20、1.25、1.30、1.35或1.40等。
优选地,所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼或碳化硅中的一种或至少两种的组合。所述至少两种的组合,例如氧化铝和氧化镁、氧化锌和氮化铝以及氮化硼等。
优选地,所述有机溶剂为甲苯和/或二甲苯。
优选地,所述固化剂为铂络合物、有机锡、钛酸四丁酯或硅烷偶联剂中的一种或至少两种的组合。所述至少两种的组合,例如铂络合物和有机锡、钛酸四丁酯和硅烷偶联剂等。
另一方面,本发明提供如上所述的硅树脂组合物在高频高速PCB板中的应用。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明的硅树脂组合物中由于使用笼型硅树脂和导热填料,使得其介电常数低(50℃条件下2.95以下、250℃条件下2.98以下)、介质损耗角正切低(50℃条件下8.6×10-4以下、250℃条件下1.03×10-4以下)、耐热性好、散热快,适用于高频高速PCB板。具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中提供一种硅树脂组合物,所述硅树脂组合物包括重量百分比如下的组分:
其中,所述笼型硅树脂通过以下制备方法制备得到:
(1)利用100g正硅酸乙酯Si40、10g六甲基二硅氧烷、5g乙醇和1g盐酸,在室温下反应;
(2)反应放热,待反应温度自然升温到30℃时,加入20g羟基POSS以及1g乙醇和0.8g盐酸,升温至50℃,继续反应1h;
(3)向步骤(2)的反应液中加入5g六甲基二硅氧烷,进行封端反应,封端反应时间为0.5h,得到所述笼型硅树脂。
对反应结束后的产物笼型硅树脂进行测试,测试结果如下:数均分子量为5000、分子量分布为1.30。其中,数均分子量及分子量分布通过凝胶渗透色谱仪(型号:PL-GPC220)得到。
将笼型硅树脂溶于甲苯中,加入氧化铝、二丁基二月桂酸锡,搅拌均匀后注入胶槽。以玻纤布为增强基材,浸渍树脂胶液,浸渍完成后,将玻纤布置于110℃下直至溶剂完全挥发后,与铜箔叠层放入液压机中在220℃、3MPa下热压成型3h,得到高频高速PCB板。
实施例2
在本实施例中提供一种硅树脂组合物,所述硅树脂组合物包括重量百分比如下的组分:
其中,所述笼型硅树脂通过以下制备方法制备得到:
(1)利用100g正硅酸乙酯Si40、15g六甲基二硅氧烷、8g乙醇和0.5g盐酸,在室温下反应;
(2)反应放热,待反应温度自然升温到32℃时,加入40g羟基POSS以及2g乙醇和0.5g盐酸,升温至55℃,继续反应2h;
(3)向步骤(2)的反应液中加入8g六甲基二硅氧烷,进行封端反应,封端反应时间为0.5h,得到所述笼型硅树脂。
对反应结束后的产物笼型硅树脂进行测试,测试结果如下:数均分子量为10000、分子量分布为1.25。其中,数均分子量及分子量分布通过凝胶渗透色谱仪(型号:PL-GPC220)得到。
将笼型硅树脂溶于甲苯中,加入氧化铝、二丁基二月桂酸锡,搅拌均匀后注入胶槽。以玻纤布为增强基材,浸渍树脂胶液,浸渍完成后,将玻纤布置于110℃下直至溶剂完全挥发后,与铜箔叠层放入液压机中在220℃、3MPa下热压成型3h,得到高频高速PCB板。
实施例3
在本实施例中提供一种硅树脂组合物,所述硅树脂组合物包括重量百分比如下的组分:
其中,所述笼型硅树脂通过以下制备方法制备得到:
(1)利用100g正硅酸乙酯Si40、5g六甲基二硅氧烷、10g乙醇和2g盐酸,在室温下反应;
(2)反应放热,待反应温度自然升温到33℃时,加入30g羟基POSS以及3g乙醇和0.6g盐酸,升温至60℃,继续反应1.5h;
(3)向步骤(2)的反应液中加入10g六甲基二硅氧烷,进行封端反应,封端反应时间为0.6h,得到所述笼型硅树脂。
对反应结束后的产物笼型硅树脂进行测试,测试结果如下:数均分子量为20000、分子量分布为1.20。其中,数均分子量及分子量分布通过凝胶渗透色谱仪(型号:PL-GPC220)得到。
将笼型硅树脂溶于二甲苯中,加入氧化镁、钛酸四丁酯,搅拌均匀后注入胶槽。以玻纤布为增强基材,浸渍树脂胶液,浸渍完成后,将玻纤布置于110℃下直至溶剂完全挥发后,与铜箔叠层放入液压机中在220℃、3MPa下热压成型3h,得到高频高速PCB板。
实施例4
在本实施例中提供一种硅树脂组合物,所述硅树脂组合物包括重量百分比如下的组分:
其中,所述笼型硅树脂通过以下制备方法制备得到:
(1)利用100g正硅酸乙酯Si40、8g六甲基二硅氧烷、8g乙醇和1g盐酸,在室温下反应;
(2)反应放热,待反应温度自然升温到32℃时,加入50g羟基POSS以及1.5g乙醇和1g盐酸,升温至60℃,继续反应3h;
(3)向步骤(2)的反应液中加入7g六甲基二硅氧烷,进行封端反应,封端反应时间为1h,得到所述笼型硅树脂。
对反应结束后的产物笼型硅树脂进行测试,测试结果如下:数均分子量为15000、分子量分布为1.40。其中,数均分子量及分子量分布通过凝胶渗透色谱仪(型号:PL-GPC220)得到。
将笼型硅树脂溶于二甲苯中,加入氮化硼、钛酸四丁酯,搅拌均匀后注入胶槽。以玻纤布为增强基材,浸渍树脂胶液,浸渍完成后,将玻纤布置于110℃下直至溶剂完全挥发后,与铜箔叠层放入液压机中在220℃、3MPa下热压成型3h,得到高频高速PCB板。
实施例5
在本实施例中提供一种硅树脂组合物,所述硅树脂组合物包括重量百分比如下的组分:
其中,所述笼型硅树脂通过以下制备方法制备得到:
(1)利用100g正硅酸乙酯Si40、12g六甲基二硅氧烷、8g乙醇和1.5g盐酸,在室温下反应;
(2)反应放热,待反应温度自然升温到30℃时,加入40g羟基POSS以及2g乙醇和0.8g盐酸,升温至55℃,继续反应2h;
(3)向步骤(2)的反应液中加入8g六甲基二硅氧烷,进行封端反应,封端反应时间为0.8h,得到所述笼型硅树脂。
对反应结束后的产物笼型硅树脂进行测试,测试结果如下:数均分子量为30000、分子量分布为1.20。其中,数均分子量及分子量分布通过凝胶渗透色谱仪(型号:PL-GPC220)得到。
将笼型硅树脂溶于甲苯中,加入氮化硼、硅烷偶联剂,搅拌均匀后注入胶槽。以玻纤布为增强基材,浸渍树脂胶液,浸渍完成后,将玻纤布置于110℃下直至溶剂完全挥发后,与铜箔叠层放入液压机中在220℃、3MPa下热压成型3h,得到高频高速PCB板。
实施例6
在本实施例中提供一种硅树脂组合物,所述硅树脂组合物包括重量百分比如下的组分:
其中,所述笼型硅树脂通过以下制备方法制备得到:
(1)利用100g正硅酸乙酯Si40、15g六甲基二硅氧烷、6g乙醇和1g盐酸,在室温下反应;
(2)反应放热,待反应温度自然升温到30℃时,加入50g羟基POSS以及2g乙醇和0.6g盐酸,升温至50℃,继续反应1.5h;
(3)向步骤(2)的反应液中加入6g六甲基二硅氧烷,进行封端反应,封端反应时间为0.8h,得到所述笼型硅树脂。
对反应结束后的产物笼型硅树脂进行测试,测试结果如下:数均分子量为20000、分子量分布为1.25。其中,数均分子量及分子量分布通过凝胶渗透色谱仪(型号:PL-GPC220)得到。
将笼型硅树脂溶于甲苯中,加入碳化硅、二丁基二月桂酸锡,搅拌均匀后注入胶槽。以玻纤布为增强基材,浸渍树脂胶液,浸渍完成后,将玻纤布置于110℃下直至溶剂完全挥发后,与铜箔叠层放入液压机中在220℃、3MPa下热压成型3h,得到高频高速PCB板。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处仅在于,硅树脂组合物的组分中不包括导热填料,笼型硅树脂用量为74.9%。
对比例2
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备笼型硅树脂时,步骤(2)中不包括羟基POSS。
对比例3
本对比例与实施例1不同之处仅在于,制备笼型硅树脂时,不包括步骤(3)的封端反应。
对实施例1-6以及对比例1-3的PCB板进行性能测试,测试方法如下:
在25~300℃,频率30GHz,氮气氛围下,采用介电性能测试仪进行介电常数和介电损耗角正切测试。
性能测试结果如表1所示。
表1
由表1的数据可以看出,相比于对比例1-3,实施例1-4的PCB板在50℃和250℃下均具有较低的介电常数(50℃条件下2.95以下、250℃条件下2.98以下)和介质损耗角正切(50℃条件下8.6×10-4以下、250℃条件下1.03×10-3以下),这说明本发明的硅树脂组合物介电常数低,介电损耗角正切低,且在宽温度范围内表现出优异的频率稳定性,耐温性优良。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的硅树脂组合物及其应用,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。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。