CN117384563A - 一种具有相分离结构的粘结膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有相分离结构的粘结膜及其制备方法。粘结膜由聚四氟乙烯和双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂交联反应形成的热固性树脂组成；所述粘结膜具有相分离结构，由在聚酰亚胺膜上涂覆胶液制备而成。该方法采用的是一种利用相分离结构制备粘结膜的方法，这种以双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂交联固化后的热固性树脂为海相、聚四氟乙烯为岛相的相分离结构的粘结膜材料兼具热塑性与热固性树脂双方的优异性能。相比于单一热固性树脂体系粘结膜材料，具有更好的韧性与介电性能。采用本方法制备出的粘结膜材料具有较低的介电常数低于4.5，介电损耗低于0.005，并且其具有较低的Z‑轴热膨胀系数，低于90ppm。
Description
技术领域
本发明涉及用于电子封装技术中的绝缘电介质材料，特别是涉及一种具有相分离结构的粘结膜及其制备方法。
背景技术
当前社会电子信息技术的发展越来越快，特别是近年来高频通讯技术的迅速发展对电子材料的要求越来越高，特别是小型化、轻量化、高性能以及多功能等方面的要求。
5G标志着更高频率电磁波的使用，普通的介质材料已经不能满足电子技术对覆铜板材料的需求。聚四氟乙烯基介质材料由于其较低的介电常数和损耗角正切值，被广泛应用于高频通讯领域。粘结膜是电子封装技术不可或缺的一种材料，与陶瓷基材料相比，聚合物基粘结膜材料具有质轻、价廉、加工性强等优势，当前广泛应用与电子封装领域。其中，双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂具有优良的综合性能，如耐热性高、吸湿率低、介电常数和介电损耗低等特性，在电子材料领域备受青睐。
但是，仅双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂固化后得到的热固性材料物性脆，制得的粘结膜材料力学性能不佳，并且其介电性能无法满足高频电子材料的要求。
发明内容
本发明旨在解决现有技术存在的问题，特别提供一种具有相分离结构的粘结膜及其制备方法。将聚四氟乙烯作为分散剂，共混入双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂中，加热固化后可以得到韧性明显改善的树脂基电介质材料；同时，通过原材料比例控制能够实现对材料的介电性能、力学性能等方面的调节，满足市场对绝缘电介质材料的多样化需求。
本发明采取的技术方案是：一种具有相分离结构的粘结膜由聚四氟乙烯和双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂交联反应形成的热固性树脂组成；所述粘结膜具有相分离结构，由在聚酰亚胺膜上涂覆胶液制备而成；所述胶液由如下按重量份配比的原料组成：
双马来酰亚胺树脂：36~45份；
氰酸酯树脂：30~55份；
聚四氟乙烯乳液：9~25份。
具有相分离结构的粘结膜的制备方法有以下步骤：
步骤1、按质量计，将双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂溶于丙酮溶剂中，打开搅拌器，搅拌速度为200~500r/min，搅拌2～5h，形成均匀的混合溶液。
步骤2、将聚四氟乙烯乳液倒入混合溶液中，继续搅拌，搅拌速度为200~500r/min，搅拌2～5h，形成均匀的胶液。
步骤3、降低搅拌速度至50~80r/min，并抽真空，消除所述胶液中的气泡。
步骤4、采用流延法，将消泡后的胶液均匀涂覆在所述聚酰亚胺膜上，并传动入烘箱中，烘箱温度为160~240℃，烘干3min~5min，经过高温最终双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂交联反应形成热固性树脂与聚四氟乙烯共同组成一层粘结膜，厚度为50μm~80μm；
步骤5、然后用聚丙烯薄膜贴合，进行收卷。
本发明产生的有益效果是：本方法采用的是一种利用相分离结构制备粘结膜的方法，这种以双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂交联固化后的热固性树脂为海相、聚四氟乙烯为岛相的相分离结构的粘结膜材料兼具热塑性与热固性树脂双方的优异性能。相比于单一热固性树脂体系粘结膜材料，这种具有相分离结构的粘结膜材料表现出更好的韧性与介电性能。采用本方法制备出的粘结膜材料具有较低的介电常数（低于4.5）和介电损耗（低于0.005），并且其具有较低的Z-轴热膨胀系数，低于90ppm（-50～150℃）。
附图说明
图1是本发明具有相分离结构的粘结膜剖面示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
具有相分离结构的粘结膜原材料中的双马来酰亚胺树脂为双马来酰亚胺基二苯甲醚或双马来酰亚胺基二苯甲烷。
具有相分离结构的粘结膜原材料中的氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、酚醛型氰酸酯树脂中的任意一种。
具有相分离结构的粘结膜原材料中的聚四氟乙烯乳液的分子量为500000~1000000。
本发明实施例是在业内公知的涂布机、烘箱和高温层压机设备上完成的。
实施例1（参照图1）：
（1）按质量计，将36份的双马来酰亚胺树脂和55份的氰酸酯树脂溶于丙酮溶剂中，打开搅拌器，搅拌速度为200r/min，搅拌5h，形成均匀的混合溶液。
（2）将9份固含量为50%的聚四氟乙烯乳液倒入混合溶液中，继续搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌5h，形成均匀的胶液。
（3）降低搅拌速度至50r/min，并抽真空，消除胶液中的气泡。
（4）采用流延法，将消泡后的胶液均匀涂覆在聚酰亚胺膜5上，并传动入烘箱中，烘箱温度240℃，烘干3min，经过高温最终双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂交联反应形成固化后的热固性树脂2与聚四氟乙烯1共同组成一层粘结膜4，厚度为80μm，然后用聚丙烯薄膜3贴合，进行收卷，并裁切为适当尺寸。
（5）将得到的粘结膜两面的聚酰亚胺膜5与聚丙烯薄膜3剥离，双面覆以18µm的电解铜箔，置于真空层压机中热压烧结，温度300℃，压力4Mpa，高温保温时间2h，缓慢冷却至室温，制成层压板进行测试。
（6）性能测试：介电损耗为0.0048@10GHz、-50～150℃的Z-轴热膨胀系数为56ppm，见表1。
实施例2（参照图1）：
（1）按质量计，将42份的双马来酰亚胺树脂和42份的氰酸酯树脂溶于丙酮溶剂中，打开搅拌器，搅拌速度300r/min，搅拌3h，形成均匀的混合溶液。
（2）将16份固含量为50%的聚四氟乙烯乳液倒入混合溶液中，继续搅拌，搅拌速度为300r/min，搅拌3h，形成均匀的胶液。
（3）降低搅拌速度至60r/min，并抽真空，消除胶液中的气泡。
（4）采用流延法，将消泡后的胶液均匀涂覆在聚酰亚胺膜5上，并传动入烘箱中，烘箱温度200℃，烘干4min，经过高温最终双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂交联反应形成固化后的热固性树脂2与聚四氟乙烯1共同组成一层粘结膜4，厚度为60μm，然后用聚丙烯薄膜3贴合，进行收卷，并裁切为适当尺寸；
（5）将得到的粘结膜两面的聚酰亚胺膜5与聚丙烯薄膜3剥离，双面覆以18µm的电解铜箔，置于真空层压机中热压烧结，温度300℃，压力4Mpa，高温保温时间2h，缓慢冷却至室温，制成层压板进行测试。
（6）性能测试：介电常数为3.9@10GHz、介电损耗为0.0046@10GHz、-50～150℃的Z-轴热膨胀系数为75ppm，见表1。
实施例3：
（1）按质量计，将45份的双马来酰亚胺树脂和30份的氰酸酯树脂溶于丙酮溶剂中，打开搅拌器，搅拌速度500r/min，搅拌2h，形成均匀的混合溶液。
（2）将25份固含量为50%的聚四氟乙烯乳液倒入混合均匀的步骤1的溶液中，继续搅拌，搅拌速度500r/min，搅拌2h，形成均匀的胶液。
（3）降低搅拌速度至80r/min，并抽真空，消除胶液中的气泡。
（4）采用流延法，将消泡后的胶液均匀涂覆在聚酰亚胺膜5上，并传动入烘箱中，烘箱温度160℃，烘干5min，经过高温最终双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂交联反应形成固化后的热固性树脂2与聚四氟乙烯1共同组成一层粘结膜4，厚度为50μm，然后用聚丙烯薄膜3贴合，进行收卷，并裁切为适当尺寸。
（5）将得到的粘结膜两面的聚酰亚胺膜5与聚丙烯薄膜3剥离，双面覆以18µm的电解铜箔，置于真空层压机中热压烧结，温度300℃，压力4Mpa，高温保温时间2h，缓慢冷却至室温，制成层压板进行测试。
（6）性能测试：介电常数为3.1@10GHz、介电损耗为0.0043@10GHz、-50～150℃的Z-轴热膨胀系数为90ppm，见表1。
表1
| 原材料名称及性能指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 聚四氟乙烯乳液 | 9份 | 16份 | 25份 |
| 氰酸酯树脂 | 55份 | 42份 | 30份 |
| 双马来酰亚胺树脂 | 36份 | 42份 | 45份 |
| 介电常数@10GHz | 4.5 | 3.9 | 3.1 |
| 介电损耗@10GHz | 0.0048 | 0.0046 | 0.0043 |
| Z-轴热膨胀系数（-50～150℃） | 56ppm | 75ppm | 90ppm |
从实施例1~3中可以看出，将聚四氟乙烯这种热塑性聚合物与双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂交联固化后的热固性树脂组合，制备的具有海岛相结构的粘结膜材料，表现出优异的介电性能和耐热变形能力。本发明通过调节聚四氟乙烯乳液、氰酸酯树脂和双马来酰亚胺树脂的组成比例与烘箱温度，可以调控所制备的粘结膜材料的交联密度，进一步调控其介电性能和耐热变形能力。氰酸酯树脂和双马来酰亚胺树脂所占的质量比越大，烘箱温度越高，制备的粘结膜材料的交联密度越大，其耐热变形能力越强；反之，聚四氟乙烯乳液所占的质量比越大，烘箱温度越低，则制备的粘结膜材料的交联密度越小，其韧性越强，且其介电常数和介电损耗越低。因此，可以根据应用需求，调控聚四氟乙烯乳液、氰酸酯树脂和双马来酰亚胺树脂的组成比例。
Claims (5)
1.一种具有相分离结构的粘结膜，其特征在于，所述粘结膜由聚四氟乙烯和双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂交联反应形成的热固性树脂组成；所述粘结膜具有相分离结构，由在聚酰亚胺膜上涂覆胶液制备而成；
所述胶液由如下按重量份配比的原料组成：
双马来酰亚胺树脂：36~45份；
氰酸酯树脂：30~55份；
聚四氟乙烯乳液：9~25份。
2.一种如权利要求1所述的具有相分离结构的粘结膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法有以下步骤：
步骤1、按质量计，将双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂溶于丙酮溶剂中，打开搅拌器，搅拌速度为200~500r/min，搅拌2～5h，形成均匀的混合溶液；
步骤2、将聚四氟乙烯乳液倒入所述混合溶液中，继续搅拌，搅拌速度为200~500r/min，搅拌2～5h，形成均匀的胶液；
步骤3、降低搅拌速度至50~80r/min，并抽真空，消除所述胶液中的气泡；
步骤4、采用流延法，将消泡后的胶液均匀涂覆在所述聚酰亚胺膜上，并传动入烘箱中，烘箱温度为160~240℃，烘干3min~5min，经过高温最终双马来酰亚胺树脂和氰酸酯树脂交联反应形成热固性树脂与聚四氟乙烯共同组成一层粘结膜，厚度为50μm~80μm；
步骤5、然后用聚丙烯薄膜贴合，进行收卷。
3.根据权利要求1所述的一种具有相分离结构的粘结膜，其特征在于，所述双马来酰亚胺树脂为双马来酰亚胺基二苯甲醚或双马来酰亚胺基二苯甲烷。
4.根据权利要求1所述的一种具有相分离结构的粘结膜，其特征在于，所述氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、酚醛型氰酸酯树脂中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种具有相分离结构的粘结膜，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的分子量为500000~1000000。
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