DE10043205A1 - Epoxy resin mixture for production of composites, e.g. prepregs and laminates for printed circuit boards, contains special phosphorus-modified epoxy resin, dicyandiamide or aromatic amine and hardening accelerator - Google Patents
Epoxy resin mixture for production of composites, e.g. prepregs and laminates for printed circuit boards, contains special phosphorus-modified epoxy resin, dicyandiamide or aromatic amine and hardening acceleratorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Epoxidharzmischung, insbesondere eine, die zur Herstellung von Prepregs geeignet ist.The invention relates to an epoxy resin mixture, in particular one that is suitable for making prepregs.
Verbundwerkstoffe auf der Basis von Epoxidharzen und anorga nischen oder organischen Verstärkungsmaterialien haben in vielen Bereichen der Technik und des täglichen Lebens eine hohe Bedeutung erlangt. Gründe dafür sind einerseits die re lativ einfache und sichere Verarbeitung der Epoxidharze und andererseits das gute mechanische und chemische Eigenschafts niveau der gehärteten Epoxidharzformstoffe, das eine Anpas sung an unterschiedliche Einsatzzwecke und eine vorteilhafte Nutzung der Eigenschaften aller am Verbund beteiligten Werk stoffe gestattet.Composite materials based on epoxy resins and anorga niche or organic reinforcement materials have in many areas of technology and daily life gained great importance. The reasons for this are, on the one hand, the right relatively easy and safe processing of the epoxy resins and on the other hand the good mechanical and chemical properties level of hardened epoxy resin molding, which is a match solution for different purposes and an advantageous one Use of the properties of all plants involved in the association fabrics allowed.
Die Verarbeitung von Epoxidharzen zu Verbundwerkstoffen er folgt vorteilhaft über Prepregs. Zu diesem Zweck werden anor ganische oder organische Verstärkungsmaterialien bzw. Einla gerungskomponenten in Form von Fasern, Vliesen und Geweben oder in Form von Flächenstoffen mit dem Harz getränkt. In den meisten Fällen geschieht dies mit einer Lösung des Harzes in einem leicht verdampf- oder verflüchtigbaren Lösemittel. Die dabei erhaltenen Prepregs dürfen nach diesem Prozeß nicht mehr klebend, aber auch noch nicht ausgehärtet sein, vielmehr soll sich die Harzmatrix lediglich in einem vorpolymerisier ten Zustand befinden.The processing of epoxy resins into composite materials follows advantageously over prepregs. For this purpose, anor ganic or organic reinforcement materials or Einla components in the form of fibers, nonwovens and fabrics or impregnated with the resin in the form of sheet materials. In the in most cases this happens with a solution of the resin in an easily evaporable or volatile solvent. The Prepregs obtained in the process must not be used after this process more sticky, but also not yet hardened, rather the resin matrix should only pre-polymerize state.
Außerdem müssen die Prepregs ausreichend lagerstabil sein. So wird beispielsweise für die Herstellung von Leiterplatten ei ne Lagerstabilität von mindestens drei Monaten gefordert. Bei der Weiterverarbeitung zu Verbundwerkstoffen müssen die Prepregs ferner bei Temperaturerhöhung aufschmelzen und sich mit den Verstärkungsmaterialien bzw. Einlagerungskomponenten sowie mit den für den Verbund vorgesehenen Werkstoffen unter Druck möglichst fest und dauerhaft verbinden, d. h. die ver netzte Epoxidharzmatrix muß eine hohe Grenzflächenhaftung zu den Verstärkungsmaterialien bzw. Einlagerungskomponenten so wie zu den zu verbindenden Materialien, wie metallischen, ke ramischen, mineralischen und organischen Materialien, ausbil den.In addition, the prepregs must be sufficiently stable in storage. So is used, for example, for the production of printed circuit boards Storage stability of at least three months is required. at processing to composite materials must Prepregs also melt and rise when the temperature rises with the reinforcement materials or storage components as well as with the materials provided for the composite under Connect pressure as firmly and permanently as possible, d. H. the ver wetted epoxy resin matrix must have a high interfacial adhesion the reinforcement materials or storage components so how to the materials to be connected, such as metallic, ke ramischen, mineral and organic materials, ausbil the.
Im gehärteten Zustand wird von den Verbundwerkstoffen gene rell hohe mechanische und thermische Festigkeit sowie chemi sche Beständigkeit und Wärmeformbeständigkeit bzw. Alterungs beständigkeit gefordert. Für elektrotechnische und elektroni sche Anwendungen kommt die Forderung nach dauerhaft hohen e lektrischen Isolationseigenschaften und für spezielle Einsatzzwecke eine Vielzahl von zusätzlichen Forderungen hin zu. Für den Einsatz als Leiterplattenmaterial sind beispiels weise hohe Dimensionsstabilität über einen weiten Temperatur bereich, gutes Haftvermögen zu Glas und Kupfer, hoher Ober flächenwiderstand, geringer dielektrischer Verlustfaktor, gu tes Bearbeitungsverhalten (Stanzbarkeit, Bohrbarkeit), gerin ge Wasseraufnahme und hohe Korrosionsbeständigkeit erforder lich.In the hardened state, the composites produce genes rell high mechanical and thermal strength as well as chemi cal resistance and heat resistance or aging resistance required. For electrotechnical and electronics applications, there is a demand for permanently high e dielectric insulation properties and for special A variety of additional requirements to. For use as circuit board material are examples wise high dimensional stability over a wide temperature area, good adhesion to glass and copper, high upper surface resistance, low dielectric loss factor, gu machining behavior (punchability, drillability), low water absorption and high corrosion resistance required Lich.
Eine weitere Forderung ist die nach Schwerbrennbarkeit. In vielen Bereichen kommt dieser Forderung - wegen der Gefähr dung von Menschen und Sachwerten - erste Priorität zu, bei spielsweise bei Konstruktionswerkstoffen für den Flugzeug- und Kraftfahrzeugbau und für öffentliche Verkehrsmittel. Bei elektrotechnischen und insbesondere elektronischen Anwendun gen ist die Schwerbrennbarkeit von Leiterplattenmaterialien - wegen des hohen Wertes der darauf montierten elektronischen Bauelemente - unverzichtbar. Zur Beurteilung des Brennverhal tens muß deshalb eine der härtesten Materialprüfnormen be standen werden, nämlich die V-0-Einstufung nach UL 94 V. Bei dieser Prüfung wird ein Prüfkörper vertikal am unteren Rand mit einer definierten Flamme beflammt. Die Summe der Brenn zeiten von 10 Prüfungen darf 50 s nicht überschreiten. Diese Forderung ist schwer zu erfüllen, vor allem dann, wenn dünne Wandstärken vorliegen, wie dies in der Elektronik der Fall ist. Das weltweit im technischen Einsatz für FR4-Laminate be findliche Epoxidharz erfüllt diese Forderungen nur, weil es - auf das Harz bezogen - ca. 30 bis 40% kernbromierte aromati sche Epoxidkomponenten enthält, d. h. ca. 17 bis 21% Brom. Für andere Einsatzzwecke werden vergleichbar hohe Konzentra tionen an Halogenverbindungen eingesetzt und oft noch mit An timontrioxid als Synergist kombiniert. Die Problematik bei diesen Verbindungen besteht darin, daß sie einerseits zwar hervorragend als Flammschutzmittel wirksam sind, andererseits aber auch sehr bedenkliche Eigenschaften besitzen. So steht Antimontrioxid auf der Liste der krebserzeugenden Chemika lien, und aromatische Bromverbindungen spalten bei der ther mischen Zersetzung nicht nur Bromradikale und Bromwasserstoff ab, die zu starker Korrosion führen, sondern bei der Zerset zung in Gegenwart von Sauerstoff können insbesondere die hochbromierten Aromaten auch die hochtoxischen Polybromdiben zofurane und Polybromdibenzodioxine bilden. Erhebliche Schwierigkeiten bereitet ferner die Entsorgung von bromhalti gen Altwerkstoffen.Another requirement is that it be flame retardant. In Many areas come up to this demand - because of the danger endowing people and property - first priority at for example with construction materials for aircraft and automotive engineering and for public transportation. at electrotechnical and especially electronic applications is the flame resistance of circuit board materials - because of the high value of the electronic mounted on it Components - indispensable. To assess the burning behavior tens must therefore be one of the toughest material testing standards stand, namely the V-0 classification according to UL 94 V. At this test is a test specimen vertically at the bottom flamed with a defined flame. The sum of the focal times of 10 tests must not exceed 50 s. This Demand is difficult to meet, especially when thin Wall thicknesses exist, as is the case in electronics is. The worldwide in technical use for FR4 laminates sensitive epoxy resin only meets these requirements because it - based on the resin - approx. 30 to 40% core brominated aromati contains epoxy components, d. H. approx. 17 to 21% bromine. For other purposes, the concentration is comparatively high used on halogen compounds and often still with an Timon trioxide combined as a synergist. The problem with These connections are that on the one hand are excellent as flame retardants, on the other hand but also have very questionable properties. So it says Antimony trioxide on the list of carcinogenic chemicals lien, and aromatic bromine compounds split in the ther not only mix decomposition bromine radicals and hydrogen bromide from which lead to severe corrosion, but at the decomposition tion in the presence of oxygen can in particular highly brominated aromatics also the highly toxic polybromodibs Form zofurans and polybromodibenzodioxins. substantial The disposal of bromhalti also presents difficulties against old materials.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die bromhaltigen Flamm schutzmittel durch weniger problematische Substanzen zu er setzen. So wurden beispielsweise Füllstoffe mit Löschgaswir kung, wie Aluminiumoxidhydrate ("J. Fire and Flammability", Vol. 3 (1972), Seiten 51 ff.), basische Aluminiumcarbonate ("Plastics Engineering", Vol. 32 (1976), Seiten 41 ff.) und Magnesiumhydroxide (EP-OS 0 243 201), sowie verglasende Füll stoffe, wie Borate ("Modern Plastics", Vol. 47 (1970), No. 6, Seiten 140 ff.) und Phosphate (US-PS 2 766 139 und 3 398 019), vorgeschlagen. Allen diesen Füllstoffen haftet aber der Nachteil an, daß sie die mechanischen, chemischen und elekt rischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe zum Teil erheb lich verschlechtern. Außerdem erfordern sie spezielle, meist aufwendigere Verarbeitungstechniken, da sie zur Sedimentation neigen und die Viskosität des gefüllten Harzsystems erhöhen. There was no lack of attempts, the brominated flame Protect with less problematic substances put. For example, fillers with extinguishing gas were such as alumina hydrates ("J. Fire and Flammability", Vol. 3 (1972), pages 51 ff., Basic aluminum carbonates ("Plastics Engineering", Vol. 32 (1976), pages 41 ff.) And Magnesium hydroxides (EP-OS 0 243 201), as well as glazing fillers fabrics such as Borate ("Modern Plastics", Vol. 47 (1970), No. 6, Pages 140 ff.) And phosphates (US Pat. Nos. 2,766,139 and 3,398,019), proposed. However, all of these fillers are liable Disadvantage that they the mechanical, chemical and elect The physical properties of the composite materials are sometimes increased worsen. They also require special, mostly more complex processing techniques because they are used for sedimentation incline and increase the viscosity of the filled resin system.
Es ist auch schon die flammhemmende Wirksamkeit von rotem Phosphor beschrieben worden (GB-PS 1 112 139), gegebenenfalls in Kombination mit feinstverteiltem Siliciumdioxid oder Alu miniumoxidhydrat (US-PS 3 373 135). Dabei werden Werkstoffe erhalten, deren Einsatz für elektrotechnische und elektroni sche Zwecke - wegen der in Gegenwart von Feuchtigkeit entste henden Phosphorsäure und der damit verbundenen Korrosion - eingeschränkt ist. Ferner wurden bereits organische Phosphor verbindungen, wie Phosphorsäureester, Phosphonsäureester und Phosphine, als flammhemmende Additive vorgeschlagen (siehe: W. C. Kuryla und A. J. Papa "Flame Retardancy of Polymeric Ma terials, Vol. 1, Seiten 24 bis 38 und 52 bis 61, Marcel Dec ker Inc., New York, 1973). Da diese Verbindungen für ihre "weichmachenden" Eigenschaften bekannt sind und deshalb als Weichmacher für Polymere weltweit im großen Maßstab verwendet werden (GB-PS 10794), ist diese Alternative ebenfalls wenig erfolgversprechend.It is also the flame retardant effectiveness of red Phosphorus has been described (GB-PS 1 112 139), if necessary in combination with finely divided silicon dioxide or aluminum peroxide hydrate (U.S. Patent 3,373,135). Thereby materials receive their use for electrotechnical and electronics cal purposes - because of the emergence in the presence of moisture phosphoric acid and the associated corrosion - is restricted. Organic phosphorus has also been added compounds such as phosphoric acid esters, phosphonic acid esters and Phosphines, proposed as flame retardant additives (see: W.C. Kuryla and A.J. Papa "Flame Retardancy of Polymeric Ma terials, vol. 1, pages 24 to 38 and 52 to 61, Marcel Dec Ker Inc., New York, 1973). Because these connections for their "softening" properties are known and therefore as Plasticizers for polymers used on a large scale worldwide are (GB-PS 10794), this alternative is also little promising.
Zur flammhemmenden Einstellung von Epoxidharzen können auch organische Phosphorverbindungen, wie epoxidgruppenhaltige Phosphorverbindungen, dienen, die im Epoxidharznetzwerk ve rankerbar sind. So sind aus der EP-OS 0 384 940 Epoxidharzmi schungen bekannt, die kommerziell erhältliches Epoxidharz, das aromatische Polyamin 1,3,5-Tris(3-amino-4-alkylphenyl)- 2,4,6-trioxo-hexahydrotriazin und eine epoxidgruppenhaltige Phosphorverbindung auf der Basis von Glycidylphosphat, Glyci dylphosphonat oder Glycidylphosphinat enthalten. Mit derarti gen Epoxidharzmischungen lassen sich - ohne Halogenzusatz - schwerbrennbare, nach UL 94 V-0 einstufbare Laminate bzw. Verbundwerkstoffe herstellen, die eine Glasübergangstempera tur von < 200°C aufweisen. Zudem lassen sich diese Epoxid harzmischungen vergleichbar mit den im Einsatz befindlichen FR4-Materialien verarbeiten.For the flame retardant setting of epoxy resins can also organic phosphorus compounds, such as those containing epoxy groups Phosphorus compounds, which are used in the epoxy resin network can be climbed. So are from EP-OS 0 384 940 Epoxidharzmi known, the commercially available epoxy resin, the aromatic polyamine 1,3,5-tris (3-amino-4-alkylphenyl) - 2,4,6-trioxo-hexahydrotriazine and one containing epoxy groups Phosphorus compound based on glycidyl phosphate, Glyci contain dylphosphonate or glycidylphosphinate. With suchi epoxy resin mixtures can be - without halogen addition - flame-retardant laminates or UL 94 V-0 classifiable Manufacture composites that have a glass transition temperature have a temperature of <200 ° C. In addition, this epoxy Resin mixtures comparable to those in use Process FR4 materials.
Aus der US Pat. 5,587,243 sind Epoxidharzmischungen zur Herstellung von Prepregs und Verbundwerkstoffen bekannt, die ebenfalls das aromatische Polyamin 1,3,5-Tris(3-amino-4- alkylphenyl)-2,4,6-trioxo-hexahydrotriazin (PAIC) als Härter und ein phosphormodifiziertes Epoxidharz enthalten, das durch Umsetzung von Polyepoxidverbindungen mit mindestens zwei Epo xidgruppen pro Molekül und wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe der Phosphin- und/oder Phosphonsäureanhydride her gestellt wurde. Da Anhydride aufwendig herzustellen und des halb vergleichsweise teuer sind, wurden in der EP 0 689 559 Epoxidharzmischungen zur Herstellung von Prepregs und Ver bundwerkstoffen eingesetzt, die neben diesem aromatischen Po lyamin ein phosphormodifiziertes Epoxidharz enthalten, das durch Umsetzung von Polyepoxidverbindungen mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül mit wenigstens einer Verbin dung aus der Gruppe der Phosphinsäuren, Phosphonsäuren, Py rophosphonsäuren und Phosphonsäurehalbestern hergestellt wur de. Beide Patentschriften nutzen die bekannte Tatsache, daß das aromatische Polyamin wesentlich zur Flammwidrigkeit der Laminate beiträgt, so daß ein Phosphorgehalt im Laminat von 2,5 bis 3,0% ausreicht, um eine UL 94 V-0-Einstufung zu er reichen. Auf diese Weise hergestellte Laminate haben jedoch den Nachteil, daß sie wegen der polaren Struktur und des ho hen Anteils des aromatischen Härters PAIC relativ viel Wasser aufnehmen, so daß sie nach jedem Fertigungsschritt, der eine thermische Belastung < 100°C beinhaltet, getrocknet werden müssen.US Pat. No. 5,587,243 discloses epoxy resin mixtures Manufacture of prepregs and composites known also the aromatic polyamine 1,3,5-tris (3-amino-4- alkylphenyl) -2,4,6-trioxo-hexahydrotriazine (PAIC) as hardener and contain a phosphorus modified epoxy resin, which by Implementation of polyepoxide compounds with at least two Epo oxide groups per molecule and at least one compound the group of phosphinic and / or phosphonic anhydrides was asked. Because anhydrides are difficult to manufacture and EP 0 689 559 epoxy resin mixtures were half comparatively expensive for the production of prepregs and ver used materials that, in addition to this aromatic bottom lyamin contain a phosphorus-modified epoxy resin that by reacting polyepoxide compounds with at least two epoxy groups per molecule with at least one verb from the group of phosphinic acids, phosphonic acids, Py rophosphonic acids and phosphonic acid half-esters was produced de. Both patents use the known fact that the aromatic polyamine essential to the flame retardancy of the Laminates contributes so that a phosphorus content in the laminate of 2.5 to 3.0% is sufficient to achieve a UL 94 V-0 rating pass. However, laminates made in this way have the disadvantage that because of the polar structure and the ho hen share of the aromatic hardener PAIC relatively much water record so that after each manufacturing step, the one includes thermal stress <100 ° C, can be dried have to.
Es ist deshalb versucht worden, ohne den aminischen Härter PAIC auszukommen und sich auf den Einsatz der Phosphin- und Phosphonsäureanhydride, die teurer als die in der EP 0689 559 verwendeten Phosphon- und Phosphinsäuren sind, zu beschrän ken. In den Patentschriften EP 0 779 905 und EP 0 779 906 sind Epoxidharzmischungen zur Herstellung von Prepregs und Verbundwerkstoffen beschrieben, die neben einem kommerziellen Epoxidharz ein phosphormodifiziertes Polyepoxid enthalten, das durch Umsetzung von Polyepoxidverbindungen mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und wenigstens einer Verbin dung aus der Gruppe der Phosphinsäureanhydride, Phosphonsäu reanhydride oder Phosphonsäurehalbester hergestellt wurde und Dicyandiamid und/oder ein Aminobenzoesäurederivat als Härter (EP 0 779 905) oder ein aminogruppenhaltiges aromatisches Sulfonsäureamid oder -hydrazid als Härter (EP 0 779 906) ent halten.It has therefore been tried without the aminic hardener Get along and rely on the use of phosphine and Phosphonic anhydrides, which are more expensive than those in EP 0689 559 phosphonic and phosphinic acids used are to be restricted ken. In the patents EP 0 779 905 and EP 0 779 906 are epoxy resin mixtures for the production of prepregs and Composites described next to a commercial Epoxy resin containing a phosphorus-modified polyepoxide, that by reacting polyepoxide compounds with at least two epoxy groups per molecule and at least one verb from the group of phosphinic anhydrides, phosphonic acid reanhydride or phosphonic acid half-ester was produced and Dicyandiamide and / or an aminobenzoic acid derivative as hardener (EP 0 779 905) or an aromatic group containing amino groups Sulfonic acid amide or hydrazide as hardener (EP 0 779 906) ent hold.
Aus diesen Epoxidharzmischungen hergestellte Laminate benöti gen ca. 3 bis 3,5% Phosphor in der Epoxidharzmatrix, also ca. 1% Phosphor mehr als bei Verwendung von PAIC als Härter, um Flammwidrigkeit nach UL 94 V-0 zu erreichen, was die These stützt, dass PAIC wesentlich zur Flammwidrigkeit beiträgt. Diese hohen Phosphorkonzentrationen erweisen sich als ausge sprochen problematisch, da sie die Lagerbeständigkeit der mo difizierten Epoxidharze und der daraus hergestellten Prepregs beeinträchtigen und die Wasseraufnahme der Laminate deutlich erhöhen, so daß diese vor jeder thermischen Belas tung einer Trocknung unterzogen werden müssen. Abgesehen da von ist bekannt, daß Phosphorverbindungen vergleichsweise teuer sind und deshalb den Laminatpreis in einer Weise erhö hen, daß diese für den technischen Einsatz nur bedingt in Frage kommen.Laminates made from these epoxy resin mixtures are required approx. 3 to 3.5% phosphorus in the epoxy resin matrix approx. 1% more phosphorus than when using PAIC as hardener, to achieve flame retardancy according to UL 94 V-0, which is the thesis supports that PAIC contributes significantly to flame retardancy. These high phosphorus concentrations have proven to be excellent spoke problematic, since they the shelf life of the mo differentiated epoxy resins and those made from them Prepregs affect and the water absorption of the laminates increase significantly so that this before each thermal Belas must be subjected to drying. Except there is known to be comparative to phosphorus compounds are expensive and therefore increase the laminate price in a way hen that these are only partially suitable for technical use Question come.
Leiterplatten sind die Basis für die Herstellung von elektro nischen Flachbaugruppen. Sie dienen dazu, die verschiedensten elektronischen und mikroelektronischen Bauelemente miteinan der zu elektronischen Schaltungen zu verbinden. Dabei werden die Bauelemente - mittels komplexer, hochautomatisierter Be stückungsprozesse - durch Verkleben oder Löten mit der Lei terplatte verbunden. Auch bei der Flachbaugruppenbestückung besteht der Trend zu immer rationelleren Fertigungsmethoden. Daher wird in der SMD-Technik vermehrt das IR-Reflow-Löten angewendet, das in der Zukunft die anderen Lötverfahren weit gehend ersetzen wird. Aber nur Laminate mit niedriger Wasser aufnahme und sehr guter interlaminarer Haftung überstehen IR- Lötprozesse ohne Zerstörung durch Delamination. Zur Verminde rung dieser Gefahr wurden aufwendige Konditionierungsprozesse vorgeschlagen (siehe dazu: "Galvanotechnik", Bd. 84 (1993), Seiten 3865 bis 3870). Printed circuit boards are the basis for the production of electro African PCBs. They serve the most varied electronic and microelectronic components to connect to electronic circuits. In doing so the components - using complex, highly automated loading packaging processes - by gluing or soldering with the Lei terplatte connected. Also with the assembly of printed circuit boards there is a trend towards ever more rational manufacturing methods. Therefore, IR reflow soldering is increasingly used in SMD technology applied that the other soldering processes in the future going to replace. But only laminates with low water absorption and very good interlaminar adhesion survive IR Soldering processes without destruction by delamination. To the mind Elaborate conditioning processes were used to avoid this danger proposed (see: "Galvanotechnik", Vol. 84 (1993), Pages 3865 to 3870).
Kritisch sind in dieser Hinsicht vor allem die sogenannten Multilayer-Leiterplatten (ML), die einen Großteil der heutzu tage hergestellten Leiterplatten ausmachen. Diese Leiterplat ten enthalten eine Vielzahl von Leiterebenen, die durch Epo xidharzverbünde gegeneinander distanziert und isoliert sind. Der Trend in der ML-Technik geht nun aber zu einer immer hö heren Anzahl von Leiterebenen; so werden derzeit Multilayer- Leiterplatten mit mehr als 20 Leiterebenen gefertigt. Da eine zu hohe Gesamtdicke dieser Leiterplatten aus technischen Gründen vermieden werden muß, wird der Abstand zwischen den Leiterebenen immer geringer und damit die interlaminare Haf tung bei ML-Laminaten immer problematischer. Beim IR-Löten werden an diesen Typ von Leiterplatten außerdem besonders ho he Anforderungen hinsichtlich der Lötbadbeständigkeit ge stellt. Eine zu hohe Wasseraufnahme beeinträchtigt die Löt badbeständigkeit, da das absorbierte Wasser bei Temperatur <100°C verdampft und damit einen inneren Druck erzeugt, der zu Delaminierung führen kann.The so-called so-called are particularly critical in this regard Multilayer circuit boards (ML), which are a large part of today's days of printed circuit boards. This circuit board ten contain a large number of conductor levels, which are defined by Epo xid resin composites are spaced apart and isolated. The trend in ML technology is now increasing number of conductor levels; so multilayer Printed circuit boards with more than 20 conductor levels. There one too high total thickness of these circuit boards from technical Reasons must be avoided, the distance between the Ladder levels are getting lower and therefore the interlaminar haf problem with ML laminates. With IR soldering are also particularly ho on this type of circuit boards he requirements regarding the resistance of the solder bath provides. Excessive water absorption affects soldering Resistance to the bath, as the absorbed water at temperature <100 ° C evaporates and creates an internal pressure that can lead to delamination.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine technisch einfache und da mit kostengünstig zugängliche Epoxidharzmischung anzugeben, die vergleichbar mit den im technischen Einsatz befindlichen Epoxidharzen verarbeitbar und zur Herstellung von Prepregs und Laminaten geeignet ist, welche - ohne Halogenzusatz - schwer brennbar, d. h. nach UL 94 V-0 einstufbare Formstoffe ergeben, die sich aufgrund einer geringen Wasseraufnahme ohne Zwischentrocknung zum Aufbau von Multilayern verarbeiten las sen und eine ausreichende interlaminare Haftung aufweisen.The object of the invention is a technically simple and there to be specified with inexpensive epoxy resin mixture, which are comparable to those in technical use Processable epoxy resins and for the production of prepregs and laminates is suitable, which - without halogen addition - flame-retardant, d. H. Moldable materials classified according to UL 94 V-0 result, which are due to a low water absorption without Process intermediate drying to build up multilayers and have sufficient interlaminar adhesion.
Das technische Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Epoxidharzmischung folgende Komponenten umfasst
The technical problem is solved according to the invention in that the epoxy resin mixture comprises the following components
-
- ein phosphormodifiziertes Epoxidharz mit einem Epoxidwert
von 0,02 bis 1 mol/100 g, erhältlich durch Umsetzung von
- A) Polyepoxidverbindungen mit mindestens zwei Epo xidgruppen pro Molekül mit
- B) wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe Phosphinsäuren, Phosphonsäuren und Pyrophosphonsäuren,
- A) with polyepoxide compounds with at least two epoxy groups per molecule
- B) at least one compound from the group of phosphinic acids, phosphonic acids and pyrophosphonic acids,
-
- Dicyandiamid und/oder ein aromatisches Amin der Stuktur I
und/oder der Struktur II als Härter
wobei folgendes gilt:
X ist ein H-Atom und Y eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen und m bzw. n bedeutet eine ganze Zahl von 0 bis 4 mit der Maßgabe m + n = 4,
R4 ist eine OH- oder eine NR1R2-Gruppe und die Reste R1 und R2 - unabhängig voneinander - ein H-Atom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen oder einer der Reste R1 und R2 hat diese Be deutung und der andere Rest ist eine NR3R4-Gruppe mit R3 bzw. R4 = H oder Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen,- Dicyandiamide and / or an aromatic amine of structure I and / or structure II as a hardener
the following applies:
X is an H atom and Y is an alkyl group with 1 to 3 C atoms and m or n is an integer from 0 to 4 with the proviso m + n = 4,
R 4 is an OH or an NR 1 R 2 group and the radicals R 1 and R 2 - independently of one another - have an H atom, an alkyl group with 1 to 3 C atoms or one of the radicals R 1 and R 2 this meaning and the other radical is an NR 3 R 4 group with R 3 or R 4 = H or alkyl with 1 to 3 C atoms, - - einen Härtungsbeschleuniger.- a hardening accelerator.
Die phosphormodifizierten Epoxidharze werden durch Umsetzung
von handelsüblichen Polyepoxidharzen (Polyglycidylharzen) mit
folgenden Phosphorverbindungen hergestellt:
The phosphorus-modified epoxy resins are produced by reacting commercially available polyepoxy resins (polyglycidyl resins) with the following phosphorus compounds:
- - Phosphonsäuren: Phosphonsäuren mit Alkylresten, vorzugs weise mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, oder mit Arylresten, insbesondere Benzolphosphonsäure;- Phosphonic acids: Phosphonic acids with alkyl residues, preferred wise with 1 to 6 carbon atoms, or with aryl radicals, especially benzene phosphonic acid;
- - Phosphinsäuren: Dialkylphosphinsäuren, vorzugsweise mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, Alkylarylphosphin säuren oder Diarylphosphinsäuren;- Phosphinic acids: dialkylphosphinic acids, preferably with 1 up to 6 carbon atoms in the alkyl radical, alkylarylphosphine acids or diarylphosphinic acids;
- - Pyrophosphonsäuren: Bevorzugt eingesetzt werden Verbindun gen, denen die vorstehend genannten Phosphonsäuren zugrun de liegen; Pyrophosphonsäuren entstehen durch Dehydrati sierung von Phosphonsäuren nach bekannten Methoden (siehe dazu: Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4. Auflage, Bd. XII/1 (1963), Seite 606).Pyrophosphonic acids: Compounds are preferably used gene to which the above-mentioned phosphonic acids green de lie; Pyrophosphonic acids are caused by dehydration sation of phosphonic acids by known methods (see on this: Houben-Weyl, Methods of Organic Chemistry, 4. Edition, Vol. XII / 1 (1963), page 606).
Zur Herstellung der phosphormodifizierten Epoxidharze können generell sowohl aliphatische als auch aromatische Glycidyl verbindungen sowie deren Mischungen verwendet werden. Bevor zugt werden Bisphenol-A-diglycidylether, Bisphenol-F- diglycidylether, Polyglycidylether von Phenol/Formaldehyd- und Kresol/Formaldehyd-Novolaken, Diglycidylester von Phthal-, Tetrahydrophthal-, Isophthal- und Terephthalsäure wie Mi schungen aus diesen Epoxidharzen eingesetzt. Weitere verwend bare Polyepoxide sind beispielsweise hydrierte Bisphenol-A- und Bisphenol-F-diglycidylether, Hydantoin-Epoxidharze, Triglycidylisocyanurat, Triglycidyl-p-aminophenol, Tetragly cidyldiaminodiphenylmethan, Tetraglycidyldiaminodipheny lether, Tetrakis(4-glycidoxyphenyl)-ethan, Uracil- Epoxidharze, oxazolidinonmodifizierte Epoxidharze und Epoxi de, die im "Handbook of Epoxy Resins" von Henry Lee und Kris Neville, McGraw-Hill Book Company 1967, und in der Monogra phie von Henry Lee "Epoxy Resins", American Chemical Society 1970, beschrieben sind. Das mittlere Molekulargewicht Mn der Polyepoxidverbindungen beträgt im allgemeinen 150 bis 4000, vorzugsweise 300 bis 1800. Das phosphormodifizierte Epoxid harz liegt in der Epoxidharzmischung in einem Gesamtgehalt von ca. 30 bis 98 Masse % vor. In general, both aliphatic and aromatic glycidyl compounds and mixtures thereof can be used to prepare the phosphorus-modified epoxy resins. Before are added bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, polyglycidyl ether of phenol / formaldehyde and cresol / formaldehyde novolaks, diglycidyl ester of phthalic, tetrahydrophthalic, isophthalic and terephthalic acid such as mixtures of these epoxy resins. Other polyepoxides that can be used are, for example, hydrogenated bisphenol A and bisphenol F diglycidyl ether, hydantoin epoxy resins, triglycidyl isocyanurate, triglycidyl p-aminophenol, tetragly cidyl diaminodiphenyl methane, tetraglycidyl diaminodethenidoxyphenyl (4) ethylenediaminophenyl (4) ethylenediaminophenylphenyl (4-olefin), tetraglycidyl diaminodethenidoxyphenyl (4) Epoxy resins and epoxies described in the "Handbook of Epoxy Resins" by Henry Lee and Kris Neville, McGraw-Hill Book Company 1967, and in the monograph by Henry Lee "Epoxy Resins", American Chemical Society 1970. The average molecular weight M n of the polyepoxide compounds is generally 150 to 4000, preferably 300 to 1800. The phosphorus-modified epoxy resin is present in the epoxy resin mixture in a total content of approximately 30 to 98% by mass.
Je nach Wahl des Ausgangsmolverhältnisses Phosphorverbindung zu Epoxidharz lassen sich phosphormodifizierte Epoxidharze mit unterschiedlichem Epoxidgehalt und damit unterschied lichem Phosphorgehalt herstellen. Zur Herstellung von Lamina ten werden dabei bevorzugt phosphormodifizierte Epoxidharze mit im Mittel zwei Epoxidgruppen pro Molekül eingesetzt. All gemein wird das Ausgangsmolverhältnis so gewählt, daß die Um setzungsprodukte 5 bis 10 Masse-% Phosphor enthalten.Depending on the choice of the initial molar ratio phosphorus compound Phosphorus-modified epoxy resins can be used to form epoxy resins with different epoxy content and therefore different manufacture phosphorus content. For the production of lamina Phosphorus-modified epoxy resins are preferred with an average of two epoxy groups used per molecule. space the initial molar ratio is generally chosen so that the order Settlement products contain 5 to 10% by mass of phosphorus.
Die Epoxidharzmischung kann zusätzlich ein phosphorfreies aromatisches und/oder heterocyclisches Epoxidharz enthalten; diesem Epoxidharz kann auch ein cycloaliphatisches Epoxidharz zugemischt sein. Im allgemeinen können bis zu 80 Masse-% des phosphormodifizierten Epoxidharzes durch phosphorfreies Epo xidharz ersetzt sein, das entspricht ungefähr einem maximalen Anteil von 70 Masse% an phosphorfreiem Epoxidharz in der ge samten Epoxidharzmischung.The epoxy resin mixture can also be a phosphorus-free one contain aromatic and / or heterocyclic epoxy resin; This epoxy resin can also be a cycloaliphatic epoxy resin be mixed in. In general, up to 80% by mass of the phosphorus-modified epoxy resin by phosphorus-free epo xid resin to be replaced, this corresponds approximately to a maximum 70% by mass of phosphorus-free epoxy resin in the ge whole epoxy resin mixture.
Der Zusatz des phosphorfreien Epoxidharzes dient zur Erzie lung bestimmter Eigenschaften der aus den erfindungsgemäßen Epoxidharzmischungen hergestellten Laminate. Das Mischungs verhältnis der beiden Komponenten wird bestimmt durch die Forderung nach einer Flammwidrigkeit gemäß UL 94 V-0 bei 1,6 mm Schichtstärke. Dies bedeutet, daß die phosphorfreie Kompo nente nur in einem Maße zugemischt werden darf, daß die Ge samtmischung noch soviel Phosphor enthält, daß die genannte Forderung erfüllt wird. Bei Epoxidharzen mit hohem Phosphor gehalt läßt sich deshalb mehr phosphorfreies Epoxidharz zumi schen als bei Epoxidharzen mit niedrigem Phosphorgehalt. Der Phosphorgehalt der Epoxidharzmischung insgesamt sollte 2 bis 5 Masse-% betragen, vorzugsweise 2,5 bis 3,5%.The addition of phosphorus-free epoxy resin is used for education development of certain properties of those according to the invention Laminates produced by epoxy resin mixtures. The mix ratio of the two components is determined by the Demand for flame retardancy according to UL 94 V-0 at 1.6 mm Thickness. This means that the phosphorus-free compo nente may only be admixed to an extent that the Ge velvet mixture still contains so much phosphorus that the said Requirement is met. For epoxy resins with high phosphorus content can therefore more phosphorus-free epoxy resin than with low phosphorus epoxy resins. The Total phosphorus content of the epoxy resin mixture should be 2 to 5% by mass, preferably 2.5 to 3.5%.
Sowohl als zusätzliches phosphorfreies Polyepoxidharz als auch zur Herstellung der phosphormodifizierten Epoxidharze eignen sich insbesondere folgende Polyglycidylverbindungen: aromatische Polyglycidylether, wie Bisphenol-A- diglycidylether, Bisphenol-F-diglycidylether und Bisphenol-S- diglycidylether, Polyglycidylether von Phenol/Formaldehyd- und Kresol/Formaldehyd-Harzen, Resorcindiglycidylether, Tetrakis(p-glycidylphenyl)-ethan, Di- bzw. Polyglycidylester von Phthal-, Isophthal- und Terephthalsäure sowie von Trimel lithsäure, N-Glycidylverbindungen von aromatischen Aminen und heterocyclischen Stickstoffbasen, wie N,N-Diglycidylanilin, N,N,O-Triglycidyl-p-aminophenol, Triglycidylisocyanurat und N,N,N',N'-Tetraglycidyl-bis-(p-aminophenyl)-methan, Hydan toin-Epoxidharze und Uracil-Epoxidharze sowie Di- und Po lyglycidylverbindungen von mehrwertigen aliphatischen Alkoho len, wie 1,4-Butandiol, Trimethylolpropan und Polyalkylengly kolen. Des weiteren sind auch oxazolidinonmodifizierte Epo xidharze geeignet. Derartige Verbindungen sind bereits be kannt (siehe: "Angew. Makromol. Chem.", Bd. 44 (1975), Seiten 151 bis 163, sowie US-PS 3 334 110); beispielhaft sei hierfür das Umsetzungsprodukt von Bisphenol-A-diglycidylether mit Diphenylmethandiisocyanat (in Gegenwart eines geeigneten Be schleunigers) genannt. Die Polyepoxidharze können bei der Herstellung des phosphormodifizierten Epoxidharzes einzeln oder im Gemisch vorliegen. Bevorzugt wird als Polyepoxidharz ein epoxidierter Novolak verwendet.Both as an additional phosphorus-free polyepoxy resin and also for the production of phosphorus-modified epoxy resins The following polyglycidyl compounds are particularly suitable: aromatic polyglycidyl ethers, such as bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether and bisphenol S diglycidyl ether, polyglycidyl ether of phenol / formaldehyde and cresol / formaldehyde resins, resorcinol diglycidyl ether, Tetrakis (p-glycidylphenyl) ethane, di- or polyglycidyl ester of phthalic, isophthalic and terephthalic acid and of trimel lithic acid, N-glycidyl compounds of aromatic amines and heterocyclic nitrogen bases, such as N, N-diglycidylaniline, N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol, triglycidyl isocyanurate and N, N, N ', N'-tetraglycidyl-bis (p-aminophenyl) methane, hydane toin epoxy resins and uracil epoxy resins as well as di- and buttocks lyglycidyl compounds of polyhydric aliphatic alcohol len, such as 1,4-butanediol, trimethylolpropane and polyalkylene glycol kolen. Furthermore, oxazolidinone modified Epo xid resins suitable. Such connections are already be known (see: "Angew. Makromol. Chem.", Vol. 44 (1975), pages 151 to 163, and U.S. Patent 3,334,110); be an example of this the reaction product of bisphenol A diglycidyl ether with Diphenylmethane diisocyanate (in the presence of a suitable Be accelerator) called. The polyepoxy resins can be used in the Production of the phosphorus-modified epoxy resin individually or in a mixture. Preferred is the polyepoxy resin an epoxidized novolak was used.
Als Phosphorkomponente werden zur Herstellung der phosphormo
difizierten Epoxidharze insbesondere folgende Verbindungen
eingesetzt:
The following compounds in particular are used as the phosphorus component for the preparation of the phosphorus-modified epoxy resins:
- - Phosphonsäuren: Methanphosphonsäure, Ethanphosphonsäure, Propanphosphonsäure, Hexanphosphonsäure und Ben zolphosphonsäure;- phosphonic acids: methanephosphonic acid, ethanephosphonic acid, Propanephosphonic acid, hexanephosphonic acid and ben zolphosphonsäure;
- - Phosphinsäuren: Dimethylphosphinsäure, Methy lethylphosphinsäure, Diethylphosphinsäure, Dipro pylphosphinsäure, Ethylphenylphosphinsäure und Diphe nylphosphinsäure;- Phosphinic acids: dimethylphosphinic acid, methyl ethylphosphinic acid, diethylphosphinic acid, dipro pylphosphinic acid, ethylphenylphosphinic acid and diphe nylphosphinsäure;
- - Pyrophosphonsäuren: Methanpyrophosphonsäure, Propanpy rophosphonsäure und Butanpyrophosphonsäure.- Pyrophosphonic acids: methane pyrophosphonic acid, propane py rophosphonic acid and butane pyrophosphonic acid.
Die Herstellung der phosphormodifizierten Epoxidharze erfolgt in der Weise, daß die Polyepoxidverbindungen mit den Phosphor enthaltenden Säuren vorzugsweise in einem inerten Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel oder - bei angepaßter Reaktionsführung - auch in Substanz umgesetzt werden. Die phosphormodifizier ten Epoxidharze weisen ein mittleres Molekulargewicht Mn bis zu 10.000 auf; vorzugsweise beträgt MN 200 bis 5000 und ins besondere 400 bis 2000.The phosphorus-modified epoxy resins are prepared in such a way that the polyepoxide compounds are reacted with the acids containing phosphorus, preferably in an inert solvent or diluent or, if the reaction is adapted, also in bulk. The phosphorus-modified epoxy resins have an average molecular weight M n up to 10,000; preferably M N is 200 to 5000 and in particular 400 to 2000.
Falls Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel eingesetzt werden, so sind diese aprotisch und besitzen vorzugsweise einen polaren Charakter. Beispiele hierfür sind N-Methylpyrrolidon; Di methylformamid; Ether, wie Diethylether, Tetrahydrofuran, Di oxan, Ethylenglykolmonoether und -diether, Propylenglykolmo noether und -diether sowie Butylenglykolmonoether und -die ther, wobei sich die Alkoholkomponente der Mono- bzw. Diether von Monoalkoholen mit einem gegebenenfalls verzweigten Alkyl rest von 1 bis 6 Kohlenwasserstoffatomen ableitet; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisopropylketon, Methyli sobutylketon und Cyclohexanon; Ester, wie Ethylacetat, Butyl acetat, Ethylglykolacetat und Methoxypropylacetat; haloge nierte Kohlenwasserstoffe; (cyclo)aliphatische und/oder aro matische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Cyclohexan, Toluol und die verschiedenen Xylole; aromatische Lösungsmit tel im Siedebereich von ca. 150 bis 180°C (höhersiedende Mi neralölfraktionen, wie SolvessoR). Die Lösungsmittel können dabei einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Die Umset zungen verlaufen bei -20 bis 130°C, vorzugsweise bei 20 bis 90°C.If solvents or diluents are used, they are aprotic and preferably have a polar character. Examples include N-methylpyrrolidone; Dimethylformamide; Ethers, such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol monoether and diether, propylene glycol monoether and diether and butylene glycol monoether and die, the alcohol component of the mono- or diether of monoalcohols having an optionally branched alkyl radical of 1 to 6 hydrocarbon atoms derived; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl glycol acetate and methoxypropyl acetate; halogenated hydrocarbons; (cyclo) aliphatic and / or aromatic hydrocarbons, such as hexane, heptane, cyclohexane, toluene and the various xylenes; aromatic solvents in the boiling range of approx. 150 to 180 ° C (higher-boiling mineral oil fractions, such as Solvesso R ). The solvents can be used individually or in a mixture. The implementation tongues run at -20 to 130 ° C, preferably at 20 to 90 ° C.
Für die Herstellung von Prepregs kann das Äquivalentverhält nis zwischen eingesetzter Epoxid-Funktion und eingesetzter Aminwasserstoff-Funktion in den erfindungsgemäßen Epoxidharz mischungen 1 : 0,2 bis 1 : 1,1 betragen.The equivalent ratio can be used for the production of prepregs nis between used epoxy function and used Amine hydrogen function in the epoxy resin according to the invention mixtures be 1: 0.2 to 1: 1.1.
Die Epoxidharzmischungen nach der Erfindung können auch Be schleuniger enthalten, die bekanntermaßen bei der Härtung von Epoxidharzen eine wichtige Rolle spielen. Üblicherweise wer den tertiäre Amine oder Imidazole verwendet. Als Amine eignen sich beispielsweise Tetramethylethylendiamin, Dimethyloctyla min, Dimethylaminoethanol, Dimethylbenzylamin, 2,4,6- Tris(dimethylaminomethyl)-phenol, N,N'- Tetramethyldiaminodiphenylmethan, N,N'-Dimethylpiperazin, N- Methylmorpholin, N-Methylpiperidin, N-Ethylpyrrolidin, 1,4- Diazabicyclo(2,2,2)-octan und Chinoline. Geeignete Imidazole sind beispielsweise 1-Methylimidazol, 2-Methylimidazol, 1,2- Dimethylimidazol, 1,2,4,5-Tetramethylimidazol, 2-Ethyl-4- methylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-phenylimidazol und 1-(4,6- Diamino-s-triazinyl-2-ethyl)-2-phenylimidazol. Die Beschleu niger werden in einer Konzentration von 0,01 bis 2 Masse-%, vorzugsweise 0,05 bis 1%, eingesetzt, jeweils bezogen auf die Epoxidharzmischung.The epoxy resin mixtures according to the invention can also be accelerators known to be used in the hardening of Epoxy resins play an important role. Usually who the tertiary amines or imidazoles used. Suitable as amines For example, tetramethylethylenediamine, dimethyloctyla min, dimethylaminoethanol, dimethylbenzylamine, 2,4,6- Tris (dimethylaminomethyl) phenol, N, N'- Tetramethyldiaminodiphenylmethane, N, N'-dimethylpiperazine, N- Methylmorpholine, N-methylpiperidine, N-ethylpyrrolidine, 1,4- Diazabicyclo (2,2,2) octane and quinolines. Suitable imidazoles are, for example, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 1,2- Dimethylimidazole, 1,2,4,5-tetramethylimidazole, 2-ethyl-4- methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole and 1- (4,6- Diamino-s-triazinyl-2-ethyl) -2-phenylimidazole. The acceleration niger are in a concentration of 0.01 to 2 mass%, preferably 0.05 to 1%, each based on the epoxy resin mixture.
Zur Prepregherstellung werden die einzelnen Komponenten ge trennt oder zusammen in kostengünstigen Lösungsmitteln, wie Aceton, Methylethylketon, Ethylacetat, Methoxyethanol, Di methylformamid und Toluol, oder in Gemischen derartiger Lö sungsmittel gelöst, gegebenenfalls zu einer Lösung vereinigt und auf gängigen Imprägnieranlagen verarbeitet, d. h. zum Tränken von Fasern aus anorganischen oder organischen Materi alien, wie Glas, Metall, Mineralien, Kohlenstoff, Aramid, Po lyphenylensulfid und Cellulose, sowie von daraus hergestell ten Geweben oder Vliesen oder zum Beschichten von Flächen stoffen, wie Folien aus Metallen oder Kunststoffen, einge setzt. Gegebenenfalls können die Imprägnierlösungen auch wei tere, die Flammwidrigkeit verbessernde halogenfreie Zusätze enthalten, die zum Teil homogen gelöst bzw. dispergiert sein können. Derartige Zusätze können beispielsweise Melamincyanu rate, Melaminphosphate, pulverisierte Polyetherimid, Polye thersulfon und Polyimid sein.The individual components are used for prepreg production separates or together in inexpensive solvents, such as Acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methoxyethanol, di methylformamide and toluene, or in mixtures of such Lö Solvent dissolved, optionally combined into a solution and processed on common impregnation systems, d. H. to the Soaking fibers made of inorganic or organic matter alien, such as glass, metal, minerals, carbon, aramid, po lyphenylene sulfide and cellulose, as well as manufactured therefrom fabrics or fleeces or for coating surfaces substances, such as foils made of metals or plastics puts. If necessary, the impregnation solutions can also be white Other flame-retardant halogen-free additives contain, some of which are homogeneously dissolved or dispersed can. Such additives can, for example, Melamincyanu rate, melamine phosphates, powdered polyetherimide, polye thersulfone and polyimide.
Zur Herstellung von Prepregs für die Leiterplattentechnik wird überwiegend Glasgewebe eingesetzt. Für Multilayer- Leiterplatten werden insbesondere Prepregs aus Glasgewebetypen mit einem Flächengewicht von 25 bis 200 g/m2 eingesetzt. Mit Imprägnierlösungen der vorstehend genannten Art lassen sich auch Prepregs mit geringen Flächengewichten anforde rungsgemäß herstellen. Die imprägnierten oder beschichteten Verstärkungsmaterialien bzw. Einlagerungskomponenten werden bei erhöhter Temperatur getrocknet, wobei einerseits das Lö sungsmittel entfernt wird und andererseits eine Vorpolymeri sation des Imprägnierharzes erfolgt. Insgesamt ergibt sich auf diese Weise ein außerordentlich günstiges Verhältnis von Aufwand zu erzielbaren Eigenschaften.Glass fabric is predominantly used to manufacture prepregs for printed circuit board technology. For multilayer printed circuit boards, prepregs made of glass fabric types with a basis weight of 25 to 200 g / m 2 are used in particular. With impregnation solutions of the type mentioned above, prepregs with low basis weights can also be produced as required. The impregnated or coated reinforcing materials or intercalation components are dried at elevated temperature, the solvent being removed on the one hand and the impregnating resin being prepolymerized on the other hand. Overall, this results in an extremely favorable ratio of effort to achievable properties.
Die erhaltenen Beschichtungen und Prepregs sind nichtklebend und bei Raumtemperatur für die Dauer von drei Monaten und mehr lagerstabil, d. h. sie weisen eine ausreichende Lagersta bilität auf. Sie lassen sich bei Temperaturen bis 220°C zu Verbundwerkstoffen verpressen, die sich durch hohe Glasüber gangstemperaturen von ≧ 180°C und durch inhärente Schwer brennbarkeit auszeichnen. Werden als Einlagerungsmaterial beispielsweise Glasgewebe mit einem Masseanteil von 60 bis 62 %, bezogen auf das Laminat, verwendet, so wird die Brennprü fung nach UL 94V - ohne Zusatz von Halogenverbindungen oder sonstigen flammhemmenden Zusatzstoffen, selbst bei Prüfkör pern mit einer Wandstärke von 1,6 mm oder sogar von 0,8 mm - mit einer sicheren V-0-Einstufung beständen. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß keine korrosiven oder be sonders toxischen Spaltprodukte gebildet werden und die Rauchentwicklung, im Vergleich zu anderen Polymerwerkstoffen, insbesondere zu bromhaltigen Epoxidharzformstoffen, stark vermindert ist.The coatings and prepregs obtained are non-adhesive and at room temperature for three months and more stable in storage, d. H. they have an adequate storage capacity bility. They can be used at temperatures up to 220 ° C Pressing composite materials that are characterized by high glass transition temperatures of ≧ 180 ° C and inherent heavy flammability. Are used as storage material for example glass fabric with a mass fraction of 60 to 62 %, based on the laminate, is used, the burning test UL 94V - without the addition of halogen compounds or other flame retardant additives, even with test specimens pern with a wall thickness of 1.6 mm or even 0.8 mm - with a safe V-0 rating. It proves it is particularly advantageous that no corrosive or be particularly toxic fission products are formed and the Smoke development compared to other polymer materials, especially to bromine-containing epoxy resin molding materials, strong is reduced.
Die ausgehärteten Verbundwerkstoffe zeichnen sich ferner durch einen über einen weiten Temperaturbereich konstant kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie durch hohe Chemikalienbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, geringe Wasseraufnahme und sehr gute elektrische Eigenschaftswerte aus. Die Haftung zu den verstärkenden und zu verbindenden Ma terialien ist ausgezeichnet. Bei Verwendung von Verstärkungsmaterialien der genannten Art werden Prepregs für mechanisch hoch beanspruchbare Konstruktionswerkstoffe erhalten. Diese Konstruktionswerkstoffe eignen sich beispielsweise für Anwen dungen im Maschinenbau, im Fahrzeugbau, in der Flugtechnik und in der Elektrotechnik, beispielsweise in Form von Prepregs für die Leiterplattenherstellung, insbesondere auch zur Herstellung von Multilayer-Schaltungen.The cured composites also stand out through a constant over a wide temperature range small coefficient of thermal expansion and high Chemical resistance, corrosion resistance, low Water absorption and very good electrical property values out. Liability for the reinforcing and connecting measures materials is excellent. When using reinforcement materials of the type mentioned are prepregs for mechanical receive heavy-duty construction materials. This Construction materials are suitable for applications, for example in mechanical engineering, vehicle construction, and flight technology and in electrical engineering, for example in the form of Prepregs for the manufacture of printed circuit boards, in particular also for the production of multilayer circuits.
Von besonderem Vorteil für die Verwendung als Leiterplatten material ist die hohe Haftfestigkeit von Leiterbahnen aus Kupfer, die hohe Delaminierfestigkeit und eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit, die sich beispielsweise beim Bohren von Durchkontaktierungslöchern darin zeigt, daß einwandfreie Boh rungen bei geringem Bohrerverschleiß erhalten werden. Damit können Materialien, die unter Verwendung der erfindungsgemä ßen Epoxidharzmischungen hergestellt werden, insbesondere mehrlagige Leiterplatten, in denen dünne Kerne mit < 100 µm, Dicke zum Einsatz kommen, sicherer bzw. kostengünstiger ge fertigt werden.Of particular advantage for the use as printed circuit boards material is the high adhesive strength of conductor tracks Copper, the high delamination resistance and an excellent Machinability, for example when drilling Via holes in it show that perfect Boh with little drill wear. In order to can materials that using the invention ß epoxy resin mixtures are produced, in particular multilayer printed circuit boards in which thin cores with <100 µm, Thickness are used, more secure or less expensive be manufactured.
Die Erfindung beruht auf dem überraschenden Befund, daß nach Addition von Phosphin- und Phosphonsäuren an Polyepoxidver bindungen durch Behandlung mit Alkalicarbonaten, wie Natrium carbonat oder Kaliumcarbonat, stabile, säurefreie phosphormo difizierte Epoxidharze erhalten werden, die mit vergleichs weise geringen Konzentrationen (z. B. mit 2,5-3,0% Phos phor, bezogen auf die gesamte Harzmischung) mit Dicyandiamid oder den weiteren erfindungsgemäß einsetzbaren Härtern ohne Verwendung von PAIC flammwidrige Laminate ergeben, die eine UL 94 V-0-Einstufung erreichen.The invention is based on the surprising finding that according to Addition of phosphinic and phosphonic acids to polyepoxide converters bonds by treatment with alkali carbonates such as sodium carbonate or potassium carbonate, stable, acid-free phosphormo Distinguished epoxy resins are obtained with the comparative low concentrations (e.g. with 2.5-3.0% Phos phor, based on the entire resin mixture) with dicyandiamide or the other hardeners that can be used according to the invention without Use of PAIC flame retardant laminates result in a Achieve UL 94 V-0 rating.
Aus diesem Befund ergeben sich die Vorteile, daß
The advantages of this finding are that
- - die Wasseraufnahme der Laminate deutlich verringert wird, der High-Pressure-Cooker-Test bestanden wird und eine Zwi schentrocknung des Materials bei der Verarbeitung nicht erforderlich ist, - the water absorption of the laminates is significantly reduced, the high pressure cooker test is passed and an intermediate not drying the material during processing is required,
- - die interlaminare Haftung und die Haftung zum Kupfer deut lich verbessert wird,- The interlaminar adhesion and the adhesion to the copper indicate is improved,
- - eine äußerst kostengünstige Lösung ermöglicht wird.- An extremely inexpensive solution is made possible.
Das erfindungsgemäße Epoxidharzsystem ergibt auch bei Verwen dung von Dicyandiamid, z. B. in einer Menge von 1 bis 10 Mas se%, als Härter gute Ergebnisse im High-Pressure-Cooker-Test. Dies konnte auf Grund der mäßigen Ergebnisse, die mit den mit Phosphon- und Phosphinsäureanhydriden modifizierten Epoxid harzen in den Patentschriften EP 0 779 905 und EP 0 779 906 beschrieben wurden, nicht erwartet werden.The epoxy resin system according to the invention also results in Verwen dicyandiamide, e.g. B. in an amount of 1 to 10 mas se%, as hardener good results in the high-pressure cooker test. This could be due to the moderate results with those with Phosphonic and phosphinic anhydrides modified epoxy resins in the patents EP 0 779 905 and EP 0 779 906 have not been expected.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung noch nä her erläutert werden.Based on exemplary embodiments, the invention is intended to forth be explained.
400 Masseteile (MT) eines epoxidierten Novolaks (Epoxidwert: 0,56 mol/100 g, mittlere Funktionalität: 2,6), gelöst in 170 MT Methylethylketon, werden mit 100 MT Ethylmethyl phosphinsäure versetzt. Die Lösung wird 60 min bei einer Öl badtemperatur von 100°C unter Rückfluß gerührt. Nach dem Ab kühlen der Lösung gibt man 40 MT Natriumcarbonat hinzu, rührt weitere 12 Stunden und filtriert anschließend die fes ten Bestandteile ab. Das Umsetzungsprodukt weist einen Epo xidwert von 40 mol/100 g auf, der sich nach kurzer Lagerzeit auf einen Wert von 0,22 mol/100 g stabilisiert. Der Phosphor gehalt des Umsetzungsproduktes beträgt 5,9%.400 parts by mass (MT) of an epoxidized novolak (epoxy value: 0.56 mol / 100 g, average functionality: 2.6), dissolved in 170 MT Methyl ethyl ketone, be with 100 MT ethylmethyl added phosphinic acid. The solution is an oil for 60 min bath temperature of 100 ° C stirred under reflux. After the Ab cool the solution, add 40 MT sodium carbonate, Stir for another 12 hours and then filter the fes components. The implementation product has an epo xid value of 40 mol / 100 g, which after a short storage period stabilized to a value of 0.22 mol / 100 g. The phosphor content of the reaction product 5.9%.
400 Masseteile (MT) eines Bisphenol-F-diglycidylethers (Epo xidwert: 0,61 mol/100 g), gelöst in 250 MT Methylethylketon, werden mit 92 MT Ethanphosphonsäure versetzt. Die Lösung wird 60 min bei einer Ölbadtemperatur von 100°C unter Rückfluß gerührt. Nach dem Abkühlen der Lösung gibt man 40 Massenteile Natriumcarbonat hinzu, rührt weitere 12 Stunden und filtriert anschließend die festen Bestandteile ab. Das Umsetzungspro dukt weist einen Epoxidwert von 0,38 mol/100 g auf, der sich nach kurzer Lagerzeit auf einen Wert von 0,20 mol/100 g sta bilisiert. Der Phosphorgehalt des Umsetzungsproduktes be trägt 5,4%.400 parts by weight (MT) of a bisphenol-F-diglycidyl ether (Epo xid value: 0.61 mol / 100 g), dissolved in 250 MT methyl ethyl ketone, are mixed with 92 MT ethanephosphonic acid. The solution will be 60 minutes at an oil bath temperature of 100 ° C under reflux touched. After the solution has cooled, 40 parts by mass are added Add sodium carbonate, stir for a further 12 hours and filter then remove the solid components. The implementation pro product has an epoxy value of 0.38 mol / 100 g, which is after a short storage time to a value of 0.20 mol / 100 g sta stabilizes. The phosphorus content of the reaction product be carries 5.4%.
400 Masseteile (MT) eines epoxidierten Novolaks (Epoxidwert: 0,56 mol/100 g, mittlere Funktionalität: 3,6), gelöst in 170 MT Methylethylketon, werden mit 50 MT Ethylmethyl phosphinsäure versetzt. Die Lösung wird 60 min bei einer Öl badtemperatur von 100°C unter Rückfluß gerührt. Nach kurzer Lagerzeit weist das Umsetzungsprodukt einen Epoxidwert von 0,40 mol/100 g auf. Der Phosphorgehalt des Umsetzungsproduk tes beträgt 3,2%.400 parts by mass (MT) of an epoxidized novolak (epoxy value: 0.56 mol / 100 g, average functionality: 3.6), dissolved in 170 MT Methyl ethyl ketone, be with 50 MT ethylmethyl added phosphinic acid. The solution is an oil for 60 min bath temperature of 100 ° C stirred under reflux. After short Storage time, the reaction product has an epoxy value of 0.40 mol / 100 g. The phosphorus content of the reaction product tes is 3.2%.
Die in den Beispielen 1-3 hergestellten phosphormodifizier ten Epoxidharze werden auf ihre Stabilität bei Raumtemperatur untersucht. Abb. 1 zeigt das Ergebnis. Während der Epo xidwert der in den Beispielen 1 und 2 hergestellten Epoxid harze stabil bleibt oder nur geringfügig abnimmt, reduziert sich der Epoxidwert des in Beispiel 3 hergestellten Epoxid harzes innerhalb von 12 Wochen um nahezu 50%. The phosphorus-modified epoxy resins prepared in Examples 1-3 are examined for their stability at room temperature. Fig. 1 shows the result. While the epoxy value of the epoxy resins produced in Examples 1 and 2 remains stable or only decreases slightly, the epoxy value of the epoxy resin produced in Example 3 is reduced by almost 50% within 12 weeks.
Eine Lösung von A Masseteilen (MT) Dicyandiamid (Dicy) - in J MT Dimethylformamid (DMF) - wird mit einer Lösung von D(1) MT des in Beispiel 1 beschriebenen phosphormodifizierten Epoxid harzes (MEPS/EP-Harz) (Epoxidwert: 0,22 mol/100 g; Phosphor gehalt: 5,9%), erhalten aus einem epoxidierten Novolak (Epo xidwert: 0,56 mol/100 g; mittlere Funktionalität: 3,6) und Me thylethylphosphinsäure, in G MT Methylethylketon (MEK) und I MT Ethylacetat (EA) versetzt; anschließend werden der Harzlö sung noch E MT 2-Methylimidazol (MeIM) zugegeben, sowie F(1) MT eines epoxidierten Novolakes (Epoxidwert: 0,56 mol/100 g; mittlere Funktionalität: 3,6; EP-Harz 1) oder F(2) MT eines Bisphenol-A-diglycidylethers (EP-Harz 2) zugegeben, um einen Phosphorgehalt in der Harzmatrix von 2, 5% zu erhalten. Mit der dabei erhaltenen Imprägnierharzlösung, die noch zur Ein stellung der richtigen Viskosität mit H MT DMF versetzt wird, werden Glasgewebe (Glasgewebetyp 7628; Flächengewicht: 197 g/m2) mittels einer Laborimprägnieranlage kontinuierlich im prägniert und in einer Vertikaltrockenanlage bei Temperaturen von 50 bis 160°C getrocknet. Derart hergestellte Prepregs sind klebfrei. Die Zusammensetzung der Imprägnierharzlösung und die Eigenschaften der Prepregs sind Tabelle 1 zu entneh men.A solution of A parts by mass (MT) dicyandiamide (Dicy) - in J MT dimethylformamide (DMF) - is mixed with a solution of D (1) MT of the phosphorus-modified epoxy resin (MEPS / EP resin) described in Example 1 (epoxy value: 0 , 22 mol / 100 g; phosphorus content: 5.9%), obtained from an epoxidized novolak (epoxy value: 0.56 mol / 100 g; average functionality: 3.6) and methylethylphosphinic acid, in G MT methyl ethyl ketone (MEK ) and I MT ethyl acetate (EA) added; E MT 2-methylimidazole (MeIM) is then added to the resin solution, and F (1) MT of an epoxidized novolake (epoxy value: 0.56 mol / 100 g; average functionality: 3.6; EP resin 1) or F (2) MT of a bisphenol A diglycidyl ether (EP resin 2) was added to obtain a phosphorus content in the resin matrix of 2.5%. With the resulting impregnation resin solution, which is then mixed with H MT DMF to set the correct viscosity, glass fabrics (glass fabric type 7628; basis weight: 197 g / m 2 ) are continuously impregnated using a laboratory impregnation system and in a vertical drying system at temperatures from 50 to Dried 160 ° C. Prepregs produced in this way are tack-free. The composition of the impregnation resin solution and the properties of the prepregs can be found in Table 1.
Eine Lösung von A Masseteilen (MT) Dicyandiamid (Dicy) - in J MT Dimethylformamid (DMF) - wird mit einer Lösung von D (2) MT des in Beispiel 2 aus einem epoxidierten Novolak (Epoxid wert: 0,56 mol/100 g; mittlere Funktionalität: 3,6) und E thanphosphonsäure hergestellten phosphormodifizierten Epoxid harzes (EPS/EP-Harz) (Epoxidwert: 0,24 mol/100 g; Phosphorge halt: 5,4%) in G MT Methylethylketon (MEK) und I MT Ethyl acetat (EA) versetzt; anschließend werden der Harzlösung noch F (3) MT Bisphenol-F-diglycidylether zugegeben, um einen Phos phorgehalt in der Harzmatrix von 2,5% zu erhalten. Mit der dabei erhaltenen Imprägnierharzlösung, die noch zur Einstel lung der richtigen Viskosität mit H MT DMF versetzt wird, werden Glasgewebe (Glasgewebetyp 7628; Flächengewicht: 197 g/m2) mittels einer Laborimprägnieranlage kontinuierlich im prägniert und in einer Vertikaltrockenanlage bei Temperaturen von 50 bis 160°C getrocknet. Derart hergestellte Prepregs sind klebfrei. Die Zusammensetzung der Imprägnierharzlösung und die Eigenschaften der Prepregs sind Tabelle 1 zu entneh men.A solution of A parts by mass (MT) of dicyandiamide (Dicy) - in J MT of dimethylformamide (DMF) - is mixed with a solution of D (2) MT of the epoxidized novolak in Example 2 (epoxy value: 0.56 mol / 100 g ; Medium functionality: 3.6) and E thanphosphonic acid produced phosphorus-modified epoxy resin (EPS / EP resin) (epoxy value: 0.24 mol / 100 g; phosphorus content: 5.4%) in G MT methyl ethyl ketone (MEK) and I. MT ethyl acetate (EA) added; F (3) MT bisphenol-F-diglycidyl ether is then added to the resin solution in order to obtain a phosphorus content of 2.5% in the resin matrix. With the impregnating resin solution obtained, which is mixed with H MT DMF to set the correct viscosity, glass fabrics (glass fabric type 7628; basis weight: 197 g / m 2 ) are continuously impregnated in a laboratory impregnation system and in a vertical drying system at temperatures from 50 to Dried 160 ° C. Prepregs produced in this way are tack-free. The composition of the impregnation resin solution and the properties of the prepregs can be found in Table 1.
Es wird wie in den Beispielen 4 und 5 vorgegangen. Die Im prägnierharziösung wird jedoch anstelle von Dicyandiamid mit B MT Sulfanilamid (SAM) in J MT Dimethylformamid (DMF), ver setzt. Mit der dabei erhaltenen Imprägnierharzlösung, die noch zur Einstellung der richtigen Viskosität mit H MT DMF versetzt wird, werden Glasgewebe (Glasgewebetyp 7628; Flä chengewicht: 197 g/m2) mittels einer Laborimprägnieranlage kontinuierlich imprägniert und in einer Vertikaltrockenanlage bei Temperaturen von 50 bis 160°C getrocknet. Derart herge stellte Prepregs sind klebfrei. Die Zusammensetzung der Im prägnierharzlösung und die Eigenschaften der Prepregs sind Tabelle 1 zu entnehmen.The procedure is as in Examples 4 and 5. However, instead of dicyandiamide with B MT sulfanilamide (SAM) in J MT dimethylformamide (DMF), the impregnating resin solution is added. The resulting impregnation resin solution, which is then mixed with H MT DMF to adjust the correct viscosity, is used to continuously impregnate glass fabrics (glass fabric type 7628; basis weight: 197 g / m 2 ) using a laboratory impregnation system and in a vertical drying system at temperatures from 50 to 160 ° C dried. Prepregs made in this way are tack-free. The composition of the impregnating resin solution and the properties of the prepregs can be found in Table 1.
Es wird wie in dem Beispiel 6 vorgegangen. Die Imprägnier harzlösung wird jedoch anstelle von Dicyandiamid mit B MT Sulfanilamid (SAM) in J MT Dimethylformamid (DMF), versetzt. Mit der dabei erhaltenen Imprägnierharzlösung, die noch zur Einstellung der richtigen Viskosität mit H MT DMF versetzt wird, werden Glasgewebe (Glasgewebetyp 7628; Flächengewicht: 197 g/m2) mittels einer Laborimprägnieranlage kontinuierlich imprägniert und in einer Vertikal-trockenanlage bei Tempera turen von 50 bis 160°C getrocknet. Derart hergestellte Prepregs sind klebfrei. Die Zusammensetzung der Imprägnier harzlösung und die Eigenschaften der Prepregs sind Tabelle 1 zu entnehmen.The procedure is as in Example 6. However, the impregnating resin solution is mixed with B MT sulfanilamide (SAM) in J MT dimethylformamide (DMF) instead of dicyandiamide. With the resulting impregnation resin solution, which is then mixed with H MT DMF to adjust the correct viscosity, glass fabrics (glass fabric type 7628; basis weight: 197 g / m 2 ) are continuously impregnated by means of a laboratory impregnation system and in a vertical drying system at temperatures of 50 dried up to 160 ° C. Prepregs produced in this way are tack-free. The composition of the impregnating resin solution and the properties of the prepregs are shown in Table 1.
Es wird wie in den Beispielen 4 und 5 vorgegangen. Die Im prägnierharzlösung wird jedoch mit einem Gemisch aus A Masse teilen (MT) Dicyandiamid mit B MT Sulfanilamid (SAM) in J MT Dimethylformamid (DMF), versetzt. Mit der dabei erhaltenen Imprägnierharzlösung werden Glasgewebe (Glasgewebetyp 7628; Flächengewicht: 197 g/m2) mittels einer Laborimprägnier anlage kontinuierlich imprägniert und in einer Vertikaltro ckenanlage bei Temperaturen von 50 bis 160°C getrocknet. Der art hergestellte Prepregs sind klebfrei. Die Zusammensetzung der Imprägnierharzlösung und die Eigenschaften der Prepregs sind Tabelle 1 zu entnehmen. The procedure is as in Examples 4 and 5. However, a mixture of A mass parts (MT) dicyandiamide with B MT sulfanilamide (SAM) in J MT dimethylformamide (DMF) is added to the impregnating resin solution. With the impregnation resin solution obtained, glass fabrics (glass fabric type 7628; basis weight: 197 g / m 2 ) are continuously impregnated by means of a laboratory impregnation system and dried in a vertical drying system at temperatures from 50 to 160 ° C. The prepregs made by art are non-sticky. The composition of the impregnation resin solution and the properties of the prepregs are shown in Table 1.
Eine Lösung von 75 Masseteilen (MT) des in Beispiel 3 herge stellten Umsetzungsproduktes (Epoxidwert: 0,40 mol/100 g) in 60 MT Methylethylketon wird mit einer Lösung von 25 MT Polya minoarylisocyanurat (PAIC) in J MT Dimethylformamid (DMF), versetzt. Die weitere Verarbeitung geschieht analog den Bei spielen 4 und 5. Mit der dabei erhaltenen Imprägnierharzlö sung werden Glasgewebe (Glasgewebetyp 7628; Flächengewicht: 197 g/m2) mittels einer Laborimprägnieranlage kontinuierlich imprägniert und in einer Vertikal-trockenanlage bei Tempera turen von 50 bis 160°C getrocknet. Derart hergestellte Prepregs sind klebfrei. Die Zusammensetzung der Imprägnier harzlösung und die Eigenschaften der Prepregs sind Tabelle 1 zu entnehmen.A solution of 75 parts by weight (MT) of the reaction product prepared in Example 3 (epoxy value: 0.40 mol / 100 g) in 60 MT of methyl ethyl ketone is mixed with a solution of 25 MT of polyamino aryl isocyanurate (PAIC) in J MT of dimethylformamide (DMF), added. Further processing is carried out analogously to Examples 4 and 5. With the impregnating resin solution obtained in this way, glass fabrics (glass fabric type 7628; basis weight: 197 g / m 2 ) are continuously impregnated by means of a laboratory impregnation system and in a vertical drying system at temperatures from 50 to 160 ° C dried. Prepregs produced in this way are tack-free. The composition of the impregnating resin solution and the properties of the prepregs are shown in Table 1.
Eine Lösung von A Masseteilen (MT) Dicyandiamid (Dicy) - in J MT Dimethylformamid (DMF) - wird mit einer Lösung von D (3) MT eines phosphormodifizierten Epoxidharzes (EPS/EP-Harz) in Form eines Umsetzungsproduktes (Epoxidwert: 0,32 mol/100 g; Phosphorgehalt: 3,8%) aus einem epoxidierten Novolak (Epo xidwert: 0,56 mol/100 g; mittlere Funktionalität: 3,6) und Propanphosphonsäureanhydrid in G MT Methylethylketon (MEK) und I MT Ethylacetat (EA) versetzt; anschließend werden der Harzlösung noch E MT 2-Methylimidazol zugegeben. Mit der da bei erhaltenen Imprägnierharzlösung werden Glasgewebe (Glas gewebetyp 7628; Flächengewicht: 197 g/m2) mittels einer La borimprägnieranlage kontinuierlich imprägniert und in einer Vertikaltrockenanlage bei Temperaturen von 50 bis 160°C ge trocknet. Derart hergestellte Prepregs sind klebfrei. Die Zu sammensetzung der Imprägnierharzlösung und die Eigenschaften der Prepregs sind Tabelle 1 zu entnehmen. A solution of A parts by mass (MT) dicyandiamide (Dicy) - in J MT dimethylformamide (DMF) - is mixed with a solution of D (3) MT of a phosphorus-modified epoxy resin (EPS / EP resin) in the form of a reaction product (epoxy value: 0, 32 mol / 100 g; phosphorus content: 3.8%) from an epoxidized novolak (epoxy value: 0.56 mol / 100 g; average functionality: 3.6) and propanephosphonic anhydride in G MT methyl ethyl ketone (MEK) and I MT ethyl acetate ( EA) offset; E MT 2-methylimidazole is then added to the resin solution. Glass fabrics (glass fabric type 7628; basis weight: 197 g / m 2 ) are continuously impregnated with the impregnating resin solution obtained by means of a laboratory impregnation system and dried in a vertical drying system at temperatures of 50 to 160 ° C. Prepregs produced in this way are tack-free. The composition of the impregnation resin solution and the properties of the prepregs are shown in Table 1.
Es wird entsprechend Beispiel 12 vorgegangen, die Imprägnier harzlösung wird jedoch - anstelle von A MT Dicyandiamid (Di cy) - mit B(2) MT 4-Aminobenzoesäure (ABS), gelöst in J MT Dimethylformamid (DMF), versetzt. Außerdem wird kein Här tungsbeschleuniger (E) zugegeben. Die Zusammensetzung der Im prägnierharzlösung und die Eigenschaften der Prepregs sind Tabelle 1 zu entnehmen.The procedure is as in Example 12, the impregnation resin solution is - instead of A MT dicyandiamide (Di cy) - with B (2) MT 4-aminobenzoic acid (ABS), dissolved in J MT Dimethylformamide (DMF) added. In addition, no hardening tion accelerator (E) added. The composition of the Im resin solution and the properties of the prepregs Table 1.
Die in den Beispielen 4, 7 und 11 hergestellten Prepregs wer den durch Lagerung bei Raumtemperatur auf ihre Stabilität untersucht. Abb. 2 zeigt das Ergebnis. Während die Rest gelierzeit der in den Beispielen 4 und 7 hergestellten Prepregs stabil bleibt oder nur geringfügig abnimmt, redu ziert sich die Restgelierzeit der im Vergleichsbeispiel (Bei spiel 11 mit Härter PAIC) hergestellten Prepregs innerhalb von 12 Wochen um über 50%. Die in diesem Beispiel verblei bende Restgelierzeit ist damit völlig unzureichend. Im Bei spiel 12 (Vergleichsbeispiel aus EP 0 779 905) wird mit 3,6% vergleichsweise viel Phosphor benötigt, um die geforderte Flammwidrigkeit zu erreichen. Im Beispiel 13 (Vergleichsbei spiel aus EP 0 779 905) werden Prepregs erhalten, die die vorgeschriebene Lagerbeständigkeit von 3 Monaten nicht errei chen. The prepregs produced in Examples 4, 7 and 11 are examined for their stability by storage at room temperature. Fig. 2 shows the result. While the remaining gel time of the prepregs produced in Examples 4 and 7 remains stable or only decreases slightly, the remaining gel time of the prepregs produced in the comparative example (Example 11 with PAIC hardener) is reduced by more than 50% within 12 weeks. The remaining gelling time remaining in this example is therefore completely inadequate. In example 12 (comparative example from EP 0 779 905) with 3.6%, a comparatively large amount of phosphorus is required in order to achieve the required flame retardancy. In example 13 (comparative example from EP 0 779 905) prepregs are obtained which do not achieve the prescribed shelf life of 3 months.
Je acht der nach den Beispielen 1 bis 7 hergestellten Prepregs (Glasgewebetyp 7628; Flächengewicht: 197 g/m2), beidseitig kaschiert mit einer 35 µm Cu-Folie, werden in ei ner Presse bei 175°C und 20 bar verpreßt. Die 1,5 bis 1,6 mm dicken Laminate werden nach 40 min aus der Presse entfernt und anschließend 2 h bei 175°C nachgetempert. An den auf die se Weise erhaltenen Körpern wird - mittels dynamisch- mechanischer Analyse (DMTA) - die Glasübergangstemperatur Tg, die Brennbarkeit nach UL 94 V, das Haftvermögen der Kup ferfolie, der MeaslingTest, der High-Pressure-Cooker-Test und die Lötbadbeständigkeit bestimmt. Die erhaltenen Werte sind Tabelle 2 zu entnehmen.Eight of the prepregs produced according to Examples 1 to 7 (glass fabric type 7628; basis weight: 197 g / m 2 ), laminated on both sides with a 35 μm Cu foil, are pressed in a press at 175 ° C. and 20 bar. The 1.5 to 1.6 mm thick laminates are removed from the press after 40 minutes and then post-annealed at 175 ° C. for 2 hours. The glass transition temperature Tg, the flammability according to UL 94 V, the adhesive strength of the copper foil, the measuring test, the high-pressure cooker test and the resistance to the solder bath are measured on the bodies obtained in this way - by means of dynamic mechanical analysis (DMTA) certainly. The values obtained are shown in Table 2.
Die an den Laminaten durchgeführten Tests verlaufen folgen
dermaßen:
The tests carried out on the laminates proceed as follows:
-
- Wärmebeständigkeit auf dem Lötbad
Die Prüfung erfolgt nach DIN IEC 249 Teil 1, Abschnitt 3.7, unter Verwendung eines Lötbades nach Abschnitt 3.7.2.3. Es sind Probekörper der Größe 25 mm × 100 mm zu verwenden, die mit der Kupferseite auf das Lötbad gelegt werden. Es darf keine Delaminierung sowie keine Bildung von Measlings, Flecken oder Blasen unter der Kaschierung auftreten.- Heat resistance on the solder bath
The test is carried out in accordance with DIN IEC 249 Part 1, Section 3.7, using a solder bath in accordance with Section 3.7.2.3. Test specimens of size 25 mm × 100 mm are to be used, which are placed with the copper side on the solder bath. There must be no delamination and no formation of measlings, stains or blisters under the lamination. -
- Haftvermögen der Kupferkaschierung
Ein 25 mm breiter und 100 mm langer Streifen der Kupferfo lie wird auf 20 mm Länge vom Glashartgewebe gelöst und mittels einer geeigneten Vorrichtung mit einer Abzugsge schwindigkeit von 50 mm/min senkrecht abgezogen. Gemessen wird die hierzu erforderliche Kraft F (N).- Adhesion of the copper cladding
A 25 mm wide and 100 mm long strip of copper foil is detached from the glass hard tissue over a length of 20 mm and pulled off vertically by means of a suitable device at a speed of 50 mm / min. The force F (N) required for this is measured. - - Die Messung der Wasseraufnahme wurde nach MIL-P-13848 G durchgeführt.- The water absorption was measured according to MIL-P-13848 G carried out.
-
- Prüfung der interlaminaren Haftung
Ein 25 mm breiter und 100 mm langer Streifen der obersten Glashartgewebelage wird auf 20 mm Länge von der nächsten darunterliegenden Glashartgewebelage gelöst und mittels einer geeigneten Vorrichtung mit einer Abzugsgeschwindig keit von 50 mm/min senkrecht abgezogen. Gemessen wird die hierzu erforderliche Kraft F(N).- Examination of interlaminar liability
A 25 mm wide and 100 mm long strip of the uppermost glass hard fabric layer is detached over a 20 mm length from the next glass hard fabric layer underneath and peeled off vertically by means of a suitable device with a pull-off speed of 50 mm / min. The force F (N) required for this is measured. -
- Measing-Test
Die Prüfung erfolgt an Probekörpern der Größe 20 mm × 100 mm ohne Kupferkaschierung. Die Probekörper werden 3 min in eine 65°C heiße LT26-Lösung (zusammensetzung: 850 ml ent ionisiertes H2O, 50 ml HCI p. a., 100 g SnCl2.2H2O, 50 g Thioharnstoff) getaucht, mit fließendem Wasser abgespült und anschließend 20 min in kochendes Wasser gelegt. Nach dem Lufttrocknen der Probe (2 bis 3 min) wird diese 10 s in ein 260°C heißes Lötbad getaucht. Das Laminat darf da bei nicht delaminieren.- Measing test
The test is carried out on test specimens measuring 20 mm × 100 mm without copper cladding. The test specimens are immersed in a LT26 solution at a temperature of 65 ° C. (composition: 850 ml deionized H 2 O, 50 ml HCl pa, 100 g SnCl 2 .2H 2 O, 50 g thiourea), rinsed with running water and then placed in boiling water for 20 min. After air drying the sample (2 to 3 min), it is immersed in a 260 ° C solder bath for 10 s. The laminate must not delaminate.
In Beispiel 22 (Vergleichsbeispiel aus EP 0 779 905) wird mit den aus der Imprägnierharzlösung 12 hergestellten Prepregs weder die geforderte Lötbadbeständigkeit noch der High- Pressure-Cooker-Test bestanden.Example 22 (comparative example from EP 0 779 905) is used with the prepregs made from the impregnating resin solution 12 neither the required solder bath resistance nor the high Pressure cooker test passed.
Claims (10)
- - ein phosphormodifiziertes Epoxidharz mit einem Epoxidwert
von 0,02 bis 1 mol/100 g, erhältlich durch Umsetzung von
- A) Polyepoxidverbindungen mit mindestens zwei Epo xidgruppen pro Molekül mit
- B) wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe Phosphinsäuren, Phosphonsäuren und Pyrophosphonsäuren,
- - Dicyandiamid und/oder ein aromatisches Amin der Stuktur I
und/oder der Struktur II als Härter
wobei folgendes gilt:
X ist ein H-Atom und Y eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen und m bzw. n bedeutet eine ganze Zahl von 0 bis 4 mit der Maßgabe m + n = 4,
R ist eine OH- oder eine NR1R2-Gruppe und die Reste R1 und R2 - unabhängig voneinander - ein H-Atom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen oder einer der Reste R1 und R2 hat diese Be deutung und der andere Rest ist eine NR3R4-Gruppe mit R3 bzw. R4 = H oder Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen, - - einen Härtungsbeschleuniger.
- - A phosphorus-modified epoxy resin with an epoxy value of 0.02 to 1 mol / 100 g, obtainable by reacting
- A) with polyepoxide compounds with at least two epoxy groups per molecule
- B) at least one compound from the group of phosphinic acids, phosphonic acids and pyrophosphonic acids,
- - Dicyandiamide and / or an aromatic amine of structure I and / or structure II as a hardener
the following applies:
X is an H atom and Y is an alkyl group with 1 to 3 C atoms and m or n is an integer from 0 to 4 with the proviso m + n = 4,
R is an OH or an NR 1 R 2 group and the radicals R 1 and R 2 - independently of one another - have an H atom, an alkyl group with 1 to 3 C atoms or one of the radicals R 1 and R 2 has them Be meaning and the other radical is an NR 3 R 4 group with R 3 or R 4 = H or alkyl having 1 to 3 carbon atoms, - - a hardening accelerator.
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