DE4125420A1

DE4125420A1 - Elektrisch hochwertige bindemittel zur herstellung von basismaterial fuer leiterplatten

Info

Publication number: DE4125420A1
Application number: DE19914125420
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr Born; Monika Prof Dr Bauer; Albrecht Haase; Edda Wulst
Original assignee: INST POLYMERENCHEMIE ERICH COR
Current assignee: INST POLYMERENCHEMIE ERICH COR
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1993-02-04

Description

Als elektrisch hochwertige Bindemittel zur Herstellung von Basismaterial für Leiterplatten haben Epoxidharze, die auch halogenisiert sein können, in Verbindung mit Dicyandiamid als Härter und Dimethylbenzylamin als Beschleuniger eine breite Anwendung gefunden (DE-OS 26 24 981, DD-PS 2 23 719, DD-PS 2 64 701). Das mit diesen Harzsystemen hergestellte Basismaterial für Leiterplatten genügt nicht mehr den steigenden Qualitätsanforderungen, beispielsweise hinsichtlich einer niedrigen, über einen breiten Frequenzbereich konstanten Dielektrizitätskonstante.

Zum Erreichen guter elektrischer und mechanischer Eigenschaften, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, wurde die Verwendung von Glycidylaminen vorgeschlagen (JP-OS 62 235 317). Der wesentliche Nachteil dieser Verbindungen ist ihre völlig unzureichende Lagerstabilität.

Weiterhin ist die Verwendung von Kombinationen aus Epoxidharzen, Cyanaten und Polysulfonen bekannt. Zur Herstellung von Basismaterialien für Leiterplatten werden auch Zusammensetzungen aus Novolak-Epoxidharzen, Cyanaten und ggf. Maleimiden vorgeschlagen. Diese weisen eine gute Flamm- und Wasserdampf beständigkeit auf (JP-OS 63 054 419). Die mit diesen Bindemitteln gefertigten Basismaterialien für Leiterplatten weisen jedoch Nachteile hinsichtlich ihrer mechanischen Bearbeitbarkeit auf.

Um die dieelektrischen Eigenschaften zu beeinflussen, können ebenso Trägermaterialien, wie z. B. PTFE, eingesetzt werden (siehe EP 03 20 901), die jedoch mit hohem Fertigungsaufwand verbunden sind. Hierzu kommen die durch ungenügende Durchkontaktierbarkeit, nicht ausreichende Dimensionsstabilität und den hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bedingten Probleme bei der Weiterverarbeitung dieser Basismaterialien zu Leiterplatten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bindemittelkombination als Einkomponentensystem auf der Basis von an sich für solche Bindemittel bekannten, speziellen Epoxidharzen in Kombination mit Bisphenolen und Dicyanaten sowie unter Verwendung solcher Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische wie Aceton und/oder Methylethylketon und/oder Cyclohexanon und/oder Xylen und/oder Ethylglykol zu entwickeln, die sich zur Herstellung von elektrisch hochwertigem Basismaterial eignet, wobei insbesondere eine niedrige, in einem breiten Frequenzbereich nahezu gleichbleibende, Dielektrizitätskonstante erreicht werden soll, ohne andere Eigenschaften wie z. B. die gute Kupferhaftung und Lagerstabilität nachteilig zu beeinflussen.

Die Aufgabe wird gelöst, indem das Bindemittel ein Gemisch aus 100 Masseteilen Diandicyanat und/oder Diandicyanat-Präpolymer bzw. dessen Lösung (Komponente 1) mit einer B-Zeit (bestimmt bei 160°) von mindestens 4 Stunden, 70 bis 210 Masseteilen Dianepoxidharz und/oder einer Dianepoxidharzkombination bzw. deren Lösung (Komponente 2) mit einem Epoxidäquivalent von 330 bis 600 und einem Gehalt an leicht hydrolisierbarem Chlor von weniger als 0,1 Masse-% und 6,5 bis 22 Masseteile Dian (Komponente 3) und/oder Tetrabromdian (Komponente 4) in Form einer 20- bis 80masse-%igen Lösung darstellt. Vorzugsweise setzt man eine 40- bis 75masse-%ige, insbesondere 65 masse-%ige, Lösung ein. Als Lösungsmittel eignen sich vorteilhaft Aceton und/oder Methylethylketon und/oder Cyclohexanon und/oder Xylen und/oder Ethylglykol.

Herstellung der Komponenten 1 bis 4 Komponente 1

Diandicyanat und/oder nach an sich bekannten Verfahren hergestelltes Diandicyanat-Präpolymer mit einer B-Zeit (best. bei 160°C) von mindestens 4 Stunden. Das Diandicyanat-Präpolymer wird vorteilhafterweise in gelöster Form, vorzugsweise als 60°- bis 80masse-%ige Lösung in Methylethylketon, verwendet.

Komponente 2

Handelsübliches, oder nach an sich bekannten Verfahren hergestelltes Dianepoxidharz mit einem Epoxidäquivalent von 330 bis 600 und einem Gehalt an leicht hydrolysierbarem Chlor von weniger als 0,1 Masse-%. Kombination aus nieder- und mittelmolekularem Epoxidharz sind ebenfalls geeignet. Das Dianepoxidharz wird bevorzugt als 70- bis 75masse-%ige Lösung in Methylethylketon verwendet.

Komponente 3

Handelsübliches oder nach an sich bekannten Verfahren hergestelltes Dian.

Komponente 4

Handelsübliches, oder nach an sich bekannten Verfahren hergestelltes Tetrabromdian.

Ausführungsbeispiele

Die Kennwerte der hergestellten kupferkaschierten Laminate sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiel 1

100 Masseteile der Komponente 1 mit einer B-Zeit (bestimmt bei 160°C) von 24 Stunden und 50 Minuten, 72 Masseteile der Komponente 2 mit einem Epoxidäquivalent von 427 und einem Gehalt an leichthydrolisierbarem Chlor von 0,013% und 11 Masseteile Dian werden mit 100 Masseteilen Methylethylketon bei 40°C unter Rühren gelöst und in bekannter Weise über die Zwischenstufe der Prepregs unter Verwendung von 35-µm-Kupferfolien zu kupferkaschierten Laminaten von 1,5 mm Dicke verarbeitet.

Beispiel 2

Wie Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß statt 11 Masseteilen 22 Masseteile Dian verwendet wurden.

Beispiel 3

100 Masseteile der Komponente 1 mit einer B-Zeit (bestimmt bei 160°C) von 9 Stunden und 25 Minuten, 67 Masseteile einer 75 masse-%igen Lösung der Komponente 2 in Methylethylketon mit einem Epoxidäquivalent von 350 und einem Gehalt an leicht hydrolisierbarem Chlor von 0,05% und 9,3 Masseteile Tetrabromdian werden mit 37 Masseteilen Methylethylketon bei 25°C unter Rühren gelöst und in bekannter Weise über die Zwischenstufe der Prepregs unter Verwendung von 35-µm-Kupferfolien zu kupferkaschierten Laminaten von 1,5 mm Dicke verarbeitet.

Beispiel 4

Wie Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß statt 11 Masseteilen Dian 18,6 Masseteile Tetrabromdian verwendet wurden.

Beispiel 5

Wie Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß 180 Masseteile der Komponente 2 mit einem Epoxidäquivalent von 478 und einem Gehalt an leicht hydrolisierbarem Chlor von 0,01% verwendet wurden.

Beispiel 6

100 Masseteile einer 75masse-%igen Lösung der Komponente 1 mit einer B-Zeit (bestimmt bei 160°C) von 8 Stunden und 35 Minuten, 50 Masseteile einer 75masse-%igen Lösung der Komponente 2 in Methylethylketon mit einem Epoxidäquivalent von 345 und einem Gehalt an leicht hydrolisierbarem Chlor von 0,07% und 8 Masseteile Dian werden mit 3 Masseteilen Methylethylketon bei 25°C unter Rühren gelöst und in bekannter Weise über die Zwischenstufe der Prepregs unter Verwendung von 35-µm-Kupferfolien zu kupferkaschierten Laminaten von 1,5 mm Dicke verarbeitet.

Beispiel 7

Wie Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß 59 Masseteile mittelmolekulares Dianepoxidharz als Komponente 2 mit einem Epoxidäquivalent von 478 und einem Gehalt an leicht hydrolisierbarem Chlor von 0,013% und 13 Masseteile niedermolekulares Dianepoxidharz mit einem Epoxidäquivalent von 190 und einem Gehalt an leicht hydrolisierbarem Chlor von 0,1% verwendet wurden.

Vergleichsbeispiel

100 Masseteile eines mittelmolekularen Dianepoxidharzes mit einem Epoxidäquivalent von 490 und einem Gehalt an leicht hydrolisierbarem Chlor von 0,1% (Masse) werden in einem Gemisch aus 280 Masseteilen Xylen und 50 Masseteilen Ethylbenzen gelöst, mit 530 Masseteilen einer 7,5%igen Lösung von Dicyan diamid in Dimethylformamid und 3 Masseteilen Dimethylbenzyl amin (DMBA) zu einer klaren Lösung verrührt und in bekannter Weise über die Stufe der Prepregs zu kupferkaschierten Laminaten verarbeitet.

Claims

1. Elektrisch hochwertige Bindemittel zur Herstellung von Basismaterial für Leiterplatten als Einkomponentensystem auf der Basis von Diandicyanat oder Diandicyanat-Präpolymer unter Verwendung geeigneter Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische wie Ketonen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. Aceton, Methylethylketon, Cyclohexan, Xylen und Ethylglykol, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einer Kombination aus 100 Masseteilen Diandicyanat und/oder Diandicyanat-Präpolymer bzw. dessen Lösung mit einer B-Zeit (bestimmt bei 160°C) von mindestens 4 Stunden, 70 bis 210 Masseteilen Dianepoxidharz und/oder einer Dianepoxidharzkombination bzw. deren Lösung mit einem Epoxidäquivalent von 330 bis 600 und einem Gehalt an leicht hydrolisierbarem Chlor von höchstens 0,1 Masse-% und 6,5 bis 22 Masseteilen Dian und/oder Tetrabromdian in Form einer 20- bis 80masse-%igen Lösung besteht.

2. Elektrisch hochwertige Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dianepoxidharz-Anteil 70 bis 75 Masseteile und als Dian 9 bis 22 Masseteile eingesetzt werden.

3. Elektrisch hochwertige Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Diandicyanat-Präpolymer als 60- bis 80masse-%ige Lösung in Methylethylketon verwendet wird.

4. Elektrisch hochwertige Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dianepoxidharz bzw. Kombinationen aus nieder- und mittelmolekularem Dianepoxidharz mit einem Epoxidäquivalent von 330 bis 430 verwendet wurden.

5. Elektrisch hochwertige Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dianepoxidharz bzw. die Kombination aus nieder- und mittelmolekularem Dianepoxidharz als 70- bis 75masse-%ige Lösung in Methylethylketon verwendet wird.