TW200825159A - Halogen-free, thermal resistant composition - Google Patents
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200825159 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種無鹵耐高溫組成物,更特別關於應 用於硬式電路板、軟式電路板、1C封裝、LCD封裝、或 LED封裝等領域之無鹵奈高溫組成物。 【先前技#f】 近幾年來,全世界光電產業的大量投資加速了
場對質與量的需求,特別是在輕薄短小的尺寸要求上。由 於電子產品的開發主軸之一為高密度封裝,多種封裝材料 與封裝技術已被開發如下:捲帶式自動接合(Tape Automated Bonding,TAB)與薄膜覆晶(chip 〇n Film,c〇F) 可應用於消費性電子3C產品、大型電腦、液晶顯示器、 與1C卡,可撓式印刷電路板(Flexibie Circuit
Board,FPC)可應用於筆記型電腦、汽車工業、通信工業、 或引線膠帶(lead frame tape)。上述之tab、⑶F、或Μ U焊錫製程將電子元件黏著於印刷電路板之銅銘上,而 言:熱可達288。。以上,故封裝材料的耐熱性可 冰,士才战少包子線路在對準上的誤差。此 卜由於知體電路層數的增加,在诵+ + # 造成電子元件溫度提高,故接^通心產生的熱置亦雷 熱性如高Tg以- 七與封裝材料需具有高耐 操料的穩定度。 瓜夕層軟性印刷電路板 之接著劑多為壓克力或環氧 自動接合所用 、知’但兩者之耐熱性及抗藥 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhu〇he 5 200825159 品性均較聚醯亞胺(polyimide,PI)差,為改善環氧樹脂特 性,乃於樹脂中加入雙馬來亞醯胺樹脂,但此種混掺樹脂 較硬脆,需加入橡膠提高韌度。但上述之混合物將產生相 分離的現象而無法達到均勻塗布。 為解決上述缺點’本發明人稍早於1998年提出中華民 國第466265號專利。在該專利中,高性能接著劑之組成為 雙馬來亞醯胺、巴比士酸及環氧樹脂。此種組成的缺陷是 必需使用高沸點的溶劑如T ·丁基内酯,在聚合後無法完全 去除。殘留的溶劑將使組成物的品質下降,劣化電子元件 的品質。 【發明内容】 本發明係關於一種無鹵耐高溫組成物,更特別關於應 用於硬式電路板、軟式電路板、Ic封裝、LCD封裝、或 LED封裝等領域之無鹵奈高溫組成物,包括混合物,包括 雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺,雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺 之莫耳比為99 · 1〜50 . 50 ;巴比士酸(Barbituric acid, BTA) ’混合物與巴比士酸之莫耳比為93 : 7〜8〇 : 2〇 ;以 及壞氧樹脂,其中(混合物與巴比士酸)對環氧樹脂之重量 比為 5 : 95 〜50 : 50。 【實施方式】 本發明提供之無鹵耐高溫組成物,包括混合物,包括 雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺,雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺 之莫耳比為99 · 1〜50 : 50 ;巴比士酸(Barbituric acid, 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 6 200825159 ΒΤΑ),混合物與巴比士酸之莫耳比為93 : 7〜80 : 20 ;以 及環氧樹脂,其中(混合物與巴比士酸)對環氧樹脂之重量 比為5 : 95〜50 ·· 50。雙馬來亞醯胺之結構式如下:
〇 〇 其中R包括
馬來亞酸胺可為 N-苯基馬來亞酸胺 (N-phenylmaleimide)、N-(鄰曱基苯基)-馬來亞醯胺 馨(N-(o-methylphenyl) maleimide)、N-(間甲基苯基)-馬來亞醯 胺(N-(m-methylphenyl) maleimide)、N-(對甲基苯基)-馬來 亞醯胺(N-(p-methylphenyl) maleimide)、N-環己烧基馬來亞 醯胺(N-cyclohexylmaleimide)、馬來亞醯胺(Maleimide)、馬 來亞醯胺基酴(Maleimidophenol)、馬來亞醯胺基苯并環丁 烯(maleimidobenzocyclobutene)、含石舞馬來亞酸胺 (Phosphorous-containing maleimide)、石粦酸基馬來亞醢胺 (Phosphonate-containing maleimide)、氧石夕烧基馬來亞酉藍月安 (Siloxane-containing maleimide)、N,(四氫吼口南基-氧基苯基) 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 7 200825159 馬來亞酸胺(N-(4-tetraliydropyranyl-oxyphenyl) maleimide)、或 2,6-二曱苯基馬來亞醯胺 (2,6-Xylyl-maleimide)。由於馬來亞醯胺本身即為液體,且 與雙馬來亞醯胺結構相近,可幫助溶解雙馬來亞醯胺。值 得注意的是,在本發明中,雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺兩 者缺一不可。若無馬來亞醯胺,則需一高沸點之溶劑進行 ♦合反應。右黑雙馬來亞隨胺,則馬來亞醯只能形成線狀 高分子,將無法與環氧樹脂形成互穿型高分子。 由於雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺的聚合反應為熱聚合 物’因此需要巴比士酸(Barbituric acid,BTA)作為熱起始 劑。BTA之結構式如下:
r2 其中Ri、R2各自獨立,包括: ,一CH3,一<〇>,-ch(ch3)2,-CH2CH(CH3)2,—CH2CH2CH(CH3)2, 或一?h(CH2)2CH3 。 0H3
本發明之組成物除了上述雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺 與巴比士酸外,亦具有環氧樹脂。在較佳實施例中,環氧 树月日為盼.縮水甘油醚(glyCidyl ether of novolac)、四縮水 甘油基亞曱基二笨胺(tetraglyCedyimethylenedianiline)、二 !侣水甘油鄰笨二酸(digiyCidyi 〇rth〇-phthalate)、雙苯酴 A 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 200825159 縮水甘油醚(diglycidyl ether of bisphenol A)、或環氧曱苯酚 醛(epoxy eresol novolac)。在此,環氧樹脂的作用如同溶 劑,可避免使用高沸點的溶劑如T -丁基内酯的缺點。將上 述的混合物以110〜130°C反應約2〜7小時,藉以形成馬 來亞醯胺改質之環氧樹脂。本組成物將來在聚合反應後可 交聯形成互穿式共聚物。雙馬來亞酸胺與馬來亞醢胺交聯 之共聚物與環氧樹脂之間不會產生交聯反應,各自獨立但 彼此交錯形成本發明之無鹵对高溫組成物。 _ 取1〇〇重量份上述之無鹵耐高溫組成物,配合添加 0·5〜1·5重量份之催化劑、30〜70重量 分之石更化劑、或 100〜300重量份之無機粉體,可作為印刷電路板基板材 料。催化劑可加快環氧樹脂交聯速度,如三氟化硼單乙胺 (borontrifluoride monoethylamine,BF3-MEA)或 1-氰基乙 基-2-乙基-4_ 曱基咪峻(l-cyanoethyU-ethyl-tmethyl-imidazole , 2E4Mz-CN) 。 硬化劑可與環氧樹 脂進行 交聯反 應,增加環氧樹脂交聯度,如乙二胺、間二胺化苯、對二 φ 胺化笨、曱基四氫苯酐(methyl tetrahydrophthalic anhydride ,ΜΤΗΡΑ)、甲基六氫苯酐(methyl hexahydrophthalic anhydride,MHHPA)、二胺基二苯基石風 (4,4’-Diamino-diphenyl sulfone,DDS)、或聚硫醇。為提高 組成物之難燃性質,可添加無機粉體如氫氧化鋁、氧化鋁、 二氧化矽或其混合物。 為提高上述組成物之韌度,可視情況添加50〜300重量 份 之緩化 丙烯腈 (carboxyl-terminated butadiene-acrylonitrile,CTBN)。羧化丙烯腈一般溶於低沸 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 9 200825159 點溶劑如賴以⑽,域㈣_化_腈溶液後, 耩由低溫加熱即可將溶劑完全去除,不致影響材料性質。 本發明之組成物配合羧化丙烯腈溶液可適用於 L_、LED封裝、或高分子聚合物之接著劑。二:子 ^合,日包,聚醯亞胺、聚酸亞㈣、聚__、聚胺酸亞 胺、液日日W子、聚對苯二甲酸乙二醇§旨、或上述之植人。
由於本發明之财熱性組成物不具有i素,符合現A之 環保潮流。另一方面,雙馬來亞醯胺的聚合反應;了使组 =有:高二以及耐高溫的特性外,不需溶劑的也 ^保。由於本發明之耐高溫組成物不具有高沸點溶劑, 在南溫烘烤下可形成錢伽6_祕16)之高品質材料。本發 明之耐Μ組成物可提供較佳之電子封裝的完整性、較低 之封裝硬化製程溫度、以及簡化的製程。 一 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂,以實施例說明如下。 比較例1 (中華民國專利第466265號) 將35.80克雙馬來亞酿胺與128克的巴比士酸溶入 148.32克的r-丁基内脂(r _b卿r〇lact〇ne),於反 應3 1^後,取出20克與16克的環氧樹脂、2 99克甲基 四氫苯酐(MTHPA) '(Uo幻-氛基乙基_2_乙基冰甲^ 味峻(2E4Mz-CN)與47.59歧化丙㈣(ctbn)溶^ (20%固含量之曱基乙基丙_溶液),充分擾掉混合後形 成以環氧樹脂基材為主之接著劑組成物。 將上述組成物均勻的塗佈於聚亞醯胺(ρι)膜之表面, 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 200825159 亚置於烘相内以15〇Qc 。 外 A L預烘烤2-4分鐘,再以1 〇ζ壓延銅 浴做貼合,其貼合彳各I & "& 、、…、件為1〇〇公分/分鐘於100 °C壓合, 隶後於180。(^維掊9 imfc 」、小%進行後硬化處理,形成聚亞醯 版(PI) /接者劑/銅落夕二 —n 之二明治狀產品;上述聚亞醯胺(PI) 盘=二〆白—明冶產品再經熱壓乾膜、曝光、顯影、韻刻 =辭驟’製得1/8对之銅線路,最後進行接著強度: 耐114抗樂性及爆板與否測試。 實施例1
將35.80克雙馬來賴胺與128克的巴比士酸溶入 148.32克的5衣氧樹脂,不含任何有機溶劑下於u 接著㈣克改質後之環氧樹脂、2 99 $甲基心 本酐(M™P A )、G.1G克氰基甲基乙基料並(2E4MZ-CN ) 與47.59克竣化丙烯腈(CTBN)溶液(2〇 %固含量之甲 基乙基丙_溶液)’充分攪拌混合後形成以環氧樹脂基材 為主之接著劑組成物。 將上述組成物均勻的塗佈於聚亞醯胺(ρι)膜之表面, ^置於烘箱内以150¾預烘烤2_4分鐘,再以i 〇z壓延銅 箔做貼合,其貼合條件為100公分/分鐘於1〇〇壓合, 最後再以180 t:維持2小時做後硬化處理,形成醯 胺(PI)/接著劑/銅箔之三明治狀產品;上述聚亞醯胺(ρι) /接著劑/銅箱三明治產品再經熱壓乾膜、曝光、顯影、飯刻 與去乾膜步驟’製得1/8对之銅線路’最後進行接著強度、 耐熱性、抗藥性與爆板與否測試如第1表。 〇954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 11 200825159 第1轰 測試條件 -----〜 288〇C浸錫0分鐘 接著強度(lb/in) -—-- ^爆板或脫籬觀察 貫施例1 比車交例1 ----—r 貫施例 比較例 9.8 9.8 ------ 無爆板 一無爆板 無爆板 288°C浸錫1分鐘 9.6 9.7 ~ ^—. 無爆板 288〇C浸鍚2分鐘 ------ 288 C浸锡3分鐘 288〇C浸錫4分鐘 9.4 9.2 —--- 無爆板 無爆板 _ 9.4 8.9 ---- 無爆板 爆板 9.3 8.3 ---- 無爆板 爆板 爆板 288°C浸锡5分鐘 浸於甲基乙基丙酮溶液〇分鐘 — 9.3 7.1 -—-- 無爆板 _ 9.8 9.8 — 無脫離 無脫離 浸於曱基乙基丙酮溶液1分鐘 浸於甲基乙基丙g同溶液2分鐘 _9.8 9.8 ---— 無脫離 無脫離 9.7 9.4 -----— 無脫離 浸於曱基乙基丙酮溶液3分鐘 9.7 8.6 無脫離 Si? 浸於甲基乙基丙酮落液4分鐘 浸於甲基乙基丙酮溶液5分鐘 9.6 — 7.8 ---- 無脫離 無脫離 9.6 6.9 無脫離 脫離 由第1表之比較得知,由於本發明之合成方法如實施 •例1不需額外之高沸點溶劑如γ·丁基内脂 (=butyr〇lact〇ne,沸點2〇4_2〇5。〇,於接著劑完全硬化 接著後無高沸點溶劑殘留,因此具有較優異的耐熱接著強 度與優異的抗藥性(抗溶劑性)。 實施例2 將5g改質之環氧樹脂(SHELL cHEMICAL Co·所售之 EPON-828 ’含5%雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺混合物)〗5g 二胺基二苯基砜(DDS),以及〇.〇5g BF3.MEA加入100mL 燒杯’於室溫下攪拌均勻1〇分鐘後真空脫泡20分鐘,接 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 12 200825159 著放至供相以120 C /1小時、200°C /2小時的條件硬化。 實施例3 將5g改質之環氧樹脂(SHELL CHEMICAL Co·所售之 EPON-828,含10%雙馬來亞酿胺與馬來亞酿胺混合物)、 1.5g DDS、以及0.05g BF3.MEA加入lOOmL燒杯,於室溫 下攪拌均勻10分鐘後真空脫泡20分鐘,接著放至烘箱以 120°C/1小時、200。〇/2小時的條件硬化。 實施例4 φ 將5g改質之環氧樹脂(SHELL CHEMICAL Co·所售之 EPON-828,含15%雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺混合物)、 1.5g DDS、以及0.05g BF3.MEA加入100mL燒杯,於室溫 下攪拌均勻10分鐘後真空脫泡20分鐘,接著放至烘箱以 120°C/1小時、20CTC/2小時的條件硬化。 比較例2 將5g環氧樹脂(SHELL CHEMICAL Co·所售之 EPON-828)、1.5g DDS、以及 〇.〇5g BF3.MEA 加入 100mL 燒杯,於室溫下攪拌均勻10分鐘後真空脫泡20分鐘,接 籲著放至烘箱以120°C/1小時、2〇0°C/2小時的條件硬化。 實施例5 將5g改質之環氧樹脂(SHELL CHEMICAL Co·所售之 EPON-828’含5%雙馬來亞酸胺與馬來亞酸胺混合物)、3.5g MHHPA、以及 0.05g SA_l〇2(Air Products 所售之觸媒)力口入 100mL燒杯,於室溫下攪拌均勻1〇分鐘後真空脫泡20分 鐘,接著放至烘箱以120°C/1小時、180°C/2小時的條件硬 化0 實施例6 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 13 200825159 將5g改質之環氧樹脂(SHELL CHEMICAL Co.所售之 EPON-828’含i〇%雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺混合物)、 3.5g MHHPA、以及 〇 〇5g SA-102 加入 lOOmL 燒杯,於室 溫下攪拌均勻1〇分鐘後真空脫泡2〇分鐘,接著放至烘箱 以120 C/1小時、i80°C/2小時的條件硬化。 實施例7 將5g改質之環氧樹脂(ShELl CHEMICAL Co·所售之 EPON-828’含15%雙馬來亞醯胺與馬來亞醯胺混合物)、 ⑩ 3·5§ MHHPA、以及〇 05g sa-102加入100mL燒杯,於室 溫下攪拌均勻10分鐘後真空脫泡20分鐘,接著放至烘箱 以120°C/1小時' 18〇。〇/2小時的條件硬化。 比較例3
將5g環氧樹脂(SheLL CHEMICAL Co·所售之 EPON-828)、3.5g MHHPA、以及 0.05g SA-102 加入 l〇〇mL 燒杯,於室溫下攪拌均勻l〇分鐘後真空脫泡20分鐘,接 著放至烘箱以120°C/1小時、180°C/2小時的條件硬化。
第2表
改質之環 封脂 828 DDS MHHPA BF3.MEA SA-102 Tg(°C) 5wt%裂解 實施例2 5g 1.5S 0.05g 205 359 實施例3 5g 1.5g 0.05g 226 371 _______ 實施例4 5g 1.5g 0.05g 245 380 比較例2 5g 1.5g 0.05g 180 345 ------ 實施例5 5g 3.5g 0.05g 155 實施例6 5g 3.5g 0.05g 167 ___- 實施例7 5g ___ 3.5g 0.05g 180 _____—J 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 14 200825159 比較例3 5g ... 3.5g ___ 0.05g 145 一^:„ 由第2表可知,以馬來亞醯胺改質之環氧樹脂具有較 高之裂解溫度與Tg,比未改質之環氧樹脂更適用於電子材 料的接著及絕緣。 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非 用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者, 在不脫離本發明之精神和範圍内,當可作任意之更動與潤 飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界 • 定者為準。
0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 200825159 【圖式簡單說明】無。【主要元件符號說明】無0
0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche
Claims (1)
- 200825159 十、申請專利範圍: 1. 一種無鹵财南溫組成物’包括· 一混合物,包括一雙馬來亞醯胺與一馬來亞醯胺,該 雙馬來亞醯胺與該馬來亞醯胺之莫耳比為99 : 1〜50 : 50; 一巴比士酸(Barbituric acid,BTA ),該混合物與該 巴比士酸之莫耳比為93 : 7〜80 : 20 ;以及 一環氧樹脂,其中(該混合物與該巴比士酸)對該環氧樹 脂之重量比為5 : 95〜50 : 50。 2. 如申請專利範圍第1項所述之無il耐高溫組成物, 其中該雙馬來亞醯胺之結構式如下:其中R包括0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 200825159 3. 如申請專利範圍第1項所述之無鹵耐高溫組成物, 其中該馬來亞醯胺包括N-苯基馬來亞醯胺、N-(鄰甲基苯 基)-馬來亞醯胺、N-(間曱基苯基)-馬來亞醯胺、N-(對曱基 苯基)-馬來亞醯胺、N-環己烷基馬來亞醯胺、馬來亞醯胺、 馬來亞醯胺基酚、馬來亞醯胺基苯并環丁烯、含磷馬來亞 醯胺、磷酸基馬來亞醯胺、氧矽烷基馬來亞醯胺、N-(四氫 "比喃基-氧基苯基)馬來亞醯胺、或2,6-二曱苯基馬來亞醯 胺。 4. 如申請專利範圍第1項所述之無鹵财高溫組成物, 其中該巴比士酸之結構式如下: HN NH其中R!、112各自獨立,包括: 一Η-CH(CH3)2 或一 (pH(CH2)2CH3 ch3 ~CH2CH(CH3)2 ,一CH2CH2CH(CH3)2 , 5.如申請專利範圍第1項所述之無鹵耐高溫組成物, 其中該環氧樹脂包括酴酸縮水甘油醚、四縮水甘油基亞甲 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 18 % 200825159 基二苯胺、二縮水甘油鄰苯二酸、雙苯酚A縮水甘油醚、 或環氧曱苯紛搭。 6. 如申請專利範圍第1項所述之無鹵耐高溫組成物, 其不含額外溶劑。 7. 如申請專利範圍第1項所述之無鹵耐高溫组成物, 其中該無鹵耐高溫組成物占100重量份,且更包括: 30〜70重量份之硬化劑,包括乙二胺、間二胺化苯、 對二胺化苯、曱基四氫苯酐、曱基六氫苯酐、二胺基二苯 _基砜、或聚硫醇; 0.5〜1.5重量份之催化劑,包括三氟化硼單乙胺、或1-氰基乙基-2-乙基-4-曱基咪唑; 100〜300重量份之無機粉體,包括氫氧化鋁、氧化鋁、 二氧化$夕或其混合物。 8. 如申請專利範圍第7項所述之無i耐高溫組成物, 係作為印刷電路板基板材料。 9. 如申請專利範圍第7項所述之無鹵耐高溫組成物,更包 • 括50〜300重量份之羧化丙烯腈。 10. 如申請專利範圍第9項所述之無鹵耐高溫組成物, 係作為1C封裝、LCD封裝、LED封裝、或高分子聚合物 之接著劑。 11. 如申請專利範圍第10項所述之無鹵耐高溫組成 物,其中該高分子聚合物包括聚醯亞胺、聚醯亞胺醚、聚 醯胺酯、聚胺醯亞胺、液晶高分子、聚對苯二曱酸乙二醇 醋、或上述之組合。 0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 19 200825159 12.如申請專利範圍第9項所述之無鹵耐高溫組成物, 其中該羧化丙烯腈係溶於一低沸點溶劑,包括丙酮或曱乙 酮。0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 20 200825159 七、指定代表圖: (一) 本案指定代表圖為:無。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: 無0 八、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學式:0954-A21849TWF(N2);P54950035TW;hsuhuche 4
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