TW202405087A

TW202405087A - 環氧樹脂組成物、半固化片及導電基板

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Publication number: TW202405087A
Application number: TW111126945A
Authority: TW
Inventors: 劉文卿; 鍾明兆
Original assignee: 宏泰電工股份有限公司
Priority date: 2022-07-19
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2024-02-01

Abstract

本發明公開一種環氧樹脂組成物、半固化片及導電基板，環氧樹脂組成物包含15至25重量份的液態環氧樹脂、20至30重量份的酚醛型環氧樹脂、5至20重量份的硬化劑、15至20重量份的阻燃劑以及25至35重量份的填料，且所述液態環氧樹脂的分子量為300至1000。因此，使用本發明的環氧樹脂組成物製作的半固化片具有高流動性和良好的填充性，且可以使電路板達到預期的電氣和機械特性、耐熱性和可靠度。

Description

環氧樹脂組成物、半固化片及導電基板

本發明涉及一種樹脂組成物及其應用，特別是涉及一種環氧樹脂組成物，以及使用所述環氧樹脂組成物製作的半固化片和導電基板。

電路板作為大多數電子產品達到電路互連所不可缺少的主要組成部件，它的基礎材料有銅箔基板(Copper Clad Laminate, CCL)和半固化片(Prepreg)。銅箔基板用於製作多層電路板的內層內層芯板，而半固化片的主要功能是將單張或多張內層芯板與銅箔進行黏合，並以半固化片所含帶的樹脂組成物來填充內層芯板的線路間隙和孔洞。

隨著車用電子、電源供應、航空等工業的迅猛發展以及印刷電路板在電子領域的廣泛應用，設備對PCB的功能要求也越來越高，除了為電子元器件提供必要的電氣連接及機械支撐的必要功能之外，更需要諸如具備大功率、高散熱、高可靠度等特殊功能。這此一背景下，厚銅多層印刷電路板逐漸成為一類具有廣闊市場前景的產品，且在市場上的需求日益增大。然而，現有的環氧樹脂組成物半固化片的填膠效果不佳，易發生填膠不滿的情況，導致多層電路板內存在空洞或氣泡而對可靠性產生負面影響。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具有高流動性和良好填充性的環氧樹脂組成物，以及使用所述環氧樹脂組成物製作的半固化片和導電基板。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種環氧樹脂組成物，用於一電路板，所述環氧樹脂組成物包含：(A) 15至25重量份的液態環氧樹脂，所述液態環氧樹脂的分子量為300至1000；(B) 20至30重量份的酚醛型環氧樹脂；(C) 5至20重量份的硬化劑；(D) 15至20重量份的阻燃劑；以及(E) 25至35重量份的填料。

在本發明的一實施例中，所述液態環氧樹脂為液態雙酚A型環氧樹脂、液態雙酚F型環氧樹脂或它們的組合。

在本發明的一實施例中，所述酚醛型環氧樹脂為鄰甲基酚醛型環氧樹脂、雙酚A酚醛型環氧樹脂、線性酚醛型環氧樹脂、含磷酚醛型環氧樹脂或它們的任意組合。

在本發明的一實施例中，所述硬化劑為雙氰胺、酚醛樹脂、二胺基苯碸或它們的任意組合。

在本發明的一實施例中，所述填料為矽酸鋁、氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化矽、高嶺土、滑石粉、二氧化鈦或它們的任意組合。

在本發明的一實施例中，所述阻燃劑為一含磷酚醛樹脂。

在本發明的一實施例中，所述含磷酚醛樹脂的羥基當量為300 g/OH至500 g/OH，所述含磷酚醛樹脂的磷含量為8%至10%，且所述含磷酚醛樹脂的固含量為54%至62%。

本發明所採用的另外一技術方案是提供一種半固化片，其包括一增強結構以及一附著於所述增強結構上的樹脂膠層，且所述樹脂膠層為具有上述配方組成的環氧樹脂組成物所形成。

在本發明的一實施例中，所述增強結構為一玻璃纖維紙，且所述玻璃纖維紙的基重為20 g/m ²至50 g/m ²。

在本發明的一實施例中，所述半固化片是將所述玻璃纖維紙在所述環氧樹脂組成物中浸漬1至5分鐘後，在160°C至200°C的溫度下烘烤2至6分鐘而製得，且所述半固化片的樹脂含量為80%至92%。

本發明所採用的另外再一技術方案是提供一種導電基板，其包括一內層芯板以及兩個導電層。所述內層芯板具有相對的一第一表面以及一第二表面。兩個所述導電層分別通過一接著層設置於所述第一表面與所述第二表面上，所述接著層是由前面所述的半固化片所形成。

本發明的有益效果在於，本發明的環氧樹脂組成物採用上述配方組成，提高了半固化片的流動性和填充孔隙的能力，因此可以將厚銅線路間的空隙、高深寬比的孔洞或凹陷完全填充平整，解決多層電路板內存在空洞或氣泡的品質問題。

另外，本發明的環氧樹脂組成物可以使電路板達到預期的電氣和機械特性、耐熱性和可靠度，從而滿足高性能電路板的要求，適用於汽車電子、電源供應等領域，具有廣闊的應用前景。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“環氧樹脂組成物、半固化片及導電基板”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

在沒有另行定義的情況下，本文中所使用的術語具有與本領域技術人員的通常理解相同的含義。各實施例中所涉及的材料，如無特別說明則為市售或根據現有技術製得的材料。各實施例中所涉及的操作或儀器，如無特別說明則為本領域常規的操作或儀器。

應當理解，儘管在本文中是按照特定順序來描述方法流程圖中的多個步驟，但是這並非要求或者暗示必須按照該特定順序來執行這些步驟，或是必須執行所有的步驟才能實現期望的結果。選擇性地，可將多個步驟合併為一個步驟執行，或者將一個步驟分解為多個步驟執行。

[環氧樹脂組成物]

本發明實施例提供一種環氧樹脂組成物，包含以下重量份的組分：(A) 15至25重量份的液態環氧樹脂；(B) 20至30重量份的酚醛型環氧樹脂；(C) 5至20重量份的硬化劑；(D) 15至20重量份的阻燃劑；以及(E) 25至35重量份的填料。

值得一提的是，本發明的環氧樹脂組成物採用上述配方組成，可以使得半固化片具有高流動性和良好的填充性(填充孔隙能力)，而可以將厚銅線路間的空隙、高深寬比的孔洞或凹陷完全填充平整，解決了多層電路板內存在空洞或氣泡的品質問題。另外，本發明的環氧樹脂組成物可以使電路板達到預期的電氣和機械特性、耐熱性和可靠度，從而滿足高性能電路板的要求，適用於汽車電子、電源供應等領域，具有廣闊的應用前景。

需要說明的是，雖然在本文中是以電路板的相關應用為例來描述本發明的環氧樹脂組成物的特點，但是本發明的環氧樹脂組成物也可以有其他的應用，例如電子組件的封裝材料。

[液態環氧樹脂]

在本發明中，液態環氧樹脂可以提升各組分之間的相容性，且可以提高固化體系(以薄膜型態存在)的流動性。液態環氧樹脂的分子量可為300至1000，且較佳為300至500。當液態環氧樹脂的分子量介於300至1000之間時，所形成的半固化片具有適當的黏性以及足夠的可撓性和流動性，而在進行壓合時有良好的操作性和適應性，例如半固化片有很好的填隙能力且不容易發生斷裂。

液態環氧樹脂的選擇主要考慮到半固化片的流動性和填充性以及電路板的綜合性能，包括電氣絕緣性能、耐擊穿電壓性能、熱傳導性和耐熱性等，以及對壓合工藝的操作性和適應性；液態環氧樹脂的具體例包括液態雙酚A型環氧樹脂以及液態雙酚F型環氧樹脂，既可單獨使用也可複配使用。然而，本發明不受限於上述所舉例子。實際應用時，液態環氧樹脂在環氧樹脂組成物中的添加量可為15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、或25重量份。

[酚醛型環氧樹脂]

在本發明中，酚醛型環氧樹脂作為主體樹脂可以提高固化體系的耐熱性，且因為含有更多的環氧基而可以提高固化體系的交聯密度，使得環氧樹脂組成物固化後具有良好的物理機械性能。酚醛型環氧樹脂的選擇同樣是考慮到半固化片的流動性和填充性以及電路板的綜合性能以及對壓合工藝的操作性和適應性；酚醛型環氧樹脂的具體例包括鄰甲基酚醛型環氧樹脂、雙酚A酚醛型環氧樹脂、線性酚醛型環氧樹脂以及含磷酚醛型環氧樹脂，既可單獨使用也可複配使用。然而，本發明不受限於上述所舉例子。實際應用時，酚醛型環氧樹脂在環氧樹脂組成物中的添加量可為20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、或30重量份。

[其他環氧樹脂]

根據實際需要，在不損及本發明效果的範圍內，本發明的環氧樹脂組成物還可包含其他環氧樹脂，例如三酚甲烷型環氧樹脂、環氧丙基胺型環氧樹脂、胺基酚型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、異氰酸酯改質環氧樹脂等。

[硬化劑]

在本發明中，硬化劑可與環氧樹脂的環氧基進行聚合反應，以形成三維網絡結構的固化產物，硬化劑對環氧樹脂組成物的工藝性和固化產物的最終性能有決定性作用；硬化劑的具體例包括雙氰胺、酚醛樹脂以及二胺基苯碸，既可單獨使用也可複配使用。然而，本發明不受限於上述所舉例子。實際應用時，硬化劑在環氧樹脂組成物中的添加量可為5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、或20重量份。

需要說明的是，硬化劑在環氧樹脂組成物中的添加量較佳為使環氧樹脂的環氧基的總數與硬化劑的反應官能基的總數維持適當的比例關係；當硬化劑在環氧樹脂組成物中的添加量不在5至20重量份的範圍內時，則環氧樹脂組成物的固化產物的最終性能可能變差。

[阻燃劑]

在本發明中，添加阻燃劑的目的在於提升環氧樹脂組成物及其固化產物的難燃性，從而使電路板製品達到UL94 V-0級的要求。實際應用時，阻燃劑可採用含磷酚醛樹脂；較佳地，含磷酚醛樹脂具有以下特性：羥基當量為300 g/OH至500 g/OH；磷含量為8%至10%；以及固含量為54%至62%。據此，環氧樹脂組成物不僅可以達到預期的難燃效果，還可以改善其固化產物的絕緣性、耐熱性和尺寸安定性等。然而，以上所述只是可行的實施方式，而非用以限制本發明。

[填料]

在本發明中，填料的添加不僅可以使環氧樹脂組成物達到預期的特性，例如高導熱、低介電或高介電等特性，還可以達到其他的有益效果，包括：改善固化產物的絕緣性、耐熱性、阻燃性、尺寸安定性等，降低成本，以及提高銅箔與基材間的剝離強度。然而，以上對填料作用的描述並非為了要限制本發明。填料的具體例包括矽酸鋁、氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化矽、高嶺土、滑石粉以及二氧化鈦，既可單獨使用也可複配使用。然而，本發明不受限於上述所舉例子。

實際應用時，填料在環氧樹脂組成物中的添加量可為25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份、31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、或35重量份。另外，填料可以顆粒或片狀形式分散在環氧樹脂組成物中，且填料的中值粒徑(D50)可為0.8微米至3.0微米。因此，可以更好的發揮填料的作用和實現上述的有益效果。

根據實際需要，例如提高填料在環氧樹脂中的分散性以及與環氧樹脂的相容性，可使用表面處理劑(如環氧基矽烷類偶合劑)對填料進行改質。經處理後，填料的表面可具有改質官能基(如環氧基)，即填料的表面被足夠量的改質官能基覆蓋。

[半固化片]

請參閱圖1至圖3所示，本發明的環氧樹脂組成物可使用於製作半固化片1A；半固化片1A包括一增強結構11以及一附著於增強結構11上的樹脂膠層12，其中樹脂膠層12為環氧樹脂組成物所形成，增強結構11可採用玻璃纖維紙、玻璃纖維布或它們的組合形成，較佳是採用玻璃纖維紙，但本發明不受限於此。需要說明的是，玻璃纖維紙的填膠能力優於玻璃纖維布，原因在於，玻璃纖維紙中的纖維分布無定向性(纖維呈無序隨機分布)，玻璃纖維布中的纖維分布有定向性(纖維沿經緯紗線的長度方向分布)。因此，使用玻璃纖維紙的半固化片1A的樹脂含量會高於使用玻璃纖維布的半固化片1A的樹脂含量。

進一步地說，使用本發明的環氧樹脂組成物與基於玻璃纖維紙的增強結構11製成的半固化片1A，其樹脂含量可以達到80%至92%，這有利於實現孔隙的完全填充，例如厚銅線路間的空隙以及高深寬比的孔洞或凹陷。

請參閱圖4所示，使用本發明的環氧樹脂組成物製作半固化片1A的步驟至少包括：步驟S1，將增強結構11在環氧樹脂組成物中浸漬1至5分鐘；以及步驟S2，將得到的複合材料在160°C至200°C的溫度下烘烤2至6分。然而，以上所述只是可行的實施方式，而非用以限制本發明。在一些實施例中，環氧樹脂組成物也可通過塗布方式而浸透並附著於增強結構11上。

[導電基板]

請參閱圖5至圖7並配合圖3所示，本發明的環氧樹脂組成物為基礎的半固化片1A可使用於製作導電基板Z，但本發明不受限於此；導電基板Z包括一內層芯板2以及兩個導電層3，且具有相對的一第一表面21(如上表面)以及一第二表面22(如下表面)，兩個導電層3分別通過一接著層1設置於內層芯板2的第一表面21與第二表面22上，其中接著層1可以是由一或多個半固化片1A所形成。進一步地說，導電基板Z可為通過熱壓合而形成的銅箔基板(或稱覆銅箔層壓板，CCL)，其中兩個導電層3各為一銅箔層。值得一提的是，半固化片1A可以填入內層芯板2的第一表面21與第二表面22上存在的空隙、凹陷或其他類似結構，使得內層芯板2與兩個導電層3之間完全沒有空洞或氣泡。

在一未繪示的實施例中，在導電基板Z中可以只有一個導電層3設置於內層芯板的第一表面21或第二表面22上。

請參閱圖7所示，導電基板Z也可為圖6所示的銅箔基板所形成的電路基板，其可作為多層電路板的內層線路基板(即內層內層芯板)。在圖6所示的例子中，兩個導電層3(如兩個銅箔層)各自被圖案化而形成圖案化線路層3’；圖案化的方法包括曝光、顯影、蝕刻等步驟，但本發明不受限於此。

在一未繪示的實施例中，在導電基板Z中可以只有一個圖案化線路層3’設置於內層芯板2的第一表面21或第二表面22上。

[實施例的有益效果]

本發明的有益效果在於，本發明的環氧樹脂組成物採用上述配方組成，包含15至25重量份的液態環氧樹脂、20至30重量份的酚醛型環氧樹脂、5至20重量份的硬化劑、15至20重量份的阻燃劑以及25至35重量份的填料，提高了半固化片的流動性和填充孔隙的能力，因此可以將厚銅線路間的空隙、高深寬比的孔洞或凹陷完全填充平整，解決多層電路板內存在空洞或氣泡的品質問題。

更進一步來說，當液態環氧樹脂的分子量介於300至1000之間時，所形成的半固化片具有適當的黏性以及足夠的可撓性和流動性，而在進行壓合時有良好的操作性和適應性，例如半固化片有很好的填隙能力且不容易發生斷裂。

更進一步來說，使用本發明的環氧樹脂組成物與基於玻璃纖維紙的增強結構製成的半固化片，其樹脂含量可以達到80%至92%，這有利於實現孔隙的完全填充，例如厚銅線路間的空隙以及高深寬比的孔洞或凹陷。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Z:導電基板 1A:半固化片 11:增強結構 12:樹脂膠層 1:接著層 2:內層芯板 21:第一表面 22:第二表面 3:導電層 3’:圖案化線路層 S1、S2:製作半固化片的步驟

圖1及圖2為使用本發明的環氧樹脂組成物製作半固化片的步驟示意圖。

圖3為使用本發明的環氧樹脂組成物製作的半固化片的局部放大示意圖。

圖4為使用本發明的環氧樹脂組成物製作半固化片的步驟流程圖。

圖5為基於本發明的環氧樹脂組成物的導電基板的其中一結構示意圖。

圖6為基於本發明的環氧樹脂組成物的導電基板另外一結構示意圖。

圖7為基於本發明的環氧樹脂組成物的導電基板另外再一結構示意圖。

1A:半固化片

Claims

一種環氧樹脂組成物，用於一電路板，所述環氧樹脂組成物包含：(A) 15至25重量份的液態環氧樹脂，所述液態環氧樹脂的分子量為300至1000；(B) 20至30重量份的酚醛型環氧樹脂；(C) 5至20重量份的硬化劑；(D) 15至20重量份的阻燃劑；以及(E) 25至35重量份的填料。
如請求項1所述的環氧樹脂組成物，其中，所述液態環氧樹脂為液態雙酚A型環氧樹脂、液態雙酚F型環氧樹脂或它們的組合。
如請求項1所述的環氧樹脂組成物，其中，所述酚醛型環氧樹脂為鄰甲基酚醛型環氧樹脂、雙酚A酚醛型環氧樹脂、線性酚醛型環氧樹脂、含磷酚醛型環氧樹脂或它們的任意組合。
如請求項1所述的環氧樹脂組成物，其中，所述硬化劑為雙氰胺、酚醛樹脂、二胺基苯碸或它們的任意組合。
如請求項1所述的環氧樹脂組成物，其中，所述填料為矽酸鋁、氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化矽、高嶺土、滑石粉、二氧化鈦或它們的任意組合。
如請求項1所述的環氧樹脂組成物，其中，所述阻燃劑為一含磷酚醛樹脂。
如請求項6所述的環氧樹脂組成物，其中，所述含磷酚醛樹脂的羥基當量為300 g/OH至500 g/OH，所述含磷酚醛樹脂的磷含量為8%至10%，且所述含磷酚醛樹脂的固含量為54%至62%。
一種半固化片，包括一增強結構以及一附著於所述增強結構上的樹脂膠層，且所述樹脂膠層為如請求項1所述的環氧樹脂組成物所形成。
如請求項8所述的半固化片，其中，所述增強結構為一玻璃纖維紙，且所述玻璃纖維紙的基重為20 g/m ²至50 g/m ²。
如請求項8所述的半固化片，其中，所述半固化片是將所述玻璃纖維紙在所述環氧樹脂組成物中浸漬1至5分鐘後，在160°C至200°C的溫度下烘烤2至6分鐘而製得，且所述半固化片的樹脂含量為80%至92%。
一種導電基板，包括：一內層芯板，具有相對的一第一表面以及一第二表面；以及兩個導電層，分別通過一接著層設置於所述第一表面與所述第二表面上，其中所述接著層是由如請求項8所述的半固化片所形成。