TWI408052B - 預浸片及積層板 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種用於印刷線路板之包含一具有耐火性之樹脂組成物的預浸片,和各自包含上述預浸片的積層板和覆金屬積層板。
半導體已經廣泛用於電子設備、通訊裝置和個人電腦。半導體的高度集成、高功能化和高密度封裝正在發展。其發展速度越來越快。特別地,以行動電話為代表的行動設備的技術近年來迅速進步。以實現隨處計算的社會為目標的技術革新是顯著的。
半導體封裝從QFP向區域安裝(area mounting)型半導體封裝,例如BGA和CSP發展。此外,出現高功能半導體封裝,例如MCP和SIP。因此,半導體封裝的形式正變得多樣化。因此,更加強烈地要求用於半導體封裝的積層板需具有耐熱性、高剛性、低熱膨脹性、低吸水性和其他性質。
傳統上,廣泛使用可通過用雙氰胺固化環氧樹脂而獲得的FR-4型積層板作為印刷線路板用的積層板。然而,該技術不能充分滿足對高耐熱性的需求。氰酸酯樹脂已知為用於印刷線路板的高耐熱性樹脂。近年來,對於半導體封裝用的積層板,廣泛使用包括含有雙酚A型氰酸酯樹體和不同的熱固性樹脂或熱塑性樹脂的樹脂組成物作為基礎組成物的組成物。
上述雙酚A型氰酸酯樹脂在電氣特性、機械性能、耐化學性和黏合性方面具有優異的性能。但是,在某些情況下從吸水性或吸濕後耐熱性的角度看,雙酚A型氰酸酯樹脂在苛刻條件下不足以勝任。因此,為了進一步改進性能,已經研究了具有不同結構的氰酸酯樹脂。
作為具有不同結構的氰酸酯樹脂,在許多情形中使用酚醛型氰酸酯樹脂(參看,例如JP-A-11-124433)。酚醛型氰酸酯樹脂在一般固化條件下容易固化不足,且由此獲得的固化產品具有高吸水係數和吸濕後耐熱性降低之類的問題。酚醛型氰酸酯樹脂與雙酚A型氰酸酯樹脂的預聚物係揭示作為改進酚醛型氰酸酯樹脂的技術(參看,例如JP-A-2000-191776)。儘管上述預聚物在固化性方面有所改進,但其他性能上的改進不足。此外,已經研究了萘酚芳烷基型氰酸酯的使用(參看,例如JP-A-2006-193607)。萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂由於其剛性樹脂骨架結構而保持耐熱性。此外,通過降低反應抑制因素,它們的可固化性(curability)提高。由此,獲得具有低吸水係數和優異的吸濕後耐熱性的樹脂組成物。
此外,電子設備中所用的印刷線路板用的積層板通常必須具有耐火性。傳統上,為了賦予耐火性,結合使用含溴的阻燃劑(參看,例如JP-A-11-021452)。然而,由於近來越來越關注環境問題,需要不含鹵素化合物的樹脂組成物。已經研究了磷化合物作為無鹵阻燃劑。但是,具有在燃燒時產生膦之類的有毒化合物的危險。含矽酮
(silicone)的阻燃劑和金屬水合物是已知的其他阻燃劑。還已經研究了含矽酮的阻燃劑作為阻燃劑的用途(參看,例如JP-A-2006-348187)。但是,需要不同的阻燃劑以獲得高耐火性。氫氧化鋁或類似物是已知的金屬水合物。已知氫氧化鋁在加熱時釋放出結晶水,並由於該反應而充當阻燃劑。但是,當單獨使用金屬水合物,例如氫氧化鋁作為阻燃劑時,在許多情況下必須摻入50重量%或更多的金屬水合物以達到UL94V-0(參看,例如JP-A-2001-226465)。當大量添加三水鋁石(其是氫氧化鋁的通用結構)時,對鹼或酸之類的化學品的耐受性往往極低。在製造印刷線路板的步驟中進行蝕刻處理、去汙處理、鍍敷處理和類似處理,這些處理在苛刻的鹼或酸條件下進行。因此,要求改良耐化學性差的絕緣層。
此外,在半導體封裝的裝配方法中,在烘焙、引線接合(wire-bonding)、模片固定(die attachment)、模具樹脂固化(mold resin curing)等步驟中在120至200℃下進行熱加工。從環境問題的角度看,在焊球連接中使用無鉛焊料代替傳統鉛焊料以使回焊溫度(reflow temperature)提高20至30℃。因此,始終要求半導體封裝用的積層板具有更高的耐熱性。由於三水鋁石的脫水起始溫度略高於200℃,使用三水鋁石作為阻燃劑的積層板在某些情況下在高於200℃的高溫下加工時具有較差的耐熱性。對於用於半導體封裝需要具有高可靠性的積層板,需要開發出具有優異耐熱性並且不含鹵素化合物的積
層板。
用於半導體封裝的高性能印刷線路板用的積層材料需要具有上述許多性能。現有技術單獨改進個別性能。但是極其需要以極好的平衡具有所有所需性能的材料。
本發明的目的是提供用於印刷線路板材料的預浸片(prepreg)和積層板,它們各自在沒有鹵素化合物的情況下保持高度耐火性並具有優異的耐化學性、高玻璃轉移溫度、優異的耐焊接熱性和優異的吸濕後耐熱性。
本發明人已經發現,在具有特定結構的氰酸酯樹脂和無鹵環氧樹脂中摻入幾乎不溶於酸和鹼的水鋁土和作為阻燃劑助劑的矽酮粉末,可以提供一種無鹵素的耐火樹脂組成物--其藉由降低由氰酸酯樹脂的分子結構引起的反應抑制因素來獲得改進的可固化性,或類似地,由於剛性樹脂骨架結構而保持耐熱性(高玻璃轉移溫度)並具有優異的耐化學性和吸濕後耐熱性。基於上述發現,本發明人已經完成了本發明。
也就是說,本發明提供了包含樹脂組成物和基底材料(E)的預浸片,該樹脂組成物含有式(1)所示之萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)、無鹵環氧樹脂(B)、水鋁土(C)和矽酮粉末(D),其中,相對於每100重量份的萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)與無鹵環氧樹脂(B)的總量,水鋁土(C)的量為50至300重量份,且相對於每100重量份的萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)與無鹵環氧樹脂(B)的
總量,矽酮粉末(D)的量為5至30重量份,
其中R代表氫原子或甲基,且n是1至50的整數。
本發明進一步提供了預浸片,其中,樹脂組成物中萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)中的氰酸酯(CN)基數目與無鹵環氧樹脂(B)中的環氧(Ep)基數目之間的比(CN/Ep)係在0.7至2.5之範圍。
本發明進一步提供一種藉由固化上述預浸片而獲得的積層板。
本發明還提供一種藉由層壓上述預浸片和一金屬箔,並固化帶有該金屬箔的預浸片而獲得的覆金屬箔積層板。
根據本發明獲得的預浸片的固化產品具有優異的耐化學性、高玻璃轉移溫度、優異的耐焊接熱性和優異的吸濕後耐熱性,並在不使用含鹵素的阻燃劑的情況下具有高耐火性。因此,本發明的預浸片適合作為需要具有高耐熱性和高可靠性並在需要高耐化學性之苛刻條件下製造的可高功能化(highly-functionalizable)印刷線路板用的材料。其工業實用性非常高。
對本發明中所用的萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)沒有
具體限制,只要其是式(1)所示之萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂。也可以使用其藉由加熱而獲得的預聚物。式(1)所示之萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)藉由縮合氰酸與萘酚芳烷基樹脂而獲得,該萘酚芳烷基樹脂藉由使萘酚(如α-萘酚或β-萘酚)與對亞二甲苯基二醇、α, α'-二甲氧基-對二甲苯或1, 4-二(2-羥基-2-丙基)苯或類似物反應而獲得。對式(1)之萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)的製造方法沒有具體限制。其可以藉由任何氰酸酯合成法製造。具體而言,例如,其可以藉由使式(2)所示之萘酚芳烷基樹脂與鹵化氰在惰性有機溶劑中在鹼性化合物存在下反應來獲得。此外,其可以藉由在含水溶液中形成類似萘酚芳烷基樹脂與鹼性化合物的鹽,然後使該鹽與鹵化氰在兩相介面反應中反應來合成。
其中R表示氫原子或甲基,且n是1至50的整數。
對本發明中所用的無鹵環氧樹脂(B)沒有具體限制,只要其是分子中具有至少兩個環氧基,且在分子結構中刻意不含鹵素原子的化合物。其實例包括雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚酚醛型環氧樹脂、甲酚酚醛型環氧樹脂、雙酚A酚醛型環氧樹脂、三官能酚型環氧樹脂、四官能酚型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、聯苯型環氧樹
脂、芳烷基酚醛型環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、多元醇型環氧樹脂、縮水甘油胺、縮水甘油酯、藉由環氧化丁二烯或類似物的雙鍵而獲得的化合物,和藉由使含羥基之矽樹脂與表氯醇反應而獲得的化合物。特別地,在耐火性的改進方面,芳烷基酚醛型環氧樹脂是較佳的。芳烷基酚醛型環氧樹脂是指可以由式(3)表示之化合物。其實例包括苯酚苯基芳烷基型環氧樹脂、苯酚聯苯基芳烷基型環氧樹脂和萘酚芳烷基型環氧樹脂。無鹵環氧樹脂(B)可以根據需要單獨或結合使用。
其中G代表縮水甘油基,Ar1
和Ar2
各自代表具有單環或多環芳烴作為取代基的芳基,例如苯基、萘基或聯苯基,Rx和Ry各自代表氫原子、烷基或芳基,m是1至5的整數,n是1至50的整數。
在本發明中,較佳係樹脂組成物中含有萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)和無鹵環氧樹脂(B),以使得樹脂組成物中萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)的氰酸酯(CN)基數目與無鹵環氧樹脂(B)的環氧(Ep)基數目之間的比(CN/Ep)為0.7至2.5。當CN/Ep小於0.7時,積層板的耐火性降低。當其超過2.5時,可固化性有時降低。
本發明之一特徵是含有水鋁土(C)。水鋁土係已較佳地
使用作為供印刷線路板用之不使用含鹵素阻燃劑之積層板的無機阻燃劑。但是,問題在於,積層板的耐化學性差。已經發現,當在本發明中所用的含氰酸酯樹脂(A)的樹脂組成物中加入幾乎不溶於酸或鹼的水鋁土(C)時,積層板保持耐火性並具有提高的耐化學性。已經進一步發現,水鋁土改進了耐焊接熱性,因為水鋁土的結晶水的量小於三水鋁石,且水鋁土的脫水初始溫度高於三水鋁石。對本發明中所用的水鋁土的平均粒徑(D50)沒有具體限制。考慮到分散性,平均粒徑(D50)較佳為0.2至5微米。相對於每100重量份的氰酸酯樹脂(A)與無鹵環氧樹脂(B)的總量,添加的水鋁土的量為50至300重量份。為了降低積層板在厚度方向上的熱膨脹係數,增加水鋁土的量是更好的。但是,當水鋁土的量太大時,樹脂清漆的黏度提高,這會損害操作性能並在某些情況下也降低了模壓加工性。因此,水鋁土的量特佳為80至250重量份。
本發明的預浸片的樹脂組成物可以進一步含有與上述水鋁土(C)不同的無機填料。其具體實例包括二氧化矽,例如天然二氧化矽、熔凝矽石、無定形二氧化矽和中空二氧化矽(hollow silica);鉬化合物,例如氧化鉬和鉬酸鋅;硼酸鋅;錫酸鋅;氧化鋁;黏土;高嶺土;滑石;鍛燒黏土;鍛燒高嶺土;鍛燒滑石;雲母;短玻璃纖維(玻璃細粉,如E玻璃或D玻璃)和中空玻璃(hollow glass)。對除水鋁土(C)外的無機填料的平均粒徑沒有具體限制。考慮到分散性,該無機填料的平均粒徑(D50)較佳為0.2
至5微米。摻入無機填料以便相對於每100重量份的氰酸酯樹脂(A)與無鹵環氧樹脂(B)的總量,水鋁土(C)和無機填料的總量為300重量份或更少。當無機填料的量太大時,模壓加工性有時會降低。因此,無機填料和水鋁土(C)的總量特佳為250重量份或更少。
關於要與水鋁土(C)結合使用的無機填料,可以結合使用矽烷偶聯劑或潤濕和分散劑。對矽烷偶聯劑沒有具體限制,只要其選自用於表面處理無機化合物的普通矽烷偶聯劑。其具體實例包括氨基矽烷偶聯劑,例如γ-氨丙基三乙氧基矽烷和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基矽烷;環氧矽烷偶聯劑,例如γ-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷;乙烯基矽烷偶聯劑,例如γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷;陽離子型矽烷偶聯劑,例如N-β-(N-乙烯基苄基氨基乙基)-γ-氨丙基三甲氧基矽烷鹽酸鹽;和苯基矽烷偶聯劑。這些矽烷偶聯劑可以根據需要單獨或結合使用。對潤濕和分散劑沒有具體限制,只要其選自用於塗料的分散穩定劑。其實例包括含酸基的共聚物基潤濕和分散劑,例如Big Chemie Japan 供應的Disperbyk-110、111和180和BYK-W996、W9010和W903。
本發明中所用的矽酮粉末(D)包括聚甲基倍半矽氧烷(polymethylsilsesquioxane)的細粉,其中矽氧烷鍵是三維網狀交聯的;含乙烯基的二甲基聚矽氧烷與甲基氫聚矽氧烷(methylhydrogenpolysiloxane)的加成聚合物的細粉;藉由以聚甲基倍半矽氧烷(其中矽氧烷鍵是三維網
狀交聯的)塗布含乙烯基的二甲基聚矽氧烷與甲基氫聚矽氧烷的加成聚合物的細粉表面而獲得的粉末;藉由以聚甲基倍半矽氧烷(其中矽氧烷鍵是三維網狀交聯的)塗布無機載體表面而獲得的粉末;和類似物。矽酮粉末延緩了燃燒時間,並充當提高耐火效果的阻燃劑助劑。已經發現,當相對於每100重量份的萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)與無鹵環氧樹脂(B)的總量以5重量份或更多的量添加矽酮粉末時,可以獲得顯著的耐火效果。相對於每100重量份的萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)與無鹵環氧樹脂(B)的總量,添加的矽酮粉末的量為5至30重量份,較佳為5至20重量份。
本發明的預浸片的樹脂組成物可以進一步含有雙馬來醯亞胺化合物。對雙馬來醯亞胺化合物沒有特別的限制,只要其是分子中含有兩個馬來醯亞胺基團的化合物。其具體實例包括雙(4-馬來醯亞氨基苯基)甲烷(bis(4-maleimidophenyl)methane)、2, 2-雙{4-(4_馬來醯亞氨基苯氧基)-苯基}丙烷、雙(3, 5-二甲基-4-馬來醯亞氨基苯基)甲烷、雙(3-乙基-5-甲基-4-馬來醯亞氨基苯基)甲烷和雙(3, 5-二乙基-4-馬來醯亞氨基苯基)甲烷。此外,也可以使用這些雙馬來醯亞胺化合物的預聚物和這類雙馬來醯亞胺化合物與胺化合物的預聚物。這些雙馬來醯亞胺化合物可以根據需要單獨或結合使用。雙馬來醯亞胺化合物更佳為雙(4-馬來醯亞氨基苯基)甲烷、2, 2-雙{4-(4-馬來醯亞氨基苯氧基)-苯基}丙烷或雙(3-乙基-5-
甲基-4-馬來醯亞氨基苯基)甲烷。
本發明的預浸片的樹脂組成物可以進一步含有各種高聚物化合物,例如不同的熱固性樹脂、熱塑性樹脂及其低聚物和彈性體,不同的耐火化合物或添加劑,只要不損害樹脂組成物的固有性質。對它們沒有具體限制,只要它們選自常用的那些。耐火化合物的實例包括含氮化合物(例如三聚氰胺或苯並胍胺)和含噁嗪環的化合物。添加劑的實例包括紫外線吸收劑、抗氧化劑、光聚合引發劑、螢光增白劑、光敏劑、染料、顏料、增稠劑、潤滑劑、防沫劑、分散劑、均化劑、增亮劑和阻聚劑。它們可以按需要結合使用。
本發明中所用的基底材料(E)可以選自用於各種印刷線路板材料的已知基底材料。其實例包括玻璃纖維(例如E玻璃、D玻璃、S玻璃和NE玻璃)、除玻璃外的無機纖維、和有機纖維(例如聚醯亞胺、聚醯胺和聚酯)。可以根據預期用途或性能按需要選擇基底材料。基底材料的形式通常是編織物(woven fabric)、不織布(nonwoven fabric)、粗紗、短切氈或面氈。對基底材料的厚度沒有具體限制。基底材料的厚度通常約為0.01至0.3毫米。在這些基底材料中,考慮到強度和吸水性,玻璃纖維基底材料是較佳的。
本發明的預浸片的樹脂組成物可以按需要進一步含有固化促進劑,以適當控制固化速度。對固化促進劑沒有具體限制,只要其選自通常用於萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂
(A)或無鹵環氧樹脂(B)的固化促進劑。其具體實例包括有機金屬鹽,例如銅、鋅、鈷和鎳,咪唑及其衍生物,和第三胺。
對製造本發明的預浸片的方法沒有具體限制,只要其是藉由將含有萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)、無鹵環氧樹脂(B)、水鋁土(C)和矽酮粉末(D)作為基本成分的樹脂組成物與基底材料(E)結合來製造預浸片的方法。例如,預浸片可以如下製造:使包含上述樹脂組成物的樹脂清漆浸入基底材料(E)中或將其塗施到基底材料(E)上,然後例如藉由在乾燥器中在100至200℃下加熱1至60分鐘來將浸入或塗施的樹脂清漆半固化。預浸片中樹脂組成物的樹脂與無機填料的總量較佳為預浸片總重量的20重量%至90重量%。
對用於上述樹脂清漆的有機溶劑沒有具體限制,只要其與萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)和無鹵環氧樹脂(B)的混合物相容。其具體實例包括酮,例如丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮和環己酮,芳烴,例如苯、甲苯和二甲苯,和醯胺,例如二甲基甲醯胺和二甲基乙醯胺。
藉由使用上述預浸片層壓模塑來獲得本發明的積層板。具體而言,如下製備本發明的積層板:放置一片如上製成的預浸片或堆疊兩片或多片如上製成的預浸片,根據需要在預浸片或堆疊預浸片的一個表面或兩個表面上配置如銅箔或鋁箔之類的金屬箔,並層壓模塑所得組件。對所用金屬箔沒有具體限制,只要其選自可用於印刷線路板
材料的金屬箔。至於模塑條件,可以採用用於印刷線路板用的積層板和多層板的一般方式。例如,使用多層壓機、多層真空壓機、連續模塑、高壓釜模塑機(autoclave molding machine)或類似設備,溫度通常為100至300℃,壓力通常為2至100kgf/cm2
,且加熱時間通常為0.05至5小時。此外,可以根據需要在150至300℃下進行後固化。
下面參照合成例、實施例和比較例詳細解釋本發明,但本發明不受這些實施例的限制。
將103克(OH基0.47莫耳)上述式(4)所示之α-萘酚芳烷基樹脂(SN485,OH基當量:219g/eq.,軟化點:86℃,由Nippon Steel Chemical Co., Ltd.提供)溶於500毫升氯仿,並將0.7莫耳三乙胺與所得溶液混合。在-10℃下經過1.5小時將所得混合物逐滴添加到0.93莫耳氯化氰的300克氯仿溶液中。將該混合物攪拌30分鐘。進一步在該混合物中逐滴添加0.1莫耳三乙胺與30克氯仿的混合溶液,並將所得混合物攪拌30分鐘以
完成反應。過濾分離生成的三乙胺鹽酸鹽。將由此獲得的濾液用500毫升0.1N的鹽酸洗滌。然後用500毫升水重複洗滌4次。然後,經由液體分離處理,萃取氯仿/水混合溶液的氯仿層。在氯仿溶液中加入硫酸鈉並進行脫水處理。過濾分離硫酸鈉。然後,在75℃進行蒸發並在90℃下進行減壓脫氣,由此獲得式(5)所示之棕色固體α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂。在紅外吸收光譜上2264cm-1
附近證實氰酸酯基的吸收。此外,通過13
C-NMR和1
H-NMR確定其結構。從OH基轉化成OCN基的轉化百分比為99%或更大。
按照與合成例1相同的方式合成α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂,只是將103克(OH基0.47莫耳)α-萘酚芳烷基樹脂(SN485,OH基當量:219g/eq.,軟化點:86℃,由Nippon Steel Chemical Co., Ltd.提供)換成102克(OH基0.45莫耳)α-萘酚芳烷基樹脂(SN4105,OH基當量:226g/eq.,軟化點:105℃,由Nippon Steel Chemical Co., Ltd.提供),並將氯化氰的量從0.93莫耳變成0.90莫耳。
將35重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、65重量份苯酚聯苯基芳烷基型環氧樹脂(NC-3000-FH,環氧當量:320g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)和1.5重量份潤濕和分散劑(BYK-W903,BYK chemie Japan提供)溶於甲基乙基酮。此外,將10重量份矽酮粉末(Tospearl 120,GE Toshiba Silicones提供)、150重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)和0.02重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為51重量%的預浸片。
將64重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、18重量份苯酚苯基芳烷基型環氧樹脂(E-XLC-LL:240g/eq.,Nippon Kayaku CO., Ltd.提供)、18重量份萘酚芳烷基型環氧樹脂(ESN-175,環氧當量:268g/eq.,Tohto Kasei Co., Ltd.提供)、2重量份矽烷偶聯劑(Z6040,Dow Corning Toray Co., Ltd.提供)和1重量份潤濕和分散劑(BYK-W996,BYK chemie Japan提供)溶於甲基乙基酮。此外,將10重量份矽酮粉末(Tospearl 130,GE Toshiba Silicones
提供)、80重量份水鋁土(BS100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)和0.02重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為48重量%的預浸片。
將50重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、50重量份苯酚酚醛型環氧樹脂(EPICLON N-770,環氧當量:190g/eq.,Dainippon Ink And Chemicals, Incorporated提供)和1重量份潤濕和分散劑(BYK-W996,BYK chemie Japan提供)溶於甲基乙基酮。此外,將20重量份矽酮粉末(Tospearl 130,GE Toshiba Silicones提供)、3重量份塗有鉬酸鋅的滑石(Kemgard 911C,鉬酸鋅載體:10重量%,Sherwin Williams Chemicals提供)、120重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)、15重量份鍛燒滑石(BST-200L,NIPPON TALC CO., LTD.提供)和0.02重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為50重量%的預浸片。
將50重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、10重量份萘酚芳烷基型環氧樹脂(ESN-175,環氧當量:268g/eq.,Tohto Kasei Co., Ltd.提供)、30重量份三(羥苯基)甲烷型環氧樹脂(EPPN-501HY,環氧當量:169g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)、10重量份萘骨架型環氧樹脂(HP-4032D,環氧當量:140g/eq.,Dainippon Ink And Chemicals, Incorporated提供)、2重量份矽烷偶聯劑(Z6040,Dow Corning Toray Co., Ltd.提供)和2重量份潤濕和分散劑(BYK-W903,BYK chemie Japan提供)溶於甲基乙基酮。此外,將20重量份矽酮粉末(KMP-590,Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.提供)、3重量份塗有鉬酸鋅的滑石(Kemgard 911C,鉬酸鋅載體:10重量%,Sherwin Williams Chemicals提供)、200重量份水鋁土(BN100,kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)和0.02重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為50重量%的預浸片。
將55重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、20重量份苯酚苯基芳烷基型環氧樹脂(E-XLC-LL,環氧當量:240g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)、20重量份苯酚酚醛型環氧樹脂
(EPICLON N-770,環氧當量:190g/eq.,Dainippon Ink And Chemicals, Incorporated提供)、5重量份萘骨架型環氧樹脂(HP-4032D,環氧當量:140g/eq.,Dainippon Ink And Chemicals, Incorporated提供)、2重量份矽烷偶聯劑(Z6040,Dow Corning Toray Co., Ltd.提供)和1.5重量份潤濕和分散劑(BYK-W903,BYK chemie Japan提供)溶於甲基乙基酮。此外,將15重量份矽酮粉末(KMP-701,Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.提供)、3重量份塗有鉬酸鋅的滑石(Kemgard 911C,鉬酸鋅載體:10重量%,Sherwin Williams Chemicals提供)、150重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)和0.02重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為51重量%的預浸片。
將55重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、20重量份苯酚聯苯基芳烷基型環氧樹脂(NC-3000-FH,環氧當量:320g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)、20重量份三(羥苯基)甲烷型環氧樹脂(EPPN-501HY,環氧當量:169g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)、5重量份萘骨架型環氧樹脂(HP-4032D,環氧當量:140g/eq.,Dainippon Ink And
Chemicals, Incorporated提供)、2重量份矽烷偶聯劑(Z6040,Dow Corning Toray Co.,Ltd.提供)和1.5重量份潤濕和分散劑(BYK-W903,BYK chemie Japan提供)溶於甲基乙基酮。此外,將10重量份矽酮粉末(Tospearl 130,GE Toshiba Silicones提供)、3重量份塗有鉬酸鋅的滑石(Kemgard 911C,鉬酸鋅載體:10重量%,Sherwin Williams Chemicals提供)、120重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime IndustrialCo., Ltd.提供)、15重量份球形合成二氧化矽(SC-2050,ADMATECHS CO., LTD提供)和0.02重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為50重量%的預浸片。
將50重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、50重量份苯酚聯苯基芳烷基型環氧樹脂(NC-3000-FH,環氧當量:320g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)和2重量份矽烷偶聯劑(Z6040,Dow Corning Toray Co., Ltd.提供)溶於甲基乙基酮。此外,將5重量份矽酮粉末(KMP-590,Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.提供)、3重量份塗有鉬酸鋅的滑石(Kemgard 911C,鉬酸鋅載體:10重量%,Sherwin Williams Chemicals提供)、80重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime
Industrial Co., Ltd.提供)和0.02重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為48重量%的預浸片。
將45重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、28重量份苯酚聯苯基芳烷基型環氧樹脂(NC-3000-FH,環氧當量:320g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)、27重量份三(羥苯基)甲烷型環氧樹脂(EPPN-501HY,環氧當量;169g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)、2重量份矽烷偶聯劑(Z6040,Dow Corning Toray Co., Ltd.提供)和1.5重量份潤濕和分散劑(BYK-W903,BYK chemie Japan提供)溶於甲基乙基酮。此外,將10重量份矽酮粉末(KMP-600,Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.提供)、3重量份塗有鉬酸鋅的滑石(Kemgard 911C,鉬酸鋅載體:10重量%,Sherwin Williams Chemicals提供)、250重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)和0.02重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為51重量%的預浸片。
將70重量份合成例1中合成的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)、15重量份苯酚聯苯基芳烷基型環氧樹脂(NC-3000-FH,環氧當量;320g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)、15重量份苯酚酚醛型環氧樹脂(EPICLON N-770,環氧當量:190g/eq.,Dainippon Ink And Chemicals, Incorporated提供)和1重量份潤濕和分散劑(BYK-W996,BYK chemie Japan提供)溶於甲基乙基酮。此外,將15重量份矽酮粉末(Tospearl 130,GE Toshiba Silicones提供)、80重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)、20重量份鍛燒滑石(BST-200L,NIPPON TALC CO., LTD.提供)和0.01重量份辛酸鋅與所得溶液混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為49重量%的預浸片。
除了將實施例7中所用的在合成例1中獲得的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)換成合成例2中獲得的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:244g/eq.)外,按照與實施例7中相同的方式獲得預浸片。
除了將實施例8中所用的在合成例1中獲得的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)換成合成例2中獲得的α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:244g/eq.)外,按照與實施例8中相同的方式獲得預浸片。
除了將實施例1中所用的150重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)換成150重量份三水鋁石(氫氧化鋁CL303,Sumitomo Chemical Co. Ltd.提供)外,按照與實施例1中相同的方式獲得預浸片。
除了將實施例2中所用的80重量份水鋁土(BS100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)換成80重量份三水鋁石(氫氧化鋁CL303,Sumitomo Chemical Co. Ltd.提供)外,按照與實施例2中相同的方式獲得預浸片。
除了不使用實施例3中所用的20重量份矽酮粉末(Tospearl 130,GE Toshiba Silicones提供)外,按照與實施例3中相同的方式獲得預浸片。
除了不使用實施例4中所用的20重量份矽酮粉末(KMP-590,Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.提供)外,按照與實施例4中相同的方式獲得預浸片。
除了將比較例4中所用的200重量份水鋁土(BN100,Kawai Lime Industrial Co., Ltd.提供)換成200重量份三水鋁石(氫氧化鋁CL303,Sumitomo Chemical Co. Ltd.提供)外,按照與比較例4中相同的方式獲得預浸片。
除了將實施例5中所用的55重量份α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)換成55重量份2, 2-雙(4-氰醯苯基)丙烷(2, 2-bis(4-cyanatophenyl)propane)的預聚物(BT2070,氰酸酯當量:139g/eq.,Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc.提供)外,按照與實施例5中相同的方式獲得預浸片。
除了將實施例6中所用的55重量份α-萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(氰酸酯當量:237g/eq.)換成55重量份苯酚酚醛型氰酸酯(PT-30,氰酸酯當量:126g/eq.,Lonza提供),按照與實施例6中相同的方式獲得預浸片。
將50重量份2, 2-雙(4-氰醯苯基)丙烷的預聚物(BT2070,氰酸酯當量:139g/eq.,Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc.提供)、50重量份苯酚聯苯基芳烷基型環氧樹脂(NC-3000-FH,環氧當量:320g/eq.,Nippon Kayaku Co., Ltd.提供)、10重量份矽酮粉末(Tospearl 120,GE Toshiba Silicones提供)、150重量份球形熔凝矽石(SC2050MR,ADMATECHS CO., LTD提
供)、2重量份矽烷偶聯劑(Z6040,Dow Corning Toray Co., Ltd.提供)和0.01重量份辛酸鋅混合,由此獲得清漆。將該清漆用甲基乙基酮稀釋,使稀釋後的清漆浸入厚度為0.1毫米的E玻璃布(比重:2.5g/cm3
)中,並將浸入的清漆在160℃下加熱乾燥4分鐘,由此獲得樹脂含量為50重量%的預浸片。
將四個實施例1中獲得的預浸片堆疊,並在堆疊預浸片的上表面和下表面上放置18微米厚的電解銅箔(3EC-III,Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.提供),上表面上一張銅箔,下表面上一張銅箔,並將所得元件在30kgf/cm2
的壓力和220℃的溫度下層壓模塑120分鐘,以獲得具有0.4毫米的絕緣層厚度的覆銅積層板。類似地加工實施例2至11和比較例1至8中獲得的預浸片,由此分別獲得各自具有0.4毫米的絕緣層厚度的覆銅積層板。
將八個實施例1中獲得的預浸片堆疊,並在堆疊預浸片的上表面和下表面上放置18微米厚的電解銅箔(3EC-III,Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.提供),上表面上一張銅箔,下表面上一張銅箔,並將所得元件在30kgf/cm2
的壓力和220℃的溫度下層壓模塑120分鐘,以獲得具有0.8毫米的絕緣層厚度的覆銅積層板。類似地加工實施例2至11和比較例1至8中獲得的預浸
片,由此分別獲得各自具有0.8毫米的絕緣層厚度的覆銅積層板。
將兩個實施例1中獲得的預浸片堆疊,並在堆疊預浸片的上表面和下表面上放置18微米厚的電解銅箔(3EC-III,Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd.提供),上表面上一張銅箔,下表面上一張銅箔,並將所得元件在30kgf/cm2
的壓力和220℃的溫度下層壓模塑120分鐘,以獲得具有0.2毫米的絕緣層厚度的覆銅積層板。類似地加工實施例2至11和比較例1至8中獲得的預浸片,由此分別獲得各自具有0.2毫米的絕緣層厚度的覆銅積層板。
評測覆金屬積層板1的玻璃轉移溫度、熱膨脹係數、耐焊接熱性和吸濕後耐熱性。
在玻璃轉移溫度和熱膨脹係數的評測中,將覆金屬箔積層板1蝕刻以除去銅箔,獲得樣品,並使用該樣品。在耐焊接熱性的評測中,使用覆金屬箔積層板1。在吸濕後耐熱性的評測中,藉由蝕刻除去覆金屬箔積層板1的銅箔而非其半個表面上的銅箔,從而獲得樣品,並使用該樣品。評測方法如下。
玻璃轉移溫度:用動態黏彈性分析器(TA Instruments提供)根據JIS C6481測量樣品。
熱膨脹係數:用熱機械分析器(TA Instruments提供)從40℃到340℃以10℃/分鐘的升溫速率將樣品升溫。並
從60℃至120℃測量樣品在厚度方向上的線性膨脹係數。
耐焊接熱性:將尺寸5釐米×5釐米的樣品在115℃下乾燥20小時。然後,將該樣品漂浮在288℃的焊劑浴(solder bath)中,並測量樣品溶脹之前經過的時間。
表1中耐焊接熱性的符號具有下列意義。○:樣品在30分鐘或更久之後不溶脹。×:樣品在30分鐘過去之前就溶脹。
吸濕後耐熱性:將尺寸5釐米×5釐米的樣品在115℃下乾燥20小時。然後,將樣品用加壓蒸煮器試驗機(pressure cooker testing machine)(PC-3型,Hirayama Manufacturing Corporation提供)在121℃和2個大氣壓下處理4小時,然後將樣品浸在260℃的焊劑浴中60秒,並目測是否存在溶脹。
表1中吸濕後耐熱性的符號具有下列含義。○:沒有發現缺陷。Δ:出現白點(Measling)。×:出現溶脹。
藉由蝕刻除去覆金屬箔積層板1和2的銅箔,然後以下列方法評測積層板的耐火性。
燃燒試驗:根據UL 94垂直燃燒試驗法進行評測。
在表1中,「耐火性1」表明覆金屬箔積層板1的結果,「耐火性2」表明覆金屬箔積層板2的結果。
藉由蝕刻除去覆金屬箔積層板3的銅箔,然後以下列方法評測積層板的耐鹼性和耐酸性。
耐鹼性:將尺寸5釐米×5釐米的樣品(1)在115℃下乾燥20小時,(2)70℃下浸在1N氫氧化鈉水溶液中60
分鐘,然後(3)在115℃下乾燥20小時。然後測量重量變化率。以下列公式計算重量變化率。
重量變化率[重量%]=(W1-W2)×100/W1
其中W1代表(1)後樣品的重量,W2代表(3)後樣品的重量。
耐酸性:將尺寸5釐米×5釐米的樣品(4)在115℃下乾燥20小時,(5)60℃下浸在4N鹽酸水溶液中60分鐘,然後(6)在115℃下乾燥20小時。然後測量重量變化率。以下列公式計算重量變化率。
重量變化率[重量%]=(W3-W4)×100/W3
其中W3代表(4)後樣品的重量,W4代表(6)後樣品的重量。
表1中耐鹼性和耐酸性的符號具有下列含義。○:重量變化率小於0.1重量%。×:重量變化率為0.1重量%或更大。
表1表明,本發明的實施例1至11的耐化學性和耐焊接熱性優於各自使用三水鋁石作為阻燃劑的比較例1、2和5,實施例1至11的耐火性優於各自不使用矽酮粉末的比較例3和4以及各自使用2, 2-雙(4-氰醯苯基)丙烷的預聚物的比較例6和8,實施例1至11的吸濕後耐熱性優於使用苯酚酚醛型氰酸酯的比較例7。因此,已經證實,根據本發明獲得的預浸片的積層板具有優異的耐化學
性、高玻璃轉移溫度和優異的耐熱性,並可以在不使用含鹵素的阻燃劑的情況下實現UL94V-0耐火性。
Claims (4)
- 一種預浸片,包含一樹脂組成物和一基底材料(E),該樹脂組成物含有式(1)所示之萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)、無鹵環氧樹脂(B)、水鋁土(C)和矽酮粉末(D),其中,相對於每100重量份的萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)與無鹵環氧樹脂(B)的總量,水鋁土(C)的量為50至300重量份,且相對於每100重量份的萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)與無鹵環氧樹脂(B)的總量,矽酮粉末(D)的量為5至30重量份,
- 如申請專利範圍第1項之預浸片,其中,該樹脂組成物中萘酚芳烷基型氰酸酯樹脂(A)中的氰酸酯(CN)基數目與無鹵環氧樹脂(B)中的環氧(Ep)基數目之間的比(CN/Ep)係在0.7至2.5之範圍。
- 一種積層板,其係藉由固化申請專利範圍第1項之預浸片而獲得。
- 一種覆金屬箔積層板,其係藉由層壓申請專利範圍第1項之預浸片和一金屬箔,並固化帶有該金屬箔的預浸片而獲得。
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