《印刷电路板用硅烷偶联剂.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《印刷电路板用硅烷偶联剂.pdf(11页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102317295 A (43)申请公布日 2012.01.11 CN 102317295 A *CN102317295A* (21)申请号 201080007587.9 (22)申请日 2010.01.26 12/391,500 2009.02.24 US C07F 7/18(2006.01) C08J 5/24(2006.01) (71)申请人 国际商业机器公司 地址 美国纽约 (72)发明人 J库茨辛斯基 JD杰洛梅 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 李颖 林柏楠 (54) 发明名称 印刷电路板用硅烷偶联剂 (57) 摘要 本发明涉。
2、及印刷电路板如高温印刷电路 板 (PCB) 用硅烷偶联剂, 一种合成该硅烷偶 联剂的方法和具有该偶联剂的 PCB。该硅烷 偶 联 剂 由 下 式 (I) 定 义, 其 中 至 少 一 个 R 为烯丙基且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基, 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.08.12 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2010/050866 2010.01.26 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/097261 EN 2010.09.02 (51)。
3、Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 5 页 按照条约第19条修改的权利要求书 2 页 CN 102317301 A1/3 页 2 1. 由下式定义的硅烷偶联剂 : 其中至少一个 R为烯丙基且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或 烯丙基 ; 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基。 2. 权利要求 1 的硅烷偶联剂, 其中每个 R均为烯丙基。 3. 权利要求 1 的硅烷偶联剂, 其中 R1为烷基。 4. 权利要求 1 的硅烷偶联剂, 其中每个 R均为烯丙基且 R1为具有 1-1。
4、8 个碳原子的 烷基。 5. 具有如下结构的硅烷偶联剂 : 6. 印刷电路板, 其包括 : 基底 ; 所述基底上的清漆涂层 ; 和 位于所述清漆涂层和基底之间用以将所述清漆涂层偶联到基底上的硅烷偶联剂, 所述 硅烷偶联剂由下式定义 : 其中至少一个 R为烯丙基且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或 烯丙基, 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基。 7. 权利要求 6 的印刷电路板, 其中每个 R均为烯丙基。 8. 权利要求 6 的印刷电路板, 其中 R1为烷基。 9. 权利要求 6 的印刷电路板, 其中每个 R均为烯丙基且 R1为具有 1-。
5、18 个碳原子的 权 利 要 求 书 CN 102317295 A CN 102317301 A2/3 页 3 烷基。 10. 权利要求 6 的印刷电路板, 其中所述硅烷偶联剂为 11.权利要求6的印刷电路板, 其中所述基底包括玻璃且所述清漆涂层为聚苯醚/三烯 丙基异氰脲酸酯树脂。 12. 合成硅烷偶联剂的方法, 其包括 : 在热和催化剂存在下, 使与 HSi(OR1)3反应, 其中至少两个 R 基团为烯丙基且其余 R 基团为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳 基、 非芳族杂环或烯丙基 ; 且R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基, 从而合 成由下式定义的硅烷偶联剂 :。
6、 其中至少一个 R为烯丙基且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或 烯丙基 ; 且 R1与以上所定义相同。 13. 权利要求 12 的方法, 其中使三烯丙基异氰脲酸酯与 HSi(OCH3)3反应以提供 权 利 要 求 书 CN 102317295 A CN 102317301 A3/3 页 4 14. 权利要求 12 的方法, 其中所述热为约 55至约 120。 15. 权利要求 12 的方法, 其中所述催化剂为过渡金属催化剂。 16. 权利要求 12 的方法, 其中每个 R 均为烯丙基。 17. 权利要求 12 的方法, 其中 R1为烷基。 18. 权利要求 12 的。
7、方法, 其中每个 R 均为烯丙基且 R1为具有 1-18 个碳原子的烷基。 19. 制备印刷电路板的方法, 包括 : 将硅烷偶联剂施涂到基底上, 所述硅烷偶联剂由下式定义 : 其中至少一个 R为烯丙基且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或 烯丙基, 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基 ; 在所述硅烷偶联剂上施加清漆涂层, 其中所述硅烷偶联剂位于所述清漆涂层之间 ; 和 使所述基底、 硅烷偶联剂和清漆涂层经受固化条件以限定印刷电路板。 20. 权利要求 19 的方法, 其中每个 R均为烯丙基。 21. 权利要求 19 的方法, 其中 R1为。
8、烷基。 22. 权利要求 19 的方法, 其中每个 R均为烯丙基且 R1为具有 1-18 个碳原子的烷基。 23. 权利要求 19 的方法, 其中所述硅烷偶联剂为 24. 权利要求 19 的方法, 其中所述基底包括玻璃且所述清漆涂层为聚苯醚 / 三烯丙基 异氰脲酸酯树脂。 权 利 要 求 书 CN 102317295 A CN 102317301 A1/5 页 5 印刷电路板用硅烷偶联剂 技术领域 0001 本发明涉及硅烷偶联剂, 更尤其涉及印刷电路板如高温印刷电路板用硅烷偶联 剂。 0002 发明背景 0003 偶联剂的基本概念是连接两种不同的表面。在印刷电路板 (PCB) 的情况下, 通常。
9、 使用硅烷偶联剂将涂层如清漆如环氧基树脂连接到基底如玻璃布上以限定层压材料或层 压的结构体。 硅烷偶联剂通常由与涂层结合的有机官能团和与基底表面结合的可水解基团 构成。特别地, 硅上的烷氧基通过加入水或通过无机表面上的残留水而水解成硅烷醇。然 后, 硅烷醇与无机表面上的羟基反应并形成烷键 (Si-O-Si) 并消除水。 0004 PCB 经历的一个问题是导电阳极丝 (CAF), 其为铜腐蚀的副产物, 由电路的阳极发 散出并通常沿着单独的纤维 - 环氧界面向着阴极 “生长” 次表面。在 PCB 中, 阳极 / 阴极对 通常通过空穴镀敷。CAF 可导致 PCB 灾变性的破坏, 其在一些情况下可引起。
10、火灾。清漆和基 底之间的结合应理解为 CAF 中的重要因素。因此, 在层压材料中硅烷偶联剂是重要的考虑 因素。 0005 对于环氧基层压材料的特定情况, 已发现显示基于许多标准的所需性能的有机官 能团为乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基以及苄基氨基乙基氨基丙基。 包含该有机官能团的硅 烷偶联剂被认为与传统环氧基树脂如熟知的 FR4 环氧树脂的环氧官能团通过氨基的仲氮 而共价键合。尽管存在很多硅烷偶联剂, 但用于偶联环氧基树脂的工业重点还是乙烯基苄 基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷 ( 以 Dow Corning Z-6032 市售 )。 0006 随着 PCB 工业从传统 FR4 环氧树脂转移走 ( 由。
11、于无铅要求和与锡银铜合金有关的 较高焊接温度 ), 起初为这些环氧化物所开发的硅烷偶联剂就跟不上了。也就是说, 乙烯基 苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷仍为用于使玻璃布基底与层压材料清漆偶联或键合 的偶联剂。然而, 现有清漆不再包含 FR4 环氧化物, 而是它们更可能为双马来酰亚胺三嗪 (BT) 树脂或聚苯醚 / 三烯丙基异氰脲酸酯 (PPO/TAIC) 互穿网络。 0007 因此, 在工业中存在对为现有树脂体系设计的硅烷偶联剂的需要。 发明内容 0008 根据本发明的一个实施方案, 提供了一种用于印刷电路板的由下式定义的硅烷偶 联剂 : 0009 式 I, 0010 其中至少一个 R为烯丙基。
12、且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂 说 明 书 CN 102317295 A CN 102317301 A2/5 页 6 环或烯丙基 ; 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基。在一个实例中, 该 硅烷偶联剂为 : 0011 0012 二烯丙基丙基异氰脲酸酯三甲氧基硅烷。 0013 在另一实施方案中, 提供了一种合成所述硅烷偶联剂的方法。该方法包括在热和 催化剂存在下, 使 HSi(OR1)3与反应从而合成式 I 的硅烷偶联剂, 其中至 少两个 R 基团为烯丙基且其余 R 基团为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙 基,。
13、 且 R1如上所定义。在一个实例中, 所得硅烷偶联剂为二烯丙基丙基异氰脲酸酯三甲氧 基硅烷。 0014 在再一实施方案中, 提供了一种印刷电路板, 其包括基底, 如玻璃布, 和该基底上 的清漆涂层, 如聚苯醚 / 三烯丙基异氰脲酸酯树脂。该印刷电路板还包括位于所述清漆涂 层和基底之间的用以将清漆涂层偶联到基底上的硅烷偶联剂。 该硅烷偶联剂如上所述由式 I 定义。 0015 在又一实施方案中, 提供了一种制造印刷电路板的方法, 该方法包括将硅烷偶联 剂施加到基底, 如玻璃布上。接下来, 在该硅烷偶联剂上施加清漆涂层如聚苯醚 / 三烯丙基 异氰脲酸酯树脂使得硅烷偶联剂位于清漆涂层和基底之间。 然后。
14、, 使基底、 偶联剂和清漆涂 层经受固化条件, 如在真空下加热, 以限定印刷电路板。所述硅烷偶联剂如上所述由式 I 定 义。 具体实施方式 0016 根据本发明的一个实施方案, 提供了一种用于印刷电路板 (PCB) 如高温 PCB 的硅 烷偶联剂。 0017 该硅烷偶联剂由下式定义 : 说 明 书 CN 102317295 A CN 102317301 A3/5 页 7 0018 式 I, 0019 其中至少一个 R为烯丙基且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂 环或烯丙基 ; 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基。在一个实例中, 每 个 R均。
15、为烯丙基。在另一实例中, R1为烷基。在再一实例中, 每个 R均为烯丙基且 R1为 具有 1-18 个碳原子的烷基。在另一实例中, 至少一个 R1为甲基。在又一实例中, 该硅烷偶 联剂为 : 0020 0021 二烯丙基丙基异氰脲酸酯三甲氧基硅烷。 0022 式 I 的硅烷偶联剂引入烯丙基异氰脲酸酯配体作为有机官能团并设计为与现有 树脂体系如聚苯醚(PPO)/三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)树脂相互作用。 尤其是, 在清漆固化 而形成与基底的玻璃纤维紧密结合的交联树脂时, 所述硅烷偶联剂的烯丙基可与 TAIC 的 烯丙基共反应。尽管聚苯醚 (PPO)/ 三烯丙基异氰脲酸酯 (TAIC) 树脂在本。
16、文中认为适合用 于经由硅烷偶联剂偶联到玻璃纤维基底, 但是预期可将任意烯属不饱和单体用作清漆。为 此, 除了 TAIC( 或它的二烯丙基类似物 ), 还可使用乙烯基 - 或甲基丙烯酰基封端的 PPO、 双 酚的任意二烯丙基醚(如美国专利No.4,774,282所述, 明确将其整个内容通过引用并入本 文 ) 或烯丙基改性的氰酸芳基酯 ( 例如 1- 烯丙基 -2- 氰酰苯 ) 等。 0023 并且, 尽管所述硅烷偶联剂通常可由现有技术已知的方法合成, 但是下文显示了 对合成式 I 的硅烷偶联剂所提出的反应机理的示意流程 : 0024 说 明 书 CN 102317295 A CN 1023173。
17、01 A4/5 页 8 0025 式 I。 0026 在以上示意流程中, 就烯丙基异氰脲酸酯配体而言, 至少两个 R 基团为烯丙基且 其余 R 基团为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基 ; 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基。 在一个实例中, 烯丙基异氰脲酸酯配体为TAIC, 即每个 R 均为烯丙基, 且氢化硅化合物为三甲氧基氢化硅, HSi(OCH3)3, 即 R1为甲基, 使得所得硅烷 偶联剂为二烯丙基丙基异氰脲酸酯三甲氧基硅烷。在另一实例中, 每个 R 均为烯丙基。在 再一实例中, R1为烷基。在又一实例中, 每个 R 均为烯丙基且。
18、 R1为具有 1-18 个碳原子的烷 基。 0027 进一步就硅烷偶联剂的合成而言, 使所述烯丙基异氰脲酸酯配体与氢化硅化合物 反应而通过在双键加成而降低烯丙基异氰脲酸酯配体的烯烃官能度。该反应在热 () 和 催化剂, 如过渡金属催化剂, 例如氯铂酸存在下进行。 认为反应条件和化学计量的明智选择 限制了与 TAIC 的单烯丙基的反应性。可使用基于反应物总重量为 3-20 重量的催化剂。 在另一实例中, 重量百分数范围可为 4-8, 且在另一实例中, 重量百分数可为 5。反应温度可 为 55-120。反应的完成可由测量放热量 ( 经由示差扫描量热法 ) 测定。代表性的反应时 间为 15-20 小。
19、时。反应可在甲苯或其他合适溶剂中进行。反应产物可通过经由旋转蒸发或 本领域熟练技术人员已知的其他合适技术除去溶剂而分离。 并且, 如果需要, 可使用分馏以 分离烯丙基丙基异氰脲酸酯衍生物。就催化剂而言, 过渡金属催化剂如铂催化剂适合用于 该合成方法中。铂催化剂的实例包括氯铂酸以及公开于美国专利 No.5,260,399 中的那些, 明确地通过引用将其整个内容并入本文。还可使用 Wilkinson 催化剂, RhCl(C6H5)3P3。还 可将 Ashby 催化剂 (1.75 重量铂, 在乙醇中 ) 用于该类硅氢化反应中, 还有 Lamoreaux 催 化剂(3.5重量铂, 在辛醇中)以及Kar。
20、stedt催化剂(Pt2(CH2CH)Me2Si)2O)3)。 说 明 书 CN 102317295 A CN 102317301 A5/5 页 9 其 他 代 表 性 实 例 包 括 RhX(CO)(PR3)2; RhH(CO)(C6H5)3P3; IrCl(CO)(C6H5)3P2; IrI(CO)(C6H5)3P2; IrH(CO)(C6H5)3P3; Pt(C6H5)3P4; 反式 -Pt(C6H5)3P2Cl2; 顺 式 -Pt(C6H5)3P2C12; Pt(C6H5)3P2(C2H4) ; Pt(C6H5)3P2O2;反 式 -PtHCl(C6H5)3P2;顺 式 -PtHCl(。
21、C6H5)3P2; Pt(PF3)4; Pd(C6H5)3P2Cl12; Pd(C6H5)3P4; Pd(C6H5)3P2(CH3CO2)2; Ni(C6H5)3P4; Ni(C6H5)3P2Cl2; Co(C6H5)3P2Cl2; 和 Ru(C6H5)3P3Cl2。 0028 所得式I的硅烷偶联剂可将清漆涂层偶联或键合到PCB基底如玻璃布上从而限定 层压材料或层压的 PCB。特别地, 所得硅烷偶联剂可经由已知方式如浸涂法施涂到基底上。 然后, 将该经处理的基底如玻璃基底通过本领域已知的方法用清漆如 PPO/TAIC 清漆涂覆。 此后, 使该层压材料经受固化条件, 例如如本领域已知的在真空下加。
22、热, 这得到共价结合到 玻璃纤维上的交联相。此外, 如市售硅烷那样, 三烷氧基水解得到硅烷醇, 其与玻璃表面上 的羟基反应并在失去水时形成 Si-O-Si 键。此外, 与三烷氧基硅烷连接的丙基为疏水性的, 进一步防止水进入树脂 / 玻璃界面并改善了 CAF 耐受性。 0029 尽管本发明已通过描述其一个或多个实施方案而说明, 且所述实施方案已尽可能 详细地描述, 但它们不用于限制或以任何方式限制所附权利要求书的范围于此细节。额外 的优点和改进将对本领域熟练技术人员而言容易得出。在较宽方面, 本发明因此不限于所 示和所述的具体细节、 代表性产物和 / 或方法和实例。因此, 可背离这类细节而不背离。
23、通常 本发明概念的范围。 说 明 书 CN 102317295 A CN 102317301 A1/2 页 10 1. 印刷电路板, 包括 : 基底 ; 所述基底上的清漆涂层 ; 和 位于所述清漆涂层和基底之间用以将所述清漆涂层偶联到基底上的硅烷偶联剂, 所述 硅烷偶联剂由下式定义 : 其中至少一个 R为烯丙基且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或 烯丙基, 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基。 2. 权利要求 1 的印刷电路板, 其中每个 R均为烯丙基。 3. 权利要求 1 的印刷电路板, 其中 R1为烷基。 4. 权利要求 1 的印刷。
24、电路板, 其中每个 R均为烯丙基且 R1为具有 1-18 个碳原子的 烷基。 5. 权利要求 1 的印刷电路板, 其中所述硅烷偶联剂为 6. 权利要求 1 的印刷电路板, 其中所述基底包括玻璃且所述清漆涂层为聚苯醚 / 三烯 丙基异氰脲酸酯树脂。 7. 制备印刷电路板的方法, 包括 : 将硅烷偶联剂施涂到基底上, 所述硅烷偶联剂由下式定义 : 其中至少一个 R为烯丙基且另一个为氢、 烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或 烯丙基, 且 R1为烷基、 环烷基、 芳基、 杂芳基、 非芳族杂环或烯丙基 ; 在所述硅烷偶联剂上施加清漆涂层, 其中所述硅烷偶联剂位于所述清漆涂层之间 ; 和 按照条约第19条修改的权利要求书 CN 102317295 A CN 102317301 A2/2 页 11 使所述基底、 硅烷偶联剂和清漆涂层经受固化条件以限定印刷电路板。 8. 权利要求 7 的方法, 其中每个 R均为烯丙基。 9. 权利要求 7 的方法, 其中 R1为烷基。 10. 权利要求 7 的方法, 其中每个 R均为烯丙基且 R1为具有 1-18 个碳原子的烷基。 11. 权利要求 7 的方法, 其中所述硅烷偶联剂为 12.权利要求7的方法, 其中所述基底包括玻璃且所述清漆涂层为聚苯醚/三烯丙基异 氰脲酸酯树脂。 按照条约第19条修改的权利要求书 CN 102317295 A 。