改善印刷电路基板材料的组合物.pdf

本发明是一种改善印刷电路基板材料的组合物，其组成主要包括：(a)含溴环氧树脂，其溴含量15～25％，环氧当量250～600；水解氯含量为小于500ppm；使用量为100份；(b)硬化剂；使用量约为2.4～3.2份；(c)催化剂；使用量约为0.01～1.0份；(d)填充物：为无机填充物，粒径为1um～100um，含量约为15～50份；(e)分散剂；使用量约为0.1～1.0份；(f)稀释剂。通过调整胶配方，达到了增进电路板的可信赖性目的，其是具增加Anti-CAF(抗玻纤漏电)的容忍度以及较佳耐热性，并降低所述的基板材料的Z-轴膨胀系数，以满足对于更高阶，可靠度更好的板材的需求。

1、  一种改善印刷电路基板材料的组合物，其特征在于，其组成主要包括：
(a)含溴环氧树脂，其溴含量15～25％，环氧当量250～600；水解氯含量为小于500ppm；用量为100重量份；
(b)硬化剂；用量约为2.4～3.2重量份；
(c)催化剂；用量约为0.01～1.0重量份；
(d)填充物：为无机填充物，粒径为1um～100um，含量约为15～50重量份；
(e)分散剂；用量约为0.1～1.0重量份；
(f)稀释剂；10～100重量份。

2、  根据权利要求1所述的改善印刷电路基板材料的组合物，其特征在于：所述的填充物是碳酸钙或者滑石粉。

3、  根据权利要求1所述的改善印刷电路基板材料的组合物，其特征在于：硬化剂是二氰二胺。

4、  根据权利要求1所述的改善印刷电路基板材料的组合物，其特征在于：使用的催化剂选自2-甲基咪唑，2-乙基-4-甲基咪唑，2-苯基咪唑，苯基二甲胺之类的叔胺。

5、  根据权利要求1所述的改善印刷电路基板材料的组合物，其特征在于：使用的分散剂是氨基硅烷偶合剂。

改善印刷电路基板材料的组合物
技术领域
本发明涉及一种改善印刷电路基板材料的组合物，尤指一种可同时改善印刷电路基板材料的抗玻纤漏电，Z-轴膨胀系数以及使之耐热性好的组合物。
背景技术
在印刷电路板的制作中，由于线距以及孔距日益高密度化，其对板材的要求也更加严谨，以确保电路板在更严格的高温高湿，高电压下使用环境下操作，仍有优良的机械以及电性上的信赖性。
现有技术中使用的板材，在Anti-CAF，Z-轴膨胀系数，以及耐热性等特性上较差，因此在高热高湿的环境下，易发生板材分层，镀铜裂痕以及电性失效的可能。
本案发明人鉴于上述现有系统所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并经多年苦心孤诣潜心研究以及测试后，终于成功研发完成本案改善印刷电路基板材料的组合物。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种改善印刷电路基板材料的组合物，其可增加Anti-CAF(抗玻纤漏电)时数以及较好的耐热性，以满足对于更高阶，可靠度更好的板材的需求。
本发明另一目的在于提供一种改善印刷电路基板材料的组合物，其主要是通过增加无机添加物来降低所述的基板材料的Z-轴膨胀系数，以达到增进电路板的可信赖性目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种改善印刷电路基板材料的组合物，其特征在于，其组成主要包括：
(a)含溴环氧树脂，其溴含量15～25％，环氧当量250～600；水解氯含量为小于500ppm；用量为100重量份；
(b)硬化剂；用量约为2.4～3.2重量份；
(c)催化剂；用量约为0.01～1.0重量份；
(d)填充物：为无机填充物，粒径为1um～100um，含量约为15～50重量份；
(e)分散剂；用量约为0.1～1.0重量份；
(f)稀释剂；用量为10～100重量份
含溴环氧树脂是指环氧树脂结构中有溴存在的环氧树脂，为一般市售产品，其分子量为500-50000；溴化环氧树脂是近年发展起来的一种新型环氧树脂，它不但具有一般环氧树脂的优良的电气绝缘性和粘接性，还具有优异的自阻燃性，现已广泛应用于各种阻燃电子元件上。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：
1.增加Anti-CAF(抗玻纤漏电)的容忍度。
2.可有效降低基材Z-轴膨胀系数，以增进电路板的可信赖性。
附图说明
图1是旧板材未掺用改性剂(指填充物及分散剂等)的环氧树脂基板TMA测试Z-轴膨胀系数(％)曲线分析图；
图2是本发明的基板材料在掺杂碳酸钙(CaCO3)后再通过TMA测试的Z-轴膨胀系数(％)曲线分析图；
图3是本发明的基板材料在掺杂滑石粉(Talc)后再通过TMA测试的Z-轴膨胀系数(％)曲线分析图；
图4是本发明与现有基板材料同时经Anti-CAF(抗玻纤漏电)时数测试的曲线分析图。
具体实施方式
本发明是提供一种改善印刷电路基板材料的组合物，其主要是增加树脂与玻璃布的湿润(wetting)效果，以达到增加抗玻纤漏电(Anti-CAF)时数的目的，并可同时维持降低Z-轴膨胀系数以及提升耐热性的特性，该组合物的主要组成包括有：
(1)含溴环氧树脂(epoxy)：使用的含溴环氧树脂，其溴含量为15～25％，环氧当量(Epoxy Equivalent Weight，EEW)为250～600，水解氯含量小于500ppm。
(2)硬化剂：使用的硬化剂为二氰二胺(dicyandiamide)或酚类(phenol)硬化剂。
(3)催化剂：使用的催化剂是叔胺如.2MI(2-甲基咪唑)，2E4MI(2-乙基-4-甲基咪唑)，2PI(2-苯基咪唑)，BDMA(苯基二甲胺)等，用量为0.01～1.0重量份。
(4)填充物：为无机填充物，粒径为1um～100um的碳酸钙(CaCO3)，滑石粉(Talc)。
(5)分散剂：使用的分散剂为氨基硅烷偶合剂(Amino-Silane)。
(6)稀释剂：可使用丙酮，甲乙酮，环己酮，1-甲氧基-2-丙醇，乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯，DMF(二甲基甲酰胺)。其中：
所述的含溴环氧树脂，当曝露叠层物在火焰或高温时，可放出溴，以迟缓燃烧，以形成清漆而浸透在织造玻璃布中，形成难燃叠层物，使之具有良好焊接耐热以及抗泡性，其最佳溴含量范围为15～25％，环氧当量(Epoxy EquivalentWeight，EEW)为250～600，使用量约为100重量份。
其中环氧当量若高于600会使树脂与玻纤束间的湿润(wetting)状态变差，若低在250，会有流胶过大的现象，而水解氯含量若大于500ppm，则会因氯基残留而影响硬化反应的进行。
所述的硬化剂是二氰二胺(dicyandiamide)，其分子量为83，其分子结构中含有1个伯胺，1个仲胺，以及1个叔胺，其在室温(20`℃～30℃)下不会发生化学反应，要温度在170℃以上才会反应，故可长时间存放，其使用量约为2.4～3.2重量份，若低在2.4份则环氧树脂的硬化程度不足，若高于3.2份，则会有硬化剂析出的现象。所述的酚类(phenol)硬化剂，其分子量为100～1000，其分子结构中至少含有1个活性氢反应基，其使用量为20～60份，若低在20份则环氧树脂的硬化程度不足，若高于60份，则会有流胶过大的现象。
所述的催化剂是叔胺，如2MI(2-甲基咪唑)，2E4MI(2-乙基-4-甲基咪唑)，2PI(2-苯基咪唑)，BDMA(苯基二甲胺)等，叔胺的特性为降低反应温度，若未使用叔胺，则硬化反应在170℃左右才开始，若使用叔胺则硬化反应在120℃左右就发生，且其使用量约为0.01～1.0重量份，若使用量太高，则会导致树脂固化，交联反应速度过快，影响储存时间，用量太小，则会使树脂固化程度下降。
所述无机添加物为粒径1～100um碳酸钙(CaCO3)，滑石粉(Talc)，无机添加物的选择以不影响原材料的特性、并且能达到所要改善的目标为准，使用量约为15～50重量份，若使用量太高，则使生胶水太粘稠，影响其与玻璃布的湿润(wetting)，用量太小，则无效果。
另为使所述的无机添加物在环氧树脂中分散均匀，本配方添加分散剂，其使用的分散剂为氨基硅烷偶合剂，用来改善无机物以及织造玻璃布间的结合稳定性，而达到分散均匀的目的，且此类偶合剂无重金属存在，不会对人体造成不良影响，使用量为0.1～1.0份，若使用量太高，则加快反应，影响储存时间，用量太小，则无显著改善结合稳定性的效果。
所述的稀释剂其选用的原则为在含浸至玻璃布上时，在70～170℃下干燥后不残存在材料中，如可使用Acetone(丙酮)，MEK(甲乙酮)，cyclohexanone(环己酮)，PM(1-甲氧基-2-丙醇)，PMA(乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯)，DMF(二甲基甲酰氨)。
实施例一：
下面所述“份”数均为重量份。
将100份的环氧树脂与2.3份的硬化剂以及0.15份的催化剂，在室温下通过搅拌器混合60分钟后，再加入填充物(碳酸钙)25份以及分散剂0.8份以及稀释剂10份。
配方份数
EpoxyResolution 1134100
硬化剂Dicy2.3
催化剂2E4MI0.15
填充物碳酸钙25
稀释剂PM10
分散剂amino-silane0.8
将前述的成分在室温下搅拌120分钟后，得到本发明组合物(清漆状，下面称为“清漆”)，再将所调的该清漆在滚筒式含浸机上将清漆含浸在7628玻璃布上。
将前述经含浸的玻璃布以7628*5的厚度(39mil)在最外层两面与各一张1oz的铜箔进行压合后，再将压合后的基板进行特性检测。
实施例二：
将100份的环氧树脂与2.4份的硬化剂以及0.1份的催化剂，在室温下通过搅拌器混合60分钟后，再加入填充物(滑石粉)25份以及分散剂0.8份以及稀释剂10份。
配方份数
EpoxyResolution 1134100
硬化剂phenol30
催化剂2MI0.1
填充物滑石粉25
稀释剂PM10
分散剂amino-silane0.8
将前述的制备在室温下搅拌120分钟后，再将所调的清漆在滚筒式含浸机上将清漆含浸在7628玻璃布上。
将前述经含浸的玻璃布以7628×5的厚度(39mil)在最外层两面与各一张1oz的铜箔进行压合，再将压合后的基板进行特性检测。
新旧板材特性比较：
旧板材如图一所示，是环氧树脂未掺用改性剂，所压制的基板TMA检测分析结果，其X-轴为49.45℃至259.31℃，并得到Z-轴膨胀系数4.211％％..
新材料，如图2、图3所示，是将环氧树脂分别掺用碳酸钙(CaCO3)以及滑石粉(Talc)的无机添加物后，再分别通过TMA仪器检测的Z-轴膨胀系数(％)曲线分析图，其中在掺用碳酸钙(CaCO3)后(如图2所示)，其X-轴为49.45℃至259.31℃，并得到Z-轴膨胀系数为3.321％，而经掺用滑石粉(Talc)后(如图3所示)，其X-轴为49.94℃至为258.73℃，并得到Z-轴膨胀系数为(3.298％)，故可有效降低Z-膨胀系数；再如图4所示，是掺用所述的无机填充物，如：碳酸钙(CaCO3)、滑石粉(Talc)前与掺用后，在85℃/RH85％/100VDC的条件环境中分别检测其在0～1500时数(hr)中的抗玻纤漏电(Anti-CAF)数值的变化情形，如下表一所示：
表一：未掺杂填充物前与掺用后的Anti-CAF的测试分析数据比较：
(测试条件：85℃/RH85％/100VDC，Pitch0.7mm，)
           未加改性剂      加有改性剂
0          4.38E+09        1.62E+10
100        4.94E+10        5.48E+10
200        6.19E+10        5.26E+10
300        5.99E+10        3.82E+10
400        6.39E+10        1.16E+10
500        6.29E+10        1.80E+10
600         6.28E+10        2.31E+10
700         7.42E+10        2.27E+10
800         7.68E+10        3.00E+10
900         8.03E+10        2.39E+10
1000        8.91E+10        3.16E+10
1100        7.52E+10        2.48E+10
1200        1.00E+06        1.59E+10
1300        3.14E+10
1400        2.13E+10
1500        2.01E+10
1600        1.89E+10
1700        1.48E+10
1800        1.50E+10
1900        2.19E+10
2000        2.91E+10
2100        2.06E+10
2200        1.53E+10
2300        3.41E+10
2400        3.34E+10
2500        3.63E+10
2600        2.56E+10
2700        2.04E+10
2800        2.79E+10
2900        1.83E+10
3000        1.84E+10
由上述表一配合图4所揭示可明显发现，当未掺用无机填充物(未加改性剂)时，其阻抗值在1000(Hr)的前尚能维持至预设1.00E+09ohm以上，使的具有抗玻纤漏电效能，但若超过1000(Hr)则会骤降至1.00E+06ohm以下，而产生CAF(Conductive Anodic Filament)漏电的情况.
反观，有掺用填充物(加改性剂)的样本，其在0～3000(Hr)的时数检测范围中，阻抗值都可维持在预设1.00E+09ohm以上，如此即可完全避免产生CAF(Conductive Anodic Filament)漏电机会，同时维持原有板材的特性，而极具产业利用价值.
综上所述显示新板材(加改性剂)与旧板材(未加改性剂)相较在抗玻纤漏电，Z-轴膨胀系数，热应力等三方面同时有明显改善，兹整理如下表二所示：
表二：新旧材料主要特性比较

特点以及功效：
本发明所提供的改善印刷电路基板材料的组合物，及其他现有基板材料相互比较时，更具有下列的优点：
1.增加Anti-CAF(抗玻纤漏电)的容忍度。
2.可有效降低基材Z-轴膨胀系数，以增进电路板的可信赖性。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。