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覆铜板用新型环氧树脂综述
PCB基板材料用新型环氧树脂发展综述
中国电子材料行业协会经济技术管理部 祝大同
摘要:本文对日本近年在高性能PCB基板材料用新型环氧树脂的品种、性能及应用进行了阐述。
关键词:印制电路板、基板材料、覆铜板、环氧树脂
Development of new epoxy resin used in PCB base material
ZHU DATONG
Abstract: Recent variety, performance, application of Japanese new epoxy resin used in high performance PCB base material were reviewed.
Keywords: printed circuit board; base material; copper clad laminate; epoxy resin
日本已成为目前世界上为印制电路板(PCB)基板材料提供新型、高水平环氧树脂品种最多的国家。开发PCB基板材料用高性能新型环氧树脂,已是不少日本环氧树脂生产厂家(多为世界著名的厂家)的主要课题,这类环氧树脂产品销售量在这些厂家所生产的高性能环氧树脂众多产品中占有着重要地位。同时,它也对日本的覆铜板(CCL)技术发展起到了重要的支撑、协助作用。日本这类环氧树脂产品,在某种意义上讲,代表着基板材料用环氧树脂的技术发展的新趋向。
笔者在三年前,曾著文对日本的PCB基板材料用高性能环氧树脂的发展作过综述,并发表在贵刊。[1] 而近两、三年,由于随着PCB、CCL技术新发展,日本环氧树脂业又开发出一批新型PCB基板材料用高性能环氧树脂产品,并且在PCB基板材料上得到了不小的应用成果。本文将对这些品种、性能、应用等加以阐述。
低热膨胀系数性的环氧树脂—— HP-4032 / HP-4032D
日本DIC株式会社(原称大日本油墨化学工业株式会社,2008年4月1日更名)根据市场需求近年很注重具有热膨胀系数(CTE)性的环氧树脂的开发。[2] [3] 在近几年推出的新性能环氧树脂品种中,有四类产品在热膨胀系数性上较突出,它们是HP-7200(系列)、HP-5000、EXA-1514、HP-4032(D)。其中,到目前为止,以HP-4032 / HP-4032D环氧树脂产品在热膨胀系数特性上表现更佳(见图1)。
图1
表1所示了HP-4032D在主要性能上与DIC株式会社所生产的酚醛型环氧树脂()、多官能环氧以及其它含萘结构型环氧(HP-5000)对比。
表1 HP-4032D的主要性能
类型 产品形态 软化点℃ 环氧当量
g/eq 熔融粘度
mPa.s,150℃下 固化物
Tg* ℃ N-665(ECN) 酚醛型环氧树脂 固态 65-74 202-212 2.0-4.0 187 HP-7200 DCPD型多官能环氧 固态 56-66 202-212 0.1-2.0 175 HP-5000 含萘结构型环氧 固态 58 250 70 HP-4032D 含萘结构型环氧 140 500-600(50℃)
/23000(25℃)Tg以上的CTE,要比含苯环结构环氧树脂和双酚A型环氧树脂分别低10ppm和18ppm,这是由于在环氧树脂中萘缩合多环芳香族结构抑制了树脂主链分子的自由活动。而且它比双酚A型环氧树脂固化物的破坏韧性高出许多,是由于含萘结构环氧树脂具有低交链密度的结构特点。在环氧树脂固化物的吸水率高低,与在其固化反应中环氧基开环而生成出羟基的多少(即在固化物中的羟基浓度)相关。而含萘结构环氧树脂固化物之所以具有很底的吸水率的特性,是由于引入萘结构后造成树脂的官能团密度降低所在。
究其含萘结构环氧树脂固化物的低热膨胀系数性的原因,除了含萘结构环氧树脂分子结构抑制了树脂主链分子的自由活动外,日立化成工业株式会社的覆铜板专家高根沢伸等还提出,含萘结构环氧树脂的分子呈平面构造,也使得这种树脂分子之间易于相互发生作用。分子间相互作用的结果构成了“堆积效果”(stacking)的构形(见图2)。这样就对它的分子链的活动有了更加的约束性。[5][6] 受热时,树脂的膨胀系数表现得就小。
图2 多环芳香族型树脂堆积结构效果的概念示意图
在DIC株式会社目前的环氧树脂中有两大系列的含萘结构型环氧树脂产品。[2] [7][8] 但是它们在性能的侧重点方面有所不同:HP-4700系列产品是一种四官能团结构的含萘环氧树脂,它具有超高耐热性,固化物的Tg达到245℃。而HP-4032系列产品具有双官能团结构,它萘分子结构的存在,使得主链分子更具有刚直性和平面构造的特征。因此它的固化物具有很高的机械强度和低的热膨胀系数。含萘结构型环氧树脂在应用于有低热膨胀系数要求的
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