浅谈高耐热环氧玻璃布层压板的制作.docVIP

浅谈高耐热环氧玻璃布层压板的制作 摘 要 | 本文在双酚A环氧树脂中加入一定量的耐热性环氧，采用热塑性酚醛树脂作固化剂，制作了一种耐热性能良好的环氧玻璃布层压板。 关键词 | 环氧树脂，热塑性酚醛树脂，固化剂 一、 前言 早在90年代初，国外已在开发研究各种高耐热覆铜箔环氧玻璃布层压板，如日本覆铜板界用线性酚醛树脂代替传统FR-4中的双氰胺固化剂，不仅提高了板材的玻璃化温度Tg，还改善了板材的耐金属离子迁移性。随后日立化成公司和松下电工公司也相继开发出高Tg的FR-4覆铜板。目前日本、美国的无铅化产品已达数十种，其玻璃化温度从140～200℃，分别满足不同层次耐热性要求。近年来随着欧盟禁铅指令的推行，传统的FR-4覆铜板已远远不能满足焊接过程中要承受的高温要求，因此具有高耐热性的环氧玻璃布层压板愈来愈受到业界的重视。 二、方案构思和设计 环氧玻璃布层压板是玻璃布、树脂和铜箔的有机结合体。玻璃布和铜箔的耐热性不言而喻是很高的了。那么环氧玻璃布层压板耐热性的高低就直接取决于树脂了，即高分子化合物的耐热性。一般耐热性良好的化合物其化学结构需满足：①分子链中有芳杂环结构；②分子链间具有高度的引力或氢键，以增加链密度；③分子链中活性基团较多，有利于提高固化物的交联密度；④分子链段间不易旋转，具有一定的刚性。 针对以上化学结构，对于环氧玻璃布层压板来说，不外乎是从树脂体系着手，对环氧树脂、固化剂和促进剂分别进行优选，调整比例以达到最佳性能。 2.1 环氧树脂的选择 双酚A环氧树脂是含有不同聚合度分子的混合物，树脂中的缩水甘油醚基团是柔性链段，可以降低树脂的粘度，提高工艺性能，但固化物的耐热性低。要提高其环氧固化物的耐热性必须引入多官能度化的环氧以提高交联密度，或者引入耐热性环氧，从而提高耐热性。 近年来以提高环氧耐热性为目的，开发研制出了很多类型的多官能团环氧和耐热性环氧。如双酚S环氧、萘环酚醛型、甲酚酚醛环氧型、酚醛环氧型、4，4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油醚(TGDDM)、二环二烯酚醛型、杂环型环氧树脂等。尤其是甲酚甲醛环氧和酚醛环氧树脂均具有环氧基含量高，树脂黏度大，固化物交联密度大，具有优良的热稳定性、力学性能、电绝缘性能、耐水性和耐腐蚀性，而且价格适中，是制备耐热性环氧树脂的最佳选择。关于几种耐热环氧和其固化物的玻璃化温度见表1。 表1 耐热环氧、固化剂及其固化物的Tg 从表1可以看出，耐热性环氧树脂，在高温固化剂的作用下，其固化物的Tg均较高。但从成本和实用的角度出发，我们的高耐热环氧树脂以双酚A环氧为主体，加入一定比例的邻甲酚环氧树脂或酚醛环氧树脂。 2.2 固化剂的选择 环氧树脂固化物的性能取决于环氧树脂的性能、固化剂和其它助剂以及它们与环氧树脂之间的相互影响及合理配合。这一点在表1中就有体现。 常用的高温型固化剂是芳香族多胺化合物，如二氨基二苯甲烷(DDM)、二氨基二苯砜(DDS)、间苯二胺(MPDA)、二氨基二苯醚双酚A等。在这些化合物中均含有苯环，利用其固化环氧树脂，可以增加环氧固化物中的芳杂环结构，从而提高固化物的耐热性。但通过多批实验，发现该类固化剂，尽管树脂体系工艺操作性良好，但储存期较短，不利于大型化生产。 近年来随着树脂合成工业的发展，热塑性酚醛树脂的种类是越来越丰富，性能也越来越优异，加上原料易得，价格低廉，其应用是越来越广泛，尤其是随着欧盟禁铅指令的日趋逼近，热塑性酚醛树脂作为高耐热环氧树脂中的固化剂更是备受青睐。这是因为在热塑性酚醛树脂中，一方面含有大量的苯环等刚性结构，树脂本身的耐热性较高，另一方面热塑性酚醛树脂中酚核上存有未反应的活性点(酚羟基、羟甲基)，可与环氧树脂中的环氧基交联反应，形成不溶不熔的固化产物。利用其固化环氧，可增加树脂体系中芳香族结构的含量，从而提高固化物的耐热性。因此在我们的高耐热环氧树脂中选用热塑性酚醛树脂作为固化剂。 三、树脂体系中各组分用量的确定 3.1 耐热性环氧树脂用量的确定 耐热性环氧树脂尽管具有较高的耐热性和热稳定性，但在耐热环氧树脂体系中，耐热性环氧树脂的用量并非越多越好。这一方面是由于耐热性环氧的交联密度大或者刚性成份较多，固化物的脆性较大，另一方面耐热性环氧的价格比一般的双酚A环氧高，量多势必使成本增加。经过多批试验，总结的耐热性环氧树脂的用量见表2。 3.2 固化剂用量的确定 用热塑性酚醛树脂作固化剂，其用量的多少对固化物的性能影响很大。关于环氧树脂与热塑性酚醛树脂不同质量比，固化反应热量变化情况见上表3。 深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于1997年，是线路板行业十强企业，总部设在深圳，研发和生产分布在深圳、惠州和西安等地，为客户提供产