介绍一种含软性填料的阻燃覆铜板组合物的制作方法

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本发明属于印刷线路板(PCB)设计与制造领域,具体涉及一种含软性填料制作的阻燃覆铜板组合物。



背景技术:

近五十年来,诸如焊料、焊膏之类的铅及其合金等在电子PCB的电镀、HASL、焊接和组装等加工领域得到了广泛的应用。如果这些含铅电子产品在制造、加工、储运和废弃过程中处置不当,铅及其铅离子就会渗透入土壤和水源中,造成污染并通过鱼、虾、蔬菜等食物链、呼吸、饮水等物质循环途径进入人体。铅会在人体血液中积累,达到一定浓度时会引起中毒,表现为多动症、注意力不集中、智力减退甚至痴呆;消化系统会引起食欲不振、腹痛、腹泻或便秘等;造血系统表现为贫血、缺锌;对小孩会引起发育迟缓等。从而在20世纪90年代引起了科学家和各国政府的高度重视。

2003年2月13号,欧盟颁布了RoHS和WEEE两大指令,要求“2006年7月1号起,新投放到欧洲市场的电气电子产品不得含有:铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)等6种有毒物质”。而作为世界工厂及世界PCB产量第一的中国,必定会紧随欧洲的步伐,实现无铅化。

在印刷线路板(PCB)制造行业,为适应无铅焊料的推广,须相应提高覆铜板的耐热性、降低的膨胀系数,前期业界的做法通常是在树脂基板配方中加入SiO2、Al2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2等矿物填料或无机填料,但以上填料都有一个共同特点,莫氏硬度较高。业界习惯性把硬度分为三段:莫氏硬度10-8为高硬度、莫氏硬度7-4为中硬度,莫氏硬度3以下为低硬度(软性材料),含有中高莫氏硬度填料的覆铜板在钻孔加工及锣外形时对钻咀及锣刀的磨损很大,所占成本比例较高。

因此,为适应无铅焊料的发展趋势,开发软性材料的覆铜板和半固化片已成为业界的一个必然选择,开发软性填料并对其进行物理和化学改性不仅可以改善磨损的问题、可降低成本,还能改进覆铜板的热膨胀系数、弯曲强度、尺寸稳定性等,因此前景看好。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术印刷线路板(PCB)高硬度的缺陷,以降低对钻咀及锣刀的磨损,从而降低加工成本,提高经济效益,提供符合环保要求的一种含软性填料制作的阻燃覆铜板组合物,为解决上述技术问题,本发明提供以下技术方案:

一种含软性填料的阻燃覆铜板组合物,按重量份数计其第一层配比包括:

阻燃环氧树脂,添加量为60~90份;

软性复合填料,添加量为10~40份;

固化剂,添加量为阻燃环氧树脂量的0.5~5%;

促进剂,添加量为阻燃环氧树脂量的0.05~1%;

溶剂,添加量为配方固体总量的30~60%。

所述阻燃环氧树脂包括含磷环氧树脂、含溴环氧树脂或与无磷溴环氧树脂按任意比例的混合物。

所述含磷环氧树脂为具有如下A型支链或B型支链的结构式(1)至结构式(3)的任何一种或结构式(1)至结构式(3)中任意比例的混合物:

(n=1-1000,本发明下文同此值范围)(1)

所述含溴环氧树脂具有结构式(4)和结构式(5)的任何一种或结构式(4)和结构式(5)中任意比例的混合物:

所述无磷溴环氧树脂具有结构式(6)至结构式(14)结构中的任何一种或结构式(6)至结构式(14)的任意比例的混合物:

一种含软性填料的阻燃覆铜板组合物,所述软性复合填料为第二层配比,包括但不限于硅元素、镁元素、铝元素、锑元素、钡元素的氧化物和硫酸盐的共熔体、共晶体或混合体的粉末,按重量份数计:

铝元素,以Al2O3计含量为26%-82%或更优选为55%-80%;

钡元素,以BaO计含量为4-47%或更优选为10%-30%;

镁元素,以MgO计含量为12%-81%或更优选为50%-80%;

锑元素,以Sb2O3计含量为7-75%或更优选为20%-50%;

硅元素,以SiO2计含量为17%-73%或更优选为40%-70%;

硫酸盐,以SO4-2计含量为3-29%或更优选为5%-14%。

所述粉末的特性表现为平均粒径D50小于8微米且D97小于24微米、亨氏白度大于85、莫氏硬度小于2.3、水中可溶物小于0.10%、PH值6-9、透光率大于88、水分小于1%。

所述固化剂包括结构式(15)的双氰胺、4,4二氨基二苯甲烷(DDM)、4,4二氨基二苯醚(DDE)、4,4二氨基二苯砜(DDS)等芳香族二苯胺的任何一种或任意比例的混合物。

所述促进剂包括2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N-甲基咪唑、2-苯基咪唑、三氟化硼胺单乙胺、硼酸的任何一种或任意比例的混合物。

所述溶剂包括二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、环己酮、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸脂、乙二醇甲醚的任何一种或任意比例的混合物。

一种含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其中含有软性复合填料胶液的制备方法包括三个步骤:

第一步,按第一层配比把环氧树脂、固化剂、固化促进剂和有机溶剂搅拌混合,生产可在40℃-110℃高温下固化的环氧树脂胶液;

第二步,随后在高剪切分散混合状态下按第二层配比加入软性复合填料。

第三步,以该种胶液采取浸渍工艺或层压等工艺将玻璃布上胶,制备出双面覆铜板。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

主要的化学成分为硅元素、镁元素、铝元素、锑元素、钡元素的氧化物和硫酸盐的共熔体、共晶体或混合体的粉末,原料资源丰富、价格低廉,具有特殊层状结构,层内存在强烈的共价键作用,层间存在静电引力以及层板与层间阴离子间存在静电吸引、氢键等非共价键弱相互作用,因此具有一定的热稳定性;其对多种微生物和菌类的生长有显著的抑制作用;莫氏硬度低,可减少对加工设备的磨损,显著降低加工成本。

附图说明

图1是本发明实施例2-1钻咀磨损结果照片;

图2是本发明实施例2-2钻咀磨损结果照片;

图3是本发明实施例2-2钻咀磨损结果照片;

图4是本发明实施例3-1钻咀磨损结果照片;

图5是本发明实施例3-2钻咀磨损结果照片;

图6是本发明实施例3-3钻咀磨损结果照片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并非用于限定本发明。

第一组实施例(1.1-1.12)

在以下表1中汇总了实施例1.1-1.12获得的软性复合填料以重量百分数计的化学成分配比与硬度。

第二组实施例(2.1-2.3)

在以下表2中汇总了实施例2.1-2.3获得的以软性复合填料制得的印刷线路板(PCB)胶液配方:

软性复合填料:采用第一组实施例(1.1和1.7)所制得的软性复合填料各占重量50%混合而成。

阻燃环氧树脂:环氧当量为268g/Eq。

固化剂:双氰胺(DICY,纯度>99.5%)。

促进剂:2-甲基咪唑(2-MI,纯度>99.0%)。

溶剂:丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或者二种。

上述物质的配比见表2所列。

含有软性复合填料胶液的制备方法,包括三个步骤:

第一步,按表2配方把环氧树脂、固化剂、固化促进剂和有机溶剂搅拌混合,生产可在60℃-100℃高温下固化的环氧树脂胶液;

第二步,随后在高剪切分散混合状态下加入软性复合填料。

第三步,以该种胶液经过玻璃布上胶,层压等工艺,制备出双面覆铜板。覆铜板测试结果见表4。

对比例(3.1~3.3)

按照第二组实施例(2.1-2.3)的方法,采用表3所示的配方制备氧化铝、氢氧化铝、硅微粉填充环氧树脂胶液复合材料。其中,氧化铝粒径约为0.8μm,容积密度为3.9g/cm3。氢氧化铝径约为1.8μm,容积密度为2.4g/cm3;硅微粉平均粒径为6.5μm。比表面积>0.65m2/g,松散密度为0.75g/cm3,纯度>99.5%。

以该种胶液经过玻璃布上胶,层压等工艺,制备出双面覆铜板。覆铜板测试结果见表5。

测试方法:

(1)玻璃化转变温度(Tg),测试方法采用差示扫描量热法(DSC)。

(2)热分层时间(T-288),测试方法采用热机械分析法(TMA)。

(3)热膨胀系数(CTE),测试方法采用热机械分析法(TMA)。

(4)燃烧性,按美国UL94标准垂直燃烧法。

(5)钻3000孔,钻咀磨损结果见图1至图6。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

本发明的第一组实施例和第二组实施例具有如下有益效果在于:

主要的化学成分为硅元素、镁元素、铝元素、锑元素、钡元素的氧化物和硫酸盐的共熔体、共晶体或混合体的粉末,原料资源丰富、价格低廉,具有特殊层状结构,层内存在强烈的共价键作用,层间存在静电引力以及层板与层间阴离子间存在静电吸引、氢键等非共价键弱相互作用,因此具有一定的热稳定性;具有特殊的化学组成,其对多种微生物和菌类的生长有显著的抑制作用;莫氏硬度低,可减少对加工设备的磨损,显著降低加工成本。

表1软性复合填料(以重量百分数计的化学成分配比与硬度)

(续)表1软性复合填料(以重量百分数计的化学成分配比与硬度)

表2软性复合填料填充的胶液配方

表3氧化铝、氢氧化铝、硅微粉填充的胶液的配方

表4实施例覆铜板测试结果

表5对比例覆铜板测试结果


技术特征:

1.一种含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:按重量份数计包括:

阻燃环氧树脂,添加量为60~90份;

软性复合填料,添加量为10~40份;

固化剂,添加量为阻燃环氧树脂量的0.5~5%;

促进剂,添加量为阻燃环氧树脂量的0.05~1%;

溶剂,添加量为配方固体总量的30~60%。

2.根据权利要求1所述的含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:所述阻燃环氧树脂包括含磷环氧树脂、含溴环氧树脂或与无磷溴环氧树脂按任意比例的混合物。

3.根据权利要求1所述的含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:所述软性复合填料包括但不限于硅元素、镁元素、铝元素、锑元素、钡元素的氧化物和硫酸盐的共熔体或混合体的粉末,按重量份数计:

铝元素,以Al2O3计含量为26%-82%;

钡元素,以BaO计含量为4-47%;

镁元素,以MgO计含量为12%-81%;

锑元素,以Sb2O3计含量为7-75%;

硅元素,以SiO2计含量为17%-73%;

硫酸盐,以SO4-2计含量为3-29%。

4.根据权利要求1所述的含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:所述固化剂包括结构式(15)的双氰胺、4,4二氨基二苯甲烷(DDM)、4,4二氨基二苯醚(DDE)、4,4二氨

基二苯砜(DDS)等芳香族二苯胺的任何一种或任意比例的混合物。

5.根据权利要求1所述的含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:所述促进剂包括2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、N-甲基咪唑、2-苯基咪唑、三氟化硼胺单乙胺、硼酸的任何一种或任意比例的混合物。

6.根据权利要求1所述的含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:所述溶剂包括二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、环己酮、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸脂、乙二醇甲醚的任何一种或任意比例的混合物。

7.根据权利要求2所述的含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:所述含磷环氧树脂为具有如下A型支链或B型支链的结构式(1)至结构式(3)的任何一种或结构式(1)至结构式(3)中任意比例的混合物:

8.根据权利要求2所述的含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:所述含溴环氧树脂具有结构式(4)和结构式(5)的任何一种或结构式(4)和结构式(5)中任意比例的混合物:

9.根据权利要求2所述的含软性填料的阻燃覆铜板组合物,其特征在于:所述无磷溴环氧树脂具有结构式(6)至结构式(14)结构中的任何一种或结构式(6)至结构式(14)的任意比例的混合物:

技术总结
本发明公开了一种含软性填料的阻燃覆铜板组合物,按重量份数计包括:阻燃环氧树脂添加量为60~90份;软性复合填料添加量为10~40份;固化剂添加量为阻燃环氧树脂量的0.5~5%;促进剂添加量为阻燃环氧树脂量的0.05~1%;溶剂添加量为配方固体总量的30~60%。所述阻燃环氧树脂包括含磷环氧树脂、含溴环氧树脂或与无磷溴环氧树脂按任意比例的混合物;软性复合填料的化学成分为硅元素、镁元素、铝元素、锑元素、钡元素的氧化物和硫酸盐的共熔体、共晶体或混合体的粉末。原料资源丰富、价格低廉,其对多种微生物和菌类的生长有显著的抑制作用;莫氏硬度低,可减少对加工设备的磨损,显著降低成本。

技术研发人员:邓娇容
受保护的技术使用者:深圳市锦昊辉矿业发展有限公司
文档号码:201610552893
技术研发日:2016.07.13
技术公布日:2017.02.15

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