[發(fā)明專利]環(huán)氧樹脂－氮化鋁復合材料在制備高密度印刷線路板中的應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710084130.8
• 申請日: 2007-02-16
• 公開（公告）號: CN101056500A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 容錦泉;吳雋;余大民
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: H05K1/03
• 分類號: H05K1/03;H05K3/46
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 高龍鑫;吳小瑛

技術領域

本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂中添加了氮化鋁納米或微米顆粒而制得的環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料在制備高密度印刷線路板中的應用。

背景技術

隨著PCB復雜化的發(fā)展，傳統(tǒng)PCB材料如玻璃布絕緣材料和樹脂覆銅箔由于缺少超前的性能而被淘汰。因此，人們致力于尋找新的易于加工成印刷線路板的高性能材料。在多種添加劑中，由于氮化鋁(AlN)具有卓越的性能和潛在的多領域用途，已引起研究人員的注意。例如，氮化鋁熱傳導性強，熱膨脹系數(shù)小，機械性能好，這些性能使其適合用作電子基板。添加了氮化鋁的PCB材料因此綜合了多種優(yōu)越性能。

隨著高密線路設計和設備小型化的發(fā)展，線路中的銅線變得越來越細。環(huán)氧樹脂基板和印刷線路板中銅線的熱膨脹系數(shù)的匹配性也就變得越來越重要，尤其是對于多層壓板而言，更需如此要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于獲得一種尤其適用于高可靠性的高密度印刷線路板的基板材料，該材料的熱膨脹系數(shù)低，熱機械性能高，打孔得到的盲孔的錐度角小、底面平坦，能滿足高可靠性和高密度印刷線路板的要求。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料，其中該復合材料中的氮化鋁為納米或微米顆粒。

本發(fā)明還提供了一種制備上述環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料的方法。

本發(fā)明所提供的環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料中的氮化鋁顆粒的粒徑為10nm-50μm，所述氮化鋁顆粒的重量為復合材料總重的5-70wt％。

本發(fā)明的環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料是通過如下制備方法而制得，該方法主要包括如下步驟：

用偶聯(lián)劑預處理氮化鋁納米或微米顆粒表面；

將溶劑加入到氮化鋁顆粒中，然后用超聲攪拌器攪拌；

將上述氮化鋁溶液與環(huán)氧樹脂體系充分混合均勻，成為均一的分散液；以及

將上述分散液注入模具中，然后真空除氣，最后固化。

現(xiàn)有研究表明在將氮化鋁與環(huán)氧樹脂混合時會發(fā)生嚴重的團聚現(xiàn)象，這樣的團聚會負面影響材料的性能，而且還導致聚合物基體中存在氣孔。

為了防止在制造氮化鋁-環(huán)氧樹脂復合材料的過程中發(fā)生團聚現(xiàn)象，本發(fā)明采用了兩種方法，即化學方法和機械方法。本發(fā)明的化學方法是采用偶聯(lián)劑來幫助分離團聚的氮化鋁，然后使分離后的氮化鋁穩(wěn)定。本法采用了偶聯(lián)劑預處理氮化鋁顆粒表面，偶聯(lián)劑的加入量為氮化鋁粉末質(zhì)量的0.5-5wt％。本發(fā)明的機械方法是采用了超聲振動的方法，其有助于分離團聚的氮化鋁，然后使分散后的氮化鋁進一步分散開，例如采用超聲攪拌器攪拌的方法對氮化鋁溶液進行超聲振動處理。然后將得到的氮化鋁溶液與環(huán)氧樹脂體系混合，所述環(huán)氧樹脂體系可包括環(huán)氧樹脂基體、固化劑和固化促進劑。充分攪拌上述混合物，得到高度均一的氮化鋁/環(huán)氧樹脂清漆，然后進行后續(xù)的注入與層壓。注入了氮化鋁-環(huán)氧樹脂復合材料的環(huán)氧樹脂需在真空中使溶劑揮干，以防止在層壓過程中產(chǎn)生氣泡。

本發(fā)明的復合材料中的環(huán)氧樹脂的種類無需特別限定。復合材料中的環(huán)氧樹脂可以是一種或一種以上。固化劑和促進劑的種類都無需特別限定。本領域適用的常規(guī)固化劑和促進劑都可用于本發(fā)明的復合材料中。

本發(fā)明采用的偶聯(lián)劑無需特別限定，優(yōu)選為除了能消除團聚現(xiàn)象之外，還對改善氮化鋁和環(huán)氧樹脂之間的界面性能也發(fā)揮著重要作用的偶聯(lián)劑，從而能改進所制得的環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料的性能。

環(huán)氧樹脂的熱機械性能由于添加了納米或微米氮化鋁也得到巨大改進。由環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料制得的PCB層壓板與常規(guī)FR4?PCB板相比，CTE降低了。這使得本發(fā)明的環(huán)氧樹脂-氮化鋁PCB可用于對CTE和熱可靠性要求嚴格的用途中，尤其用于制造多層板和背板。隨著對高可靠性印刷線路板(PCB)需求的增加，尤其是多層板和采用無鉛焊接，PCB的絕緣材料的熱機械性能就成為產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵因素，因為在使用期間該材料需要耐受熱應力。受到熱沖擊而引起的分層、焊盤翹起、電鍍銅出現(xiàn)裂縫或形成電連接等現(xiàn)象對于常規(guī)PCB材料而言是常見的，而本發(fā)明的環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料具有較低的熱膨脹系數(shù)，從而能緩解由于基板材料和銅的熱膨脹系數(shù)的失配而產(chǎn)生的應力，因而采用本發(fā)明的復合材料制備的印刷線路板能夠克服這些缺陷。環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料制備的PCB還表現(xiàn)出杰出的耐受熱應力的能力，如耐受無鉛焊接中的熱應力的能力。因此，本發(fā)明的環(huán)氧樹脂-氮化鋁復合材料制備的印刷線路板的可靠性高。此外，本發(fā)明的復合材料與沒有添加氮化鋁的環(huán)氧樹脂相比具有更好的楊氏模量(young?modules)。