[發明專利]低介電環氧樹脂復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210461778.3
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102924691A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 馬寒冰;尹苗;楊克斌
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C08G59/14
• 分類號: C08G59/14;C08G59/16;C08G59/24;C08F283/10;C08F212/08;C08F220/14
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所 51215
• 代理人: 劉勛

技術領域

本發明涉及高分子化合物材料領域。

技術背景

隨著社會信息化，信息處理和信息傳播高速化，電子產品正向著輕、薄、短、小且多功能化方向發展，因此其內部組件密度增加，導致信號傳輸延時、串擾噪聲增強和能耗增加等，而其中以訊號的延遲最為嚴重，則迫切需要一種低介電常數、低介電損耗復合材料作為基板材料。在線路中，訊號的傳播速度與基體材料的介電常數有關，其關系如下：

V＝K·C/ε_r^1/2

式中V-信號傳播速度；

K-常數；

C-光速；

ε_r介電常數。

由上式可知，介電常數越低的基板材料，越來滿足當今電子產品高速高頻的要求。

目前工業界作為印刷電路板基板材料常用的樹脂有環氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚四氟乙烯等。聚四氟乙烯具有優異的介電性能，但存在著以下缺點：加工性很差，力學、粘接等性能欠佳，成本高。聚酰亞胺樹脂也是加工成型難度大，綜合性能欠佳。相對而言，環氧樹脂原料來源豐富，價格便宜，易于加工成型。固化后的環氧樹脂具有良好的物理化學性能，耐溶劑性好，線膨脹率低，機械強度高，熱穩定性好、介電性能好、耐表面漏電、耐電弧等，成為目前廣泛應用印刷線路板復合材料。但是近年來微電子領域的飛速發展使得純環氧樹脂的介電性能無法滿足當今低介電材料的要求，進一步降低環氧樹脂基體材料的介電常數成為當前主要解決的問題。

目前研究認為降低材料介電常數的主要方法有兩種：第一種方法是化學改性，即在分子結構中摻入強電負性元素，將電子牢牢束縛住，降低材料自身的極性，現在普遍用在材料中摻氟來降低介電常數。Zhiqiang?Tao等人合成了一種新型含氟環氧樹脂分別于甲基六氫苯酐（MHHPA）與二氨基二苯甲烷（DDM）固化，與普通的雙酚A型環氧對比，介電常數下降了0.2~0.3。J.R.Lee等人制備出一種含氟環氧樹脂與DDM固化后，相比于普通的雙酚A型環氧對比，在不同頻率條件下介電常數降低了0.2~0.4。摻氟雖然可以降低介電常數，但下降幅度小，而且合成工藝復雜、成本高。另外一種方法是物理共混，物理共混又可通過兩種途徑：其一是在介電材料內制造孔隙降低材料的分子密度，一般多使用多孔或者中空結構無機填料，如多空二氧化硅、分子篩、中空玻璃微球、多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)等。中國專利CN?101638505A公開了一種低介電環氧樹脂/介孔分子篩雜化材料，在100kHz下相對純環氧樹脂的介電常數最大下降了0.9。中國專利CN?1783357A將介孔二氧化硅分體分別添加到環氧樹脂和聚酰亞胺樹脂中，在1MHz下，介電常數分別下降了0.82和0.57。中國專利CN101565545A公開一種氰酸酯-環氧樹脂-POSS雜化樹脂的制備方法，POSS以分子級水平分散于樹脂基體中，得到的復合材料的力學性能顯著提高，且耐熱性能、介電性能優越。美國專利US005785789A公開了一種低介電環氧樹/中空玻璃微球復合材料，向環氧樹脂基體中添加中空玻璃微球，降低環氧樹脂的介電常數。美國專利US20030143390A1公開一種含有中空結構的聚亞芳基醚聚合物，玻璃化轉變溫度（T_g）高于400℃，介電常數低于2.5。在材料中制造孔隙可以大幅度降低材料的介電常數，但添加大量的無機多孔或中空結構的填料會導致材料力學性能的大幅度下降。其二是將環氧樹脂與低介電常數的聚合物（如聚四氟乙烯，聚苯醚等）共混降低材料的介電常數，但直接將環氧樹脂與低介電聚合物共混容易產生分散不均，相分離等問題。Sixun?Zheng等人將環氧樹脂與苯乙烯-丙烯腈的共聚物共混，并研究了混合物的相容性、形貌及斷裂韌性，通過掃描電鏡與動態機械分析得出環氧樹脂與苯乙烯-丙烯腈共聚物出現兩相結構。中國專利CN102372900A公開了一種環氧樹脂組合物及其制成的預浸材和印刷電路板，該組合物為環氧樹脂及其硬化劑苯乙烯-馬來酸酐，在1GHz下介電常數為4.18~4.45，損耗為0.007~0.014。美國專利US005916683A公開一種環氧樹脂與芳基酯低介電聚合物共混物，其介電常數在1GHz下為2.70~2.90。美國專利US006383660B2公開了一種環氧樹脂組合物，其組分為：環氧樹脂，酚醛樹脂，固化劑及促進劑與中空無機粒子，按不同配方制備樣品，其介電常數2.7~3.2，玻璃化轉變溫度105~167℃。美國專利US6388009B1公開了一種低介電常數的電路板，其組分為，環氧樹脂，間規苯乙烯/芳族聚酰胺-苯乙烯共聚物，固化劑，固化后介電常數為2.9~3.6，復合玻璃布后介電常數為3.1~4.5。