探討高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂及其在覆銅板中應(yīng)用

徐曉虎 孫祥 俞孝偉

摘 要：根據(jù)過(guò)往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，高耐熱性、低應(yīng)力、低吸水性、低膨脹系數(shù)、低介電常數(shù)的環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)出來(lái)的覆銅板質(zhì)量更優(yōu)。因此，本文針對(duì)高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行研究，在簡(jiǎn)單了解此種環(huán)氧樹(shù)脂的合成和表征后，結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證其在覆銅板中應(yīng)用效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：高性能;雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂;覆銅板;高耐熱性

引言：

傳統(tǒng)的覆銅板制備工藝已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足行業(yè)發(fā)展需求，提出了一種無(wú)鉛生產(chǎn)方式。而該生產(chǎn)方式中需要加入高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，以保證生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效果。對(duì)比雙環(huán)苯酚型環(huán)氧樹(shù)脂性能來(lái)看，此種樹(shù)脂在繼承其特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還具備穩(wěn)定性較強(qiáng)的芳環(huán)，應(yīng)用在生產(chǎn)中，可以進(jìn)一步提高覆銅板各項(xiàng)性能。

一、高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的合成

從當(dāng)前情況來(lái)看，傳統(tǒng)的覆銅板制備方式無(wú)法展開(kāi)穩(wěn)定的生產(chǎn)工作，在此基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了很多全新的制備方式，其中最具代表性的就是無(wú)鉛覆銅板制備方案。而在該制備方案中，需要應(yīng)用到雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂。根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，將高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用在覆銅板制造過(guò)程中，可以制備出一種高耐熱性、膨脹率低、適合無(wú)鉛制程的高玻璃轉(zhuǎn)化溫度的覆銅板。

但是這種環(huán)氧樹(shù)脂的合成過(guò)程較為復(fù)雜，在實(shí)際合成過(guò)程中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)催化劑都需要得到控制，以此保證樹(shù)脂的基本性能。作為熱塑性樹(shù)脂，在實(shí)際配比過(guò)程中，除了雙酚A之外，還需要40%的甲醛溶液。具體合成過(guò)程如下：在加入催化劑后需要在50℃-80℃的環(huán)境下進(jìn)行3-7h的醚化反應(yīng)，然后在50℃-70℃的環(huán)境中進(jìn)行4-7h減壓脫水回流反應(yīng)。需要注意的是，在減壓脫水回流反應(yīng)中，加入一定量的堿溶液，回收過(guò)量的環(huán)氧氯丙烷得到粗制雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂。將粗制雙酚A酚醛環(huán)氧加入甲苯溶液中進(jìn)行溶解，配合堿溶液，經(jīng)過(guò)反復(fù)的處理，就可以得到高性能雙酚A酚醛環(huán)氧[1]。

二、高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的表征固化

在完成雙酚A酚醛環(huán)氧的合成后，結(jié)合實(shí)際情況，展開(kāi)紅外光譜分析，透過(guò)光譜圖分析分子量大小?？梢悦黠@看出，雙酚A酚醛環(huán)氧中大分子比例明顯增加，分子量變大，根據(jù)這一數(shù)據(jù)能夠基本判斷其耐熱性較強(qiáng)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量、工藝技術(shù)穩(wěn)定。在分析高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂固化的過(guò)程中，取100g固含80%的雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和66.6g固含65%的雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行對(duì)比分析。按照同樣的方式完成覆銅板制備，從固化后的結(jié)果來(lái)看，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分解溫度都相對(duì)較高，表現(xiàn)出較高耐熱性，其中，高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度略高，熱分解溫度則在392℃范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)比不同環(huán)氧當(dāng)量下的雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分解溫度情況，根據(jù)具體試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，環(huán)氧當(dāng)量越大，制作得到的覆銅板效能更好，固化時(shí)間更短，配合固化劑能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到交聯(lián)固化點(diǎn)[2]。

三、高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂在覆銅板中應(yīng)用

通過(guò)前文分析對(duì)高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂有了全面的認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際制備實(shí)驗(yàn)，對(duì)其在覆銅板中的應(yīng)用展開(kāi)分析。選擇三種不同添加量（0%、15%、25%）的高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂以及90℃雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行對(duì)比分析。在制備覆銅板過(guò)程中，雖然25%高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂添加量和雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹(shù)脂制備得到的板材性能之間相差并不大，但在工藝操作上，高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂更優(yōu)，而且凝膠時(shí)間和固化時(shí)間都得到了一定的縮短，更容易達(dá)到交聯(lián)固化點(diǎn)。因此，從制備過(guò)程來(lái)看，高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的性能更優(yōu)。根據(jù)所得到的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，將其應(yīng)用在無(wú)鉛覆銅板制備中，可以得到低熱膨脹系數(shù)和低吸水率的板材，且耐熱性更強(qiáng)，在高多層覆銅板上效果更優(yōu)。具體的制備過(guò)程如下：按照傳統(tǒng)FR-4配方對(duì)覆銅板進(jìn)行生產(chǎn)，可以得到性能較優(yōu)的板材，但現(xiàn)如今對(duì)覆銅板的性能提出了全新的要求，對(duì)傳統(tǒng)配方生產(chǎn)的改革勢(shì)在必行。在傳統(tǒng)FR-4配方中添加高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，可以切實(shí)提高覆銅板耐熱性。先用二甲基甲酰胺溶解微粉雙氰胺和2-甲基咪唑，然后和高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂以及傳統(tǒng)FR-4配方環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行充分混合，并且利用7628玻纖布完成膠液結(jié)果涂覆并且烘制成半固化片，和銅箔疊加后通過(guò)層壓機(jī)壓制成覆銅板樣品。經(jīng)過(guò)覆銅板的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和DSC曲線(xiàn)情況來(lái)看，在添加了高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂后，傳統(tǒng)配方下覆銅板的耐熱性能得到提高。但需要注意的是，此種類(lèi)型樹(shù)脂的投入比例必須要得到嚴(yán)格的控制，以此保證生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)成本都得到真正的優(yōu)化，并且推動(dòng)產(chǎn)品性能的不斷改進(jìn)。

總結(jié)：

綜上所述，近幾年來(lái)，國(guó)家對(duì)覆銅板層數(shù)和可靠性提出了全新的要求，業(yè)界對(duì)降低板材的熱膨脹系數(shù)的重視程度也在逐漸提高。將高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用在制備過(guò)程中，可以從根本上滿(mǎn)足當(dāng)前行業(yè)需求，并且讓覆銅板具有極強(qiáng)的可靠性，為覆銅板行業(yè)發(fā)展的奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 程滿(mǎn)環(huán)，馬昕，張銳，汪夢(mèng)琴，等.液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測(cè)定雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂中雙酚A殘留量[J].黃山學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，21（05）：26-30.

[2] 劉垚，張弛，于曉燕，等.玄武巖纖維增強(qiáng)雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂的性能研究[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019（4）：19-23.

作者簡(jiǎn)介：徐曉虎，1986年8月出生，男，江蘇揚(yáng)州市，漢族，工程師，本科，從事環(huán)氧樹(shù)脂新材料產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)，技術(shù)服務(wù)。