高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高韌性撓性覆銅板用環(huán)氧樹脂膠黏劑的研究

韓 勇，郭 剛

（四川東材科技集團(tuán)股份有限公司，四川 綿陽(yáng) 621000）

撓性覆銅板（FCCL）是生產(chǎn)柔性印制電路板（FPC）的基礎(chǔ)材料。近年來(lái)隨著電子產(chǎn)品微小型化、多功能化趨勢(shì)越發(fā)明顯，撓性板、剛-撓結(jié)合板已經(jīng)顯出優(yōu)勢(shì)，獲得了快速發(fā)展。這些撓性板材可以明顯降低電子產(chǎn)品所占體積，實(shí)現(xiàn)密集組裝和立體組裝。FCCL由絕緣膜（聚酰亞胺膜）、膠黏劑和銅箔三部分構(gòu)成，其中膠黏劑對(duì)產(chǎn)品性能具有重大影響[1]。

隨著FPC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，人們對(duì)它的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)形式、產(chǎn)品功能和性能方面提出了更高的要求。FPC這些性能的提高進(jìn)而對(duì)FCCL的性能提出了更高的要求，主要表現(xiàn)在高耐熱性、高穩(wěn)定性、高耐折性、低吸潮性和低介電常數(shù)等[2]。環(huán)氧樹脂類黏合劑因?yàn)榫哂泻軓?qiáng)的黏結(jié)力和良好的耐熱性能，是FCCL黏合劑的主要品種。

FPC的加工過程中，必須進(jìn)行無(wú)鉛焊接，因此環(huán)氧樹脂類黏合劑的耐熱性決定了FCCL的耐熱性。目前FCCL使用的環(huán)氧黏合劑，由于要滿足可撓性，使用了大量的橡膠增韌劑，不可避免的降低了Tg，通常只能達(dá)到120℃，在很多場(chǎng)合已經(jīng)無(wú)法滿足使用要求[3]。本文研究了不同增韌劑、固化劑和環(huán)氧樹脂對(duì)最終FCCL黏合劑的性能影響，以實(shí)現(xiàn)高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、韌性佳、低吸濕的特種環(huán)氧黏合劑，制備特殊用途FCCL。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

環(huán)氧128樹脂，南亞電子材料 (昆山)有限公司；核殼型增韌劑MX-154，鐘化貿(mào)易（上海）有限公司；海島橡膠型增韌劑VL-1，北京清大奇士新材料技術(shù)有限公司；CB3100高性能苯并噁嗪樹脂，成都科宜高分子科技有限公司；甲基四氫鄰苯二甲酸酐，促進(jìn)劑DMP-30，成都凱米特科技有限公司。

1.2 分析與測(cè)試

熱重分析：使用PE公司TGA7，氮?dú)猸h(huán)境下升溫速率：10℃/min,掃描溫度范圍：室溫到650℃。

力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度依照國(guó)標(biāo)GB 2568-81進(jìn)行測(cè)試，沖擊強(qiáng)度按照國(guó)標(biāo)GB 2571-81進(jìn)行測(cè)試。

吸濕率測(cè)試：固化物在100℃沸水中煮24h，撈出擦干表面水分，測(cè)試前后重量的差別比率。

1.3 改性環(huán)氧樹脂膠黏劑的制備

將環(huán)氧樹脂，增韌劑，苯并噁嗪樹脂，固化劑按比例混合均勻，按照不同的固化工藝進(jìn)行固化。

促進(jìn)劑用量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為3%，酸酐為30%，MX-154為10%，CB3100 10%，VL-1 10%。

2 結(jié)果與討論

2.1 澆鑄體力學(xué)性能測(cè)試

表1 澆鑄體力學(xué)性能

由表1看出，未添加任何增韌劑、苯并惡嗪樹脂的空白樣，其性能最差，無(wú)論強(qiáng)度、韌性、耐熱性，還是吸濕率均比改性膠黏劑降低15%～30%。為了制備FCCL專用膠黏劑，必須具有高韌性的特點(diǎn)，添加核殼型增韌劑和海島橡膠增韌劑均能很好的滿足這一要求。

使用納米核殼增韌劑，其性能顯著優(yōu)于海島橡膠型增韌劑VL-1，其能大幅保持拉伸強(qiáng)度、改善韌性的同時(shí)，熱變形溫度不會(huì)降低。海島型增韌劑雖然增強(qiáng)了韌性，但是熱變形溫度降低很多，綜合性能較差[4]。

苯并惡嗪作為新型的熱固性樹脂，固化過程無(wú)小分子釋放，固化前后體積零收縮，阻燃性好，力學(xué)性能較好，吸水率低，特別適合與環(huán)氧樹脂復(fù)配，作為高性能共混改性劑。由表1可見，加入苯并惡嗪可顯著提高環(huán)氧固化物的熱變形溫度，降低吸濕率，但是因?yàn)楸讲亨罕旧肀容^脆，會(huì)一定程度的影響增韌效果。

2.2 苯并惡嗪和核殼型增韌劑不同含量對(duì)改性環(huán)氧膠黏劑的影響

經(jīng)過對(duì)比了不同增韌劑后發(fā)現(xiàn)，納米核殼型增韌劑可以在優(yōu)化韌性的同時(shí)，不降低熱性能；而苯并惡嗪可以復(fù)合改性提高固化物的耐熱性、降低吸濕率。因此，深化研究不同含量、不同配比的苯并惡嗪和核殼型增韌劑對(duì)改性環(huán)氧膠黏劑的影響。

表2 并惡嗪和核殼型增韌劑的不同配比影響

由表2看出，隨著核殼型增韌劑和苯并惡嗪樹脂的用量增加，綜合性能也在增加，當(dāng)加入量均為20%時(shí)，熱性能、力學(xué)性能、韌性達(dá)到最佳，超過這個(gè)用量，韌性出現(xiàn)一定程度降低。

2.3 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的研究

近年對(duì)高Tg FPC基板材料的需求，越來(lái)越強(qiáng)烈。其原因主要來(lái)自以下幾方面：1）電子產(chǎn)品所使用電子元器件、CPU等，隨著它們的功能上的增加，其在發(fā)熱量上也有明顯的增長(zhǎng)；2）FPC基板的高耐熱性有利于耐離子遷移性的提高；3）應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)高Tg型FPC基板材料的需求也就更加強(qiáng)烈。

本研究中使用了苯并惡嗪作為Tg增強(qiáng)組分，經(jīng)過苯并惡嗪增強(qiáng)以后，Tg大幅上升，最高可達(dá)到205℃，所制備的改性環(huán)氧膠黏劑能適應(yīng)FPC和FCCL的快速發(fā)展需求。

3 結(jié)語(yǔ)

1）海島橡膠型增韌劑和納米核殼增韌劑都能大幅增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的韌性，但是納米核殼增韌劑在增韌的同時(shí)不影響熱性能；2）苯并惡嗪樹脂能增強(qiáng)環(huán)氧樹脂熱性能，降低吸濕率；3）利用納米核殼型增韌劑和苯并惡嗪樹脂復(fù)合改性，制備了性能優(yōu)異的改性環(huán)氧膠黏劑，具備高Tg、高韌性的優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于FCCL領(lǐng)域。納米核殼型增韌劑添加量為10～30%，苯并惡嗪樹脂添加量10～30%時(shí)，改性環(huán)氧膠黏劑的Tg可達(dá)到205℃、斷裂伸長(zhǎng)率＞5%、吸濕率＜2%。