BZ_EP樹脂基覆銅板基板材料的研究

1、26郝志勇等, BZ /EP樹脂基覆銅板基板材料的研究V o. l 30. N o . 6, 2008BZ /EP樹脂基覆銅板基板材料的研究郝志勇, 李 玲(中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院, 山西太原030051*摘要:利用層壓工藝制備了一種新型無鹵無磷阻燃高性能覆銅板基板材料, 對(duì)其力學(xué)性能、電絕緣性能和阻燃性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明, 該基板材料的表面電阻系數(shù)和體積電阻系數(shù)的數(shù)量級(jí)為1014; U L94燃燒等級(jí)為V -0級(jí); 其中當(dāng)M g(OH 2含量為10%時(shí), 表現(xiàn)出最好的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度, 分別為131. 3kJ/m2、483. 6M P a 。關(guān)鍵詞:BZ /EP樹脂; 覆銅板; 無鹵

2、無磷中圖分類號(hào):TQ 323. 5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-0017(2008 06-0026-03Research on t h e La m i n ate o f B lends B ased on Benzoxazi n e and H ydanto i n Epoxy Resi n sU sed in CCLHAO Zh i-yong and LI L i ng(Colle ge of M a te rial S cie n ce and Eng i neeri ng, Nort h Universit y o f Ch i na, Ta i yuan 030051, C

3、hina Abstract :Th i s novel h igh-perfor m ance substratem aterialwas prepared by l a m i nate technology , w h i ch i s halogen-f ree , non-phos phorus and h as fla m e retard ance . Its m echan ical properti es , electri cal i nsulati on prop erties and fla m e retardance w ere characterized . The

4、 res u lts sho w that the order of m agn it ud e of electri cal surf ace resistivit y and el ectrical vol um e resistivit y of t h is s ub strate m aterial is 1014, specti vely .K ey w ords :BZ /EPres i ns ; CCL; halogen-free and non-phos phorusits fl a m e retardance can m eet t h e level ofUL94V -

5、0, and w hen theM g(O H 2con tent i s 10%, it has excellent i m pact strengt h and flexu ral strengt h, w hich are 131. 3kJ /m2and 483. 6M Pa re -前 言隨著高度信息化時(shí)代的到來, 電子元器件已進(jìn)入了高集成度, 高可靠型的新階段, 安裝它們所必須的印制電路板已成為大多數(shù)電子產(chǎn)品不可缺少的重要組成部件。作為印制電路板制造中的主要材料-覆銅箔層壓板起著導(dǎo)電、絕緣和支撐等三個(gè)主要方面的功能。印制電路板的性能、質(zhì)量、制造中的加工性、成本、水平等很大程度上取決于

6、覆銅板(CCL11 實(shí)驗(yàn)部分1. 1 原材料氫氧化鎂(Mg (OH 2:中國日用化學(xué)品研究院; 玻璃纖維布:南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院六所; M g (OH 2/BZ/EP未固化樹脂, 自制。1. 2 M g (OH 2/BZ/EP玻璃纖維復(fù)合材料的制備M g (OH 2/BZ/EP玻璃纖維復(fù)合材料是用玻璃纖維增強(qiáng)加入無機(jī)粒子M g(OH 2的BZ /EP樹脂基體。選擇用層壓工藝制備, 由50%的樹脂和50%的玻璃布加工而成。配置一定比例的M g(OH 2、BZ /EP 樹脂基體和引發(fā)劑膠液, 采用溶液法用丙酮溶解, 刷在玻璃纖維布上制備得到預(yù)浸料, 晾干; 然后模具尺寸裁剪, 用聚四氟乙烯布脫模

7、, 在平板硫化機(jī)上固化成型。樹脂的固化工藝為120 /3h+150 /2h+180 /3h, 后處理工藝為200 /2h。1. 3 力學(xué)性能測試彎曲強(qiáng)度:標(biāo)準(zhǔn)GB 1449-83, LJ-10000N 機(jī)械拉力實(shí)驗(yàn)機(jī);沖擊性能:標(biāo)準(zhǔn)GB 1451-83, X J U -22沖擊實(shí)。然而, 目前制作環(huán)氧樹脂覆銅板傳統(tǒng)的阻燃處理以鹵化和含磷方法為主, 但是鹵化或含磷環(huán)氧樹脂材料在燃燒和廢棄處理中將釋放出有毒甚至致癌的物質(zhì)2-5。隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng), 環(huán)保法規(guī)的建立和完善, 以及市場對(duì)環(huán)保產(chǎn)品需求的日益遞增, 開發(fā)一種對(duì)環(huán)境更友好的覆銅板材料是一個(gè)亟待解決的重要課題。本文從低成本、高使用性能的思

8、路出發(fā), 采用苯并惡嗪與海茵環(huán)氧共混樹脂(BZ /EP樹脂 作為基體, 制備一種新型無鹵無磷阻燃型覆銅板基板材料。收稿日期:2008-06-19 *基金項(xiàng)目:太原市科技項(xiàng)目(編號(hào):07010747:(, , , ,2008年第30卷第6期化學(xué)與黏合C HE M IS TRY AND ADHESI ON27驗(yàn)機(jī)。1. 4 極限氧指數(shù)測試測試儀器:HC -2型氧指數(shù)儀;測試條件:參照GB2406-93標(biāo)準(zhǔn)測定。1. 5 垂直燃燒實(shí)驗(yàn)(UL94按UL94垂直燃燒測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試, 樣品尺寸為125mm 12. 5mm 1. 6mm 。將垂直燃燒的火焰高度調(diào)節(jié)至2c m 高, 把樣條一端垂直于火焰上點(diǎn)

9、燃10s , 移開火焰, 記錄樣條第一次余焰時(shí)間t 1、第二次余焰時(shí)間t 2、第二次余燃時(shí)間t 3, 并觀察樣品是否燃盡, 試驗(yàn)過程中滴落的微粒是否點(diǎn)燃棉花, 國家標(biāo)準(zhǔn)為GB18380-2001。1. 6 電阻系數(shù)測試測試儀器:ZC 型超高電阻計(jì);測試條件:參照GB 1410-78標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試, 試樣形狀是圓形板狀, 直徑100mm, 厚度14mm, 平整, 表面光滑, 無氣泡; 測量前放干燥器中處理至少24h 。M g(OH 2對(duì)BZ /EP樹脂體系復(fù)合材料的增韌改性效果, 且當(dāng)M g(OH 2含量為10%時(shí), BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料的增韌效果在本實(shí)驗(yàn)研究范圍內(nèi)最佳。圖2 M

10、g(OH 2不同含量復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度F i g . 2F l exural strengt h of co mpos i tes w it h d i ff eren tM g(O H 2con tents彎曲強(qiáng)度是材料綜合性能的評(píng)定指標(biāo), 通過對(duì)它的測試可以初步判斷復(fù)合材料綜合性能的好壞。由圖2可以看出, 隨著M g(OH 2含量的增大, 復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度先上升后下降, 其中當(dāng)M g(OH 2含量為0%、10%、20%時(shí)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度分別為479. 5M Pa 、483. 6M Pa 、433. 9MPa 。可見, M g(OH 2含量為10%時(shí), BZ/EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料

11、在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)表現(xiàn)出最佳的綜合力學(xué)性能。綜合圖1、2可知, BZ /EP樹脂體系復(fù)合材料的韌性及其綜合力學(xué)性能受到M g(OH 2含量多少的影響。當(dāng)M g(OH 2含量為10%時(shí), BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)表現(xiàn)出最好的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度, 其分別為:131. 3kJ/m、483. 6M Pa 。2. 2 電阻系數(shù)表征對(duì)覆銅板基板材料來說電絕緣性是一項(xiàng)非常高的要求。圖3、4列出了BZ /EP樹脂體系M g (OH 2不同含量下玻璃纖維復(fù)合材料的表面電阻系數(shù)和體積電阻系數(shù), 并分別進(jìn)行了對(duì)比。表面電阻系數(shù), 又稱為表面電阻率, 是沿表面電流方向的直流電場場強(qiáng)分量與此表面的單位

12、長度22 結(jié)果與討論2. 1 力學(xué)性能的表征通過對(duì)M g(OH 2改性BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度的測試, 可研究M g (OH 2含量對(duì)BZ /EP樹脂體系復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度變化的關(guān)系。圖1、2給出了BZ /EP樹脂體系M g (OH 2不同含量下復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和 彎曲強(qiáng)度。圖1 M g(OH 2不同含量復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度Fi g . 1I m pact strength of co mpos i tes w i th d i ff eren tM g(O H 2con tents(即電極單位長度 電流之比。從圖3中可以看出, 復(fù)合材料的表面電阻系數(shù)隨著

13、M g (OH 2含量的增加而先減小后增大再減小, 其中當(dāng)M g (OH 2含量為30%時(shí), BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料在實(shí)14驗(yàn)范圍內(nèi)表面電阻系數(shù)最大, 其值為2. 12 10 。體積電阻系數(shù), 又稱為體積電阻率, 是在體積電流方向的直流電場強(qiáng)度與電流密度之比。從圖4中M g ( 從圖1中可以看出, 隨著M g (OH 2含量的增大, 復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度先升高后逐漸下降。M g(OH 2含量為40%時(shí), 復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度最低, 約為95. 4kJ/m, 低于未加M g(OH 2時(shí)的沖擊強(qiáng)度值110. 1kJ/m。沖擊強(qiáng)度是材料韌性性能的一個(gè) :g(22228郝志勇等, BZ /E

14、P樹脂基覆銅板基板材料的研究V o. l 30. N o . 6, 2008同于表面電阻系數(shù)。當(dāng)M g (OH 2含量為30%時(shí), BZ/EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)體積電阻系數(shù)達(dá)到最大值, 為13. 98 10 c m 。14表1列出了M g(OH 2不同含量下BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料的氧指數(shù)、UL94垂直燃燒測試等級(jí)及燃燒發(fā)煙量情況。從表1中可以看出, 玻璃纖維復(fù)合材料的氧指數(shù)均在35以上, UL94等級(jí)為V -0級(jí), 復(fù)合材料屬于阻燃物質(zhì); M g (OH 2加入量的增加, 氧指數(shù)在逐漸增大, 但變化并不明顯; 燃燒發(fā)煙量情況隨著M g (OH 2加入量的增加而逐

15、漸減少。這說明少量M g (OH 2的加入并不能大幅度提高復(fù)合材料的阻燃性, 其對(duì)阻燃性的提高程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及苯并惡嗪, 因此在BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料中, 對(duì)阻燃起主要作用的是苯并惡嗪, 但M g (OH 2加入具有良圖3 M g(OH 2不同含量下復(fù)合材料的表面電阻系數(shù)F i g . 3E lectrical surface resisti vit y of compositesw i th d i ff eren tM g(O H 2con tents好的抑煙效果。3 結(jié) 論(1 當(dāng)M g (OH 2含量為10%時(shí), BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)表現(xiàn)出最好的沖

16、擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度, 其分別為:131. 3kJ /m、483. 6M Pa 。(2 當(dāng)M g (OH 2含量為30%時(shí), BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)具有最大的表面電阻系數(shù)和體積電阻系數(shù); 從整體來看, 在M g (OH 2所加含量內(nèi)玻璃纖維復(fù)合材料的表面電阻系數(shù)和體積電阻系數(shù)的數(shù)量級(jí)都在10, 可以看出142圖4 M g(OH 2不同含量下復(fù)合材料的體積電阻系數(shù)F i g . 4E lectrical vol um e resisti vit y of compositesw i th d i ff eren tM g(O H 2con tents該基板材料有很好的電絕緣

17、性。(3 BZ /EP樹脂體系玻璃纖維復(fù)合材料屬于阻燃物質(zhì), UL94等級(jí)為V -0級(jí); 阻燃起主要作用的是苯并惡嗪, 但M g (OH 2加入具有良好的抑煙效果。參考文獻(xiàn):1 孫忠賢. 電子化學(xué)品M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2001. 2 J ENG R -J .fl a m e retardant pol ym ers based on all phosphorus-Eu ropean pol y m er j ou rnal , 2002,contai n i ng co mponent J .(38:683-695.3 RU -J ONG J ENG G -SL . Enhanced

18、t h er m al properties and fla m eret ardan cy fro m a t her m osetting b lend of a phosphorous -con ta-i n i ng b i s m al ei m i de and epoxy resi n s J.Poly m er for advanced technologies , 2003, (14:147-156.4 胡暉, 張有勇, 申景強(qiáng), 等. 低煙無鹵無磷阻燃熱收縮材料的研制J.化工新型材料, 2006, 34(6:78-82.5 劉金剛, 王德生, 范琳, 等. 環(huán)境友好型無鹵無銻無磷阻燃環(huán)氧樹脂的進(jìn)展( 苯酚芳烷基自熄性環(huán)氧