複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術方

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》是廣東生益科技股份有限公司於2009年08月24日申請的專利，該專利的公布號為：CN101643565，專利公布日：2010年02月10日，發明人是：蘇民社。

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》涉及一種複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法，該複合材料，包含：熱固性混合物20～70重量份，其包含一種分子量為11000以下由碳氫元素組成的含有60％以上乙烯基的樹脂，及一種中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂；玻璃纖維布；粉末填料；阻燃劑及固化引發劑。所製作的高頻電路基板，包括：數層相互疊合的由所述複合材料製作的半固化片及分別壓覆於其兩側的銅箔。《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的複合材料使半固化片製作容易，用其製作的高頻電路基板，介電常數和介質損耗角正切低，耐熱性好，工藝操作方便，因此《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的複合材料適於製作高頻電子設備的電路基板。

2020年7月14日，《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。

基本介紹

中文名：複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法
公布號：CN101643565
地址：廣東省東莞市松山湖科技產業園區北部工業園工業西路5號
公布日：2010年02月10日
發明人：蘇民社
申請號：2009101897297
Int. Cl.：C08L25/08(2006.01)I; C08L25/18(2006.01)I; C08K7/14(2006.01)I; C08J5/24(2006.01)I
申請日：2009年08月24日
專利代理機構：深圳市德力智慧財產權代理事務所
申請人：廣東生益科技股份有限公司
代理人：林才桂
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,技術領域,權利要求,實施方式,複合材料,案例,物性分析,榮譽表彰,

專利背景

截至2009年08月，隨著計算機和信息通訊設備高性能化、高功能化以及網路化的發展，為了高速傳輸及處理大容量信息，操作信號趨向於高頻化，因而對電路基板的材料提出了要求。

在高頻電路中，電信號的傳輸損失用介電損耗與導體損失及輻射損失之和表示，呈電信號頻率越高則介電損耗、導體損失、輻射損失越大的關係。由於傳輸損失使電信號衰減、破壞電信號的可靠性，因此必須在處理高頻信號的線路板上設法抑制介電損耗、導體損耗、輻射損耗的增大。介電損耗與形成電路的絕緣體的比介電常數的平方根、介質損耗角正切及所使用的信號的頻率之積成正比。因此，作為絕緣體可以通過選擇介電常數及介質損耗角正切小的絕緣材料，抑制介電損耗的增大。

用於印製電路基板的材料中，廣泛使用粘接特性優異的環氧樹脂，然而，環氧樹脂電路基板一般介電常數和介質損耗角正切較高（介電常數大於4，介質損耗角正切0.02左右），高頻特性不充分，不能適應信號高頻化的要求。聚四氟乙烯所代表的氟樹脂由於介電常數及電介質損耗角正切均低，故歷來用於處理高頻信號的基板材料，但是聚四氟乙烯是一種高惰性的熱塑性的材料，成型加工比較困難。對此，該領域的研究人員對於利用有機溶劑的清漆化容易、成型加工、固化溫度低、容易操作、非氟系的低介電常數、低介質損耗角正切的絕緣材料進行了各種研究。除去或減少分子結構中的極性基團有利於材料的低介電常數、電介質損耗角正切，已有固化性的聚烯烴、異氰酸酯系樹脂、固化性聚苯醚、烯丙基改性聚苯醚、乙烯基改性聚苯醚、聚乙烯基苄基醚樹脂、二乙烯基苯或二乙烯基萘改性的聚醚醯亞胺、液晶樹脂等提案。這些低介電常數、低介質損耗角正切樹脂組合物，由於必須能經受焊錫倒流、金屬線焊接等電子部件製造工序，故均設計為熱固性樹脂。

這些已有的提案中，固化性的聚烯烴樹脂材料因為具有相對低而接近於聚四氟乙烯的低介質損耗角正切而特別受到關注。長期以來該領域的技術人員對介電性能很好的熱固性的聚丁二烯或聚丁二烯與苯乙烯的共聚物樹脂進行了研究，以下就這些研究成果進行進一步的探討。

歐洲專利（申請號為WO97/38564）採用非極性的苯乙烯與丁二烯和二乙烯基苯的四聚物添加矽鋁酸鎂填料，以玻璃纖維布作為增強材料製成的電路基板，雖然介電性能優異，但是基板的耐熱性很差，玻璃化轉變溫度只有100℃左右，熱膨脹係數很大，很難滿足PCB製作過程無鉛化製程的高溫（240℃以上）要求。

美國專利（US5571609）採用分子量小於5000的中低分子量的1，2-聚丁二烯樹脂或聚異丁二烯，和高分子量的丁二烯與苯乙烯的共聚物配合，並加入大量的矽微粉作為填料，以玻璃纖維布作為增強材料製作的電路基板，雖然介電性能優異，但是因為在該專利中採用了高分子量（Mn大於50000）的成分來改善半固化片粘手狀況，使得製作半固化片的過程的工藝性能變差；而且因為整個樹脂體系的樹脂分子中的剛性結構苯環的比例很少，而且交聯以後的鏈段大都由剛性很低的亞甲基組成，因此製作成的板材剛性不好，彎曲強度很低。另外，該專利因為採用了大量的矽微粉作為填料來改善半固化片的粘手性，因為矽微粉的硬度很大，會在PCB加工過程中增加鑽頭的磨損。

美國專利（US6569943）使用分子末端帶有乙烯基的胺基改性的液體聚丁二烯樹脂，添加中低分子量的單體作為固化劑和稀釋劑，浸漬玻璃纖維布製作成的電路基板，雖然介電性能很好，但是因為樹脂體系在常溫下是液體，不能製作成不粘手的半固化片，因此在板材的壓製成型時，很難採用通用的半固化片疊卜工藝，工藝操作比較困難。

在中國申請專利（申請號為200910106628.9）中，採用中低分子量的烯丙基線性酚醛樹脂做固化劑，有效的改善了半固化片的粘手性能、耐熱性及機械強度，並具有較好的介電性能。

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》是在中國申請專利（申請號為200910106628.9）上的進一步改進，通過引入一種中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂，在獲得中國申請專利（申請號為200910106628.9）中所述的優點外，又進一步最佳化了介電性能。

發明內容

專利目的

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的目的在於提供一種複合材料，含有高乙烯基的由碳氫元素組成的樹脂、含有中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂做固化劑，能夠提供高頻電路基板所需要的高頻介電性能、耐高溫性能及較高的電路基板剝離強度和工藝成型性能。

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的另一目的在於提供使用上述複合材料製作的高頻電路基板，具有高頻介電性能、耐高溫性能及較高的電路基板剝離強度。

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的再一目的在於提供使用上述複合材料製作的高頻電路基板的製作方法，通過改進複合材料的樹脂體系，浸漬玻璃纖維布製作成不粘手的半固化片，在壓板時可以採取通用的自動疊卜操作，工藝操作更加簡便。

技術方案

根據《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的上述目的，《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》提出一種複合材料，包括：熱固性混合物20～70重量份，包含一種分子量為11000以下由碳氫元素組成的含有60％以上乙烯基的樹脂；及一種分子量為5000～50000中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂。

玻璃纖維布10～60重量份；

粉末填料0～55重量份；

固化引發劑1～3重量份。

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》還提供一種使用如上所述的複合材料製作的高頻電路基板，包括：數層相互疊合的半固化片及分別壓覆於其兩側的銅箔，該數層半固化片均由所述複合材料製作。

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》還提供製作使用上述複合材料製作的高頻電路基板的方法，包括下述步驟：

步驟一、稱取複合材料的組成物，其中，（1）熱固性混合物20～70重量份，包含一種分子量為11000以下由碳氫元素組成的含有60％以上乙烯基的樹脂；及一種數均分子量為5000～50000中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂；（2）玻璃纖維布10～60重量份；（3）粉末填料0～55重量份；（4）固化引發劑1～3份。

步驟二、將稱取的熱固性混合物、粉末填料、阻燃劑和固化引發劑混合，用溶劑稀釋至適當的粘度，攪拌混合均勻，使填料均一的分散在樹脂中，製得膠液，用玻璃纖維布浸漬上述膠液，並控制到合適的厚度，然後除去溶劑形成半固化片；

步驟三、將上述的半固化片數張相疊合，上下各壓覆一張銅箔，放進壓機進行固化製得所述高頻電路基板，該步驟的固化溫度為150℃～300℃，固化壓力為25千克/平方厘米～70千克/平方厘米。

有益效果

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的有益效果：首先，採用介電性能優異並含有高乙烯基的由碳氫元素組成的樹脂，通過樹脂中大量的不飽和雙鍵進行交聯反應來提供電路基板所需要的高頻介電性能和耐高溫性能；

其次，採用帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂做固化劑來改進電路基板的耐熱性、剛性和降低成型的工藝溫度。

再者，採用中低分子量帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂與含有高乙烯基的由碳氫元素組成的樹脂配合使用，改進了單用液體樹脂產生的半固化片粘手問題。

總之，《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的複合材料使得半固化片製作容易，和銅箔的粘接力高，用其製作的高頻電路基板，介電常數和介質損耗角正切低，耐熱性好，工藝操作方便，因此《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的複合材料適合於製作高頻電子設備的電路基板。

技術領域

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》涉及一種複合材料、用其製作的高頻電路基板及製作方法，尤其涉及一種熱固性介電複合材料、用其製作的高頻電路基板及製作方法。

權利要求

1. 一種複合材料，其特徵在於，包含：熱固性混合物20～70重量份，包含一種分子量為11000以下由碳氫元素組成的含有60％以上乙烯基的液體樹脂，其占熱固性混合物重量的30-75％，其1，2位加成乙烯基，乙烯基的含量大於或等於70％；及一種分子量為5000-50000中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂；玻璃纖維布10～60重量份；粉末填料0～55重量份；固化引發劑1～3重量份；及阻然劑0～35重量份。

2.如權利要求1所述的複合材料，其特徵在於，所述帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂，占熱固性混合物重量的25-70％；該帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂具有如下的結構式：

其中R為：-（CH₂）X-CH＝CH₂、或-CH₂-C₆H₄-CH＝CH₂；X為1-3；其中n和m為自然數，m/n＝0.8～19。

3.如權利要求1所述的複合材料，其特徵在於，所述粉末填料選自結晶型二氧化矽、無定型的二氧化矽、球型二氧化矽、二氧化鈦、鈦酸鍶、鈦酸鋇、氮化硼、氮化鋁、碳化矽、氧化鋁、玻璃纖維、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚醚碸中的一種或多種。

4.如權利要求1所述的複合材料，其特徵在於，該阻燃劑為含溴或含磷的阻然劑。

5.如權利要求4所述的複合材料，所述含溴的阻燃劑為十溴二苯醚、十溴二苯乙烷或乙撐雙四溴鄰苯二甲醯亞胺；所述含磷阻燃劑為三（2，6-二甲基苯基）膦、10-（2，5-二羥基苯基）-9，10-二氫-9-氧雜-10-膦菲-10-氧化物、2，6-二（2，6-二甲基苯基）膦基苯或10-苯基-9，10-二氫-9-氧雜-10-膦菲-10-氧化物。6.如權利要求1所述的複合材料，其特徵在於，所述固化引發劑選自能夠產生自由基的材料。

7.如權利要求6所述的複合材料，其特徵在於，所述固化引發劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酸叔丁酯或2，5-二（2-乙基己醯過氧）-2，5-二甲基己烷。

8.如權利要求1所述的複合材料，其特徵在於，進一步包括助交聯劑，所述助交聯劑選自三烯丙基三聚異氰酸酯、三烯丙基三聚氰酸酯、二乙烯基苯或多官能的丙烯酸酯。

9.一種使用如權利要求1所述的複合材料製作的高頻電路基板，包括：數層相互疊合的半固化片及分別壓覆於其兩側的銅箔，其特徵在於，該數層半固化片均由所述複合材料製作。

10.一種製作如權利要求9所述的高頻電路基板的方法，其特徵在於，包括下述步驟：步驟一、稱取複合材料的組成物：其中，熱固性混合物20～70重量份，其包含一種分子量為11000以下由碳氫元素組成的含有60％以上乙烯基的液體樹脂，及一種分子量為5000-50000中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂；玻璃纖維布10～60重量份；粉末填料0～55重量份；固化引發劑1～3重量份；阻然劑0～35重量份；步驟二、將稱取的熱固性混合物、粉末填料、阻燃劑和固化引發劑混合，用溶劑稀釋至預定的粘度，攪拌混合均勻，使填料均一的分散在樹脂中，製得膠液，用玻璃纖維布浸漬上述膠液，並控制到預定的厚度，然後除去溶劑形成半固化片；步驟三、將上述的半固化片數張相疊合，上下各壓覆一張銅箔，放進壓機進行固化製得所述高頻電路基板，該步驟的固化溫度為150℃～300℃，固化壓力為25千克/平方厘米～70千克/平方厘米。

實施方式

複合材料

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》提供一種複合材料，包括：

1.熱固性混合物

《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》的複合材料的第一種組合物是熱固性混合物，為20～70重量份，優選20～50份，其包含：（1）一種分子量為11000以下由碳氫元素組成的含有60％以上乙烯基的樹脂；（2）一種中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂。

組分（1）是分子量為11000以下由碳氫元素組成的含有60％以上乙烯基的樹脂，優選丁苯樹脂或聚丁二烯樹脂，其分子量小於11000，優選的分子量小於7000，在室溫下是液體，液體樹脂的粘度很低，因而有利於後面的浸漬工藝操作。分子量為11000以下由碳氫元素組成的含有60％以上乙烯基的樹脂占熱固性混合物重量的30-75％，其分子中1，2位加成的乙烯基含量大於60％，大於或等於70％則更好。高乙烯基含量的由碳氫元素組成的樹脂可提供固化交聯時所需要的大量不飽和乙烯基，可提高固化時的交聯密度，提供給電路基板材料優良的耐高溫性。優選的丁苯樹脂如Ricon104H（Sartomer公司）和Ricon100（Sartomer公司）樹脂，其分子結構中1，2位的乙烯基含量大於或等於70％；優選的聚丁二烯樹脂如B1000、B2000、B3000（日本曹達）和Ricon153（Sartomer公司）和Ricon154（Sartomer公司）樹脂。

組分（1）在室溫下皆為液體，如果只採用它們製成的半固化片會發生粘手的問題，不利於後續的層壓工藝操作，因此引入固體組分（2）來改善半固化片粘手問題。

組分（2）是中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂，加入中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂，一方面是因為帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂與含有高乙烯基的由碳氫元素組成的樹脂配合使用，改進了單用液體樹脂產生的半固化片粘手問題，另一方面，這種由碳氫元素組成的樹脂因為分子結構中含有剛性較好的苯環，與現有專利所用的聚丁二烯樹脂相比，製成的板材剛性和機械強度更佳。中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂其含量占熱固性混合物重量的25-70％，用量小於25％，達不到改善粘手的目的，用量大於70％，會使介電性能劣化和複合材料的脆性增大。

與對比專利US5571609相比，《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》採用了數均分子量為5000～50000的相對較中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂，不僅有效地改善了半固化片的粘手性能，而且加入量很大也不會使半固化片的樹脂流動性變差，而且樹脂膠液的粘度也不會很大，具有良好的工藝性能。另外不象對比專利US5571609那樣必須加入大量的無機填料來改善粘手性，《複合材料、用其製作的高頻電路基板及其製作方法》採用數均分子量為5000～50000的相對較中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂，可以不加或加入少量的無機填料，這樣會減少板材在PCB加工過程中的鑽頭磨損。

作為中低分子量的帶有不飽和雙鍵的固體苯乙烯基樹脂具有如下的結構式：