耐热性fr-4覆铜板用的酚醛环氧树脂合成工艺的研究

《耐热性fr-4覆铜板用的酚醛环氧树脂合成工艺的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、耐热性FR-4覆铜板用的酚醛环氧树脂合成工艺的研究高分子材料与工程专业学生：刘也指导教师：张少华摘要：随着电子元件焊接的无铅化，现有的覆铜板的耐温性已不能满足要求，研究耐热性能优异的覆铜板粘合剂是十分重要的。本文以传统酚醛树脂为基础材料，将部分线性酚醛树脂(双酚F)与环氧氯丙烷反应制得酚醛-环氧树脂，用这种酚醛-环氧树脂去交联传统的酚醛树脂，以此复合树脂生产的玻璃纤维覆铜板具有介电常数适当和介质损耗较低、耐热性和尺寸稳定性好的特点，而且价格合适，可以满足电子元件焊接无铅化要求。经检验在260℃的焊锡液中浸泡时间可以超过20秒钟，附着力

2、好，剥离强度符合要求。关键词：酚醛树脂；环氧树脂；固化；覆铜板；无铅化1前言近年来，随着电子工业的迅速发展，印刷线路板(PrintedCircuitBoard，简称PCB)基板材料已成为连接与支撑电子器件的重要材料，应用于众多的电子产品中。覆铜板(CopperCladLaminate，简称CCL)是数字化时代的基础材料，它是将树脂涂敷于玻璃布等增强材料上，配上铜箔经热压而成，其树脂与增强材料构成的内层为绝缘层，其铜箔构成的外层为导电层[1]。覆铜板是电子信息产品不可缺少的载体和导体，因此被业内人士形象地喻为“电子工业的地皮”。早期的F

3、R-4覆铜板的树脂配方，由于固化物交联密度较低，在过去的有铅焊接时代可以使用，但进入无铅焊接时代，要满足高焊接温度的要求，已力不从心。高热可靠性FR-4覆铜板的成功开发，对推动行业技术发展和提高产品技术水平，必将产生积极作用[2]。本论文在以节约生产成本与简化工艺的前提目的下，在前人多用双酚A环氧树脂等改性环氧树脂基础上采用了另一种方法，即甲醛与苯酚相互反应，获得一种线性酚醛树脂。再利用线性酚醛树脂与环氧树脂相互交联来做基础树脂，以来制备耐高热酚醛环氧树脂。2试验部分2.1试验试剂与仪器2.1.1试验试剂表2-1试验主要原料一览表原料

4、或试剂名称规格生产厂家苯酚分析纯汕头兴华化学厂甲醛分析纯湖南太阳植物资源有限公司草酸分析纯天津巴斯夫化工有限公司盐酸分析纯天津巴斯夫化工有限公司硫酸分析纯天津巴斯夫化工有限公司乙酸分析纯天津巴斯夫化工有限公司环氧氯丙烷化学纯广州化学试剂厂苯分析纯天津巴斯夫化工有限公司氢氧化钠分析纯衡阳化学试剂厂2.1.2试验仪器表2-2主要仪器及设备仪器名称型号生产厂家数显恒温水浴锅HH-S郑州长城科工贸有限司精密磁力电动搅拌机JJ-1常州国华电器有限公司电热真空干燥箱ZK-82B上海实验仪器总厂循环水式真空泵SHB-III郑州长城科工贸有限公司电子

5、天平BL600上海精密仪器有限公司2.2线性酚醛树脂的制备2.2.1线性酚醛树脂合成机理图2-1普通热塑性酚醛树脂的合成示意图2.2.2酚醛树脂合成具体步骤在装有机械搅拌和回流冷凝装置的100mL三颈圆底烧瓶中，将物料按配比加入反应釜内，所需催化剂可分4~6次加入三颈烧瓶，（催化剂的总用量为苯酚重量的1.5%）在回流温度下反应2~3.5小时，加催化剂的速度以控制反应温度平稳为宜，催化剂加的速度快，容易发生爆聚；停搅拌，加苯酚重量2.2倍的水，让其冷却分层，分离水层；将反应容器内的树脂加热至150℃，再减压除去残留的水，在热的状态下放料

6、[3]。2.3酚醛环氧树脂的合成2.3.1酚醛环氧树脂的合成原理⑴在碱催化下，酚醛树脂的羟基与环氧氯丙烷的环氧基反应，生成端基为氯化羟基的化合物-开环反应。反应式如下：⑵氯化羟基与NaOH反应，脱HCl再形成环氧基-闭环反应[4]。反应式如下：2.3.2醛酚-环氧树脂的合成将前面得到的线性酚醛树脂冷却至室温，加入一定量的环氧氯丙烷升温使其与酚醛树脂完全溶解，再滴加一部分液碱，加热反应几小时后，回收过量的环氧氯丙烷。加入第二部分液碱，调温维持数小时后，减压蒸馏把剩余的环氧氯丙烷回收，水洗去盐，再加入苯溶解，回流，脱水，过滤沉降，减压脱苯

7、，最后得到酚醛-环氧树脂。2.4酚醛-环氧树脂与酚醛树脂固化在酚醛树脂中含有大量的酚羟基，在加热条件下可以固化环氧树脂，形成高度交联的结构，这个体系即保持了环氧树脂良好的黏附性，又保持了酚醛树脂的耐热性，使酚醛树脂/环氧树脂可以在260℃下长期使用。将酚树脂与酚醛环氧树脂按1:1的比例混合，在140~170℃，2~4h条件下固化。3结果与讨论3.1不同因素对线性酚醛树脂合成的影响3.1.1酚/醛比的影响在其它聚合条件一定的情况下，改变醛酚比，所得产物软化点、分子量的变化数据绘于图3-1，该变化呈现明显的规律性。图3-1酚醛比与产物质量

8、关系（反应温度：80±3℃，反应时间：3.5小时，催化剂加入量：5%）从实验结果看当酚醛比继续增大时产物的分子量与软化点并不相应继续增大，而呈相反的降低变化，适宜的酚醛比范围为1.3~1.7。3.1.2反应温度和反应时间