探討高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂及其在覆銅板中應(yīng)用

徐曉虎 孫祥 俞孝偉

摘 要：根據(jù)過往生產(chǎn)經(jīng)驗來看，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)氧樹脂生產(chǎn)出來的覆銅板質(zhì)量更優(yōu)。因此，本文針對高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂進(jìn)行研究，在簡單了解此種環(huán)氧樹脂的合成和表征后，結(jié)合具體的實驗，進(jìn)一步驗證其在覆銅板中應(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)無法滿足行業(yè)發(fā)展需求，提出了一種無鉛生產(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)氧樹脂，以保證生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效果。對比雙環(huán)苯酚型環(huán)氧樹脂性能來看，此種樹脂在繼承其特點優(yōu)勢的同時，還具備穩(wěn)定性較強的芳環(huán)，應(yīng)用在生產(chǎn)中，可以進(jìn)一步提高覆銅板各項性能。

一、高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂的合成

從當(dāng)前情況來看，傳統(tǒng)的覆銅板制備方式無法展開穩(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)氧樹脂。根據(jù)實際的生產(chǎn)經(jīng)驗來看，將高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂應(yīng)用在覆銅板制造過程中，可以制備出一種高耐熱性、膨脹率低、適合無鉛制程的高玻璃轉(zhuǎn)化溫度的覆銅板。

但是這種環(huán)氧樹脂的合成過程較為復(fù)雜，在實際合成過程中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)催化劑都需要得到控制，以此保證樹脂的基本性能。作為熱塑性樹脂，在實際配比過程中，除了雙酚A之外，還需要40%的甲醛溶液。具體合成過程如下：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，回收過量的環(huán)氧氯丙烷得到粗制雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂。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)合實際情況，展開紅外光譜分析，透過光譜圖分析分子量大小。可以明顯看出，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，在實際生產(chǎn)過程中，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)氧樹脂固化的過程中，取100g固含80%的雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂和66.6g固含65%的雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂進(jìn)行對比分析。按照同樣的方式完成覆銅板制備，從固化后的結(jié)果來看，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分解溫度都相對較高，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)一步對比不同環(huán)氧當(dāng)量下的雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分解溫度情況，根據(jù)具體試驗結(jié)果來看，環(huán)氧當(dāng)量越大，制作得到的覆銅板效能更好，固化時間更短，配合固化劑能夠在短時間內(nèi)達(dá)到交聯(lián)固化點[2]。

三、高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂在覆銅板中應(yīng)用

通過前文分析對高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂有了全面的認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實際制備實驗，對其在覆銅板中的應(yīng)用展開分析。選擇三種不同添加量（0%、15%、25%）的高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂以及90℃雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹脂進(jìn)行對比分析。在制備覆銅板過程中，雖然25%高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂添加量和雙環(huán)戊二烯苯酚型環(huán)氧樹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)氧樹脂更優(yōu)，而且凝膠時間和固化時間都得到了一定的縮短，更容易達(dá)到交聯(lián)固化點。因此，從制備過程來看，高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂的性能更優(yōu)。根據(jù)所得到的測試結(jié)果來看，將其應(yīng)用在無鉛覆銅板制備中，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，在高多層覆銅板上效果更優(yōu)。具體的制備過程如下：按照傳統(tǒng)FR-4配方對覆銅板進(jìn)行生產(chǎn)，可以得到性能較優(yōu)的板材，但現(xiàn)如今對覆銅板的性能提出了全新的要求，對傳統(tǒng)配方生產(chǎn)的改革勢在必行。在傳統(tǒng)FR-4配方中添加高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂，可以切實提高覆銅板耐熱性。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)氧樹脂以及傳統(tǒng)FR-4配方環(huán)氧樹脂進(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，和銅箔疊加后通過層壓機壓制成覆銅板樣品。經(jīng)過覆銅板的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和DSC曲線情況來看，在添加了高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂后，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，此種類型樹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，并且推動產(chǎn)品性能的不斷改進(jìn)。

總結(jié)：

綜上所述，近幾年來，國家對覆銅板層數(shù)和可靠性提出了全新的要求，業(yè)界對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)氧樹脂應(yīng)用在制備過程中，可以從根本上滿足當(dāng)前行業(yè)需求，并且讓覆銅板具有極強的可靠性，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] 程滿環(huán)，馬昕，張銳，汪夢琴，等.液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測定雙酚A型環(huán)氧樹脂中雙酚A殘留量[J].黃山學(xué)院學(xué)報，2019，21（05）：26-30.

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

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