高玻璃化轉變溫度高韌性撓性覆銅板用環氧樹脂膠黏劑的研究

韓 勇，郭 剛

（四川東材科技集團股份有限公司，四川 綿陽 621000）

撓性覆銅板（FCCL）是生產柔性印制電路板（FPC）的基礎材料。近年來隨著電子產品微小型化、多功能化趨勢越發明顯，撓性板、剛-撓結合板已經顯出優勢，獲得了快速發展。這些撓性板材可以明顯降低電子產品所占體積，實現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成，其中膠黏劑對產品性能具有重大影響[1]。

隨著FPC應用領域的不斷擴大，人們對它的產品在結構形式、產品功能和性能方面提出了更高的要求。FPC這些性能的提高進而對FCCL的性能提出了更高的要求，主要表現在高耐熱性、高穩定性、高耐折性、低吸潮性和低介電常數等[2]。環氧樹脂類黏合劑因為具有很強的黏結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，必須進行無鉛焊接，因此環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，通常只能達到120℃，在很多場合已經無法滿足使用要求[3]。本文研究了不同增韌劑、固化劑和環氧樹脂對最終FCCL黏合劑的性能影響，以實現高玻璃化轉變溫度（Tg）、韌性佳、低吸濕的特種環氧黏合劑，制備特殊用途FCCL。

1 實驗部分

1.1 原料

環氧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，促進劑DMP-30，成都凱米特科技有限公司。

1.2 分析與測試

熱重分析：使用PE公司TGA7，氮氣環境下升溫速率：10℃/min,掃描溫度范圍：室溫到650℃。

力學性能：拉伸強度依照國標GB 2568-81進行測試，沖擊強度按照國標GB 2571-81進行測試。

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

1.3 改性環氧樹脂膠黏劑的制備

將環氧樹脂，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行固化。

促進劑用量（質量分數）為3%，酸酐為30%，MX-154為10%，CB3100 10%，VL-1 10%。

2 結果與討論

2.1 澆鑄體力學性能測試

表1 澆鑄體力學性能

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，無論強度、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，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，其性能顯著優于海島橡膠型增韌劑VL-1，其能大幅保持拉伸強度、改善韌性的同時，熱變形溫度不會降低。海島型增韌劑雖然增強了韌性，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，固化過程無小分子釋放，固化前后體積零收縮，阻燃性好，力學性能較好，吸水率低，特別適合與環氧樹脂復配，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氧固化物的熱變形溫度，降低吸濕率，但是因為苯并惡嗪本身比較脆，會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改性環氧膠黏劑的影響

經過對比了不同增韌劑后發現，納米核殼型增韌劑可以在優化韌性的同時，不降低熱性能；而苯并惡嗪可以復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改性環氧膠黏劑的影響。

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，當加入量均為20%時，熱性能、力學性能、韌性達到最佳，超過這個用量，韌性出現一定程度降低。

2.3 玻璃化轉變溫度（Tg）的研究

近年對高Tg FPC基板材料的需求，越來越強烈。其原因主要來自以下幾方面：1）電子產品所使用電子元器件、CPU等，隨著它們的功能上的增加，其在發熱量上也有明顯的增長；2）FPC基板的高耐熱性有利于耐離子遷移性的提高；3）應用領域的擴大，對高Tg型FPC基板材料的需求也就更加強烈。

本研究中使用了苯并惡嗪作為Tg增強組分，經過苯并惡嗪增強以后，Tg大幅上升，最高可達到205℃，所制備的改性環氧膠黏劑能適應FPC和FCCL的快速發展需求。

3 結語

1）海島橡膠型增韌劑和納米核殼增韌劑都能大幅增強環氧樹脂的韌性，但是納米核殼增韌劑在增韌的同時不影響熱性能；2）苯并惡嗪樹脂能增強環氧樹脂熱性能，降低吸濕率；3）利用納米核殼型增韌劑和苯并惡嗪樹脂復合改性，制備了性能優異的改性環氧膠黏劑，具備高Tg、高韌性的優點，非常適合用于FCCL領域。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，改性環氧膠黏劑的Tg可達到205℃、斷裂伸長率＞5%、吸濕率＜2%。