高玻璃化转变温度高韧性挠性覆铜板用环氧树脂胶黏剂的研究

韩 勇，郭 刚

（四川东材科技集团股份有限公司，四川 绵阳 621000）

挠性覆铜板（FCCL）是生产柔性印制电路板（FPC）的基础材料。近年来随着电子产品微小型化、多功能化趋势越发明显，挠性板、刚-挠结合板已经显出优势，获得了快速发展。这些挠性板材可以明显降低电子产品所占体积，实现密集组装和立体组装。FCCL由绝缘膜（聚酰亚胺膜）、胶黏剂和铜箔三部分构成，其中胶黏剂对产品性能具有重大影响[1]。

随着FPC应用领域的不断扩大，人们对它的产品在结构形式、产品功能和性能方面提出了更高的要求。FPC这些性能的提高进而对FCCL的性能提出了更高的要求，主要表现在高耐热性、高稳定性、高耐折性、低吸潮性和低介电常数等[2]。环氧树脂类黏合剂因为具有很强的黏结力和良好的耐热性能，是FCCL黏合剂的主要品种。

FPC的加工过程中，必须进行无铅焊接，因此环氧树脂类黏合剂的耐热性决定了FCCL的耐热性。目前FCCL使用的环氧黏合剂，由于要满足可挠性，使用了大量的橡胶增韧剂，不可避免的降低了Tg，通常只能达到120℃，在很多场合已经无法满足使用要求[3]。本文研究了不同增韧剂、固化剂和环氧树脂对最终FCCL黏合剂的性能影响，以实现高玻璃化转变温度（Tg）、韧性佳、低吸湿的特种环氧黏合剂，制备特殊用途FCCL。

1 实验部分

1.1 原料

环氧128树脂，南亚电子材料 (昆山)有限公司；核壳型增韧剂MX-154，钟化贸易（上海）有限公司；海岛橡胶型增韧剂VL-1，北京清大奇士新材料技术有限公司；CB3100高性能苯并噁嗪树脂，成都科宜高分子科技有限公司；甲基四氢邻苯二甲酸酐，促进剂DMP-30，成都凯米特科技有限公司。

1.2 分析与测试

热重分析：使用PE公司TGA7，氮气环境下升温速率：10℃/min,扫描温度范围：室温到650℃。

力学性能：拉伸强度依照国标GB 2568-81进行测试，冲击强度按照国标GB 2571-81进行测试。

吸湿率测试：固化物在100℃沸水中煮24h，捞出擦干表面水分，测试前后重量的差别比率。

1.3 改性环氧树脂胶黏剂的制备

将环氧树脂，增韧剂，苯并噁嗪树脂，固化剂按比例混合均匀，按照不同的固化工艺进行固化。

促进剂用量（质量分数）为3%，酸酐为30%，MX-154为10%，CB3100 10%，VL-1 10%。

2 结果与讨论

2.1 浇铸体力学性能测试

表1 浇铸体力学性能

由表1看出，未添加任何增韧剂、苯并恶嗪树脂的空白样，其性能最差，无论强度、韧性、耐热性，还是吸湿率均比改性胶黏剂降低15%～30%。为了制备FCCL专用胶黏剂，必须具有高韧性的特点，添加核壳型增韧剂和海岛橡胶增韧剂均能很好的满足这一要求。

使用纳米核壳增韧剂，其性能显著优于海岛橡胶型增韧剂VL-1，其能大幅保持拉伸强度、改善韧性的同时，热变形温度不会降低。海岛型增韧剂虽然增强了韧性，但是热变形温度降低很多，综合性能较差[4]。

苯并恶嗪作为新型的热固性树脂，固化过程无小分子释放，固化前后体积零收缩，阻燃性好，力学性能较好，吸水率低，特别适合与环氧树脂复配，作为高性能共混改性剂。由表1可见，加入苯并恶嗪可显著提高环氧固化物的热变形温度，降低吸湿率，但是因为苯并恶嗪本身比较脆，会一定程度的影响增韧效果。

2.2 苯并恶嗪和核壳型增韧剂不同含量对改性环氧胶黏剂的影响

经过对比了不同增韧剂后发现，纳米核壳型增韧剂可以在优化韧性的同时，不降低热性能；而苯并恶嗪可以复合改性提高固化物的耐热性、降低吸湿率。因此，深化研究不同含量、不同配比的苯并恶嗪和核壳型增韧剂对改性环氧胶黏剂的影响。

表2 并恶嗪和核壳型增韧剂的不同配比影响

由表2看出，随着核壳型增韧剂和苯并恶嗪树脂的用量增加，综合性能也在增加，当加入量均为20%时，热性能、力学性能、韧性达到最佳，超过这个用量，韧性出现一定程度降低。

2.3 玻璃化转变温度（Tg）的研究

近年对高Tg FPC基板材料的需求，越来越强烈。其原因主要来自以下几方面：1）电子产品所使用电子元器件、CPU等，随着它们的功能上的增加，其在发热量上也有明显的增长；2）FPC基板的高耐热性有利于耐离子迁移性的提高；3）应用领域的扩大，对高Tg型FPC基板材料的需求也就更加强烈。

本研究中使用了苯并恶嗪作为Tg增强组分，经过苯并恶嗪增强以后，Tg大幅上升，最高可达到205℃，所制备的改性环氧胶黏剂能适应FPC和FCCL的快速发展需求。

3 结语

1）海岛橡胶型增韧剂和纳米核壳增韧剂都能大幅增强环氧树脂的韧性，但是纳米核壳增韧剂在增韧的同时不影响热性能；2）苯并恶嗪树脂能增强环氧树脂热性能，降低吸湿率；3）利用纳米核壳型增韧剂和苯并恶嗪树脂复合改性，制备了性能优异的改性环氧胶黏剂，具备高Tg、高韧性的优点，非常适合用于FCCL领域。纳米核壳型增韧剂添加量为10～30%，苯并恶嗪树脂添加量10～30%时，改性环氧胶黏剂的Tg可达到205℃、断裂伸长率＞5%、吸湿率＜2%。