Nueva composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados y preparación de la misma.

Una composición de resina de barniz de bajo dieléctrico para laminados que comprende:

(a) 30 a 50%, basado en el peso total de la resina, de una resina de diciclopentadieno - dihidrobenzoxazina (DCPD-BX); o una resina híbrida de 13 a 60%, basado en el peso total de la resina, de una o más resinas epoxi fenólicas de diciclopentadieno (DCPD-PNE) y un 30-50% basado en el peso total de la resina de una resina de diciclopentadieno - dihidrobenzoxazina (DCPD-BX);

(b) agente retardante de llama

(c) agente de curado o acelerador de curado; y

(d) disolvente en que la resina de diciclopentadieno - dihidrobenzoxazina (DCPD-BX) se prepara mezclando y removiendo para hacer reaccionar

(1) resina de diciclopentadieno fenólica (DCPD-PN) de la fórmula**Fórmula**

en que

Z es -CH3, -C2H5, -C(CH3)3 o, -H; y

n es 0.5-1.5;

(2) un compuesto de amina primaria con grupos monofuncionales y bifuncionales mezclados; y

(3) un compuesto de formaldehído o paraformaldehído

en que la resina de diciclopentadieno-dihidrobenzoxazina (DCPD-BX) tiene la fórmula estructural:**Fórmula**

en que

Z es -CH3, -C2H5, -C(CH3)3 o, -H;

R es alquilo o arilo; y

n es 0-1; y

en que dichas resinas epoxi fenólicas de diciclopentadieno (DCPD-PNE) se preparan haciendo reaccionar.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a una nueva composición de barniz de resina con una baja constante dieléctrica, alta estabilidad térmica, baja absorción de humedad y retardo de 5 fuego superior que puede satisfacer la prueba retardante de llama UL94 V-0 para los nuevos laminados utilizados en placas de circuito de alto rendimiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Con los rápidos avances tecnológicos, muchos de los productos electrónicos de la 10 industria información del equipo, de comunicación y de consumo están cambiando muy rápidamente. Fijándonos en toda la industria de la electrónica, las características de desarrollo son:

1. Una frecuencia de aplicación cada vez más alta,

2. Un nivel de tecnología de fabricación cada vez superior.

En cuanto a las placas de circuitos impresos, la dirección del desarrollo se está convirtiendo en bajo dieléctrico, baja expansión térmica, multi-capa, alta resistencia térmica etc., a la vez que se cumple con los requisitos relacionados con el medio ambiente. La electrónica y los productos de comunicación también tienden a ser ligeros, 20 finos, cortos y a cumplir con requisitos de alta fiabilidad, multifunción y protección ambiental. Dado que la tecnología de alta frecuencia está siendo utilizada en las redes inalámbricas y en los equipos de comunicación, la demanda de sustratos de alta frecuencia está destinada a convertirse en la tendencia futura de desarrollo. En resumen,

los materiales de sustrato de comunicación de alta frecuencia utilizados requieren únicamente enviar datos de forma rápida y no causar la pérdida de datos o la interferencia en el proceso de transmisión; por lo tanto, los equipos de comunicación de alta frecuencia seleccionados en la producción deben tener las siguientes características 5 básicas:

(1) Constante dieléctrica pequeña y estable,

(2) Factor de disipación bajo,

(3) Baja absorción de agua,

(4) Buena resistencia química,

(5) Buena resistencia térmica.

Las características eléctricas del material de placa de circuito impreso dependen de los tres principales tipos de material compuesto del sustrato: (i) resina, (ii) material de relleno, y (iii) materiales de refuerzo. Por lo que se refiere al sistema de resina, el 15 sustrato FR-4 (Tgl40° C) actualmente utilizado fabricado a partir de la combinación de resinas epoxi (tales como NPEB454A80 de Nan Ya) y fibra de vidrio (vidrio E) muestra un valor de "constante dieléctrica" (abreviada como Dk) de sólo 4,6, que no puede cumplir con los requisitos en el ámbito de la transmisión de alta frecuencia. Diferentes sistemas de resinas tales como la resina "triazina bismaleimida" (abreviada como BT), 20 la resina de éster de cianato, resinas de PTFE (politetrafluoroetileno) y otras se desarrollan gradualmente, pero el nuevo sistema de resina desarrollada muestra grandes desviaciones en relación con las condiciones de fabricación y de procesamiento de sustrato actuales, y no se pueden utilizar en los equipos existentes, por lo que no pueden ser aplicadas ampliamente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El ámbito de la invención se define a través de las reivindicaciones adjuntas.

rLOS TEMAS TÉCNICOS A RESOL VERI

La tendencia de desarrollo de los circuitos impresos es que sean ligeros, finos, cortos, pequeños, sofisticados y de mayor aplicación de frecuencia con el fin de evitar la pérdida de datos y la interferencia durante el proceso de transmisión. La resina utilizada no sólo debe poseer excelentes características eléctricas, sino que la nueva composición 10 de barniz de resina dieléctrica desarrollada también debe poder operar bajo las condiciones de los procesos de funcionamiento y equipos actuales para cumplir con los requisitos del entorno. Esta técnica se ha convertido en el tema importante que la industria debe superar.

[LOS MEDIOS TÉCNICOS PARA RESOLVER PROBLEMAS]

En vista de los problemas antes mencionados, el presente inventor, después de muchos años de investigación y pruebas, encontró una resina con una estructura cíclica saturada, es decir, que tiene un esqueleto de anillo saturado en su estructura química, que puede reducir efectivamente el coeficiente de expansión térmica del sustrato, la constante 20 dieléctrica y el factor de disipación; cuando se utiliza la resina en la formulación de barniz de resina, puede obtener excelentes características eléctricas como una baja constante dieléctrica Dk y un bajo factor de disipación Df. La resina también se puede combinar con varios tipos de agentes de curado para ser procesados en los equipos existentes con el fin de satisfacer las diferentes necesidades del sustrato.

De acuerdo con esta invención, el objetivo principal es proporcionar un sustrato de circuito con una baja constante dieléctrica, un bajo factor de disipación, una baja absorción de humedad y una alta estabilidad térmica. Se utiliza un subproducto de

piezopirólisis de nafta barato - "diciclopentadieno" (abreviado como DCPD) en el

sustrato como materia prima, en que la propia materia prima que tiene un esqueleto de estructura rígida alifático cíclico tridimensional se hace reaccionar con un compuesto fenólico para sintetizar una resina fenólica (Novolaca diciclopentadieno-fenólica, DCPD-PN) que contiene una estructura de DCPD, y a continuación esta resina DCPD 10 se hace reaccionar con dihidrobenzoxazina (BX) o con resina epoxi para obtener resina de diciclopentadieno-dihidrobenzoxazina (DCPD-BX); o para generar una resina epoxi DCPD que contiene (fenol epoxi novolac, DCPD-PNE). La resina resultante se puede utilizar para preparar una placa de circuito de bajo dieléctrico, de estabilidad térmica, con baja absorción de humedad, y los laminados revestidos de cobre se pueden procesar 15 muy fácilmente y se pueden fabricar con los equipos y las condiciones de

procesamiento actuales.

La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico mencionada anteriormente que incluye (A) resina fenólica que contiene DCPD, (B) una o más de las resinas epoxi arriba mencionadas o una de las resinas epoxi con DCPD (DCPD-PNE); (C) DCPD que 20 contiene resina DCPD-BX; y (D) agente retardante de llama, agente de curado y agente de aceleración se obtiene mezclando uniformemente (A) (B) (C) o (B) + (C) y (D) en un cierto porcentaje de disolvente. De esta manera se obtienen las formulaciones de barniz de resina para los presentes laminados de acuerdo con la invención, que comprenden

Un agente principal: La materia prima DCPD-PN reacciona con epiclorhidrina 25 (ECH) en una relación equivalente fija en presencia de NaOH para sintetizar la

resina DCPD-epoxi (DCPD-PNE). Otra resina BX se fabrica haciendo reaccionar DCPD-PN como materia prima con paraformaldehído y anilina en una relación equivalente fija.

Un agente de Curado: Es predominantemente NPEH-710S o 710H de Nan Ya. 5 Con el fin de aumentar el contenido de DCPD, también puede utilizarse DCPD-

PN como agente de curado.

Un agente retardante de la llama: En la actualidad, tres tipos agentes retardantes de llama de uso común son (I) los retardantes de llama bromados tradicionales, tales como tetrabromobisfenol (TBBA); (II) los retardantes de llama de fósforo, 10 tales como un compuesto de fosfato (DOPO), (III) los retardantes de llama

inorgánicos de tipo aditivos, tales como A1203, ATH, o cualquier agente retardante de llama no se puede incorporar.

La composición de resina para laminados de acuerdo con la presente invención se prepara a través de los siguientes pasos:

1. En primer lugar se hace reaccionar el producto diciclopentadieno de

piezopirólisis de ñafia que tiene un esqueleto alifático cíclico tridimensional rígido con un compuesto fenólico para obtener (A) resina fenólica de diciclopentadieno (DCPD-PN);

2. A continuación, dicho DCPD-PN que comprende un componente de DCPD se

hace reaccionar con epiclorhidrina (ECH) para formar resina epoxi fenólica de

diciclopentadieno (DCPD-PNE, también llamada Resina 1); o

3. Se hace reaccionar DCPD-PN con un compuesto de amina primaria que tiene tanto grupos mono-funcionales como grupos bi-funcionales, un compuesto de formaldehído o paraformaldehído (es decir poliformadehído, o polioximetileno)

para obtener resina de diciclopentadieno - dihidrobenzoxazina (DCPD-BX) (Resina 2).

La composición de resina para laminados de acuerdo con la presente invención posee una estructura multi-anillo saturada, y por lo tanto tiene unas mejores propiedades 5 químicas y físicas que las resinas epoxi convencionales. Cuando la tela de fibra de vidrio se impregna en la formulación de barniz de resina, y a continuación... [Seguir leyendo]

1. Una composición de resina de barniz de bajo dieléctrico para laminados que comprende:

(a) 30 a 50%, basado en el peso total de la resina, de una resina de diciclopentadieno - dihidrobenzoxazina (DCPD-BX); o una resina híbrida de 13 a 60%, basado en el peso total de la resina, de una o más resinas epoxi fenólicas de diciclopentadieno (DCPD-PNE) y un 30-50% basado en el peso total de la resina de una resina de diciclopentadieno - dihidrobenzoxazina (DCPD-BX);

(b) agente retardante de llama

(c) agente de curado o acelerador de curado; y

(d) disolvente

en que la resina de diciclopentadieno - dihidrobenzoxazina (DCPD-BX) se prepara mezclando y removiendo para hacer reaccionar

(1) resina de diciclopentadieno fenólica (DCPD-PN) de la fórmula

en que

Z es -CH3, -C2H5, -C(CH3)3 o, -H; y

(2) un compuesto de amina primaria con grupos monofuncionales y bifuncionales mezclados; y

(3) un compuesto de formaldehído o paraformaldehído

en que la resina de diciclopentadieno-dihidrobenzoxazina (DCPD-BX) tiene la fórmula estructural:

en que

lo Z es -CH3, -C2H5, -C(CH3)3 o, -H;

R es alquilo o arilo; y n es 0-1; y

en que dichas resinas epoxi fenólicas de diciclopentadieno (DCPD-PNE) se preparan 15 haciendo reaccionar

(1) una resina fenólica de diciclopentadieno (DCPD-PN) de la fórmula

Z es -CH3, -C2H5, -C(CH3)3 o, -H; y

n es 0.5 - 1.5

con

(2) epiclorohidrina;

en que las resinas epoxi fenólicas de diciclopentadieno (DCPD-PNE) tienen la fórmula estructural

en que

Z es -CH3, -C2H5, -C(CH3)3 o, -H; y

n es 0 - 2

2. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo con la Reivindicación 1, en que el diciclopentadieno utilizado para producir la resina 15 diciclopentadieno - fenólica (DCPD-PN) es un subproducto de piezopirólisis de nafta; y los compuestos fenólicos se seleccionan a partir de fenol, o-cresol, bisfenol (bisfenol- A), 4,4'- difenil metano (Bisfenol-F), 4,4' - difenil sulfona (bisfenol-S) o resina fenólica.

3. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo con la Reivindicación 1, en que el agente de curado es una resina de diciclopentadieno - fenólica (DCPD-PN).

4. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo

con la Reivindicación 1, en que el agente de curado de resina puede seleccionarse a partir de resina fenólica, aminas, ácidos orgánicos y agentes de curado de tipo anhídrido ácido.

5. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo

con la Reivindicación 4, en que el agente de curado de resina puede seleccionarse a partir del grupo que consiste en aminas polivalentes, ácido carboxílico polivalente, diciandiamida, anhídrido, resina de fenol-formaldehído (fenol Novolac, referido como PN), resina de o-cresol-formaldehído (Cresol Novolac, referido como CN), melamina- 15 fenol formaldehído (melamina fenol Novolac, MPN), resina de bisfenol formaldehído (BPA Fenol Novolac, BPA-PN), resina de etano tetrafenol (tetrafenol Novolac, TPN) y diciclopentadieno - resina fenólica (Diciclopentadieno-fenólica Novolac, DCPD-PN).

6. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo 20 con la Reivindicación 1, en que la composición comprende resina de diciclopentadieno dihidrobenzoxazina (DCPD-BX) o resina híbrida de una o más resinas epoxi fenólicas de diciclopentadieno (DCPD-PNE) y una resina de diciclopentadieno dihidrobenzoxazina (DCPD-BX) sola o en una mezcla con otras resinas epoxi.

7. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo con la Reivindicación 6, en que el compuesto de amina primaria con el grupos mono- funcionales y bi-funcionales mezclados utilizada en la producción de resina de diciclopentadieno - dihydrobenzoxazine- (DCPD-BX) es un compuesto de amina

alifático o aromático.

8. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo con la Reivindicación 6 en que el compuesto de amina primaria es una amina primaria tal como metilamina, anilina, o-toluidina o anisidina.

9. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo con la Reivindicación 6, en que el compuesto de formaldehído o paraformaldehído utilizado para la preparación de resina de diciclopentadieno - dihidrobenzoxazina- (DCPD-BX) se selecciona a partir de formaldehído, paraformaldehído, o vapor de

formaldehído.

10. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados de acuerdo con la Reivindicación 6, en que otras resinas epoxi comprenden una resina epoxi bromada o una resina epoxi fosforada.

11. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados tal como se reivindica en la Reivindicación 1, en que el agente retardante de llama es una resina bromada o fosforada, o un agente retardante de llama de relleno inorgánico.

12. La composición barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados tal como se reivindica en la Reivindicación 11, en que

(1) el agente retardante de llama bromado es un bisfenol tetrabromo (TBBA) o una resina epoxi de tipo bisfenol tetrabromo, o

(2) los agentes retardantes de llama fosforados son 9, 10-dihidro-9-oxa-10-

fosfafenantreno-10-óxido (DOPO), DOPO-hidroquinona (DOPO-HQ) y su resina epoxi fenólica, o

(3) los agentes retardantes de llama de relleno inorgánicos se seleccionan a partir de hidróxido de aluminio, sílice, sulfato de bario, óxido de aluminio y 10 nitruro de boro.

13. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados tal como se reivindica en la Reivindicación 1, en que el acelerador de curado es un compuesto o una mezcla de dos o más compuestos y representa el 0,04 - 0.15 en porcentaje de resina del

total de la resina.

14. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados tal como se reivindica en la Reivindicación 1, en que el acelerador de curado se selecciona a partir de compuestos de imidazol,

15. La composición de barniz de resina de bajo dieléctrico para laminados tal como se reivindica en la Reivindicación 1, en que el acelerador de curado se selecciona entre 2 - metil-imidazol (2MI) y 2-etil-4 metilimidazol (2E4MZ).