COMPOSICION PARA LA PLACA BASE DE UN CIRCUITO IMPRESO DE RESINA TERMOENDURECIBLE DE POLIBUTADIENO Y PROCEDIMIENTO DE FABRICACION.
Una composición para placa base de un circuito de alto rendimiento,
la cual comprende:
(1) 20-35% en peso de resinas base termoendurecibles, las cuales incluyen: (a) una mezcla con un alto contenido de vinilo (por encima del 70%) de una resina termoendurecible de polibutadieno con un peso molecular (MW) mayor de 100.000 g/mol y una resina con un peso molecular (MW) = 5.000 - 10.000 g/mol, y (b) un polímero de alto peso molecular polimerizado a partir de un compuesto de cicloolefina con por lo menos dos grupos vinilo, y/o un terpolímero formado por ácido acrílico, acrilonitrilo y butadieno;
(2) 10-30% en peso de un revestimiento reforzado con fibra de vidrio tejida;
(3) 25-50% en peso de cargas inorgánicas en partículas;
(4) 1-10 por ciento en peso de un coagente metálico;
(5) 10-30% en peso de un agente ignífugo bromado; y
(6) un iniciador de radicales libres
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06025011.
Solicitante: NAN YA PLASTICS CORPORATION.
Nacionalidad solicitante: Taiwan, Provincia de China.
Dirección: 3F, 201, TUNG HWA N.RD.,,TAIPEI.
Inventor/es: TZOU,MING-JEN.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 4 de Diciembre de 2006.
Fecha Concesión Europea: 2 de Septiembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08L13/00 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › Composiciones de cauchos que contienen grupos carboxilo.
- C08L9/00 C08L […] › Composiciones de homopolímeros o copolímeros de hidrocarburos de dieno conjugado.
- H05K1/03C4D
Clasificación PCT:
- C08L9/00 C08L […] › Composiciones de homopolímeros o copolímeros de hidrocarburos de dieno conjugado.
- H05K1/02 ELECTRICIDAD. › H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › H05K CIRCUITOS IMPRESOS; ENCAPSULADOS O DETALLES DE LA CONSTRUCCIÓN DE APARATOS ELECTRICOS; FABRICACION DE CONJUNTOS DE COMPONENTES ELECTRICOS. › H05K 1/00 Circuitos impresos. › Detalles.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Composición para la placa base de un circuito impreso de resina termoendurecible de polibutadieno y procedimiento de fabricación
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a un material para la placa base de un circuito impreso (PCB), el cual es una resina termoendurecible basada en polibutadieno, con la incorporación de un agente de curado de peróxido o un agente de reticulación, para formar una capa aislante sobre un laminado revestido de cobre. De acuerdo con el requerimiento del procedimiento, se añade selectivamente a la resina matriz una carga inorgánica en partículas con una gran área de superficie, como por ejemplo la sílice, y un coagente metálico. el prepreg ("preimpregnado") resultante no muestra casi pegajosidad, es fácil de manipular por lo que es favorable para un procedimiento automático, y adecuado para una operación general de prensado en caliente. El prepreg obtenido posee una baja pegajosidad y no presenta ningún inconveniente durante la laminación a temperatura ambiente. La composición de la resina de la invención es característica por la incorporación de un único coagente metálico; la resistencia a la exfoliación es excelente por lo que es apropiada al máximo para aplicar en una placa base de circuito de alta frecuencia.
En las técnicas anteriores las placas base de circuitos se fabricaban de polibutadieno como material principal con adición de una tela no tejida de refuerzo, una carga en partículas, un iniciador, un ignífugo bromado, etc. Por ejemplo, en la patente USP nº 4.241.132, la composición para placas base de circuito comprende un polímero de polibutadieno (70% en peso de caucho de polibutadieno de adición 1,2, Ricon 150 Sartomer), y una fibra de refuerzo como por ejemplo, fibra de polipropileno. En la composición aislante, la constante dieléctrica o factor de disipación de la resina debe ir de acuerdo con la fibra de refuerzo. Las desventajas son las siguientes:
1. el contenido de vinilo del polibutadieno empleado no es suficiente, por lo que la resistencia del substrato es débil.
2. el agente ignífugo no puede cumplir con la norma UL94 V-0.
La composición de la PCB se describe en la patente USP nº 4.997.702 la cual incluye también cargas inorgánicas o fibras de refuerzo con 20-70% en peso de la composición total, además de la resina epoxi, en donde las fibras comprenden la fibra de vidrio o fibra de polímero, y las cargas comprenden arcilla o minerales en partículas, p. ej. sílice. Sus evidentes inconvenientes son:
1. el substrato fabricado con resina epoxi conduce a pobres propiedades eléctricas (Dk, Df), y una alta higroscopicidad.
2. el empleo de una tela no tejida deteriora la resistencia mecánica de la PCB.
La composición termoendurecible para la placa base del circuito publicada en la patente Nº 5.223.568, incluye:
a. La resina de polibutadieno o poliisopreno, la cual es líquida a temperatura ambiente, y su peso molecular es inferior a 5.000.
b. el polibutadieno o poliisopreno es un copolímero en estado sólido.
c. La alta temperatura de curado es superior a los 250º; pero es inferior a la temperatura de descomposición térmica del compósito.
Aunque la ejecución de dichas placas de circuitos impresos no es difícil, existen todavía algunos inconvenientes, como sigue:
1. Es necesaria una alta temperatura de curado (temperatura de prensado superior a 250º), pero la temperatura habitual de servicio del equipo de fabricación del substrato del circuito está limitada a menos de 180º; y el compósito incorporado como agente ignífugo bromado, no puede resistir la alta temperatura de 250º, dado que la degradación por la alta temperatura o cracking químico, conduciría a una deterioración de las propiedades físicas.
2. el prepreg fabricado por dicha resina de polibutadieno o poliisopreno es demasiado pegajoso para efectuar un prensado automático contínuo del PCB.
La placa base de circuito descrita en la patente USP nº 6.048.807 comprende:
a. 10-75% en volumen de la composición de resina termoendurecible, incluyendo la resina de polibutadieno o poli-isopreno con un peso molecular inferior a 5.000 y un butadieno conteniendo un polímero dibloque unido insaturadamente;
b. Menos del 14% en volumen de caucho líquido de etileno propileno con un peso molecular inferior a 50.000, el cual puede ser el copolímero etileno propileno o el terpolímero etileno propileno dieno (por ejemplo el diciclopentadieno o el etilideno norborneno) (EPDM), ó sus composiciones;
c. Carga en partículas; y
d. Tela tejida.
Las desventajas de la misma son:
1. La placa del circuito puede obtenerse solamente mediante una alta temperatura y presión (300º; 500 psi y mayores), y a continuación el agente ignífugo bromado se descompone o degrada para eliminar el agente ignífugo.
2. La proporción de carga está por encima del 50% en peso, incluso hasta el 70% en peso, con lo cual resulta difícil de impregnar a continuación con un equipo corriente, y el desgaste del cabezal perforador durante el perforado es excesivo.
La placa base de circuito descrita en la patente USP nº 6.071.836 se caracteriza por:
a. Un alto ratio de cargas en partículas hace que el prepreg no sea pegajoso y sea fácil de manipular y cómodo para el procesado;
b. Excelentes propiedades eléctricas (constante dieléctrica, factor de disipación y resistencia dieléctrica), aislamiento del calor y conductancia no eléctrica;
c. Debido a su alto ratio de cargas en partículas, necesita solamente una pequeña cantidad de fibra de vidrio para reforzar el material para aumentar el CTE de la dirección del eje Z;
d. Para evitar la degradación, la temperatura de prensado es inferior a 250º; y
e. La adhesión entre la resina y el cobre y el revestimiento tejido se potencia mediante la adición de silano.
Como se ha mencionado anteriormente en la descripción, la ejecución de dichas placas base de circuito es muy buena, pero hay muchos inconvenientes para ejecutarlo, como las siguientes:
1. Aunque se añada silano, su resistencia a la exfoliación es muy pobre;
2. Tanto la absorbancia del agua como la del tolueno son todavía demasiado altas;
3. La proporción de la carga es mayor del 50% en peso, incluso hasta el 70% en peso, por lo que la dificultad de impregnación con el equipo corriente y el desgaste del cabezal de perforación durante la perforación es demasiado grande.
Además de las patentes US, existen otras literaturas con relación a la aplicación del polibutadieno en el material de la placa base de circuito. Por ejemplo, un nuevo material de substrato ignífugo de 1,2-polibutadieno descrito en N. Sawatari et al., IEEE Transactions on Eléctrical Insulation ("Informes de Aislamiento Eléctrico"), vol EI-18, nº 2, Abril de 1983, muestra que la manipulación del 1,2-polibutadieno en un estado semiendurecido (etapa B) es difícil, es muy duro para no tener pegajosidad, también es de fácil combustión, y la adhesión con la lámina de cobre es pobre. Con el fin de solventar estos problemas, se han propuesto en dicha literatura algunos caminos: el empleo de una gran cantidad de polibutadieno de alto peso molecular para eliminar la pegajosidad en la etapa B, y añadir una pequeña cantidad de resina de polibutadieno modificado de bajo peso molecular para facilitar el flujo durante la laminación de la lámina de cobre. Pero no se menciona el empleo de ningún tipo de carga.
En la patente EU 0202488 A2, se da a conocer una placa base de circuito basada en polibutadieno al cual se mezcla un prepolímero bromado de alto peso molecular, para reducir la pegajosidad del substrato de polibutadieno y la inflamabilidad. Por otra parte, la patente JP-04 258.658 da a conocer la incorporación de un compuesto de alto peso molecular para controlar la pegajosidad, mientras que la función principal del compuesto es la de proporcionar un ignífugo, una mejor adhesión al cobre y resistencia al calor. No se describe ninguna otra carga, y la placa base del circuito tiene todavía la desventaja de un alto factor de disipación.
En el trabajo "High performance of 1,2-polibutadine resine of Eléctrical Industry" ("Alto rendimiento de la resina de 1,2-polibutadieno...
Reivindicaciones:
1. Una composición para placa base de un circuito de alto rendimiento, la cual comprende:
(1) 20-35% en peso de resinas base termoendurecibles, las cuales incluyen:
- (a) una mezcla con un alto contenido de vinilo (por encima del 70%) de una resina termoendurecible de polibutadieno con un peso molecular (MW) mayor de 100.000 g/mol y una resina con un peso molecular (MW) = 5.000 - 10.000 g/mol, y
- (b) un polímero de alto peso molecular polimerizado a partir de un compuesto de cicloolefina con por lo menos dos grupos vinilo, y/o un terpolímero formado por ácido acrílico, acrilonitrilo y butadieno;
(2) 10-30% en peso de un revestimiento reforzado con fibra de vidrio tejida;
(3) 25-50% en peso de cargas inorgánicas en partículas;
(4) 1-10 por ciento en peso de un coagente metálico;
(5) 10-30% en peso de un agente ignífugo bromado; y
(6) un iniciador de radicales libres.
2. La composición para una placa base de circuito de la reivindicación 1, en donde el contenido de la resina base termoendurecible es de preferencia 25-32% en peso.
3. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 2, en donde el contenido de la resina termoendurecible de polibutadieno es del 40-90% en peso del total de las resinas base termoendurecibles.
4. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 2, en donde el contenido de compuesto de cicloolefina que tiene por lo menos dos grupos vinilo y/o un terpolímero formado de ácido acrílico, acrilonitrilo y butadieno es del 10-60% en peso de la composición de resina base termoendurecible.
5. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 2, en donde el contenido de la resina base termoendurecible del grupo vinilo de adición 1,2 es, de preferencia superior al 80% en peso de la resina termoendurecible de polibutadieno de alto vinilo.
6. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 3, en donde la proporción de resina termoendurecible de polibutadieno con un MW superior a los 100.000 g/mol con respecto a la que tiene un MW = 5.000-10.000 g/mol, es de 40:80 a 60:20.
7. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 1, en donde el contenido del revestimiento reforzado con fibra de vidrio tejida es, de preferencia, 10-20% en peso.
8. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 1, en donde el contenido de cargas inorgánicas en partículas es, de preferencia, 30-45% en peso.
9. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 1, en donde el contenido de coagente metálico es, de preferencia, 1-5% en peso.
10. El coagente metálico de la reivindicación 9, en donde el coagente metálico se selecciona de los complejos obtenidos a partir de la reacción de metales alcalinos, metales alcalinotérreos o el elemento zinc con ácido acrílico.
11. Los coagentes metálicos de la reivindicación 10, en donde el de mayor preferencia es el diacrilato metálico o el dimetacrilato metálico.
12. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 1, en donde la carga inorgánica en partículas se selecciona del dióxido de titanio, titanato de bario, titanato de estroncio, o sílice.
13. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 12, en donde la carga inorgánica en partículas se selecciona de la sílice amorfa o sílice fundida.
14. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 1, en donde el contenido del agente ignífugo bromado es, de preferencia, 15-25% en peso.
15. La composición de la placa base del circuito de la reivindicación 14, en donde el agente ignífugo bromado preferido, se selecciona del etileno bistetrabromoftalimida, tetradecabromodifenoxi benceno o decabromo difenoxi óxido.
16. Un procedimiento para la producción de una composición de la placa base de un circuito de alto rendimiento, el cual comprende la dilución de la siguiente mezcla hasta una adecuada viscosidad:
(1) 20-35% en peso de un substrato de resina termoendurecible, el cual contiene:
- (a) una mezcla con un alto contenido de vinilo (por encima del 70% en peso), de un polibutadieno con MW > 100.000 g/mol y un polibutadieno con un MW = 5.000 - 10.000 g/mol,
- (b) un polímero superior obtenido a partir de la polimerización de un compuesto de cicloolefina con por lo menos dos grupos vinilo y/o un terpolímero formado por ácido acrílico, acrilonitrilo y butadieno,
(2) 10-30% en peso de un revestimiento reforzado con fibra de vidrio tejida;
(3) 25-50% en peso de cargas inorgánicas en partículas;
(4) 1-10 por ciento en peso de coagentes metálicos;
(5) 10-30% en peso de un agente ignífugo bromado; y
(6) un iniciador de radicales libres;
y a continuación efectuando una presión en caliente para obtener una placa base de circuito a la temperatura de 170-220ºC y a la presión de 20-50 kg/cm2.
17. El procedimiento de la reivindicación 16, en donde el revestimiento de fibra de vidrio tejida está semiendurecido en una hoja de resina, a continuación se laminan 5-8 hojas y se forma un sándwich con dos láminas de cobre, a continuación se prensa en caliente a una temperatura óptima de 195ºC y a la presión de 30 kg/cm2.
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