一种埋容材料用介质层、埋容材料及其用途 |
|||||||
| 申请号 | CN201510971671.7 | 申请日 | 2015-12-21 | 公开(公告)号 | CN105415803A | 公开(公告)日 | 2016-03-23 |
| 申请人 | 广东生益科技股份有限公司; | 发明人 | 柴颂刚; 刘潜发; 郝良鹏; 殷卫峰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种埋容材料用介质层、埋容材料及其用途，所述介质层包含柔韧性良好的 树脂 组合物层，所述树脂组合物层由树脂组合物形成，所述树脂组合物含有经 无机填料 包覆处理的陶瓷填料，所述无机填料为 二 氧 化 硅 /或氧化 铝 。在本发明中，通过添加经特定无机填料包覆处理的陶瓷填料，可以使埋容材料具有高的 介电强度 和 介电常数 ，其制备得到的 固化 物的介电强度可以高达110-180KV/mm，介电常数可达8.2-13.4。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种埋容材料用介质层，其特征在于，所述介质层包含柔韧性良好的树脂组合物层，所述树脂组合物层由树脂组合物形成，所述树脂组合物含有经无机填料包覆处理的陶瓷填料，所述无机填料为二氧化硅和/或氧化铝。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种埋容材料用介质层、埋容材料及其用途技术领域[0001] 本发明属于埋容材料技术领域，涉及一种埋容材料用介质层、埋容材料及其用途。 背景技术[0002] 随着电子器件向着高功能化、微型化方向发展，电子系统中的无源器件所占的比重越来越大。例如在手机中无源器件的数量是有源器件的20倍。目前无源器件主要采用表面贴装的方式(如分立式电容器件)，占据着基板的大量空间，且面上互连长度和焊接点多，使得材料和系统的电性能及可靠性能大为降低。为了提供更加轻巧、性能更好、价格便宜、性能的可靠性更强的电子系统，将过去表面贴装型封装系统转换为埋入式封装系统是唯一的选择。在所有的无源器件中，电容器的数量最多，受到更加特别的关注。 [0005] 众所周知，作为埋入式电容器为了获得高的电容率需要具有薄的介质层厚度和较高的介电常数，以及较高的耐压强度。 [0006] 为了解决耐电压强度的问题，美国申请专利US6693793揭示了一种中间加入耐热有机薄膜来作为支撑材料，来提高埋容材料的强度(即解决了脆性)和提高耐压强度，但是因为使用了介电常数低的有机薄膜作为中间夹层，所获得的埋容材料的介电常数不高。 [0007] 关于陶瓷填料的表面修饰，DE102009037691A8通过在填料表面形成一层有机壳层，提高填料的分散性，但此方法对提高耐电压强度帮助不大。 [0008] CN103382240公开了一种高介电常数的钛酸钡/聚合物复合材料，所述复合材料包括如下体积百分含量的各组分：单核1～60％，内壳3～30％，外壳20～80％，所述单核为钛酸钡陶瓷颗粒，所述内壳为相对介电常数为4～10的聚酰胺，所述外壳为相对介电常数为3～4的聚甲基丙烯酸甲酯。 [0009] CN103987766A提供了涂覆的聚合物组合物，包含聚合物衬底和沉积在其至少一个表面上的无机材料，其中，与相同组合物的未涂覆的聚合物衬底相比，涂覆的聚合物组合物具有改善的介电强度。其中，所述聚合物衬底包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚砜、聚酰胺、芳香族聚酰胺、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁酯、聚苯醚、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚甲醛塑料、聚偏氟乙烯、乙酸纤维素、或它们的组合，所述无机材料包含二氧化硅。 [0010] 但是，上述已有技术提供的复合材料均无法有效改善埋容材料的耐电压强度和介电常数。 发明内容[0011] 针对已有技术的问题，本发明的目的在于提供一种埋容材料用介质层、埋容材料及其用途。采用该介质层的埋容材料具有高的介电强度和介电常数。 [0012] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案： [0013] 一方面，本发明提供一种埋容材料用介质层，所述介质层包含柔韧性良好的树脂组合物层，所述树脂组合物层由树脂组合物形成，所述树脂组合物含有经无机填料包覆处理的陶瓷填料，所述无机填料为二氧化硅和/或氧化铝。 [0014] 在本发明中，通过添加经特定无机填料包覆处理的陶瓷填料，可以使埋容材料具有高的介电强度和介电常数。 [0015] 优选地，所述无机填料占陶瓷填料总重量的0.1～20％，例如0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、3％、5％、7％、9％、10％、12％、14％、15％、16％、18％或19％。 [0016] 在本发明中，所述柔韧性良好的树脂组合物层指拉伸弹性模量为1000～10000MPa，延伸率为8～30％的树脂组合物层。 [0017] 优选地，所述陶瓷填料选自二氧化钛、钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸钙钡、钛酸锆铅陶瓷或钛酸铅-铌镁酸铅中的任意一种或者至少两种的混合物。所述混合物可以为但不限于二氧化钛和钛酸钡的混合物，钛酸钡和钛酸锶的混合物，钛酸锶和钛酸锶钡的混合物，钛酸钙钡和钛酸锆铅陶瓷的混合物，钛酸锆铅陶瓷和钛酸铅-铌镁酸铅的混合物，二氧化钛、钛酸钡和钛酸锶的混合物，钛酸锶钡、钛酸钙钡和钛酸锆铅陶瓷的混合物。 [0018] 为了减少因粒径过大可能产生的渗漏电流增大的影响，优选地，所述陶瓷填料的粒径中度值为10～1500nm，例如50nm、120nm、180nm、250nm、350nm、450nm、550nm、750nm、950nm、1000nm、1100nm、1150nm、1300nm或1400nm，优选100～800nm，进一步优选200～ 700nm。 [0019] 为了能够获得更大的介电常数，以及为获得更大的介电常数而添加更大量陶瓷填料，其在树脂中的分散性变差影响工艺性能，本发明树脂组合物层中陶瓷填料的体积百分率为15～50％，例如17％、20％、23％、26％、29％、32％、35％、38％、41％、44％或47％，优选20～45％，进一步优选30～40％，这样可保证既能获得相对高的介电常数，又能使得填料在树脂中的分散良好。 [0020] 所述陶瓷填料的体积百分率定义如下： [0021] 体积百分率Vol％＝V填料/(V树脂+V填料)，其中Vol％就是陶瓷填料的体积百分率，V树脂为树脂组合物层中树脂的体积，V填料为树脂组合物层中陶瓷填料的体积。 [0022] 优选地，所述树脂组合物层中的树脂选自环氧树脂、氰酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚丁二烯树脂、丁苯树脂、PTFE树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、液晶树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂、双马来酰亚胺树脂、酚氧树脂或丁腈橡胶的任意一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如环氧树脂和氰酸酯树脂的混合物，聚苯醚树脂和聚丁二烯树脂的混合物，丁苯树脂和PTFE树脂的混合物，酚醛树脂和丙烯酸酯树脂的混合物，聚酰亚胺树脂和液晶树脂的混合物，双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)和双马来酰亚胺树脂的混合物，苯并恶嗪树脂和酚氧树脂的混合物，丁腈橡胶和PTFE树脂的混合物，环氧树脂、氰酸酯树脂和聚苯醚树脂的混合物，聚丁二烯树脂、丁苯树脂和PTFE树脂的混合物，酚醛树脂、丙烯酸酯树脂和聚酰亚胺树脂的混合物，液晶树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)和双马来酰亚胺树脂的混合物，酚氧树脂、丁腈橡胶和丁腈橡胶的混合物。 [0023] 优选地，所述酚醛树脂为苯并噁嗪树脂。 [0024] 优选地，所述丁腈橡胶为端羟基丁腈橡胶和/或端羧基丁腈橡胶。 [0025] 根据本发明，所述树脂组合物中包含以下组分：熔融粘度低于100Pa·s的树脂；数均分子量大于10000的树脂；经无机填料包覆处理的陶瓷填料。 [0026] 为了获得良好的韧性和高介电常数，以树脂组合物总重量为100重量份计，熔融粘度低于100Pa·s的树脂占有10～20重量份，数均分子量大于10000的树脂占有30～50重量份，经无机填料包覆处理的陶瓷填料占有20～70重量份。 [0027] 所述熔融粘度低于100Pa·s的树脂选自环氧树脂、氰酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚丁二烯树脂、丁苯树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、液晶树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)或双马来酰亚胺树脂中的任意一种或者至少两种的混合物，优选地，所述酚醛树脂可以为苯并噁嗪树脂。所述混合物例如环氧树脂和氰酸酯树脂的混合物，聚苯醚树脂和聚丁二烯树脂的混合物，丁苯树脂和酚醛树脂的混合物，丙烯酸酯树脂和聚酰亚胺树脂的混合物，液晶树脂和双马来酰亚胺-三嗪树脂(BT)的混合物，双马来酰亚胺树脂和酚醛树脂的混合物。 [0028] 数均分子量大于10000的树脂选自聚酰亚胺树脂、液晶树脂、酚氧树脂或丁腈橡胶中的任意一种或者至少两种的混合物，优选地，所述丁腈橡胶为端羟基丁腈橡胶和/或端羧基丁腈橡胶。所述混合物例如聚酰亚胺树脂和液晶树脂的混合物，酚氧树脂和丁腈橡胶的混合物，端羧基丁腈橡胶和端羟基丁腈橡胶的混合物，聚酰亚胺树脂、液晶树脂和酚氧树脂的混合物，丁腈橡胶、端羧基丁腈橡胶和端羟基丁腈橡胶的混合物。 [0029] 所述熔融粘度低于100Pa·s的树脂占有的重量份例如为11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份。 [0030] 所述数均分子量大于10000的树脂占有的重量份例如为32重量份、34重量份、36重量份、38重量份、40重量份、42重量份、44重量份、46重量份或48重量份。 [0031] 所述经无机填料包覆处理的陶瓷填料占有的重量份例如为23重量份、25重量份、28重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份、55重量份、60重量份、63重量份、65重量份或68重量份。 [0032] 优选地，所述经包覆处理的陶瓷填料经过表面处理剂处理，优选地，所述表面处理剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯类处理剂、铝酸盐、锆酸盐、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂或酚醛树脂中的任意一种或者至少两种的混合物；所述混合物可以为但不限于硅烷偶联剂和钛酸酯类处理剂的混合物，铝酸盐和锆酸盐的混合物，锆酸盐和阳离子型表面活性剂的组合物，阴离子型表面活性剂和硅烷偶联剂的混合物，两性表面活性剂和非离子型表面活性剂的混合物，酚醛树脂、硅烷偶联剂和钛酸酯类处理剂的混合物，但是阳离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂不能同时使用。 [0033] 优选地，所述阳离子型表面活性剂选自有机硅油。 [0034] 优选地，所述非离子型表面活性剂选自聚乙二醇。 [0035] 优选地，经包覆处理的陶瓷填料的粒径中度值为10～1500nm，优选100～800nm。 [0036] 根据本发明，所述树脂组合物层的厚度为5～50μm，例如8μm、12μm、17μm、22μm、28μm、32μm、37μm、42μm、45μm或48μm，优选7～30μm，进一步优选8～10μm。 [0037] 本发明的目的之二在于提供一种埋容材料，所述埋容材料由如上所述的介质层及其两侧的金属箔组成。 [0038] 所述埋容材料中是一种由两面是金属箔做电极、中间是介质层的片状材料构成。 [0039] 根据本发明，可列举的金属箔包括铜、黄铜、铝、镍、锌或这些金属的合金或复合金属箔，金属箔的厚度为9～150μm，例如15μm、25μm、35μm、45μm、55μm、65μm、75μm、85μm、95μm、105μm、115μm、125μm或135μm。 [0040] 本发明的目的之三在于提供一种如上所述的埋容材料的用途，所述埋容材料用于印制电路板。 [0041] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： [0042] 在本发明中，通过添加经特定无机填料包覆处理的陶瓷填料，可以使埋容材料具有高的介电强度和介电常数，其制备得到的固化物的介电强度可以高达110-180KV/mm，介电常数可达8.2-13.4。 具体实施方式[0043] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。 [0044] 陶瓷填料的包覆二氧化硅的方法： [0045] 100g陶瓷粉体加入400mL乙二醇中，超声分散30min。将悬浮液加入三颈瓶中，水-1浴加热，温度80℃,同时缓慢滴加0.1mol·L 的Na2SiO3溶液和1％H2SO4溶液(质量分数)，调节pH为10.5，反应3h。过滤、洗涤、干燥。 [0046] 陶瓷填料的包覆氧化铝的方法： [0047] 100g陶瓷粉体加入400mL乙二醇中，超声分散30min。将悬浮液加入三颈瓶中，水浴加热，温度80℃。缓慢滴加3％Al(NO3)3溶液(质量分数)，调节pH为5～6，反应3h。过滤、洗涤、干燥。 [0048] 实施例1 [0049] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入150g中位粒径为10nm，经包覆处理的钛酸钡(包覆层为二氧化硅，包覆层占钛酸钡重量比为1％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0050] 实施例2 [0051] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入250g中位粒径为100nm，经包覆处理的钛酸钡(包覆层为二氧化硅，包覆层占钛酸钡重量比为10％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0052] 实施例3 [0053] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入450g中位粒径为100nm，经包覆处理的钛酸钡(包覆层为二氧化硅，包覆层占钛酸钡重量比为20％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0054] 实施例4 [0055] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入150g中位粒径为100nm，经包覆处理的钛酸钡(包覆层为氧化铝，包覆层占钛酸钡重量比为10％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0056] 实施例5 [0057] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入150g中位粒径为100nm，经包覆处理的钛酸钡(包覆层为氧化铝，包覆层占钛酸钡重量比为20％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0058] 实施例6 [0059] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入250g中位粒径为1500nm，经包覆处理的钛酸钡(包覆层为氧化铝，包覆层占钛酸钡重量比为20％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0060] 实施例7 [0061] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入450g中位粒径为300nm，经包覆处理的二氧化钛(包覆层为氧化铝，包覆层占二氧化钛重量比为5％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗、介电损耗和介电强度。 [0062] 实施例8 [0063] 将45g双酚A环氧树脂(树脂A)、55g溴化环氧树脂(树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.9摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入250g中位粒径为100nm，经包覆处理的钛酸钡(包覆层为二氧化硅，包覆层占钛酸钡重量比为10％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0064] 实施例9 [0065] 将45g双酚A氰酸酯树脂(树脂A)、55g溴化环氧树脂(树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加2-MI(2-甲基咪唑)，再加入250g中位粒径为100nm，经包覆处理的钛酸钡(包覆层为二氧化硅，包覆层占钛酸钡重量比为10％)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0066] 比较例1 [0067] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入250g中位粒径为100nm的钛酸钡，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0068] 比较例2 [0069] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入450g中位粒径为300nm的二氧化钛，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损耗和介电强度。 [0070] 比较例3 [0071] 将35g聚苯醚树脂(羟基当量790)、55g溴化环氧树脂(环氧树脂B)以及20g酚氧树脂(C)，溶解在乙二醇甲醚中，并添加相对于环氧树脂0.7摩尔比的邻甲酚线型酚醛树脂和2-MI(2-甲基咪唑)，再加入250g中位粒径为100nm的有机材料包覆钛酸钡(包覆层材料为聚酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯，包覆层占钛酸钡重量比为20％，包覆方法参考专利CN103382240)，然后在室温下混合得到胶液。将所得胶液涂覆在铜箔上，然后在155℃的烘箱中烘烤5分钟固化为B阶段，以获得涂树脂铜箔(RCC)，RCC的胶层厚度为8μm。取两个树脂复合铜箔以其胶面贴合对叠，在190℃层压固化，得到固化物后测量介电常数、介电损 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈