專家：發展自有技術新型環氧復材
時間:2006-08-23
環氧樹脂復合材料(epoxy-resin compound)主要是由環氧樹脂、交聯固化劑、固化促進劑以及添加劑等組成，由于其具有許多突出的特性，如較好的熱穩定性、絕緣性、粘附性、良好的力學性能、優良的成型工藝性能以及較低的成本等，而廣泛應用于電子元器件的粘接、封裝以及印制線路板(PWBs)的制作等領域，進而成為目前最為重要的電子化學材料之一。環氧樹脂復合材料按照使用領域的不同可以分為環氧塑封料(EMC)、PWBs基體材料、電子元件的粘接材料(導電膠、導熱膠、貼片膠)等多種類型，近年來隨著先進微電子技術的不斷發展以及全球范圍內環境保護呼聲的日益高漲，對于環境友好型環氧樹脂復合物的需求越來越高，國外在這方面已開出大量高技術含量、高附加值的新產品，國內傳統環氧復合物在諸多方面面臨著巨大的挑戰，專家為此指出：發展具有自主知識產權的新一代環氧樹脂復合物產品具有十分重要的迫切性和意義。
同許多其它有機高分子材料一樣，環氧樹脂也易于燃燒，因此在使用過程中通常都要加入阻燃劑，目前所使用的阻燃劑絕大多數是鹵素衍生物或含銻阻燃劑等。鹵系阻燃劑的存在會導致很多問題，例如當其燃燒時會產生對人體和環境危害的有毒氣體，如二嗯英(dioxin)、苯并呋喃(benzofuran)等，這些有毒氣體可能引起人體新陳代謝失常而造成緊張、失眠、頭痛、眼疾、動脈硬化、肝臟腫瘤等病狀，動物實驗發現會導致癌癥。另一方面處理或回收這些含鹵廢料也相當困難，因此含鹵阻燃劑的使用受到了很大限制。歐盟在2000年6月已完成了電氣及電子設備廢棄物處理法(Waste Electrical and Electronic Equipment，WEEE)第5版修正草案，對于無鹵環保電子材料加以規范，明確規定多溴聯苯(PBB)以及多溴聯苯醚(PBDE)等化學物質2008年1月1日禁止使用。歐盟指令對環氧樹脂復合材料電子應用的挑戰，主要包含無鉛焊料的挑戰、封裝工藝的挑戰2個方面。
我國業界針對綠色、環保的要求已開展了大量工作。專家介紹說，科研人員通過系統研究認為，苯酚—芳烷基型環氧樹脂復合物在阻燃特性方面的優異表現緣于其獨特的阻燃機理，這些新型樹脂體系在著火后會很快形成穩定的泡沫層從而阻止燃燒過程中的熱傳遞，由于其分子結構中存在芳香族取代基，這些新型環氧樹脂—固化劑固化交聯網絡具有較低的交聯密度，在高溫下具有較低的彈性，由于這種低彈性使得體系內部熱降解產生的揮發性物質將環氧復合物表層轉變成了泡沫層，另外這種新型體系的高耐熱解性能也有助于提高燃燒過程中泡沫層的熱穩定性。通過調整環氧樹脂復合物與苯酚—亞聯苯型固化劑配方及與熔融硅微粉和其它填料的組成比例，成功制備了IC塑封料，該塑封料表現出了較高的阻燃特性以及在
無鉛焊接中優異的耐熱、耐潮濕性和高溫儲存穩定性。
經進一步研究發現，由苯酚—芳烷基型環氧樹脂復合物制備的環氧玻璃布層壓板與由傳統層壓板相比，不但具有自熄性而且具有更高的阻燃特性，但是該層壓板的阻燃特性無法滿足UL94V-0級別的要求，這種不足主要是由于燃燒過程中，層壓板中的玻璃纖維阻礙了可以阻止熱量傳遞的泡沫層的形成而造成的。為此研制了新型層壓板制備的PWB(印刷線路板)，它的介電性能足夠滿足FR-4型PWBs的要求，雖然稍高但對電路設計幾乎不產生影響，通常氫氧化鋁(介電常數高達8.7)數量的增加會導致介電性能的下降，但有限數量的氫氧化鋁(少于50％質量分數)即可達到滿意的介電性能，另外由于新型PWB中的苯酚一對二甲苯型樹脂包含大量非極性芳香結構單元，因此其介電性能優于用作參比的PWB(基于氫氧化物加入總量考慮)。這種該新型PWB的其它重要性能也可與通常FR-4型PWBs相媲美：其耐熱焊接性好，不存在濕處理后無鉛焊接時產生諸如脫層或膨脹等缺陷，銅剝離強度令人滿意，其加工性包括切割以及通孔能力等均達到了要求標準。最重要的是該新型層壓板由于不含對環境有害的阻燃劑，例如鹵系或磷系衍生物，因此可以通過焚化或回收而安全地加以處理，也可以熱循環再用。
