珠海國(guó)能新材料股份有限公司研發(fā)部技術(shù)人員對(duì)不同樹脂心得分享如下：

不同樹脂體系下所構(gòu)成的高頻高速印制線路板用基板材料具有其特定的性能，基板材料所用樹脂的介電常數(shù)DK、介質(zhì)損耗Df的高低主要受到樹脂分子結(jié)構(gòu)本身的極化程度大小而定。極化程度愈大介電常數(shù)值就愈高、介質(zhì)損耗越大。因此消除或降低樹脂中的易極化的化學(xué)結(jié)構(gòu)來達(dá)到有效的降低基板材料DK、Df值。以下分別介紹幾種具有優(yōu)異介電性能的樹脂材料，這些樹脂已在的高頻板、高速板中大量應(yīng)用。

一、聚四氟乙烯樹脂(PTFE)

在低介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗基板材料所用的樹脂中早期應(yīng)用較多的是聚四氟乙烯樹脂(PTFE)。這種低介電樹脂的基板材料,在1975年間被收入到美國(guó)軍標(biāo)中，從此在以航天、航空、軍工業(yè)為中心的領(lǐng)域中,得到長(zhǎng)年的使用。但PTFE樹脂的玻璃化溫度接近室溫，它像一般熱塑性樹脂那樣尺寸穩(wěn)定低，而在機(jī)械強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)性等方面又不如熱固性樹脂的材料。因此，需要針對(duì)PTFE樹脂進(jìn)行改性，如加入導(dǎo)熱填料、高填充有機(jī)粉體。這使得PTFE樹脂基材可以制造高可靠高多層化印制線路板產(chǎn)品。

二、碳?xì)錁渲–H）

碳?xì)錁渲址Q為碳?xì)浠飿渲?，分子中僅含C、H兩種元素，分子鏈中C-H的極性小，分子鏈構(gòu)象呈鋸齒狀平面排列，通過分子中的不飽和基團(tuán)的交聯(lián)反應(yīng)，可以形成高度交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，降低了基團(tuán)的可動(dòng)性，為丁二烯，苯乙烯以及二乙烯基苯等含雙鍵單體自由基聚合形成的低分子齊聚物。這種特殊的分子結(jié)構(gòu)使得碳?xì)浠衔飿渲邆涞虳K、低Df值，由于高度交聯(lián)，使其又具有高耐熱性，高可靠性。在碳?xì)浠飿渲肿渔溕线M(jìn)行改性，使其具有多功能聚合官能基團(tuán)，在這方面所出現(xiàn)的新型樹脂如馬來酰亞胺—苯乙烯樹脂(簡(jiǎn)稱MS樹脂)、苯并環(huán)丁烯樹脂(簡(jiǎn)稱BCB樹脂)，更進(jìn)一步提升了碳?xì)錁渲膽?yīng)用延申。

三、聚苯醚樹脂(簡(jiǎn)稱PPE或PPO)

使用熱塑性樹脂作為基材的主樹脂是開發(fā)制作出低DK、低Df基板材料的一個(gè)很好的途徑。近20年左右在這方面的開發(fā)技術(shù)獲得了較大的進(jìn)展。它在基板材料中應(yīng)用最廣泛的是聚苯醚樹脂(簡(jiǎn)稱PPE或PPO)。PPE樹脂為一種熱塑性樹脂屬于非結(jié)晶材料,這種樹脂具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、高尺寸穩(wěn)定性、低吸濕率、低介電常數(shù)、低介質(zhì)損失角正切。它的DK、Df特性在溫度、濕度、頻率的變化下具有很好的穩(wěn)定性。

為了解決熱塑性樹脂共有的耐熱性和耐溶劑性低下的問題多是利用高分子的互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(IPN技術(shù))就是在PPE樹脂中引入熱固性樹脂或可參預(yù)反應(yīng)的某種官能基團(tuán)等使它成為聚合物合金化。常見引入的樹脂為環(huán)氧樹脂、氰酸酯樹脂、含丙烯基的樹脂或化合物等。自上世紀(jì)80年代以來日本、美國(guó)、西歐等國(guó)家、地區(qū)已相繼開發(fā)出了多種類型的熱固性PPE覆銅板。解決該樹脂體系的熔融粘度過高準(zhǔn)確、適當(dāng)?shù)剡x擇熱固化的樹脂比例量壓制成型加工的更優(yōu)條件、適當(dāng)添加固化劑含量這些都是研究開發(fā)的主要課題。

四、熱固性氰酸酯樹脂(CE)

熱固性氰酸酯樹脂(cyanate ester簡(jiǎn)稱CE)是一種具有很好的介電特性的樹脂但考慮到它的成本性、加工性目前很少單獨(dú)地用于基板材料的制造中。往往是通過用環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂(bismaleimide簡(jiǎn)稱BMI)、高耐熱性的熱塑性樹脂等對(duì)其的改性才成為優(yōu)異綜合特性的基板材料用樹脂。特別突出的改性CE的成功例是由雙馬來酰亞胺與氰酸酯樹脂合成出的雙馬來酰亞胺三嗪樹脂(bismaleimide-triazine簡(jiǎn)稱BT樹脂)。它是一種優(yōu)秀的低DK性的基板材料用樹脂材料。近幾年來它的市場(chǎng)需求在不斷擴(kuò)大。日本三菱瓦斯化學(xué)公司于20世紀(jì)90年代中獲得將其應(yīng)用基板材料上的重大成果成為了這類基板材料世界上目前最大的生產(chǎn)廠家。

BT樹脂中的極性官能團(tuán)含量很少甚至不含活性氫的官能團(tuán),這使得這種基板材料的DK值很低。它是一類適用于高頻、高速化環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)要求的、有發(fā)展前景的基材產(chǎn)品。特別是較為廣泛地應(yīng)用在要求高速化的IC封裝基板上。美國(guó)SIA(美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì))組織已在近期將它列入半導(dǎo)體封裝基板用的重點(diǎn)發(fā)展的新型基板材料。但當(dāng)前這種BT樹脂基材在價(jià)格上還存在著一定的劣勢(shì)。當(dāng)前生產(chǎn)、開發(fā)環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)用基板材料的高速化、高頻化已成為了全世界環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)廠家以及環(huán)氧樹脂印刷線路板(PCB)基板材料基板生產(chǎn)廠的重要課題。

五、聚酰亞胺樹脂(PI)

聚酰亞胺樹脂(Polyimides簡(jiǎn)稱PI)是分子主鏈上含有酰亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)鏈高聚物樹脂。它是具有很高耐熱性的、開發(fā)較早的樹脂，也是最早應(yīng)用于基板材料制造的耐高溫、較低DK的樹脂。用聚酰亞胺樹脂制作的PCB基板材料具有高Tg性并還兼?zhèn)涞徒殡姵?shù)性(改性PI樹脂的基板材料DK值可達(dá)到3.3~3.6)。因而它目前已被大量地應(yīng)用在航天航空、軍工產(chǎn)品上以及大型計(jì)算機(jī)、大型通信設(shè)備中的PCB上。但它目前還存在著一些不足表現(xiàn)在有較高的吸水率在進(jìn)行層壓加工中易發(fā)生分層的現(xiàn)象成本較高等。由于PI制作成薄膜時(shí)具有可彎折性，聚酰亞胺樹脂在撓性基板上得到較多應(yīng)用。  

六、其它樹脂

為了使基板材料進(jìn)一步的降低其介電性能，國(guó)內(nèi)外覆銅板業(yè)還在最近幾年不斷地開發(fā)出新型樹脂并用它制作出低介電的基板材料。 新的樹脂也是基于上述幾類樹脂進(jìn)行更進(jìn)一步改性和改良，以達(dá)到所需的低介電常數(shù)、低介電損耗、高可靠性、優(yōu)異加工性等性能。

珠海國(guó)能新材料股份有限公司

2022年8月17日