TWI391531B - 印刷電路板用的銅箔及其製備方法以及使用聚醯胺酸前驅物與銅箔的可撓式覆銅層壓板 - Google Patents
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Description
本申請案主張優先權為2008年7月18日在韓國智財局申請的韓國專利申請號10-2008-0070081,其揭露內容在此併入本文參考。
本發明是有關於一種印刷電路板(printed circuit board;PCB)用的銅箔、銅箔的製備方法以及包含銅箔之可撓性覆銅層壓板(flexible copper clad laminate;FCCL),且特別是有關於一種包含矽烷基(silane-based)化合物或矽烷基化合物之水解物(hydrolysate)之表面處理薄膜形成於上之PCB用之經表面處理的銅箔,以及包含此銅箔之FCCL。
可撓性覆銅層壓板(FCCL)為印刷電路板(PCB)之一種形式,且其現今需求日漸增加。FCCL為由二或三層形成之多層薄膜,其中聚醯亞胺(polyimide)薄膜層壓在銅箔上。當印刷在FCCL上之佈線的準確性增加,蝕刻的準確性也同樣增加,因此需要降低銅箔之表面粗糙度。然而,當降低銅箔之表面粗糙度時,銅箔與基板(例如,聚醯亞胺薄膜)之間的剝離強度(peel strength)會下降。在這點上,需要提高剝離強度之手段。
PCB用的銅箔通常使用矽烷耦合劑為銅箔之表面處理劑以進行之,用以強化銅箔與基板之間的剝離強度,其揭露於日本專利申請案1990-026097。
然而,隨著使用在PCB中之銅箔之物理性質的要求變嚴(tight),仍然需要具有改良物理性質之表面處理薄膜形成於上之用於PCB的銅箔。
本發明提供印刷電路板(PCB)用之經表面處理的銅箔,其包含提供基板與銅箔之間優良剝離強度之新的矽烷基化合物或新的矽烷基化合物的水解物,本發明還提供PCB用之銅箔的製備方法,以及包含聚醯亞胺層堆疊在PCB用之銅箔上的可撓性覆銅層壓板(FCCL)。
根據本發明之一方面,提供印刷電路板(PCB)用之經表面處理的銅箔,其包含形成在銅箔上的防鏽層及形成在防鏽層上的表面處理薄膜,其中表面處理薄膜包含選自由式1至式4表示的矽烷基化合物所組成之族群的至少一化合物,或所述矽烷基化合物的水解物:
<式3>
其中R1、R2及R3各自獨立為C1至C3的烷基,且R4及R5各自獨立為氫或C1至C5的烷基。
根據本發明之另一方面,提供印刷電路板(PCB)用之經表面處理的銅箔的製備方法,此方法包含:於銅箔上形成防鏽層;清洗及乾燥防鏽層形成於上的銅箔,以及塗覆組成物於防鏽層上,且乾燥經塗覆之防鏽層,從而製備表面處理薄膜,所述組成物包含選自由式1至式4表示的矽烷基化合物所組成之族群的至少一化合物或所述矽烷基化合物的水解物:
<式2>
其中R1、R2及R3各自獨立為C1至C3的烷基,且R4及R5各自獨立為氫或C1至C5的烷基。
根據本發明又一方面,提供可撓性覆銅層壓板(FCCL),其包含上述PCB用之經表面處理的銅箔;以及形成在銅箔之表面處理薄膜上的聚醯亞胺薄膜。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下,將根據本發明之實施例更詳細地描述印刷電路板(PCB)用之經表面處理的銅箔、PCB用之銅箔的製備方法以及
可撓性覆銅層壓板(FCCL)。
根據本實施例,PCB用之經表面處理的銅箔包含形成在銅箔上的防鏽層及形成在防鏽層上的表面處理薄膜,其中表面處理薄膜包含選自由式1至式4表示的矽烷基化合物所組成之族群的至少一化合物,或所述矽烷基化合物的水解物。
<式4>
其中R1、R2及R3各自獨立為C1至C3的烷基,且R4及R5各自獨立為氫或C1至C5的烷基。
矽烷基化合物在其一端具有矽氧烷基(siloxane group)用以與銅箔形成共價鍵,在其另一端具有咪唑基(imidazole group)和/或亞醯胺基(imide group),其中咪唑基和/或亞醯胺具有與聚醯亞胺薄膜相似的結構,從而提高與聚醯亞胺薄膜的鍵結強度。所以,可以提高銅箔與聚醯亞胺薄膜之間的鍵結強度。
特別是,包含於矽烷基化合物中的烷氧基(alkoxy group,-OR)與存在於金屬表面中的羥基(hydroxy group)反應,以形成矽氧烷鍵(siloxane bond)。包含於矽烷基化合物中的矽氧烷基也可以與金屬表面形成矽氧烷鍵。
根據本發明另一實施例,矽烷基化合物中之R1、R2及R3各自獨立為甲基或乙基,且R4及R5可以為氫。
根據本發明另一實施例,可以進一步於銅箔與防鏽層之間插入阻熱層(heat-blocking layer)。阻熱層可以(例如)由鋅合金形成且其厚度可以是幾十至幾百奈米(nm)。形成阻熱層之金屬或合金沒有特別限制,且可以使用本發明所屬領域用作阻熱層之任何金屬或合金。
根據本發明另一實施例,可以進一步於銅箔與阻熱層
之間插入小節(nodules)。藉由使具有電流密度為10至150 A/dm2之電流在10℃至40℃的溫度流經電解液,其中電解液包含1至40 g/L的銅金屬及30至250 g/L的硫酸。
防鏽層可以包含用作防鏽劑之三氧化鉻(chromium trioxide)、鉻酸(chromic acid)、二鉻酸(dichromic acid)、重鉻酸鈉(sodium dichromate)或鉻酸鹽(chromate)。防鏽層可以藉由使具有電流密度為0.01至10 A/dm2之電流在10℃至50℃的溫度流經電解液,且防鏽劑的濃度為0.1至10 g/L,以形成具有數十至數百奈米的厚度。阻熱層可以由鋅合金、鎳合金或鈷合金形成,且可以形成具有數十至數百奈米的厚度。
銅箔通常形成在基板上為本發明所述領域所熟知。雖然省略基板的額外描述,但並不排除使用基板。
根據本發明另一實施例,PCB用之銅箔的製備方法可以包含:於銅箔上形成防鏽層;清洗及乾燥防鏽層形成於上的銅箔,以及塗覆組成物於防鏽層上,且乾燥經塗覆之防鏽層,從而製備表面處理薄膜,所述組成物包含選自由式1至式4表示的矽烷基化合物所組成之族群的至少一化合物或所述矽烷基化合物的水解物。
<式2>
其中R1、R2及R3各自獨立為C1至C3的烷基,且R4及R5各自獨立為氫或C1至C5的烷基。
銅箔可以藉由在欲進行電鍍之材料或基板上進行銅電鍍而製備之。在銅電鍍中,可以使用酸電鍍溶液或鹼電鍍溶液。酸電鍍溶液可以包含硫酸銅(copper sulfate)、氟硼酸銅(copper fluoroborate)或磺醯胺酸銅(sulfamic acid copper)之電鍍溶液,且鹼電鍍溶液可以包含氰化亞銅(copper cyanide)或焦磷酸銅(copper prophosphate)之電鍍溶液。根據本發明一實施例,使用在銅箔之製備中的電鍍溶液並無特別限制,且可以使用本發明所屬領域使用的任何電鍍溶液。
防鏽層可以藉由電解沈積(electro-depositing)鉻在銅箔的表面上以形成之。使用的鉻化合物可以包含(例如)三氧化鉻、鉻酸、二鉻酸、重鉻酸鈉或鉻酸鹽。鉻化合物之濃度的範圍可以為0.1至10 g/L,例如1.0至10 g/L。當形成防鏽層時,可以進一步添加增效劑(synergist)以提高鉻化合物之電解沈積的效率。增效劑的實例可以包含:鋅化合物例如乙酸鋅(zinc acetate)、氯化鋅(zinc chloride)、氰化鋅(zinc cyanide)、硝酸鋅(zinc nitrate)或硫酸鋅(zinc sulfate);磷化合物例如磷酸、聚磷酸鹽焦磷酸鹽(polyphosphate pyrophosphate)、磷酸鹽(phosphate)或焦磷酸鹽(pyrophosphate);以及有機化合物例如苯並三唑(benzenetriazole)。防鏽層的厚度之範圍可以為0.1至10奈米。
根據本發明另一實施例,組成物可以包含選自由式1至式4表示的矽烷基化合物所組成之族群的至少一化合物、所述矽烷基化合物之水解物以及溶劑。
矽烷基化合物之數量的範圍可以為組成物的0.001至5重量%。當矽烷基化合物的數量為0.001重量%或更低時,表面處理劑之形成的有機層無法充份地塗覆在銅箔上,因此無法提高剝離強度。當矽烷基化合物之數量為5重量%或更高時,表面處理劑之形成的有機層的厚度增加,且覆蓋銅箔上的小節,因此無法提高剝離強度。
根據本發明另一實施例,溶劑可以包含選自由水、甲醇、乙醇、丙酮、甲基乙基酮(methylethylketone)、甲基乙基酮(methylethylketone)、乙酸乙酯(ethylacetate)及苯(benzene)所組成之族群的至少一種。
根據本發明另一實施例,在上述的方法中,於形成防鏽層之前,可以進一步進行於銅箔上形成阻熱層。形成阻熱層的細節與關於PCB用之銅箔的描述相同,因此不再重複。
根據本發明另一實施例,在上述的方法中,於形成阻熱層之前,可以進一步進行於銅箔上形成小節。在形成小節中,藉由使用粉狀氧化銅(cupric oxide)產品於銅箔上形成小節,因此銅箔與額外塗覆層之間的接觸面積增加,從而提高銅箔與額外塗覆層之間的剝離強度。
根據本發明另一實施例,可撓性覆銅層壓板可以包含PCB用的銅箔以及形成在銅箔上之表面處理薄膜上的聚醯亞胺薄膜。
可撓性覆銅層壓板根據其使用可以具有二層結構(2-層)或三層結構(3-層)。
根據本發明另一實施例,聚醯亞胺薄膜可以為聚醯胺酸(polyamic acid)溶液之硬化產物,且聚醯胺酸可以為至少一個二酐(dianhydride)單體及至少一個二胺(diamine)單體的反應產物,其中至少一個二酐單體可以選自由苯均四酸二酐(pyromellitic dianhydride)、3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐(3,3’,4,4’-benzophenone tetracarboxylic dianhydride)、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride)及3,3',4,4'-氧雙鄰苯二甲酸酐(3,3’,4,4’-oxydiphthalic anhydride)所組成之族群,且至少一個二胺單體可以選自由4,4'-二氨基二苯醚(4,4’-oxydianiline)、對苯二胺(para-phenylene diamine)、矽氧烷二胺(siloxanediamine;SD)、3,4-二氨基二苯醚(3,4-
oxydianiline)及間苯二胺(meta-phenylenediamine)所組成之族群。
矽氧烷二胺(SD)可以具有以下的結構。
在SD的結構中,n的範圍為2至12。
在二酐單體與二胺單體反應之後,聚醯胺酸為由-C(=O)-NH-鍵連接的化合物。例如,由苯均四酸二酐及二氨基二苯醚反應而得之聚醯胺酸具有以下結構。
當熱處理聚醯胺酸時,可以得到具有以下結構的聚醯亞胺。
聚醯胺酸之熱處理在氮環境下於約60℃開始及最後
於約400℃的高溫結束。在聚醯胺酸及聚醯亞胺中,n的範圍為40至200。
聚醯胺酸亮光漆(varnish)可以例如是PMDA/ODA混合物、BTDA/PDA混合物、BTDA/PMDA/ODA/PDA混合物或PMDA/ODA-SD混合物。可以根據其使用而選擇其適當的混合比率。
以下,將參照下述實例更詳細描述本發明;然而,本發明並不以此為限。使用Brucker DRX-300MHz 1H-NMR及Jasco 610 FT-IR來確認在下述實例中經合成之化合物的結構。
根據下面的反應機制1來合成由式1表示的化合物1。
將162.68克的四氫呋喃(tetrahydrofurane)、6.259克(0.05莫耳)的3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷
(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)及11.817克(0.05莫耳)的1-(3-氨基丙基)咪唑(1-(3-aminopropyl)-imidazole)倒入(charged)反應器中並反應6小時,在氮環境下維持反應器之溫度為95℃,且機械攪拌器以300 rpm旋轉。在完成反應之後,使用旋轉蒸發器2小時以從生成物移除溶劑。然後,在真空烤箱中乾燥生成物24小時,從而得到7克(產率98%)由式1表示的化合物1。
1H NMR(300 MHz,CD3OD):δ 0.62~0.68(m,1H)、1.89~1.96(m,8H)、1.64~1.67(t,2H)、2.54~2.56(t,7H)、2.58~2.61(m,6H)、3.28~3.31(m,SiOCH3)、3.38~3.40(d,3H)、3.42~3.44(d,4H)、3.50~3.58(m,5H)、3.64(s,-NH-)、3.80(s,OH)、4.05~4.10(m,9H)、6.95(s,10H)、7.12~7.13(t,11H)、7.65(s,12H)
IR(純(neat),cm-1):3650~3200(νOH)、3300~3200(νNH)、1120~1050(ν矽-(烷氧基))
藉由以1:9之體積比率混合水及甲醇以得到溶劑混合物,將溶劑混合物與在實例1中製備的化合物1混合,以製備具有1.0重量%之化合物1的混合溶液。
在實例2中製備的混合溶液單獨靜置60分鐘以進行水解,然後噴灑在小節、阻熱層及防鏽層依序形成於上的滾製(rolled)銅箔(IL-2,由Iljin製造)上。接著,使用塗抹器(applicator)(C.K貿易公司,模型名:CKAF1003)塗覆滾製銅箔,從而製備經塗覆之銅箔。滾製銅箔上的小節、阻熱層及防鏽層分別由銅(Cu)、鋅合金及鉻所形成。在烤箱中於120℃乾燥30分鐘經塗覆之銅箔。
以KRICT-PAA亮光漆(BPDA:PMDA:PDA:ODA=3:7:6:4)噴灑使用表面處理劑組成物處理的銅箔,並使用刮刀(doctor blade)塗覆之。在氮環境下於60℃進行30分鐘、120℃進行30分鐘、250℃進行30分鐘以及400℃進行10分鐘來硬化經塗覆之聚醯胺酸,以製備聚醯亞胺薄膜,因此,製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔。在實例3中製備的銅箔以下稱為樣品1。
以在實例3中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了使用由Jooyoung產業有限公司製造的亮光漆(產品名:JY-001)取代KRICT-PAA亮光漆。在實例4中製備的銅箔以下稱為樣品2。
以在實例3中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆
於上的銅箔,除了使用由Nikko材料製造的滾製銅箔(產品名:BHY-22B-T)取代滾製銅箔(IL-2,由Iljin製造),且由UBE有限公司製造的Upilex形式之亮光漆取代KRICT-PAA亮光漆。在實例5中製備的銅箔以下稱為樣品3。
以在實例3中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了省略使用表面處理劑組成物來處理銅箔表面的步驟。在比較性實例1中製備的銅箔以下稱為比較性樣品1。
以在實例4中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了省略使用表面處理劑組成物來處理銅箔表面的步驟。在比較性實例2中製備的銅箔以下稱為比較性樣品2。
以在實例5中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了省略使用表面處理劑組成物來處理銅箔表面的步驟。在比較性實例3中製備的銅箔以下稱為比較性樣品3。
使用ASTM D-638指定的方法量測樣品1至3及比較性樣品1至3的剝離強度。橫擔速度(cross-Head speed)為25 mm/min且樣品的寬度為5 mm。使用Instron 8516進行量測。量測的結果如下面的表1所示。
如表1所示,根據本發明之實施例,相比於沒有使用表面處理劑組成物製備之比較性樣品1至3,使用包含矽烷基化合物之表面處理劑組成物製備之樣品1至3於聚醯亞胺薄膜及銅箔之間顯示大幅增加的剝離強度。
於50℃、相對濕度80%在恆溫溼器(thermo-hygrostat)HIRAYANA PC-R7中儲存樣品1至3進行7天,樣品1至3的變色(discoloration)明顯。7天後,樣品1至3的顏色沒
有改變。
根據下面的反應機制2合成由式2表示的化合物2A。
其中R為甲基。
將125.712克的四氫呋喃、8.9645克(0.05莫耳)的3-氨基丙基三甲氧基矽烷(3-aminopropyltrimethoxysilane)及5.0035克(0.05莫耳)的琥珀酸酐(succinic anhydride)倒入反應器中並反應6小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以300 rpm旋轉。在完成反應之後,使用旋轉蒸發器2小時以從生成物移除溶劑。然後,在真空烤箱中乾燥生成物24小時,從而得到13.9克(產率99%)由式2表示的化合物2A。
1H NMR(300 MHz):δ 0.53~0.58(m,1H)、1.42~1.45(m,2H)、2.29~2.31(d,4H)、2.38~2.43(m,5H)、2.98~3.00(m,3H)、3.40~3.46(m,SiOCH3)、8.00(s,-NH-)、12.00(s,-OH)
IR(純,cm-1):3650~3200(νOH)、3300~3200(νNH)、
1650(νCONH)、1120~1050(ν矽-(烷氧基))
根據下面的反應機制2合成由式2表示的化合物2B。
其中R為乙基。
將125.712克的四氫呋喃、11.0685克(0.05莫耳)的3-氨基丙基三乙氧基矽烷(3-aminopropyltriethoxysilane)及5.0035克(0.05莫耳)的琥珀酸酐倒入反應器中並反應6小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以300 rpm旋轉。在完成反應之後,使用旋轉蒸發器2小時從生成物移除溶劑。然後,在真空烤箱中乾燥生成物24小時,從而得到16克(產率99%)由式2表示的化合物2B。
1H NMR(300 MHz):δ0.58~0.60(m,1H)、1.22~1.25(m,Si-CH2)、1.60~1.63(m,2H)、2.45~2.49(m,4H)、2.51~2.54(m,5H)、3.20~3.25(m,3H)、3.83~3.87(m,Si-CH3)
IR(純,cm-1):3650~3200(νOH)、3300~3200(νNH)、
1650(νCONH)、1120~1050(ν矽-(烷氧基))
藉由以1:9之體積比率混合水及甲醇以得到溶劑混合物,將溶劑混合物與在實例6A中製備的化合物2A混合,以製備分別具有0.5重量%、1重量%、2重量%、3重量%及5重量%之化合物2A的混合溶液。
藉由以1:9之體積比率混合水及甲醇以得到溶劑混合物,將溶劑混合物與在實例6B中製備的化合物2B混合,以製備分別具有0.5重量%、1重量%、2重量%、3重量%及5重量%之化合物2B的混合溶液。
在實例7至16中製備的混合溶液單獨靜置60分鐘以進行水解,然後分別噴灑在經Cr塗覆之滾製銅箔(IL-2,由Iljin製造)上。接著,使用塗抹器塗覆滾製銅箔,從而得到經塗覆之銅箔。在烤箱中於120℃乾燥30分鐘經塗覆之銅箔。
以由Jooyoung產業有限公司(產品名:JY-001)製造的亮光漆噴灑使用表面處理劑組成物處理的銅箔,並使用刮
刀塗覆之。
在氮環境下於60℃進行30分鐘、120℃進行30分鐘、250℃進行30分鐘以及400℃進行10分鐘來硬化經塗覆之聚醯胺酸,以製備聚醯亞胺薄膜,因此,製備經聚醯亞胺薄膜分別塗覆於上的銅箔。在實例17至26中製備的銅箔以下稱為樣品4至13。
以在實例17中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了省略使用表面處理劑組成物來處理銅箔表面的步驟。在比較性實例4中製備的銅箔以下稱為比較性樣品4。
使用ASTM D-638指定的方法量測樣品4至13及比較性樣品4的剝離強度。橫擔速度為25 mm/min且樣品的寬度為5 mm。使用Instron 8516進行量測。量測的結果如下面的表2所示。
如表2所示,根據本發明之實施例,相比於沒有使用表面處理劑組成物製備之比較性樣品4,使用包含矽烷基化合物之表面處理劑組成物製備之樣品4至13於聚醯亞胺薄膜及銅箔之間顯示大幅增加的剝離強度。
於50℃、相對濕度80%在恆溫溼器HIRAYANA PC-R7中儲存樣品4至13進行7天,樣品4至13的變色明顯。7天後,樣品4至13的顏色沒有改變。
根據下面的反應機制3合成由式3表示的化合物3。
<反應機制3>
將125.712克的四氫呋喃、8.9645克(0.05莫耳)的3-氨基丙基三甲氧基矽烷及7.4550克(0.05莫耳)的2,3-吡啶二酸酐(2,3-pyridinedicarboxylic anhydride)倒入反應器中並反應5小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以300 rpm旋轉。在完成反應之後,使用旋轉蒸發器2小時以從生成物移除溶劑。然後,在真空烤箱中乾燥生成物24小時,從而得到16.4克(產率99%)由式3表示的化合物3。
1H NMR(300 MHz):δ0.57~0.59(t,1H)、1.62~1.80(m,2H)、3.62~3.67(m,Si-CH3)、3.85~3.87(t,3H)、7.93~7.95(t,4H)、8.56(s,NH)、8.64~8.67(d,5H)、9.09~9.11(d,6H)、13.80(s,OH)
IR(純,cm-1):3650~3200(νOH)、3300~3200(νNH)、1650(νCONH)、1120~1050(ν矽-(烷氧基))
藉由以1:9之體積比率混合水及甲醇以得到溶劑混合物,將溶劑混合物與在實例27中製備的化合物3混合,以製備分別具有0.5重量%及1重量%之化合物3的混合溶液。
在實例28至29中製備的混合溶液單獨靜置60分鐘以進行水解,然後分別噴灑在經Cr塗覆之滾製銅箔(IL-2,由Iljin製造)上。接著,使用塗抹器塗覆銅箔,從而製備經塗覆之銅箔。在烤箱中於120℃乾燥30分鐘經塗覆之銅箔。
以由UBE有限公司製造的Upilex形式之亮光漆(產品名:U-亮光漆-S)噴灑使用表面處理劑組成物處理的銅箔,並使用刮刀塗覆之。
在氮環境下於60℃進行30分鐘、120℃進行30分鐘、250℃進行30分鐘以及400℃進行10分鐘來硬化經塗覆之聚醯胺酸,以製備聚醯亞胺薄膜,因此,製備經聚醯亞胺薄膜分別塗覆於上的銅箔。在實例30至31中製備的銅箔以下稱為樣品14至15。
以在實例30中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了省略使用表面處理劑組成物來處理銅箔
表面的步驟。在比較性實例5中製備的銅箔以下稱為比較性樣品5。
使用ASTM D-638指定的方法量測樣品14至15及比較性樣品5的剝離強度。橫擔速度為25 mm/min且樣品的寬度為5 mm。使用Instron 8516進行量測。量測的結果如下面的表3所示。
如表3所示,根據本發明之實施例,相比於沒有使用表面處理劑組成物製備之比較性樣品5,使用包含矽烷基化合物之表面處理劑組成物製備之樣品14至15於聚醯亞胺薄膜及銅箔之間具有大幅增加的剝離強度。
於50℃、相對濕度80%在恆溫溼器HIRAYANA PC-R7中儲存樣品14至15進行7天,樣品14至15的變色明顯。7天後,樣品14至15的顏色沒有改變。
根據下面的反應機制4合成由式4表示的化合物4A。
其中R為甲基。
將125.712克的四氫呋喃、8.9645克(0.05莫耳)的3-氨基丙基三甲氧基矽烷及9.6065克(0.05莫耳)的偏苯三酸酐(1,2,4-benzenetricarboxylic anhydride)(2,3-吡啶二酸酐)倒入反應器中並反應6小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以250 rpm旋轉。在完成反應之後,使用旋轉蒸發器1小時以從生成物移除溶劑。然後,在真空烤箱中乾燥生成物48小時,從而得到18.5克(產率99%)由式4表示的化合物4A。
1H NMR(300 MHz):δ0.62~0.65(t,1H)、1.71~1.76(m,2H)、3.41~3.47(m,Si-CH3)、3.56~3.60(m,3H)、7.45(s,NH)
IR(純,cm-1):3650~3200(νOH)、3300~3200(νNH)、1650(νCONH)、1120~1050(ν矽-(烷氧基))
根據下面的反應機制4合成由式4表示的化合物4B。
其中R為乙基。
將125.712克的四氫呋喃、8.9645克(0.05莫耳)的3-氨基丙基三乙氧基矽烷及9.6065克(0.05莫耳)的偏苯三酸酐(1,2,4-benzenetricarboxylic anhydride)(2,3-吡啶二酸酐)倒入反應器中並反應6小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以250 rpm旋轉。在完成反應之後,使用旋轉蒸發器1小時以從生成物移除溶劑。然後,在真空烤箱中乾燥生成物48小時,從而得到20.6克(產率99%)由式4表示的化合物4B。
1H NMR(300 MHz,CD3OD):δ0.71~0.73(t,1H)、1.14~1.23(m,Si-CH3)、1.71~1.74(m,2H)、3.58~3.60(t,3H)、3.79~3.86(m,Si-CH2)、8.55(s,NH)
IR(純,cm-1):3650~3200(νOH)、3300~3200(νNH)、1650(νCONH)、1120~1050(ν矽-(烷氧基))
藉由以1:9之體積比率混合水及甲醇以得到溶劑混合物,將溶劑混合物與在實例32A中製備的化合物4A混合,以製備分別具有0.5重量%及1重量%之化合物4A的混合溶液。
藉由以1:9之體積比率混合水及甲醇以得到溶劑混合物,將溶劑混合物與在實例32B中製備的化合物4B混合,以製備分別具有0.5重量%及1重量%之化合物4B的混合溶液。
在實例33至36中製備的混合溶液單獨靜置60分鐘以進行水解,然後分別噴灑在經Cr塗覆之滾製銅箔(IL-2,由Iljin製造)上。接著,使用塗抹器塗覆銅箔,從而製備經塗覆之銅箔。在烤箱中於120℃乾燥30分鐘經塗覆之銅箔。
以由Jooyoung有限公司製造的亮光漆(產品名:JY-001)噴灑使用表面處理劑組成物處理的銅箔,並使用刮刀塗覆之。
在氮環境下於60℃進行30分鐘、120℃進行30分鐘、250℃進行30分鐘以及400℃進行10分鐘來硬化經塗
覆之聚醯胺酸,以製備聚醯亞胺薄膜,因此,製備經聚醯亞胺薄膜分別塗覆於上的銅箔。在實例37至40中製備的銅箔以下稱為樣品16至19。
以在實例37中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了省略使用表面處理劑組成物來處理銅箔表面的步驟。在比較性實例6中製備的銅箔以下稱為比較性樣品6。
使用ASTM D-638指定的方法量測樣品16至19及比較性樣品6的剝離強度。橫擔速度為25 mm/min且樣品的寬度為5 mm。使用Instron 8516進行量測。量測的結果如下面的表4所示。
如表4所示,根據本發明之實施例,相比於沒有使用表面處理劑組成物製備之比較性樣品6,使用包含矽烷基化合物之表面處理劑組成物製備之樣品16至19於聚醯亞胺薄膜及銅箔之間具有大幅增加的剝離強度。
於50℃、相對濕度80%在恆溫溼器HIRAYANA PC-R7中儲存樣品16至19進行7天,樣品16至19的變色明顯。7天後,樣品16至19的顏色沒有改變。
以在實例37中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了使用PMDA/ODA亮光漆、BTDA/PDA亮光漆、BTDA/PMDA/ODA/PDA亮光漆及PMDA/ODA-SD亮光漆分別取代由Jooyoung有限公司製造的亮光漆(產品名:JY-001)。此處,使用0.5重量%之化合物4B為表面處理劑。在實例41至44中製備的銅箔以下稱為樣品20至23。
以上描述的亮光漆是由以下描述的方法製造
將255.000克的N,N-二甲基乙醯胺(DMAc;
N,N-dimethylacetamide)、21.538克(0.107563莫耳)的4,4'-二氨基二苯醚及23.462克(0.107563莫耳)的苯均四酸二酐依序倒入反應器中並反應24小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以350 rpm旋轉。然後,從而製備包含15重量%之聚醯胺酸的亮光漆。
將255.000克的DMAc(N,N-二甲基乙醯胺)、11.307克(0.104561莫耳)的間苯二胺及33.693克(0.104561莫耳)的3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐(3,3’,4,4’-benzophenone tetracarboxylic dianhydride)倒入反應器中並反應24小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以350 rpm旋轉。然後,從而製備包含15重量%之聚醯胺酸的亮光漆。
將255克的DMAc、6.334克(0.031633莫耳)的4,4'-二氨基二苯醚及7.982克(0.073811莫耳)的間苯二胺倒入反應器中並完全溶解。然後,將23.784克(0.073811莫耳)的3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐(3,3’,4,4’-benzophenone tetracarboxylic dianhydride)及6.900克(0.031633莫耳)的苯均四酸二酐倒入反應器中並反應24小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以350 rpm旋轉。然後,從而製備包含15重量%之聚醯胺酸的亮光漆。
將127.5克的DMAc、9.826克(0.04907莫耳)的4,4'-二氨基二苯醚及1.408克(0.002583莫耳)的SD-545倒入反應器中並完全溶解。然後,將11.267克(0.0.051653莫耳)的苯均四酸二酐倒入反應器中並反應24小時,在氮環境下維持反應器之溫度為-5℃至5℃,且機械攪拌器以350 rpm旋轉。然後,從而製備包含15重量%之聚醯胺酸的亮光漆。
以在實例41至44中同樣的方式製備經聚醯亞胺薄膜塗覆於上的銅箔,除了省略使用表面處理劑組成物來處理銅箔表面的步驟。在比較性實例7至10中製備的銅箔以下稱為比較性樣品7至10。
使用ASTM D-638指定的方法量測樣品20至23及比較性樣品7至10的剝離強度。橫擔速度為25 mm/min且樣品的寬度為5 mm。使用Instron 8516進行量測。量測的結果如下面的表5所示。
如表5所示,根據本發明之實施例,相比於沒有使用表面處理劑組成物製備之比較性樣品7至10,使用包含矽烷基化合物之表面處理劑組成物製備之樣品20至23於聚醯亞胺薄膜及銅箔之間具有大幅增加的剝離強度。
如上所述,相比於沒有表面處理薄膜形成於上的PCB或是包含一般矽烷基化合物之表面處理薄膜形成於上的PCB,根據本發明之包含矽烷基化合物或矽烷基化合物之水解物之表面處理薄膜形成於上的PCB具有提高的剝離強度。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (11)
- 一種印刷電路板用之經表面處理的銅箔,包含形成在銅箔上的防鏽層及形成在所述防鏽層上的表面處理薄膜,其中所述表面處理薄膜包含選自由式1至式4表示的矽烷基化合物所組成之族群的至少一化合物,或所述矽烷基化合物的水解物:
<式4> 其中R1、R2及R3各自獨立為C1至C3的烷基,且R4及R5各自獨立為氫或C1至C5的烷基。 - 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板用之經表面處理的銅箔,其中R1、R2及R3各自獨立為甲基或乙基,且R4及R5為氫。
- 如申請專利範圍第1項所述之印刷電路板用之經表面處理的銅箔,更包含插入於所述銅箔及所述防鏽層之間的阻熱層。
- 如申請專利範圍第3項所述之印刷電路板用之經表面處理的銅箔,更包含插入於所述銅箔及所述阻熱層之間的小節層。
- 一種印刷電路板用之經表面處理的銅箔的製備方法,包含:於銅箔上形成防鏽層;以及清洗及乾燥所述防鏽層形成於上的所述銅箔,以及塗覆組成物於所述防鏽層上,且乾燥經塗覆之所述防鏽層,從而製備表面處理薄膜,所述組成物包含選自由式1至式4表示的矽烷基化合物所組成之族群的至少一化合物或所述矽烷基化合物的水解物:
其中R1、R2及R3各自獨立為C1至C3的烷基,且R4及R5各自獨立為氫或C1至C5的烷基。 - 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板用之經表面處理的銅箔的製備方法,其中基於所述組成物的總量,所述矽烷基化合物之數量的範圍為0.001至5重量%。
- 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板用之經表面處理的銅箔的製備方法,其中所述組成物包含選自由水、甲醇、乙醇、丙酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯及苯所組成之族群的至少一溶劑。
- 如申請專利範圍第5項所述之印刷電路板用之經表面處理的銅箔的製備方法,於形成所述防鏽層之前,更包含於所述銅箔上形成阻熱層。
- 如申請專利範圍第8項所述之印刷電路板用之經表面處理的銅箔的製備方法,於形成所述阻熱層之前,更包含於所述銅箔上形成小節。
- 一種可撓性覆銅層壓板,包含申請專利範圍1至4之任一項所述之印刷電路板用之經表面處理的銅箔;以及形成在所述銅箔之所述表面處理薄膜上的聚醯亞胺薄膜。
- 如申請專利範圍第10項所述之可撓性覆銅層壓板,其中所述聚醯亞胺薄膜包括聚醯胺酸之硬化產物,且所述聚醯胺酸由至少一個二酐單體及至少一個二胺單體的反應產物所組成,其中所述至少一個二酐單體選自由苯均四酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐及3,3',4,4'-氧雙鄰苯二甲酸酐所組成之族群,且所述至少一個二胺單體選自由4,4'-二氨基二苯醚、對苯二胺、矽氧烷二胺、3,4-二氨基二苯醚及間苯二胺所組成之族群。
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