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TWI858851B - 熱固性樹脂組合物 - Google Patents

熱固性樹脂組合物 Download PDF

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TWI858851B
TWI858851B TW112129322A TW112129322A TWI858851B TW I858851 B TWI858851 B TW I858851B TW 112129322 A TW112129322 A TW 112129322A TW 112129322 A TW112129322 A TW 112129322A TW I858851 B TWI858851 B TW I858851B
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余駿
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聯茂電子股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種熱固性樹脂組合物,以所述熱固性樹脂組成物的總重為100重量份,所述熱固性樹脂組成物包括︰(A) 30至50重量份之不飽和聚苯醚樹脂;(B)10至30重量份苯乙烯-丁烯嵌段共聚物;(C) 5至25重量份環烯烴化合物;(D) 1至10重量份乙烯基苯基化合物;以及(E) 5至25重量份交聯劑;其中,所述不飽和聚苯醚樹脂包括至少一碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵,以及至少一羧基。本發明的熱固性樹脂組合物應用於電子電路基材,藉由特定的組成及比例提供電子電路基材低介質常數、低介質損耗、高剝離強度的特性。

Description

熱固性樹脂組合物
本發明涉及一種熱固性樹脂組合物,特別是指一種應用於製作PCB電路板用覆銅板和半固化片的熱固性樹脂組合物。
現代資訊處理技術的進步,促使數位電路進入資訊處理高速化、信號傳輸高頻化的階段。在高頻電路中,電信號傳輸損失是由介電損耗與導體損失、輻射損失之和表示,電信號頻率越高則電信號傳輸損失越大。
由於傳輸損失會使電信號衰減,破壞電信號的可靠性,因此必須減小介電損耗、導體損耗和輻射損耗。電信號的介電損耗與形成電路的絕緣體的介質損耗角及所使用的電信號頻率的乘積成正比,因此通過選擇介質損耗角小的絕緣材料,可以降低電信號傳輸損失。
美國專利US9428646B2公開了使用不飽和聚苯醚及聚丁二烯樹脂混合以控制絕緣板的介電特性,但不飽和聚苯醚與丁二烯的相容性差,混合產物容易產生析出的現象。進一步地,其添加雙馬來醯亞胺以提供較佳的銅鍵合,然而,該等材料所製備的層壓板具有相對較高的耗散因數。
美國專利US5223568A公開了一種使用聚丁二烯、聚異戊二烯以及熱塑性彈性體製備層壓板,所獲得的層壓板具備損耗小的特性。然而,聚丁二烯板在黏合到銅箔的剝離強度不佳,其他性能如機械強度、可燃性和耐熱性更差強人意。
因此,需要提供一種應用於電子電路的熱固性樹脂組合物,以滿足電子電路基材對低介質常數、低介質損耗、高剝離強度等綜合性能的要求。
本發明之主要目的,在於提供一種熱固性樹脂組合物,以所述熱固性樹脂組成物的總重為100重量份,所述熱固性樹脂組成物包括︰(A) 30至50重量份之不飽和聚苯醚樹脂;(B)10至30重量份苯乙烯-丁烯嵌段共聚物;(C) 5至25重量份環烯烴化合物;(D) 1至10重量份乙烯基苯基化合物;以及(E) 5至25重量份交聯劑;其中,所述不飽和聚苯醚樹脂包括至少一碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵以及至少一羧基基團。
在本發明之一實施例中,所述不飽和聚苯醚樹脂包括的至少一羧基基團是選自羧酸、酸酐、醯胺及酯所組成的群組。
在本發明之一實施例中,所述苯乙烯-丁烯嵌段共聚物是衍生自烯基芳香族化合物嵌段及衍生自共軛二烯嵌段的嵌段共聚物。
在本發明之一實施例中,所述苯乙烯-丁烯嵌段共聚物是經馬來酸酐接枝的苯乙烯-丁烯嵌段共聚物。
在本發明之一實施例中,所述苯乙烯-丁烯嵌段共聚物是選自苯乙烯-丁二烯二嵌段共聚物(SB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯二嵌段共聚物(SI)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 (SIS)、苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯三嵌段共聚物(SEPS)以及苯乙烯-(乙烯-丁烯)二嵌段共聚物(SEB)所組成的群組之至少一者。
在本發明之一實施例中,所述環烯烴化合物是選自雙環戊二烯(DCPD)單體、雙環戊二烯聚合物、降冰片烯單體以及5降冰片烯聚合物所組成的群組之至少一者。
在本發明之一實施例中,所述乙烯基苯基化合物是選自二苯乙烯及/或溴苯乙烯。
在本發明之一實施例中,所述交聯劑是選自三烯丙基異氰尿酸酯、三烯丙基氰尿酸酯、雙馬來醯亞胺樹脂以及聯乙烯苯所組成的群組之至少一者。
在本發明之一實施例中,所述熱固性樹脂組成物進一步包括:一促進劑,且所述促進劑是選自二叔丁基過氧化物、過氧化二月桂醯、過氧化二苯甲醯、過氧化乙酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯、1,1-二叔丁基過氧化-3,5,5-三甲基環己烷、1,1-二叔丁基過氧化環己烷、2,2-二(叔丁基過氧化)丁烷、雙(4-叔丁基環己基)過氧化二碳酸酯、過氧化二碳酸酯十六酯、過氧化二碳酸酯十四酯、二特戊己過氧化物、二異丙苯過氧化物、雙(叔丁基過氧化異丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己炔以及二異丙苯過氧化氫所組成的群組之至少一者。
在本發明之一實施例中,所述熱固性樹脂組成物進一步包括:一無機填料,且所述無機填料是選自二氧化矽、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鈣、氮化鋁、氮化硼、碳化鋁矽、碳化矽、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋯、硫酸鋇、碳酸鎂、碳酸鋇、雲母、滑石以及石墨烯所組成的群組之至少一者。
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的熱固性樹脂組成物,其能通過“所述不飽和聚苯醚樹脂包括至少一碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵,以及至少一羧基”以及特定的配方比例的技術方案,提供並滿足電子電路基材對低介質常數、低介質損耗、高剝離強度等綜合性能的要求。
本發明所採用的技術方案是提供一種熱固性樹脂組合物,以所述熱固性樹脂組成物的總重為100重量份,所述熱固性樹脂組成物包括︰(A) 30至50重量份之不飽和聚苯醚樹脂;(B) 10至30重量份苯乙烯-丁烯嵌段共聚物;(C) 5至25重量份環烯烴化合物;(D) 1至10重量份乙烯基苯基化合物;以及(E) 5至25重量份交聯劑;其中,所述不飽和聚苯醚樹脂包括多官能基團:至少一碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵,以及至少一羧基。
具體來說,聚苯醚(Polyphenylene ether,PPE)樹脂具有良好的機械特性與優異介電性能,在1MHz頻率下的Dk/Df約2.45/0.0007,其為高頻印刷電路板之基板首選的樹脂材料。較佳地,本發明所使用的不飽和聚苯醚樹脂是經過改性,並包括以下多官能化合物:至少一碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵,以及至少一羧基,舉例來說,如羧酸、酸酐、醯胺、酯。更具體來說,本發明所使用的不飽和聚苯醚樹脂可選用末端乙烯基苄基改性聚苯醚樹脂或雙官能甲基丙烯酸酯改性聚苯醚樹脂。
苯乙烯-丁烯嵌段共聚物包括(A)衍生自烯基芳香族化合物的嵌段和(B)衍生自共軛二烯的嵌段的嵌段共聚物。更具體來說苯乙烯-丁烯嵌段共聚物可選自苯乙烯-丁二烯二嵌段共聚物(SB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 (SBS)、苯乙烯-異戊二烯二嵌段共聚物(SI)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 (SIS)、苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯三嵌段共聚物(SEPS)以及苯乙烯-(乙烯-丁烯)二嵌段共聚物(SEB)所組成的群組之至少一者。於本發明的一具體實施立中,苯乙烯-丁烯嵌段共聚物是經馬來酸酐接枝的苯乙烯-丁烯嵌段共聚物。
乙烯基苯基化合物是選自二苯乙烯及/或溴苯乙烯化合物,舉例來說,自雅寶商業購得的Saytex3010溴化苯乙烯。更詳細來說,溴苯乙烯化合物提供高阻燃性、熱穩定性,有較佳的相容性、不析出的優點。
環烯烴是選自具有橋環烴的雙環戊二烯(DCPD)單體、雙環戊二烯聚合物、降冰片烯單體及降冰片烯聚合物所組成之群組的至少一者或其組合。
較佳地,交聯劑可以是選自三烯丙基異氰酸酯(Triallyl isocyanurate,TAIC)、三烯丙基氰酸酯(Triallyl cyanurate,TAC)、雙馬來醯亞胺樹脂以及聯乙烯苯所組成的群組織至少一者。若交聯劑比例過高,則會降低樹脂組合物交聯後的導熱性質(例如降低熱傳導係數K值)。若交聯劑之比例過低,則會導致樹脂組合物交聯後的熱性值不佳(例如玻璃轉移溫度Tg降低)。
更進一步地,視產物的物性需求,可搭配不同的促進劑。較佳地,促進劑是過氧化物交聯促進劑,更具體地,是有機過氧化物自由基引發劑。舉例來說,促進劑是選自二叔丁基過氧化物、過氧化二月桂醯、過氧化二苯甲醯、過氧化乙酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯、1,1-二叔丁基過氧化-3,5,5-三甲基環己烷、1,1-二叔丁基過氧化環己烷、2,2-二(叔丁基過氧化)丁烷、雙(4-叔丁基環己基)過氧化二碳酸酯、過氧化二碳酸酯十六酯、過氧化二碳酸酯十四酯、二特戊己過氧化物、二異丙苯過氧化物、雙(叔丁基過氧化異丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己炔以及二異丙苯過氧化氫所組成的群組之至少一者。於一實施例中,促進劑自Arkema商業購得的過氧化二異丙苯(DCP)。
矽烷偶合劑可提高聚烯烴材料的金屬黏著性,可以選用所屬技術領域常見的矽烷偶合劑,舉例來說,矽烷偶合劑的無機官能基團為三官能團,即Si-(OR2)。於本發明的一實施例中,矽烷偶合劑可以是乙烯基矽烷、氨基矽烷、甲基丙烯醯氧基矽烷等。
較佳地,阻燃劑是含磷阻燃劑及溴化阻燃劑。溴化阻燃劑的實例包括乙烯-雙(四溴鄰苯二甲醯亞胺)、十溴二苯乙烷和2,4,6-三(2,4,6-三溴苯氧基)-1,3,5-三嗪。含磷阻燃劑的實例包括雙酚磷酸二苯酯、多磷酸銨、對苯二酚雙(磷酸二苯酯)、雙酚A雙(磷酸二苯酯)、三(2-羧乙基)膦(TCEP),磷酸三(氯異丙基)酯、磷酸三甲酯(TMP)、二甲基甲基膦酸酯(DMMP)、間苯二酚雙(二甲苯基磷酸酯)、磷腈、三聚氰胺多磷酸酯、9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物或樹脂、三聚氰胺氰脲酸酯以及三羥乙基異氰脲酸酯。
於本發明的一實施例中,阻燃劑可以是DOPO化合物,如DOPO樹脂(DOPO-HQ、DOPO-NQ、DOPO-PN或DOPO-BPN)以及含DOPO的環氧樹脂。更具體來說,DOPO-BPN可以選自雙酚醛清漆化合物,例如DOPO-BPAN、DOPO-BPFN或DOPO-BPSN。
無機填料是選自二氧化矽、氧化鋁、硫酸鋇、滑石、黏土、雲母粉、氮化硼所組成的群組。更佳地,無機填料是選自熔融二氧化矽、無定型二氧化矽及中空型二氧化矽所組成的群組,如聯瑞D1028L球形二氧化矽,可調整介電基材層的介電常數、介電損耗及熱膨脹係數。具體來說,無機填料可增加樹脂組成物的熱傳導性,改良其熱膨脹性以及機械強度。
[實施例]
本發明表1及表2分別提供實施例1至7以及比較例1至5的熱固性樹脂組成物的組分配比,依據各組分配比製備熱固性樹脂組成物,並將增強材料浸入或以滾輪塗佈浸潤熱固性樹脂組成物,經過烘烤溶劑蒸發並使樹脂半固化、冷卻及收卷以形成半固化膠片,半固化膠片進一步進行熱壓處理形成介電基材層,具體來說,熱壓處理是以同一批之半固化膠片四張及兩張18 μm銅箔,依銅箔、四片半固化膠片、銅箔之順序進行疊合,再於真空條件下經由220℃壓合2小時形成銅箔基板,其中四片半固化膠片固化形成兩銅箔間之絕緣層。
所獲得的銅箔基板進一步進行物性測試並對應記錄於表1及表2。
[物性測試]
剝離強度(peel strength):依據產業標準進行剝離拉力測試。
銅箔積層板耐熱性(T288):亦稱“漂錫結果”,耐熱實驗是依據產業標準IPC-TM-650 2.4.24.1,將銅箔積層板浸泡於288℃錫爐至爆板所需時間。
介電常數(Dk):依據IPC-TM-650 2.5.5檢測規範進行測定,介電常數代表所製膠片的電子絕緣特性,數值越低代表電子絕緣特性越好。
介電損耗(Df):依據IPC-TM-650 2.5.5檢測規範進行測定,介電損耗表示物質在一定温度下吸收某一頻率之微波的能力,通常在通訊產品的規範裡,介電損耗數值需越低越好。
熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion,CTE):依IPC-TM-650-2.4.24測試標準量測。
表1. 實施例1至4及比較例1至2
   品名 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 比較例1 比較例2
聚苯醚 SA9000 43 43 43      
OPE-2st       43    
SA90         43  
PPO640           43
苯乙烯-丁烯嵌段共聚物 D1118 22 22 22 22 22 22
G1648            
KIC19-023            
乙烯基苯基化合物 Saytex3010 15 15 15 15 15 15
環烯烴 DCPD單體 5 5 5 5 5 5
Topas 5013            
交聯劑 TAIC 15 15 15 15 15 15
MIR3000            
促進劑 DCP 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
矽烷偶合劑 KBM503 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
阻燃劑 Saytex8010 5 5 5 5 5 5
無機填料 D1028L 200 200 200 200 200 200
增強材料   E-Glass NE-Glass PS-Glass E-Glass E-Glass E-Glass
剝離強度 Lb/inch 4.2 4.08 4.16 4.01 5.5 6.7
漂錫耐熱 288℃ >10min >10min >10min >10min 2min <1min
DK 10G 3.7 3.3 3.1 3.6 4,3 3.7
DF 10G 0.005 0.0021 0.0011 0.0042 0.0073 0.0061
CTE % 1.83% 1.68% 2.20% 1.81% 2.28% 2.20%
表2. 實施例5至7及比較例3至5
   品名 實施例5 實施例6 實施例7 比較例3 比較例4 比較例5
聚苯醚 SA9000 43 43 43 20 43 43
OPE-2st            
SA90            
PPO640            
苯乙烯-丁烯嵌段共聚物 D1118            
G1648 22          
KIC19-023   22 22 45 22 22
乙烯基苯基化合物 Saytex3010 15 15 15 15   15
環烯烴 DCPD單體 5 5       20
Topas 5013     5 5 5  
交聯劑 TAIC 15 15 15 15 30  
MIR3000            
促進劑 DCP 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
矽烷偶合劑 KBM503 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
阻燃劑 Saytex8010 5 5 5 5 5 5
無機填料 D1028L 200 200 200 200 200 200
增強材料   E-Glass E-Glass E-Glass E-Glass E-Glass E-Glass
剝離強度 Lb/inch 4.02 4.46 4.4 5.12 3.63 3.82
漂錫耐熱 288℃ >10min >10min >10min 4min 6min 1min
DK 10G 3.58 3.57 3.48 3.63 3.68 3.67
DF 10G 0.004 0.0042 0.0039 0.0048 0.0043 0.0048
CTE % 1.93% 1.95% 2.05% 2.45% 2.20% 2.10%
OPE-2St 2200:末端乙烯基苄基改性聚苯醚(Mw:約3600,購自三菱瓦斯化學株式會社)
SA-9000:雙官能甲基丙烯酸酯改性聚苯醚(Mw:1700,購自SABIC公司)
SA90:非改性聚苯醚(Mw:1700,自沙特基礎工業公司創新塑膠有限公司商業購得)
PPO640:非改性聚苯醚,(分子量:18000,自沙特基礎工業公司創新塑膠有限公司商業購得)
D-1118:固體SB-SBS共聚物(自科騰聚合物商業購得)
G1648:SEBS化合物(自科騰聚合物商業購得)
KIC19-023:馬來酸酐接枝的SEBS共聚物(自科騰聚合物商業購得)
Saytex3010:溴化苯乙烯
DCPD單體:雙環戊二烯(自淄博魯華泓錦新材料商業購得)
Topas COC 5013:不具反應性官能基的環狀烯烴共聚物
TAIC:三烯丙基異氰尿酸酯
MIR3000:聯苯型BMI
DCP:過氧化二異丙苯 (自Arkema商業購得)
KBM503:乙烯基矽烷(自日本信越商業購得)
saytex 8010:十溴二苯乙烷
D1028L:自聯瑞商業購得的球形二氧化矽
參閱表1,實施例1至4與比較例1及2顯示未改性的聚苯醚由於含有羥基,導致介電性能變差,此外,未改性的聚苯醚的漂錫耐熱性較佳。
參閱表2,馬來酸酐改性後的苯乙烯-丁烯嵌段共聚物可有效提升剝離強度,且其對介電性能的影響較小。由比較例3可知,聚苯醚在熱固性樹脂組成物的配方中比例下降會導致耐熱性變差,而添加乙烯基苯基化合物與交聯劑(三烯丙基異氰尿酸酯,TAIC)有助於提高耐熱性。
本發明的有益效果在於,本發明所提供的熱固性樹脂組成物,其能通過“所述不飽和聚苯醚樹脂包括多官能基團:至少一碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵,以及至少一羧基”以及特定的配方比例的技術方案,提供並滿足電子電路基材對低介質常數、低介質損耗、高剝離強度等綜合性能的要求。
更詳細來說,特定基團改質的不飽和聚苯醚樹脂改善了聚苯醚含有羥基所造成的低介電性能,更增加了耐熱性。馬來酸酐改性後的苯乙烯-丁烯嵌段共聚物更提升剝離強度,且維持其介電性能。
以上所述僅為本發明之較佳具體實例,非因此即侷限本發明之專利範圍,故舉凡運用本發明內容所為之等效變化,均同理皆包含於本發明之範圍內,合予陳明。

Claims (9)

  1. 一種熱固性樹脂組合物,以所述熱固性樹脂組成物的總重為100重量份,所述熱固性樹脂組成物包括:(A)30至50重量份之不飽和聚苯醚樹脂;(B)10至30重量份經馬來酸酐接枝的苯乙烯-丁烯嵌段共聚物;(C)5至25重量份環烯烴化合物;(D)1至10重量份乙烯基苯基化合物;以及(E)5至25重量份交聯劑;其中,所述不飽和聚苯醚樹脂包括至少一碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵,以及至少一羧基基團,且所述熱固性樹脂組合物不使用釕觸媒預聚合。
  2. 如請求項1所述的熱固性樹脂組成物,其中,所述不飽和聚苯醚樹脂包括的至少一羧基基團是選自羧酸、酸酐、醯胺及酯所組成的群組。
  3. 如請求項1所述的熱固性樹脂組成物,其中,所述苯乙烯-丁烯嵌段共聚物是衍生自烯基芳香族化合物嵌段及衍生自共軛二烯嵌段的嵌段共聚物。
  4. 如請求項1所述的熱固性樹脂組成物,其中,所述苯乙烯-丁烯嵌段共聚物是選自苯乙烯-丁二烯二嵌段共聚物(SB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯二嵌段共聚物(SI)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯三嵌段共聚物(SEPS)以及苯乙烯-(乙烯-丁烯)二嵌段共聚物(SEB)所組成的群組之至少一者。
  5. 如請求項1所述的熱固性樹脂組成物,其中,所述環烯烴化合物是選自雙環戊二烯(DCPD)單體、雙環戊二烯聚合物、降冰片烯單體以及5-降冰片烯聚合物所組成的群組之至少一者。
  6. 如請求項1所述的熱固性樹脂組成物,其中,所述乙烯基苯基化合物是二苯乙烯及/或溴苯乙烯。
  7. 如請求項1所述的熱固性樹脂組成物,其中所述交聯劑是選自三烯丙基異氰尿酸酯、三烯丙基氰尿酸酯、雙馬來醯亞胺樹脂以及聯乙烯苯所組成的群組之至少一者。
  8. 如請求項1所述的熱固性樹脂組成物,進一步包括:一促進劑,且所述促進劑是選自二叔丁基過氧化物、過氧化二月桂醯、過氧化二苯甲醯、過氧化乙酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯、1,1-二叔丁基過氧化-3,5,5-三甲基環己烷、1,1-二叔丁基過氧化環己烷、2,2-二(叔丁基過氧化)丁烷、雙(4-叔丁基環己基)過氧化二碳酸酯、過氧化二碳酸酯十六酯、過氧化二碳酸酯十四酯、二特戊己過氧化物、二異丙苯過氧化物、雙(叔丁基過氧化異丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己炔以及二異丙苯過氧化氫所組成的群組之至少一者。
  9. 如請求項1所述的熱固性樹脂組成物,進一步包括:一無機填料,且所述無機填料是選自二氧化矽、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鈣、氮化鋁、氮化硼、碳化鋁矽、碳化矽、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋯、硫酸鋇、碳酸鎂、碳酸鋇、雲母、滑石以及石墨烯所組成的群組之至少一者。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5223568A (en) * 1987-05-14 1993-06-29 Rogers Corporation Process for forming hard shaped molded article of a cross-linked liquid polybutadiene or polyisoprene resin and a butadiene or isoprene containing solid polymer and resulting articles
TW201741366A (zh) * 2016-05-24 2017-12-01 Elite Material Co Ltd 聚苯醚預聚物、其製備方法、樹脂組成物及其製品
CN113121943A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 广东生益科技股份有限公司 一种热固性树脂组合物及使用其的预浸料、层压板和印制线路板

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