製備用於基板的包含表面改性納米填料的納米複合材料的方法

2023-05-16 01:55:56

專利名稱：製備用於基板的包含表面改性納米填料的納米複合材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種製造用於基板的納米複合材料的方法。更具體地，本發明涉及一 種製造用於基板的納米複合材料的方法，該方法包括形成在主鏈上具有至少一種可溶性 結構單元以及在主鏈的至少一個末端處具有至少一種熱固性基團的液晶熱固性(LCT)低 聚物；用具有與熱固性基團形成共價鍵的反應基團的金屬醇鹽化合物取代納米填料表面； 並將表面取代的納米填料與LCT低聚物混合，本發明還涉及一種製造用於基板的納米複合 材料的方法，該方法包括形成在主鏈上具有至少一種可溶性結構單元以及在主鏈的至少一 個末端處具有至少一種熱固性基團的液晶熱固性(LCT)低聚物，將具有與熱固性基團形成 共價鍵的反應基團的金屬醇鹽化合物添加到LCT低聚物中；並加入表面可被該金屬醇鹽化 合物取代的納米填料。
背景技術：
隨著電子器件的發展，印刷電路板(PCB)的重量變得更輕、尺寸更小、厚度更薄。 為了滿足這些要求，印刷電路板變得更複雜並且密度更高。電路板的電穩定性、熱穩定性和 機械穩定性是很重要的，尤其是，CTE(熱膨脹係數)是所製備的電路板的耐久性的重要因-Ζ, ο通常，印刷電路板(PCB)由銅布線以及作為絕緣層的聚合物組成。與銅的CTE相 比，作為絕緣層的聚合物的CTE更高。為了克服CTE的差異，將聚合物浸漬於紡織玻璃纖維 中或將無機填料加入到絕緣層中來降低CTE。通常，儘管當增加無機填料的加入量時CTE會下降，但在製備電路板方法中該加 入量被限定在某一用量內。此外，表面粗糙度是滿足得到精緻圖案要求的另一個重要因素。 為了得到這樣的表面，需要無機填料的尺寸變得更小。然而，因為納米級填料應被均勻分 散，因此當使用較小尺寸無機填料時，會導致例如均勻分散的另一個問題。歸根到底，需要一種具有與銅CTE相同的CTE聚合物材料。然而，通過控制用於絕 緣層的常規材料的尺寸、含量和種類的製造的材料不能滿足這些要求。通常，環氧樹脂是主要用作絕緣層的主要材料，環氧樹脂的CTE約為 70-100ppm/°C。為了降低CTE，將環氧樹脂浸漬於紡織玻璃纖維中或者將具有較低CTE的無 機填料加入到環氧樹脂基質中。CTE隨著無機填料的量而線性降低。然而，當加入大量無機 填料時，環氧樹脂的粘度迅速升高，從而使其難於成型。尤其是，當用於PCB的絕緣層是多層時，層與層之間很難粘附在一起。因為這些原因，需要降低環氧樹脂的CTE並採用用於層的適當層疊結構的臨界量的無機填料。為了降低環氧樹脂的CTE，將具有不同結構的環氧樹脂混合。每一種環氧樹脂的成 分和組成起到重要作用。此外，無機填料的種類、尺寸和形狀以及用量都會影響環氧樹脂的 CTE0為了獲得超精細圖案，要求使用精細尺寸的無機填料，如納米尺寸的無機填料。但即 使使用了納米尺寸的無機填料，也很難通過使無機填料均勻分散而獲得均勻形成的薄膜。通過常規方法生產具有預期熱穩定性、電穩定性和機械穩定性的集成電路圖案存 在局限性。

發明內容
為了解決上述描述的問題，提供了一種製造用於基板的納米複合材料的方法，其 通過採用液晶熱固性低聚物和能夠提供與LCT低聚物形成共價鍵的反應基團的表面改性 的納米填料而具有良好的熱穩定性、電穩定性和機械穩定性。因此，本發明一方面提供了一種有效製造用於基板的納米複合材料的方法，其具 有優異的熱穩定性、電穩定性、和機械穩定性。根據本發明的一個方面，提供了一種製造用於基板的納米複合材料的方法，該方 法包括製備在主鏈上具有至少一種可溶性結構單元以及在主鏈的至少一個末端處具有至 少一個熱固性基團的液晶熱固性(LCT)低聚物；用具有與該熱固性基團形成共價鍵的反應 基團的金屬醇鹽化合物取代納米填料的表面；將表面取代的納米填料與LCT低聚物混合。根據另一方面，提供了一種製造用於基板的納米複合材料的方法，該方法包括制 造在主鏈上具有至少一種可溶性結構單元以及在主鏈的至少一個末端處具有至少一個熱 固性基團的LCT低聚物，將具有與該熱固性基團形成共價鍵的反應基團的金屬醇鹽化合物 添加到該LCT低聚物中；並加入表面可被金屬醇鹽化合物取代的納米填料。在LCT低聚物中，可溶性結構單元可包括C4-C30芳胺基團或者C4-C30芳醯胺基。可溶性結構單元還可包括由下式1表示的化合物[式1]
權利要求
1.一種製造用於基板的納米複合材料的方法，包括製備在主鏈上具有至少一種可溶 性結構單元以及在主鏈的至少一個末端處具有至少一個熱固性基團的液晶熱固性(LCT) 低聚物；用具有與所述熱固性基團形成共價鍵的反應基團的金屬醇鹽化合物取代所述納米 填料的表面；以及將所述表面取代的納米填料與得到的液晶熱固性(LCT)低聚物混合。
2.一種製造用於基板的納米複合材料的方法，包括製備在主鏈上具有至少一種可溶 性結構單元以及在主鏈的至少一個末端處具有至少一個熱固性基團的液晶熱固性(LCT) 低聚物，將具有與所述熱固性基團形成共價鍵的反應基團的金屬醇鹽化合物加入到所述液 晶熱固性(LCT)低聚物中；以及加入表面可被所述金屬醇鹽化合物取代的納米填料。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述可溶性結構單元包括C4-C30 芳胺基團或C4-C30芳醯胺基。
4.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述可溶性結構單元包括由下式1 表示的化合物[式1]
5.根據權利要求4所述的方法，其中，Ar為選自由下式3表示的化合物組成的組中的 芳基或其取代物[式3]
6.根據權利要求4所述的方法，其中，所述可溶性結構單元包括選自由下式2表示的化 合物組成的組中的至少一種基團 [式2]
7.根據權利要求6所述的方法，其中，Ar為選自由下式3表示的化合物組成的組中的 芳基或其取代物 [式3]
8.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述可溶性結構單元的含量為以全 部結構單元的總量計約5mol%至約60mol%。
9.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述液晶熱固性(LCT)低聚物在沿 著所述可溶性結構單元的主鏈內進一步包含由下式4表示的結構單元[式4]
10.根據權利要求9所述的方法，其中，Ar是選自由下式3表示的化合物組成的組中的一種化合物 [式3]
11.根據權利要求9所述的方法，其中，由式4表示的結構單元包含選自下式5表示的 化合物組成的組中的至少一種結構單元 [式5]
12.根據權利要求11所述的方法，其中，Ar是選自下式3表示的化合物組成的組中的 種化合物[式3]
13.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述熱固性基團是可熱連接的基團。
14.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述熱固性基團選自由馬來醯 亞胺、納特醯亞胺(=萘乙醯胺)、鄰苯二甲醯亞胺、乙炔、丙炔基醚、苯並環丁烯、氰酸酯 (鹽)、它們的取代物和它們的衍生物組成的組。
15.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述液晶熱固性(LCT)低聚物是 由式6表示的結構[式6]Z1-(R1)m-(R2)n-Z2 其中R1為選自由式2表示的化合物中的至少一種結構單元； R2為選自由式5表示的化合物中的至少一種結構單元；Z1和Z2相同或不同，Z1和Z2中的每一個是選自由氫、滷素、羥基、馬來醯亞胺、納特醯 亞胺、鄰苯二甲醯亞胺、乙炔、丙炔基醚、苯並環丁烯、氰酸酯(鹽)、它們的取代物和它們的 衍生物組成的組中的至少一種基團；η和m各自獨立地代表正整數且優選代表1至50的整數；以及 n/ (n+m+2)在 5%至 60%之間； [式2]
16.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述液晶熱固性(LCT)低聚物為 選自由式7和式8表示的結構所組成的組中的一種 [式7]
17.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述液晶熱固性(LCT)低聚物的 數均分子量為500-15，000。
18.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述納米填料的表面改性官能團 是選自由乙烯基、丙烯基、間-丙烯基、和巰基組成的組中的至少一種基團。
19.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述金屬醇鹽化合物中的金屬 是選自由鈦(Ti)、鋁(Al)、鍺(Ge)、鈷(Co)、鈣(Ca)、鉿(Hf)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈮(Nb)、銷 (Mo)、鑭(La)、錸(Re)、鈧(Sc)、矽(Si)、鉭(Ta)、鎢(W)、釔(Y)、鋯(Zr)和釩(V)組成的組 中的至少一種金屬。
20.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述金屬醇鹽化合物為選自由以 下化合物組成的組中的至少一種
21.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述表面改性的納米填料具有金 屬醇鹽化合物的種子團簇結構。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，形成所述種子團簇的所述金屬醇鹽化合物中 的所述金屬為選自由 Ti、Al、Ge、Co、Ca、Hf、Fe、Ni、Nb、Mo、La、Re、Sc、Si、Ta、W、Y、Zr 和 V 組成的組中的至少一種金屬。
23.根據權利要求21所述的方法，其中，包括在所述種子團簇中的所述金屬醇鹽化合 物為選自由四官能團金屬醇鹽化合物和三官能團金屬醇鹽化合物組成的組中的至少一種。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，具有四官能團的金屬醇鹽化合物為選自由以 下化合物組成的組中的至少一種矽酸四甲酯(C4H12O4Si)
25.根據權利要求23所述的方法，其中，具有三官能團的所述金屬醇鹽化合物為選自 由以下化合物組成的組中的至少一種三甲氧基矽烷(C3HltlO3Si)甲基三甲氧基矽烷(C4H12O3Si)
26.根據權利要求23所述的方法，其中，具有三官能團的所述金屬醇鹽化合物的甲氧 基矽烷基團由乙氧基矽烷取代。
27.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述複合材料進一步包含未經表 面改性的納米填料。
28.一種採用權利要求1或權利要求2所述的方法製造的薄膜。
29.—種將權利要求1或權利要求2所述的方法製造的複合材料浸漬到增強劑中而制 得的預浸漬製品。
30.根據權利要求四所述的預浸漬製品，其中，所述增強劑選自由紡織玻璃纖維、紡織 氧化鋁玻璃纖維、無紡玻璃纖維、無紡纖維素、紡織碳纖維、高分子織物組成的組。
31.一種包含權利要求1或權利要求2所述的方法製造的納米複合材料的基板。
全文摘要
本發明涉及一種製造用於基板的納米複合材料的方法。更具體地，本發明涉及一種製造用於基板的納米複合材料的方法，該方法包括製備在主鏈上具有至少一種可溶性結構單元以及在主鏈的至少一個末端處具有至少一個熱固性基團的液晶熱固性(LCT)低聚物；採用具有與熱固性基團形成共價鍵的反應基團的金屬醇鹽化合物取代納米填料的表面；將表面取代的納米填料與LCT低聚物混合。
文檔編號D06M101/40GK102040837SQ20091026576
公開日2011年5月4日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年10月15日
發明者劉聖賢, 吳浚祿, 李根墉, 池受玲, 沈智慧, 金真渶 申請人:三星電機株式會社