专利名称：用于衬底的绝缘层组合物、以及使用其的预浸料和衬底的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于衬底的绝缘层组合物、以及使用其的预浸料(预浸料坯，prepreg)和衬底(substrate)。
背景技术：
随着电子设备的发展，持续地需要印刷电路板具有日益低的重量、薄的厚度以及小的尺寸。为了满足这些需求，印刷电路板的配线(布线，wirings)变得更加复杂和更加密集。因此，衬底的电、热、以及机械稳定性充当更重要的因素。特别地，在生产印刷电路板时热膨胀系数(CTE)是决定可靠·性的重要因素之一。印刷电路板的电路配线主要由铜制成而层间绝缘(interlayerinsulation)主要由聚合物制成。相比于铜，构成绝缘层的聚合物具有很高的热膨胀系数。为了克服这种差异，通过用纺织玻璃纤维浸溃聚合物或向聚合物中加入无机填料，降低了主要使用的材料中构成绝缘层的聚合物的热膨胀系数。通常，随着无机填料的加入量增加，绝缘层的热膨胀系数变得更低，但是用于生产印刷电路板的方法在无限降低中具有限制性。另外，为了满足精细图案高密度的要求，绝缘层的表面粗糙度也是重要的。因此，加入的无机填料的尺寸变得越来越小以保证表面粗糙度。然而，无机填料的尺寸变得较小，其引起了均匀分散性的问题。因此，纳米级无机填料的均匀分散成为了大问题。
图1显示了印刷电路板的结构，其是由铜充当电路配线以及聚合物充当层间绝缘层(inter insulating layer)而制成的。铜(Cu)电路配线具有10_20ppm/° C的热膨胀系数，并且绝缘层中常用的聚合物材料具有50-80ppm/° C的热膨胀系数(CTE (al))。因为聚合物的热膨胀系数在玻璃化转变温度(Tg，150至200° C)或更高温度下显著增大，所以在高温下聚合物的热膨胀系数(a2)达到150至180ppm/° C。另外，在诸如半导体设备的部件安装在印刷电路板(PCB)上时，热量经3至5秒以约280° C迅速提供至印刷电路板。此时，如果电路和绝缘层之间的热膨胀系数差较大，在电路中可能产生裂缝或衬底可能变形。最后，需要具有与电路配线的铜和将要安装在衬底上的半导体芯片相同热膨胀系数的用于绝缘层的聚合物材料。然而目前，通过使用规定构成目前绝缘层的聚合物的种类和其含量、以及无机填料的尺寸和含量而获得的材料，难以满足对于印刷电路复杂和高密度配线的要求。
同时，存在两种类型的聚合物复合绝缘材料用于印刷电路板的绝缘层。一种类型是通过用聚合物复合绝缘材料浸溃纺织玻璃织物(或纺织玻璃布)，随后在材料的玻璃化转变温度(Tg)或更低的温度下的B步骤(B-Staging)制成的预浸料，如在图2中显示的。另一种类型是通过仅使用不包含纺织玻璃布的聚合物复合绝缘材料产生的膜，如在图3中显示的。根据后者，在最佳混合比例下混和聚合物复合绝缘材料、无机填料、硬化齐U、溶剂、添加剂、硬化促进剂，等等，随后混和并分散，然后以薄膜型后装壳(post-case)。用于形成目前的印刷电路板的绝缘层的聚合物复合绝缘材料主要是环氧树脂。环氧树脂本身的热膨胀系数约为70至100ppm/° C。用纺织玻璃纤维浸溃环氧树脂，或如在图4中显示的将大量具有低热膨胀系数的无机填料加入至环氧基体(环氧基质，epoxymatrix)中，由此获得低热膨胀系数的环氧树脂。根据填料的加入量，热膨胀系数值几乎以线性降低。然而，如果加入了大量填料以降低热膨胀系数，那么基体内无机填料的分散性显著降低，因而，可以发生填料的团聚并且可以显著提高印刷电路板的表面粗糙度。此外，环氧的粘度容易迅速增加，产物的成型(molding)困难。特别地，在多层结构的情况下，例如，如用于印刷电路板的绝缘膜，层间粘合(层间结合，interlayer binding)通常可以是不可能的。由于这种局限性，需要通过降低环氧树脂本身的热膨胀系数并且引入确保层压结构加工性(lamination processability)的临界量的无机填料改善填料的效果。例如，为了降低环氧树脂本身的热膨胀系数，主要地，混和并使用具有不同结构的环氧树脂，此处，各种树脂组分和其组合物起重要作用。此外，无机填料的种类、尺寸和形状以及加入量影响环氧树脂的热膨胀系数，因此需要使加入的无机填料最 小化，即需要纳米级无机填料以获得超细图案。然而，即使加入了纳米级无机填料，仍然难以通过均匀填料分散获得均质成型膜。
因此，需要开发具有低热膨胀系数的用于印刷电路板绝缘层的材料。
发明内容
本发明的目的是提供比目前的绝缘层材料具有更低热膨胀系数的用于衬底的绝缘层组合物，由此解决绝缘层材料由于其高的热膨胀系数而热稳定性劣化的问题。本发明的另一个目的是提供使用该绝缘层组合物的绝缘预浸料或绝缘膜。本发明的又一个目的是提供包括绝缘预浸料或绝缘膜的衬底。根据本发明的示例性实施方式，提供了用于衬底的绝缘层组合物，包含可溶型液晶热固性低聚物、金属醇盐化合物和氧化石墨烯。可溶型液晶热固性低聚物可以是由化学式I表示的化合物，化学式I
权利要求
1.一种用于衬底的绝缘层组合物，包含可溶型液晶热固性低聚物、金属醇盐化合物、和氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述可溶型液晶热固性低聚物是由化学式I表示的化合物， 化学式I
3.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述可溶型液晶热固性低聚物具有500至15，000 的数均分子量。
4.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述金属醇盐化合物包括反应基团，所述反应基团可与包含在所述可溶型液晶热固性低聚物中的热固性基团共价结口 ο
5.根据权利要求4所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述反应基团是选自由乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、巯基和它们的组合所组成的组中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述金属醇盐化合物的金属是选自由 T1、Al、Ge、Co、Ca、Hf、Fe、N1、Nb、Mo、La、Re、Sc、S1、Ta、W、Y、Zr 和 V 所组成的组中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述氧化石墨烯在其表面和边缘上具有羟基、羧基、和环氧基中的至少一种官能团。
8.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述氧化石墨烯具有I至20的碳与氧的比率(碳/氧比率)。
9.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述组合物包含:基于所述可溶型液晶热固性低聚物按重量计0.01至50份的所述金属醇盐化合物，以及基于所述可溶型液晶热固性低聚物和所述金属醇盐化合物的混和重量，按重量计0.01至50份的所述氧化石墨烯。
10.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述可溶型液晶热固性低聚物在其主链中进一步包含环氧树脂。
11.根据权利要求10所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，基于按重量计100份的所述可溶型液晶热固性低聚物，包含按重量计0.01至50份的所述环氧树脂。
12.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述可溶型液晶热固性低聚物、金属醇盐化合物、和氧化石墨烯通过硬化反应互相形成共价键，以提供有机/无机混合结构。
13.根据权利要求12所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述共价键形成在所述可溶型液晶热固性低聚物和所述氧化石墨烯之间、所述环氧树脂和所述氧化石墨烯之间、所述金属醇盐化合物和所述氧化石墨烯之间、以及所述氧化石墨烯和所述氧化石墨烯之间。
14.根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物，其中，所述金属醇盐化合物和所述氧化石墨烯是单独加入所述绝缘层组合物中的，或所述金属醇盐化合物和所述氧化石墨烯是作为由缩合反应产生的复合纳米无机填料加入的。
15.一种使用根据权利要求1所述的用于衬底的绝缘层组合物的绝缘预浸料或绝缘膜。
16.一种包含根据权利要求15所述的绝缘预浸料或绝缘膜的衬底。
全文摘要
本文披露一种用于衬底的绝缘层组合物、以及使用其的预浸料和衬底，所述绝缘层组合物包含可溶型液晶热固性低聚物、金属醇盐化合物、和氧化石墨烯。根据本发明的绝缘层组合物可以有效降低其热膨胀系数，因而，当该绝缘层组合物用作衬底的绝缘材料时，可以使由于热的尺寸变化最小化，致使衬底具有改善的热稳定性。
文档编号H05K1/03GK103073849SQ20121041332
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者池受玲, 咸硕震, 金承焕, 金度荣 申请人:三星电机株式会社