摘　要:綜合評述了應用于高頻印刷線路板的樹脂基體,如氰酸酯、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚酰亞胺,以及它們的改性體系,指出了它們各自的特點和不足,并展望了高頻印刷線路板用樹脂基體可能的發展方向。
    關　鍵　詞:高頻印刷線路板;氰酸酯;聚苯醚;聚四氟乙烯;聚酰亞胺
    計算機、移動通訊、網絡等已逐漸滲透到社會和人們生活中的每一個角落,人類生活正穩步朝著高度信息化的方向發展,信息處理與信息通訊構成高度信息化科學技術領域發展中的兩大技術支柱。以高水平的電子計算機為主體的信息處理技術追求信息處理的高速化、記憶容量的增大化和體積的小型化;以手機、衛星通訊及藍牙技術等為代表的信息通訊技術追求多通道數、高性能化和多功能化,使得使用頻率不斷提高,進入高頻甚至超高頻領域。它們的發展促進了優異高頻線路板覆銅板的更新及其相應材料(如樹脂基體)的發展。本文對適用于高頻印刷線路板覆銅板的樹脂基體進行了綜述。
1　高頻印刷線路板對樹脂基體的要求頻率在300ＭＨｚ以上的范圍,一般稱作高頻。通常情況下,高頻電路中,印刷線路板上導線內的電信號傳播速率可以表示為:


    耗角正切基板能夠減少信號延遲和傳輸損失,提高信號傳播速率和傳輸效率,是應用于高頻印刷線路板的理想材料。而基板的介電性能由樹脂基體和增強材料決定,一般基板的介電常數近似符合混和定律:


    當增強材料一定時,樹脂基體的介電性能對覆銅板的介電性能具有決定作用。因此應用于高頻線路板的樹脂基體必須具備優異的介電性能―――低介電常數和低介電損耗角正切。同時,作為高頻印刷線路板的樹脂基體,對其力學性能和熱性能也有很高的要求。
    目前,應用于線路板覆銅板的樹脂基體有環氧樹脂、聚苯醚樹脂及改性聚苯醚樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚四氟乙烯樹脂、氰酸酯樹脂及ＢＴ樹脂。其中能在高頻線路板覆銅板中廣泛應用的為氰酸酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚苯醚樹脂及聚四氟乙烯樹脂。表1給出了部分高性能樹脂基體的力學性能、熱性能和介電性能。

    從表1中可以看出,雙馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂和氰酸酯樹脂在應用于高頻線路板覆銅板時優勢明顯。而其中的氰酸酯樹脂不僅擁有類似于雙馬來酰亞胺的性能,而且具有相當于環氧樹脂的工藝性,在高頻印刷線路板的應用上更具競爭力。
2　幾種重要的高頻印刷線路板樹脂基體
    2.1　氰酸酯(ＣＥ)樹脂
    ＣＥ樹脂是20世紀70年代后期發展起來的一種高性能樹脂基體,其單體中含有兩個或兩個以上氰酸酯官能團(―ＯＣＮ),其通式為:Ｎ≡Ｃ―Ｏ―Ａｒ―Ｏ―Ｃ≡Ｎ。ＣＥ樹脂在熱或催化劑作用下,發生環化三聚反應形成含有三嗪環的高交聯度的網絡結構大分子。固化的ＣＥ樹脂具有許多優異性能:低的介電系數(2.8～3.2)和極小的介電損耗角正切值(0.002～0.008);高的耐熱性(Ｔｇ為240～290℃);低的吸濕率(<1.5%);小的熱膨脹系數;優良的力學性能和粘結性能。這些優異性能使得ＣＥ樹脂在高頻線路板覆銅板領域具有非常強的競爭力。但ＣＥ樹脂韌性較差,固化溫度過高,同時對其各種固化反應的機理還不是非常清楚,目前關于它的研究也主要集中在這幾個方面。
    對ＣＥ樹脂固化機理和催化劑的研究有助于找到合適的催化劑和相應的固化工藝,以期在無需用其它樹脂改性的情況下得到固化溫度較低、韌性較好的ＣＥ基覆銅板。對ＣＥ改性的研究主要是與其他樹脂進行共混改性,尤其是應用價格低廉、易得的樹脂(如環氧樹脂)。國內外在這方面已取得較大進展。
    2.1.1?。茫诺墓袒?BR>    目前較多使用的固化方法為自身熱固化法和活潑氫固化法,這兩種方法在機理和實際操作上研究較為成熟。但固化樹脂往往存在著脆性、力學性能較差的缺點。采用適當催化劑可以有效地對ＣＥ樹脂進行更為完全的固化,提高固化ＣＥ樹脂及其復合材料的力學和電學性能。
    在加熱的情況下,ＣＥ傾向于分子間發生三聚反應生成三嗪環結構。但是,若想得到高轉化率,需要很高的溫度和很長的時間,如在200℃固化7ｈ其轉化率才能達到90%,而高純的ＣＥ在熱作用下生成三嗪環就顯得更加困難。Ｓｉｍｏｎ等人[5]認為不加催化劑的ＣＥ樹脂單體是通過自催化機理進行固化反應的,環境中的水分和單體中雜質起到催化作用。其自固化機理可參閱文獻。
    采用催化劑固化ＣＥ樹脂的研究也受到了國內外學者的重視。研究較多、效果較好的催化劑體系有過渡金屬有機化合物、過渡金屬-芳烴有機金屬配位化合物[9]等等。其固化機理多是催化劑先利用過渡金屬的空軌道或富余電子對與ＣＥ形成配合物,從而增大體系反應活性,在進行ＣＥ之間的聚合反應,在反應后期催化劑再從體系中撤離出來。其作用是降低體系的反應活化能,使反應在較低溫度和較為緩和的條件下完成,優化了體系的工藝參數。同時體系的力學性能還得到了很大改善。
    2.1.2　ＣＥ的改性
    由于固化ＣＥ的脆性,限制了其在許多領域中的應用。采用其他樹脂對ＣＥ樹脂進行改性研究是國內外研究的又一熱點,因為這不僅能夠改善ＣＥ樹脂的脆性,又能降低產品的成本(ＣＥ樹脂價格較高)。目前應用于ＣＥ樹脂改性的樹脂種類較多,有熱塑性樹脂、熱固性樹脂、橡膠彈性體等。熱塑性樹脂中有:聚砜(ＰＳＵ)、聚醚砜(ＰＥＳ)、聚醚酰亞胺(ＰＥＩ)、聚碳酸酯(ＰＣ)、聚醚酮(ＰＥＫ)、聚酰胺(ＰＡ)、聚丙烯酸丁酯(ＰＢＡ)及聚酯(ＰＥＴ/ＰＢＴ);熱固性樹脂中有:環氧樹脂、雙馬來酰亞胺等;橡膠彈性體中有:天然橡膠、氯丁橡膠、聚異戊二烯、端羧基丁腈、端氨基的丁腈共聚物、端羥基聚二甲基硅氧烷-聚酯嵌段共聚物、端氨基聚四氫呋喃、端酚基或端環氧基丁腈橡膠等。
    環氧/ＣＥ體系是國內外研究較多的一種ＣＥ改性體系,該體系利用環氧樹脂的活潑氫固化ＣＥ。其固化過程可分為六步:ａ.ＣＥ的三聚成環;ｂ.三嗪環與環氧基反應生成烷基氰脲酸酯;ｃ.烷基氰脲酸酯異構化為異氰脲酸酯;ｄ.異氰脲酸酯與環氧基反應生成