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研究生: 許蘇文
Hsu, Su-Wen
論文名稱: 高頻基板用低界電材料-PPO樹脂之合成
Synthesis of low dielectric material-PPO resin for high frequency substrate application
指導教授: 王春山
Wang, Chun-Shan
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 109
中文關鍵詞: 氮磷共乘低介電常數聚氧二甲苯
外文關鍵詞: PPO, low Dk, P-N synergism
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  • 中文摘要
    PPO具有優異電氣性質(低介電係數與介電損失因素)與耐熱性,但是因為分子量大,反應性與加工性都不佳,所以本研究主要目的是以不同官能基的小分子,如具有雙鍵基團、環氧基團或酚類,改質PPO以降低PPO的分子量且於末端接上高反應性基團,藉以改善PPO的加工性與反應性,以便賦予電子材料,良好的電氣性質。
    本研究以PPO與馬來酸酐(MA)或Bisphenol A(BPA)於Benzoyl per-oxide(BPO)為自由基起始劑下,進行分子量再分配反應,獲得MA-PPO與OL-PPO。
    將OL-PPO於Tetra-butylammonium hydrogen sulfate為相間轉移觸媒下,與N,N-二丙烯基-2氯醋酸胺反應生成N-Cl-PPO。
    將OL-PPO與Bisphenol A Epoxy或1,1,2,2tetrakis(4-glycidyloxyphenol)ethane於Tributylamine為觸媒下反應生成E2-PPO與E4-PPO。
    將MA-PPO和N-Cl-PPO分別與TAIC共聚形成硬化物,但因為成型性不佳,故需加入PS當做成型劑,將E2-PPO和E4-PPO與BPA Epoxy於DDM為硬化劑下共聚形成硬化物,比較硬化物的玻璃轉移溫度(Tg)與電氣性質(介電常數與介電損失因素)。
    結果發現MA-PPO與N-Cl-PPO系統之硬化物,有較優良的Tg與電氣性質,但成型性卻較E2-PPO與E4-PPO系統差。
    於MA-PPO與N-Cl-PPO兩系統導入具有雙鍵基團的含磷難燃劑Allyl-DOPO,增加硬化物的難燃性質,因為此兩系統的硬化物與Allyl-DOPO間具有氮磷共乘的效應,使得含磷量只需1.35%既可達到UL-94測試的V-0等級,但難燃劑導入後,會使得Tg與電氣性質變差。

    Abstract
    Polyphenylene oxide(PPO) possesses excellent electrical properties(low dielectric constant and low dielectric loss factor) and thermal resistant , however owing to high molecular weight, its reactivity and process ability are very low for electronic applications. This study uses small molecules to modify polyphenylene oxide(PPO). Modification can decrease molecular weight of PPO and incorporate a highly reactive end group. Small molecules containing various functional end group, such as double bond group、epoxy group and phenolic group are incorporated into PPO to improve the process ability and reactivity of PPO.
    MA-PPO and OL-PPO are prepared by molecular weight redistribution reaction between PPO and maleic anhydride or PPO and bisphenol A(BPA) in the presence of benzoyl peroxide(BPO) as free radical initiator.
    N-Cl-PPO is prepared by reaction between OL-PPO and N,N-diallyl-2-chloroacetamide in the presence of tetra-butylammonium hydrogen sulfate as phase transfer catalyst.
    E2-PPO and E4-PPO are prepared by reaction between OL-PPO and Bisphenol A epoxy(BPA Epoxy) or OL-PPO and 1,1,2,2-tetrakis(4-glycidyloxy
    -phenyl) ethane in the presence of tributylamine as catalyst.
    Curing of MA-PPO and N-Cl-PPO system are accomplished by copolymerization between MA-PPO and triallylisocyanurate(TAIC) or N-Cl-PPO and TAIC, however, due to poor mold ability. PS is added to improve the process ability.
    Curing of E2-PPO and E4-PPO system are accomplished by mixing E2-PPO and BPA Epoxy or E4-PPO and BPA Epoxy using DDM as curing agent.
    Glass transition temperature(Tg) and electrical properties(dielectric constant and dielectric loss factor) of those cured resins are compared with each other.
    Cured resins of MA-PPO and N-Cl-PPO systems have excellent thermal (Tg) and electrical properties, but these cured resins have poorer mold ability than those of E2-PPO and E4-PPO systems.
    Addition of Allyl-DOPO as phosphorus containing flame retardant has improved the flame retardancy of cured resins because of P-N synergism effect. UL-94-V0 rating can be achieved with a phosphorus content of as low as 1.35%,however, a detrimental effects on Tg and electric properties are observed.

    中文摘要 A 英文摘要 C 致謝 E 目錄 F 表目錄 K 圖目錄 M 自述 S 第一章 緒論 1-1 前言 1 1-2 印刷電路板的分類 2 1-3 多層板材料的要求 2 1-4 未來需求之印刷電路板 4 1-5 高頻基板之性質要求 5 1-6 本論文研究之目的及內容 7 第二章 原理與文獻回顧 2-1 聚氧二甲苯(PPO)簡介 8 2-1.1 PPO的發展 8 2-1.2 PPO的性質 8 2-1.3 PPO的合成與改質 9 2-2 N,N二丙烯基2氯醋酸胺 (N,N-diallyl-2-chloroacetamide) 12 2-3 Allyl-DOPO 13 2-4 環氧樹脂 13 2-4-1 環氧樹脂簡介 13 2-4.2 環氧樹脂硬化 反應機構 15 2-5 Trially-s-triazine-2,4,6 -trione(TAIC)簡介 17 2-6 電氣性質 20 2-6.1 介電常數 21 2-6.1.1 影響介電常數的原因 21 2-6.2 介電損失 24 2-7 含磷難燃劑 26 第三章 實驗與性質測定 3-1 實驗流程 28 3-2 實驗藥品 29 3-3 分析儀器 31 3-4 性質分析 31 3-4.1 GPC分析 31 3-4.2 NMR分析 31 3-4.3 FTIR分析 32 3-4.4 DSC分析 32 3-4.5 DMA分析 32 3-4.6 電氣性質分析 32 3-4.7 UL-94測試 (燃燒測試) 33 3-5 Part A 34 3-5.1 單體合成 34 3-5.1.1 以馬來酸酐改質PPO (MA-PPO) 34 3-5.1.2 Allyl-DOPO 37 3-5.2 MA-PPO與TAIC之硬化 38 3-6 Part B 41 3-6.1 單體合成 41 3-6.1.1 以Bisphenol A(BPA) 改質PPO(OL-PPO) 41 3-6.1.2 N,N-diallyl-2- chloroacetamide(N-Cl) 43 3-6.1.3 以N,N-diallyl-2- chloroacetamide(N-Cl) 將OL-PPO再一次改質 44 3-6.2 N-Cl-PPO與 TAIC之硬化 45 3-7 Part C 49 3-7.1 單體合成 49 3-7.1.1 以Bisphenol A Epoxy 改質OL-PPO (E2-PPO) 49 3-7.1.2 1,1,2,2tetrakis(4-glycidyloxyphenol) ethane(四官能Epoxy)改質 OL-PPO(E4-PPO) 50 3-7.2 E2-PPO、E4-PPO與 DDM之硬化 51 第四章實驗與單體鑑定 52 4-1 Part A 52 4-1.1 MA-PPO之鑑定 52 4-1.2 Allyl-DOPO之鑑定 53 4-2 Part B 54 4-2.1 OL-PPO之鑑定 54 4-2.2 N,N-diallyl-2- chlorocetamide之鑑定 56 4-2.3 N-Cl-PPO之鑑定 57 4-3 Part C 58 4-3.1 E2-PPO與E4-PPO 之鑑定 58 4-4 硬化溫度 59 第五章 數據整理與討論 75 5-1 Part A 75 5-1.1 MA-PPO與TAIC 共聚系統 75 5-2 Part B 78 5-2.1 N-Cl-PPO與TAIC 共聚系統 78 5-3 PartC 79 5-3.1 E2-PPO、E4-PPO 與DDM共聚系統 79 5-4 難燃性質測試與數據整理 81 第六章 結論 105 參考文獻 107

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    下載圖示 校內:2005-06-07公開
    校外:2005-06-07公開
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