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2022.09.02
低氯環氧樹脂 (1): 在電子電氣領域產品開發上常應用的特性 !!

低氯型環氧樹脂、低CTE型環氧樹脂、無溶劑型環氧樹脂現正熱門中~!!

 

電子產品的急速新舊疊代,造就周邊相關材料規格也拉升到一個高標準~!

 

環氧樹脂常在電子與電氣領域有很廣泛的應用。在半導體與印刷電路板的黏合、塗布、模料,底部填充劑、電路板材料。近年由於電子電氣相關產品的微型化,高效能化,隨之而來的即是在產設計上需要純度更高,具備獨特性的特用樹脂需求。如在機械性、黏合性、膨脹收縮性、絕緣性、防腐性、介電常數等性質上,需要一項或多項優異的性能表現,低氯型環氧樹脂即在此背景下產生。由於電子產品需要經過更嚴苛的一連串測試,在高溫高濕環境,環氧樹脂中的氯極有可能造成電子線路的腐蝕,導致可靠度的下降。因此純度高,雜質少,氯含量低的規格逐漸成為電子領域中環氧樹脂的主流規格。

 

▲低氯環氧樹脂逐漸成為許多應用的基本要求

 

環氧樹脂中的離子態氯與有機氯

合成過程中產生的離子態氯可以通過水洗工藝去除至低 ppm,這些是由雙酚與表氯醇反應產生。而作為副產物產生的含氯有機化合物不能通過水處理去除。在某些情況下,氯醇會脫氯化氫並釋放塗層中的無機氯化物。這可能對耐腐蝕性有害。例如,陰極電沉積塗料在製造過程中會產生這種無機氯化物。產生的高濃度氯化物會侵蝕電解槽中的陽極,需要過早更換。

 

可水解氯 (Hydrolyzable Chloride)

由於氯醚醇沒有完全脫鹵化氫造成仍有殘留的氯,即所謂的離子態氯,而該殘留的氯將會在後端樹脂固化後產生腐蝕性的問題,造成信賴度下降,降低樹脂產品的適用性。這類可水解氯可透過水洗程序即可降低到ppm等級。

 

▲可水解氯的形式

(資料來源: Watkins M. Troubleshooting High-Performance Epoxy Systems, Dixie Chemical, presented at the Thermoset Resin Formulators Association Annual Meeting, Niagara Falls, Ontario, September 12-13, 2011)

 

含氯有機物(Organic Chlorine Compound) 

在環氧樹脂製造過程中,除了產生離子態氯,也會產生一定量的有機氯化合物,這將使整體環氧樹脂中,有約0.5-1%的總氯含量來自於於此。此有機氯將會在特定的溫度與濕度下,轉化為離子態氯而導致接觸元件的腐蝕。此部分的含氯有機物並無法透過水洗程序去除,必須藉由溶劑多次的結晶純化而降低。

 

▲結合氯化物的形式

(資料來源: Watkins M. Troubleshooting High-Performance Epoxy Systems, Dixie Chemical, presented at the Thermoset Resin Formulators Association Annual Meeting, Niagara Falls, Ontario, September 12-13, 2011)

 

檢測環氧樹脂中離子態氯之方法 ASTM D1726 (Method B)

利用添加甲醇、甲苯與丙酮溶劑後在120oC下迴流15分鐘。再使用丙酮稀釋並加入冰醋酸。最後使用硫酸銀作為滴定溶液,以分析環氧樹脂的離子態氯。

 

商用低氯環氧樹脂類型

BPA型低氯環氧樹脂 

為雙酚A型液態環氧樹脂,具有低黏度與極低的氯含量,特別適合在電子電氣領域中達到更優異的表現。適合應用的領域包含電子產業的密封膠、LED/LCD透明膜塑料。適用固化劑包含聚酰胺樹脂、芳香族多胺、脂肪族多胺和酸酐化合物。

Hy-Cl (ppm): <50

Total-Cl (ppm): <200

 

BPF型低氯環氧樹脂 

為雙酚F型液態環氧樹脂。與同類型環氧樹脂相比,具有相同的優點同時又有相對較低的氯含量,在規格上逐漸趨嚴的電子電氣領域,具備更優異的表現。除此之外低黏度的特性在操作上更具備優勢與方便性。適用領域包含半導體與PCB的黏合、模料、導電膠、密封膠。LED與顯示器的高透明度模料。

Hy-Cl (ppm): <50

Total-Cl (ppm): <200

 

BPA與BPF混和型低氯環氧樹脂 

為雙酚A/F之非結晶型液態環氧樹脂。與一般同類型環氧樹脂相比,具有同樣的機械性能,但同時卻有相對較少的氯含量,可於電子電氣領域表現出更佳的產品性能。非結晶型的特性,讓此環氧樹脂的應用更為廣泛。適合應用領域包含半導體、PCB的導電膠、密封膠。顯示器的透明膜塑料、薄膜材料。

Hy-Cl (ppm): <300

Total-Cl (ppm): <750

 

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