[環(huán)氧樹脂網(wǎng)(www.www.szysjc.com)最新報道]：此消息來源于網(wǎng)絡(luò)。 師劍英（陜西省西安市704廠，710029） 摘 要：本文介紹了無鉛兼容覆銅板設(shè)計基本思路、設(shè)計、界面[JieMian]控制技術(shù)，制造技術(shù)、制造工藝技術(shù)及應(yīng)注意的問題。 關(guān)鍵詞：無鉛兼容覆銅板；基體樹脂[ShuZhi]；制造工藝技術(shù) 0 前言 歐盟兩指令的正式實施標(biāo)志著全球電子行業(yè)進入了無鉛焊接時代，由于無鉛焊接溫度的提高，對覆銅板的耐熱性及熱可靠性的要求也相應(yīng)提高；隨著印制電路多層化和IC封裝技術(shù)的發(fā)展，為了提高互聯(lián)與封裝的可靠性、穩(wěn)定性，不僅要求覆銅板 具備高耐熱性，而且要兼?zhèn)涞蜔崤蛎浵禂?shù)(CTE)。為此國內(nèi)外業(yè)界都在積極開發(fā)適應(yīng)無鉛兼容高耐熱、低熱膨脹系數(shù)的覆銅板。本文就無鉛兼容覆銅板設(shè)計的基本思路、設(shè)計過程、制造技術(shù)、制造工藝技術(shù)及應(yīng)注意的問題與同行進行探討。 無鉛兼容覆銅板除具有一般FR-4覆銅板 的性能[XingNen]要求外，應(yīng)具有以下性能[XingNen]要求： ⑴ 具有高玻璃化溫度Tg 玻璃化溫度Tg是高聚物由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的溫度。玻璃態(tài)和高彈態(tài)均屬固態(tài) ，兩態(tài)之間互相轉(zhuǎn)變的溫度叫做玻璃化溫度 。玻璃化溫度是高聚物發(fā)生物理變化的一個重要參數(shù)。主要與高聚物的結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)、交聯(lián)密度等有關(guān)。玻璃化溫度不是一個定值，它隨測定方法和條件而改變，但它是高聚物的一個重要的工藝指標(biāo)。在此溫度以上，高聚物表現(xiàn)出“彈性”，在此溫度以下表現(xiàn)為“脆性”。 ⑵ 具有高的熱分解溫度Td Td即熱分解溫度，它是指高聚物開始分解的溫度。熱分解是一種化學(xué)反應(yīng)，是高聚物發(fā)生化學(xué)變化的一個重要參數(shù)。對于覆銅板來說是指板材受熱分解，當(dāng)熱失重達到5%時的溫度。熱分解溫度主要與高聚物的結(jié)構(gòu)、分解活化能、聚集狀態(tài)、交聯(lián)密度等有關(guān)。 ⑶ 熱分層時間T288 、 T300 熱分層時間T288 、 T300，是指覆銅板在一定溫度（不高于35℃）下，以恒定速率（10℃/min）升溫到設(shè)定溫度（288℃或300℃），在該溫度下恒溫，直至試樣發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的厚度變化（即為分層）時所經(jīng)過的時間。 分層時間主要與基體樹脂[ShuZhi]的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，基體樹脂[ShuZhi]與增強材料[CaiLiao]的界面[JieMian]結(jié)構(gòu)、界面[JieMian]粘接狀況、基板材料[CaiLiao]的Tg、Td等有關(guān) 。T288 、 T300是對覆銅板材料[CaiLiao]最直接、簡捷的熱性能[XingNen]的評價方法，它是覆銅板材料[CaiLiao]Tg 、 Td 、 Z-CTE、界面[JieMian]結(jié)構(gòu)及界面[JieMian]粘接狀況 等的綜合表現(xiàn)。 4）低的熱膨脹系數(shù) CTE 熱膨脹系數(shù) CTE，是指覆銅板在受熱膨脹時，在x 、 y 、 z 方向的尺寸變化 。在焊接過程中，無論是無鉛焊接還是有鉛焊接，焊接溫度遠高于基體樹脂[ShuZhi]的Tg，也就是說在焊接過程中，基板中基體樹脂[ShuZhi]處于橡膠態(tài)。對覆銅板而言，由于采用二維編織結(jié)構(gòu)平紋玻璃纖維布做增強材料[CaiLiao]，其x 、 y方向的CTE變化很小，所以受熱膨脹主要體現(xiàn)在Z-CTE變化，特別是玻璃化溫度以上的Z-CTE（α2）變化很大。 覆銅板固化之后，其體積是由兩部分組成，已占體積(基體樹脂[ShuZhi]、增強玻璃纖維、填充材料[CaiLiao] 等）和自由體積（空穴或氣隙）。已占體積是固有的，基板材料[CaiLiao]受熱后，分子運動加劇，分子振動的振幅增加和鍵長的變化使體積膨脹，材料[CaiLiao]選定后，已占體積是無法改變的本征特性，因此要減小基板材料[CaiLiao]的CTE就是要減小自由體積 。主要通過增加交聯(lián)密度、添加填充材料[CaiLiao]（特別是加入少量的晶須材料[CaiLiao]）、改善界面[JieMian]結(jié)構(gòu)及界面[JieMian]粘接強度、選擇適宜的層壓工藝和冷卻等方式，減小自由體積，以達到降低CTE，特別是降低Z-CTE的目的。 無鉛兼容覆銅板除考慮上屬性能[XingNen]外，還應(yīng)注意它們的工藝性，應(yīng)用加工性，特別是組分材料[CaiLiao]間相界面[JieMian]的控制技術(shù)。 1 無鉛兼容覆銅板的設(shè)計 覆銅板是一種熱固性樹脂[ShuZhi]基功能復(fù)合材料[CaiLiao]——它由增強玻璃纖維布、填充材料[CaiLiao]、基體樹脂[ShuZhi]、各種助劑及銅箔復(fù)合而成。因此，無鉛兼容覆銅板設(shè)計應(yīng)符合復(fù)合材料[CaiLiao]設(shè)計的基本思想和設(shè)計原理。 覆銅板設(shè)計應(yīng)將組分材料[CaiLiao]的性能[XingNen]和復(fù)合材料[CaiLiao]的宏觀、細(xì)觀（介觀）、微觀結(jié)構(gòu)及性能[XingNen]同時考慮，以獲得我們所期望的性能[XingNen]及結(jié)構(gòu)特性。幾十年以來，絕大多數(shù)覆銅板設(shè)計者只注重組分材料[CaiLiao]及覆銅板的宏觀性能[XingNen]，而很少考慮覆銅板的細(xì)觀、微觀結(jié)構(gòu)，特別是界面[JieMian]效應(yīng)對覆銅板宏觀性能[XingNen]的影響。這一點非常重要，應(yīng)引起業(yè)界同行的注意。 1.1 設(shè)計過程 與傳統(tǒng)的材料[CaiLiao]設(shè)計不同，復(fù)合材料[CaiLiao]的設(shè)計比較復(fù)雜，它涉及多個設(shè)計變量的優(yōu)化及多層次設(shè)計選擇。復(fù)合材料[CaiLiao]的設(shè)計需要確定增強體（增強材料[CaiLiao]、填充材料[CaiLiao]）的幾何特征（連續(xù)纖維、短切纖維、晶須、顆粒）、基體材料[CaiLiao]、增強材料[CaiLiao]和增強體的的細(xì)觀結(jié)構(gòu)及其體積分?jǐn)?shù)。對于給定的特性和性能[XingNen]規(guī)范，要對以上變量進行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計是一件比較復(fù)雜的事情。有時復(fù)合材料[CaiLiao]的設(shè)計完全依賴于有經(jīng)驗的設(shè)計者借助已有的理論模型加以判斷。一般來說，設(shè)計大體可分為以下步驟：設(shè)計要求（性能[XingNen]要求）→選材→優(yōu)化設(shè)計→代表性單元的性能[XingNen]考查→完成最終（產(chǎn)品）設(shè)計。 ⑴ 設(shè)計要求 ：了解產(chǎn)品對環(huán)境、載荷等性能[XingNen]要求，如機械載荷、熱載荷、潮濕環(huán)境、電氣、絕緣及介電等性能[XingNen]要求基礎(chǔ)上確定設(shè)計參數(shù)。 ⑵ 選材 ：根據(jù)設(shè)計參數(shù)要求，選擇基體樹脂[ShuZhi] 、增強材料[CaiLiao]和填充材料[CaiLiao]及幾何形狀 和各種助劑。 ⑶ 優(yōu)化設(shè)計：對基體樹脂[ShuZhi]設(shè)計配方、 制造方法、工藝條件、工藝過程進行優(yōu)化設(shè)計 。 ⑷ 性能[XingNen]考查 ：對代表性單元進行性能[XingNen]考查，確定性能[XingNen]與組分材料[CaiLiao]及細(xì)微觀結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系。 ⑸ 完成最終產(chǎn)品設(shè)計：根據(jù)性能[XingNen]考查情況，對設(shè)計進行改進、完善、提高，得到符合設(shè)計規(guī)范要求的最終產(chǎn)品。 1.2 材料[CaiLiao]設(shè)計 復(fù)合材料[CaiLiao]設(shè)計通常是指用幾種原料組合制成所要求的材料[CaiLiao]的過程。這里所指的原材料[CaiLiao]主要是指基體樹脂[ShuZhi]、增強材料[CaiLiao]、填充材料[CaiLiao]和導(dǎo)體材料[CaiLiao]。不同的原材料[CaiLiao]構(gòu)成的復(fù)合材料[CaiLiao]會有不同的性能[XingNen]。而且，纖維的編織形式（三維編織布、平紋布、斜紋布、緞紋布、方格布無緯布等）不同，使其與基體材料[CaiLiao]構(gòu)成的復(fù)合材料[CaiLiao]的性能[XingNen]也不同。對于層壓復(fù)合材料[CaiLiao]，由纖維和基體構(gòu)成的復(fù)合材料[CaiLiao]，其基本單元是單層材料[CaiLiao]（即預(yù)浸料或半固化片，屬于復(fù)合材料[CaiLiao]的一次結(jié)構(gòu)）。層壓材料[CaiLiao]是由單層材料[CaiLiao]經(jīng)疊層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料[CaiLiao]（屬于復(fù)合材料[CaiLiao]的二次結(jié)構(gòu)）。因此，復(fù)合材料[CaiLiao]設(shè)計包括原材料[CaiLiao]選擇、單層材料[CaiLiao]的確定及復(fù)合層壓材料[CaiLiao]的設(shè)計等。 1.2.1 原材料[CaiLiao]的選擇 原材料[CaiLiao]的選擇與復(fù)合材料[CaiLiao]的性能[XingNen]關(guān)系很大，正確選擇合適的原材料[CaiLiao]就能得到所需性能[XingNen]的復(fù)合材料[CaiLiao]。一般來說，材料[CaiLiao]的比較和選擇標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)用途而變化，不外乎是物性、制造工藝、可加工性、成本等幾個方面。通常原材料[CaiLiao]的選擇原則：比強度、比剛度高的原則；材料[CaiLiao]的環(huán)境（包括加工過程）適應(yīng)性的原則；滿足特殊性能[XingNen]要求的原則；滿足工藝性要求的原則；低成本、高效益的原則 1.2.2 增強纖維材料[CaiLiao]的選擇 選擇增強纖維時，首先要確定纖維的類別，其次要確定纖維的品種、規(guī)格以及編織形式。選擇纖維類別是根據(jù)結(jié)構(gòu)的功能，選擇能滿足一定的力學(xué)、物理、化學(xué)性能[XingNen]的纖維。除選用單一纖維外，還可選用由多種纖維混合構(gòu)成的混雜材料[CaiLiao]。 1.2.3 基體樹脂[ShuZhi]的選擇 基體樹脂[ShuZhi]選擇應(yīng)滿足以下要求： 1）能在使用的溫度范圍內(nèi)正常工作。即滿足各種熱載荷。 2) 具有一定的力學(xué)性能[XingNen]，滿足機械載荷。 3) 基體樹脂[ShuZhi]的斷裂伸長率應(yīng)大于或接近于纖維的斷裂伸長率，以確保發(fā)揮纖維的增強作用。 4) 具有滿足使用要求的物理、化學(xué)、電氣等性能[XingNen]。主要指電氣、絕緣、介電性能[XingNen]、吸濕性、耐介質(zhì)性能[XingNen]、阻燃性、低煙和低毒性等 5) 具有一定的工藝性。主要是指樹脂[ShuZhi]的粘度、凝膠化時間、揮發(fā)份含量，與預(yù)浸料的保存期和工藝期相匹配，固化時的溫度、壓力、時間、固化后的尺寸收縮等。 1.3 界面[JieMian]控制技術(shù) 我們知道，凡是由不同相共存的體系，在相與相之間都存在著界面[JieMian]。復(fù)合材料[CaiLiao]是增強體（增強材料[CaiLiao]、填充材料[CaiLiao]）與基體樹脂[ShuZhi]的結(jié)合體。使復(fù)合材料[CaiLiao]具備原組份材料[CaiLiao]所沒有的性能[XingNen]。由于復(fù)合材料[CaiLiao]中存在界面[JieMian]，增強體與基體樹脂[ShuZhi]所發(fā)揮的作用是各自獨立又相互依存的。界面[JieMian]是復(fù)合材料[CaiLiao]的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)、性能[XingNen]以及結(jié)合強度等直接關(guān)系到復(fù)合材料[CaiLiao]的性能[XingNen]。因此，復(fù)合材料[CaiLiao]界面[JieMian]控制技術(shù)的研究有這十分重要的意義。 復(fù)合材料[CaiLiao]是由兩種或兩種以上物理、化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)以微觀、細(xì)觀、宏觀形式復(fù)合而成的多相材料[CaiLiao]（如無鉛兼容覆銅板中有4個固相、6個相界面[JieMian]）。復(fù)合材料[CaiLiao]中各相接觸構(gòu)成的界面[JieMian]，是一層具有一定厚度（納米級、亞微米級），結(jié)構(gòu)隨基體樹脂[ShuZhi]和增強體而異，與基體樹脂[ShuZhi]有明顯差別的新相——界面[JieMian]相（界面[JieMian]層），它是增強相與基體樹脂[ShuZhi]相連接的紐帶，也是應(yīng)力及其它信息傳遞的橋梁。復(fù)合材料[CaiLiao]的增強體不論是微纖、晶須、顆粒還是纖維，與基體樹脂[ShuZhi]在制造過程中都會發(fā)生不同程度的相互作用和界面[JieMian]反應(yīng)，形成各種結(jié)構(gòu)類型的界面[JieMian]。因此，深入研究界面[JieMian]的形成過程，界面[JieMian]層的性質(zhì)、界面[JieMian]粘合、應(yīng)力傳遞行為對宏觀性能[XingNen]的影響，從而有效地控制界面[JieMian]，是獲得高性能[XingNen]復(fù)合材料[CaiLiao]的關(guān)鍵。 許多復(fù)合材料[CaiLiao]的增強體與基體樹脂[ShuZhi]的相容性差。為了改善它們的相容性，加入一些改性劑如偶聯(lián)劑等，這樣就在兩相之間的界面[JieMian]上，形成一種新的界面[JieMian]，該界面[JieMian]的結(jié)構(gòu)與性能[XingNen]已不同于原來的兩相界面[JieMian]。 大量的事實證明，由多種組分組成的復(fù)合材料[CaiLiao]，其綜合性能[XingNen]并不是各單一組分性能[XingNen]的簡單加合，在復(fù)合材料[CaiLiao]中各組分起著各自的作用，但又不是孤立的，它們是相互影響、相互依存，這種相互依存的關(guān)系是通過組分材料[CaiLiao]之間的界面[JieMian]實現(xiàn)的。復(fù)合材料[CaiLiao]的界面[JieMian]效應(yīng)主要包括： 1）物理效應(yīng)：引起各組分之間的浸潤、擴散、相容性、界面[JieMian]自由能、界面[JieMian]結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)互穿的變化。 2) 化學(xué)效應(yīng)：分子中原子之間相互作用力構(gòu)成的化學(xué)鍵，決定物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。同樣，界面[JieMian]上分子之間的相互作用力決定復(fù)合材料[CaiLiao]中界面[JieMian]的物理和化學(xué)性質(zhì)。界面[JieMian]上的化學(xué)反應(yīng)，將形成新的界面[JieMian]結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)代界面[JieMian]科學(xué)的研究成果，界面[JieMian]上存在的分子作用包括：非極性范德華力（色散力）、極性范德華作用力、氫鍵結(jié)合力、酸—堿之間的作用力、分子之間各種作用力的加合性和作用分量）。 3) 力學(xué)效應(yīng)：引起界面[JieMian]的各種應(yīng)力分布。界面[JieMian]對覆銅板材料[CaiLiao]的斷裂韌性、層間剪切、CTE、T288 、 T300、板材的尺寸穩(wěn)定性、平整度、爆板及對潮濕和腐蝕環(huán)境的反應(yīng)起著決定性的作用。復(fù)合材料[CaiLiao]的界面[JieMian]結(jié)構(gòu)、界面[JieMian]作用極為復(fù)雜，國內(nèi)外學(xué)者圍繞增強體的表面性質(zhì)、形態(tài)、表面改性及其表征、增強體與基體樹脂[ShuZhi]的相互作用和界面[JieMian]反應(yīng)、界面[JieMian]表征等探索界面[JieMian]的細(xì)微結(jié)構(gòu)、界面[JieMian]性能[XingNen]與復(fù)合材料[CaiLiao]綜合性能[XingNen]的關(guān)系，從而進行復(fù)合材料[CaiLiao]界面[JieMian]的優(yōu)化設(shè)計，開拓新型復(fù)合材料[CaiLiao]。 界面[JieMian]控制技術(shù)在覆銅板樹脂[ShuZhi]制造、浸漬、熱壓成型工序及材料[CaiLiao]處理中的應(yīng)用無處不在，例如: 1）樹脂[ShuZhi]制造工序：加入填充材料[CaiLiao]、引入偶聯(lián)劑、熱塑性彈性體、核殼型材料[CaiLiao]，物料加入順序、方式、高速剪切、超聲混合等； 2）在浸漬工序：單涂預(yù)浸、增加虹吸時間、延長浸漬時間、真空浸漬、樹脂[ShuZhi]膠液的注入方式、膠液的流動及循環(huán)方式等； 3）熱壓成型工序：銅箔與半固化片的粘接、半固化片之間的粘接、真空層壓技術(shù)、晶須在壓力的作用下取向穿刺、成型工心中各工藝參數(shù)確定等。 4）材料[CaiLiao]處理：玻纖布的表面處理、開纖處理、薄型化、無捻化或低捻化、銅箔的表面處理等。 以上技術(shù)及方法的使用，旨在改善界面[JieMian]結(jié)構(gòu)及界面[JieMian]的結(jié)合狀態(tài)，提高覆銅板宏觀綜合性能[XingNen]。 2 無鉛兼容覆銅板的制造 前已述及，覆銅板是由E玻璃纖維布、填充材料[CaiLiao]、基體樹脂[ShuZhi]、助劑及銅箔復(fù)合而成的功能復(fù)合材料[CaiLiao]。通過對組分材料[CaiLiao]的分析，影響無鉛兼容覆銅板Tg、Td、T288、T300、CTE等特性的主要因素是基體樹脂[ShuZhi]、增強材料[CaiLiao]、填充材料[CaiLiao]、相界面[JieMian]的結(jié)構(gòu)及相界面[JieMian]的結(jié)合狀況。 2.1 基體樹脂[ShuZhi] 以上分析可知，無鉛兼容覆銅板的基體樹脂[ShuZhi]應(yīng)選擇熱性能[XingNen]穩(wěn)定、高溫下連續(xù)使用能保持良好機械、物理性能[XingNen]的高分子合成樹脂[ShuZhi]。這些高分子基體合成樹脂[ShuZhi]必須滿足以下基本要求： a. 具有高的熱物理穩(wěn)定性，即高軟化點（Ts）、高熔點（Tm）、高玻璃化溫度（Tg）。這些性能[XingNen]與高聚物的聚集狀態(tài)、結(jié)晶度、熱焓變化和熵變化有直接關(guān)系。 b. 具有高的熱化學(xué)穩(wěn)定性,即高分子聚合物應(yīng)有高的熱分解溫度Td。熱分解是一種化學(xué)反應(yīng)，其熱分解速率常數(shù)與分解活化能的關(guān)系遵守阿累尼烏斯公式K=Ae-△E/RT ， △E為分解活化能，是與原子間結(jié)合能（鍵能）相對應(yīng)的。因此?！鱁愈大熱分解速率常數(shù)k愈小，高聚物越不容易分解，熱穩(wěn)定性愈高。 c. 耐氧化和耐臭氧化，即耐老化。 必須帶有可進行交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)基團。。。。。。。。 根據(jù)上述要求，我們可以通過下述方案制作基體樹脂[ShuZhi]： 方案一： 對經(jīng)典FR-4樹脂[ShuZhi]體系進行改進 經(jīng)典FR-4覆銅板很難滿足無鉛焊接對覆銅板高耐熱、低熱膨脹系數(shù)的需要。根據(jù)以上分析，我們通過對FR-4樹脂[ShuZhi]體系進行改進，在經(jīng)典FR-4樹脂[ShuZhi]體系中，全部或部分去掉雙氫胺（dicy）固化劑，以熱塑性酚醛樹脂[ShuZhi]、芳香族多胺化合物如二胺基二苯甲烷（DDM）、二氨基二苯砜（DDS）、間苯二胺（MPDA）、二氨基二苯醚等替代dicy作環(huán)氧樹脂[ShuZhi]的固化劑，可以增加環(huán)氧固化物中芳雜化的結(jié)構(gòu)，提高固化物的耐熱性及降低CTE。 方案二： BMI/二元胺改性環(huán)氧樹脂[ShuZhi]體系 二元胺改性雙馬來酰胺體系雖然具有良好的耐熱性、力學(xué)性能[XingNen]和韌性、電性能[XingNen]、尺寸穩(wěn)定性、低熱膨脹系數(shù)。但該樹脂[ShuZhi]體系工藝性較差，為改善其工藝性，可在體系中引入環(huán)氧樹脂[ShuZhi]，不僅能改善樹脂[ShuZhi]體系的工藝性能[XingNen]，而且提高了BMI體系的粘接性，同時環(huán)氧基團可與仲胺基-NH-發(fā)生反應(yīng)，形成固化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。 方案三： 氰酸酯改性環(huán)氧樹脂[ShuZhi] 利用氰酸酯改性（固化）環(huán)氧體系，固化樹脂[ShuZhi]的分子結(jié)構(gòu)中不含羥基、胺基等極性基團，因此吸濕率低，樹脂[ShuZhi]基體耐濕熱性能[XingNen]好。固化樹脂[ShuZhi]中含有五元噁唑雜環(huán)和六元三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，因此具有較好的耐熱性。同時，固化樹脂[ShuZhi]的分子結(jié)構(gòu)中有大量的“—C—O—”醚鍵結(jié)構(gòu)，因此又具有較好的韌性。通常情況下加入30%左右氰酸酯，即可在180℃下固化雙酚A型環(huán)氧樹脂[ShuZhi]，且工藝性能[XingNen]優(yōu)良。 方案四： 氰酸酯改性雙馬來酰亞胺樹脂[ShuZhi]體系 氰酸酯官能團和BMI中缺電子不飽和烯鍵之間的反應(yīng)，是氰酸酯改性雙馬來酰亞胺的基礎(chǔ)。日本三菱公司商品化樹脂[ShuZhi]BT樹脂[ShuZhi]系列，即是一類氰酸酯和BMI樹脂[ShuZhi]的反應(yīng)產(chǎn)物或混合物。BT樹脂[ShuZhi]最基本的成份就是雙酚A型二氰酸酯和二苯甲烷雙馬來酰亞胺。在氰酸酯改性BMI的基礎(chǔ)上，可加入環(huán)氧樹脂[ShuZhi]，丙烯酸樹脂[ShuZhi]和熱固性阻燃劑等，可以獲得滿足各種特殊用途和要求的板材。BT樹脂[ShuZhi]固化物既提高了BMI樹脂[ShuZhi]的抗沖擊性、粘接性、電性能[XingNen]和工藝操作性，也改善了氰酸酯樹脂[ShuZhi]的耐水解性。若將氰酸酯、BMI及環(huán)氧樹脂[ShuZhi]混合物共固化，所生成的樹脂[ShuZhi]固化物具有更佳的工藝性和韌性，但其耐熱溫度有所下降。 方案五： 其它耐高溫樹脂[ShuZhi]體系 以上介紹了高耐熱、低CTE覆銅板常用樹脂[ShuZhi]體系，其它有望用于此類無鉛兼容覆銅板制造的耐高溫樹脂[ShuZhi]體系如還有機硅聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯硫醚砜、芳香族聚酰胺、聚芳酯、熱固性液晶聚合物、聚苯并咪唑、苯并環(huán)丁烯樹脂[ShuZhi]、聚醚醚酮等等，但由于此類高聚物的價格，市場供應(yīng)及工藝操作性等問題，用于覆銅板的制造還存在一定的難度，需要業(yè)界同仁共同努力，盡快將這些高性能[XingNen]基體樹脂[ShuZhi]用于覆銅板的制造。 2.2 增強材料[CaiLiao]選擇 在覆銅板的制造中使用的增強材料[CaiLiao]有無機增強材料[CaiLiao]，如E 、S、 Q型玻璃纖維布、玻璃纖維紙和高耐熱性有機增強材料[CaiLiao]，如芳香族聚酰胺纖維或聚芳醚纖維。但無機增強材料[CaiLiao]和有機增強材料[CaiLiao]對基板材料[CaiLiao]的尺寸穩(wěn)定性、CTE的影響則有所不同，大多數(shù)無機材料[CaiLiao]有較小的CTE，而有機材料[CaiLiao]的CTE都比較大，對覆銅板的CTE有較大影響。有些纖維CTE是負(fù)值（如芳香族聚酰胺、碳纖維）對改善覆銅板x 、y方向的CTE很有好處。但這些纖維材料[CaiLiao]均為二維結(jié)構(gòu)，無法改善覆銅板Z-CTE。Z-CTE只能依靠基體樹脂[ShuZhi]的性能[XingNen]，加入填充材料[CaiLiao]和界面[JieMian]控制技術(shù)加以調(diào)節(jié)。 2.3 填充材料[CaiLiao]選擇 為了提高覆銅板的耐熱性，降低熱膨脹系數(shù)，比較簡單可行的方法是在樹脂[ShuZhi]體系中加入填充材料[CaiLiao]。加入填充材料[CaiLiao]不僅可以提高板材的耐熱性，降低熱膨脹系數(shù)，而且能降低產(chǎn)品成本。一般填充材料[CaiLiao]多為金屬或非金屬氧化物或其水合物，如SiO2 、TiO2 、Al2O3 、Mg(OH)2、 Al(OH)3等。加入這些填充材料[CaiLiao]，對提高板材耐熱性的和降低熱膨脹系數(shù)非常明顯的，加入含晶須的填充材料[CaiLiao]對降低板材熱膨脹系數(shù)（尤其是Z-z軸的熱膨脹系數(shù)）特別有效。但應(yīng)特別注意氧化物或氫氧化物水合物的失水溫度對板材的影響。失水溫度低于300℃的填充材料[CaiLiao]，在使用之前應(yīng)對其進行烘焙處理，否則將水分帶入板材之中可能引起爆板。填充材料[CaiLiao]的加入量一般為基體樹脂[ShuZhi]的10%～30%。 2.4 制造工藝技術(shù)及應(yīng)注意的問題 2.4.1 樹脂[ShuZhi]合成工藝 ⑴ 樹脂[ShuZhi]體系配方的確定 首先根據(jù)體系的組成，找出各組分所含活性基團的種類和數(shù)量、活化基團之間的反應(yīng)類型、反應(yīng)活性。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)式計算出各組份的理論用量，再根據(jù)實驗結(jié)果來確定各組份的配比。 ⑵ 反應(yīng)條件的確定 根據(jù)體系中各組份間的反應(yīng)類型，反應(yīng)活性及反應(yīng)機理等因素，確定加料方式和加料次序及反應(yīng)是一步反應(yīng)，還是分步反應(yīng)，然后根據(jù)反應(yīng)熱力學(xué)及反應(yīng)動力學(xué)以及實驗結(jié)果來確定反應(yīng)的溫度、時間等條件。 ⑶ 溶劑體系的選擇 根據(jù)體系中各組份的溶解度參數(shù)來選擇溶解度參數(shù)相近的溶劑，最好根據(jù)計算選用溶解度參數(shù)相同或相近的復(fù)合溶劑體系，這樣在浸膠過程中溶劑可形成一定的揮發(fā)梯度，有利于浸膠過程控制和提高半固化的質(zhì)量。 ⑷ 填充材料[CaiLiao]的加入 為了提高板材的耐熱性和降低CTE等性能[XingNen]，降低產(chǎn)品成本，往往要在樹脂[ShuZhi]體系中加入不同的填充材料[CaiLiao]。填充材料[CaiLiao]加入之前，首先要對填料要進行烘焙處理，以除去填料吸附的水分、揮發(fā)成份及部分結(jié)晶水。并對烘焙過的填料進行偶聯(lián)、包覆或接枝處理。隨后以一定方式加入體系，混勻后方可使用。 2.4.2 浸漬工藝 覆銅板制造過程的浸漬工藝，采用的是反應(yīng)鏈增長浸漬技術(shù)，它是預(yù)浸工藝的一種。反應(yīng)鏈增長浸漬技術(shù)具備溶液浸漬和熔融浸漬的特點，是復(fù)合材料[CaiLiao]中使用的一種預(yù)浸漬技術(shù)。反應(yīng)鏈增長浸漬技術(shù)的特點：是將基體組分材料[CaiLiao]首先合成低分子量的預(yù)聚體（A階段），這種預(yù)聚體熔體粘度及溶液粘度低，易于潤濕、浸漬纖維，當(dāng)浸漬纖維進入烘箱后，在溫度的作用下，溶劑揮發(fā)并引發(fā)預(yù)聚體的聚合反應(yīng)，預(yù)聚體迅速開始鏈增長，分子量迅速增大，控制使其達到B階段，使預(yù)浸料或半固化片具有足夠的韌性及其它性能[XingNen]。在浸漬工藝中應(yīng)注意以下問題：根據(jù)基體樹脂[ShuZhi]的不同，浸漬工藝采用與之相適應(yīng)的工藝參數(shù)（如膠液溫度、浸漬溫度、車速、溫度分布等）、單涂預(yù)浸、虹吸時間、浸漬時間、膠液的注入方式，流動方向、循環(huán)方式等。采取這些方法都是為了改善基體樹脂[ShuZhi]與增強體之間的界面[JieMian]結(jié)構(gòu)及界面[JieMian]結(jié)合狀態(tài)，提高半固化片的質(zhì)量，最終提高覆銅板綜合性能[XingNen]。 2.4.3 熱壓成型工藝 熱壓成型工藝就是將制備好的處于B階段的半固化片經(jīng)疊層覆銅后，在熱壓機中經(jīng)過高溫、高壓制成型的最終產(chǎn)品-覆銅板。該工藝過程控制的好壞，將直接影響最終產(chǎn)品性能[XingNen]及質(zhì)量。由纖維和基體樹脂[ShuZhi]組成的復(fù)合材料[CaiLiao] 具有以下結(jié)構(gòu)特點，即多層次性、各向異性、非均質(zhì)性、較弱的層間性能[XingNen]等。 熱壓成型工藝過程是將復(fù)合材料[CaiLiao]的一次結(jié)構(gòu)（即基體樹脂[ShuZhi]和增強材料[CaiLiao]復(fù)合而成的單層材料[CaiLiao]）向二次結(jié)構(gòu)（即由單層材料[CaiLiao]層合而成的層合體）轉(zhuǎn)變的過程。復(fù)合材料[CaiLiao]一次結(jié)構(gòu)的性能[XingNen]取決于各組分的性能[XingNen]、形狀、分布、含量以及界面[JieMian]性能[XingNen]，二次結(jié)構(gòu)的性能[XingNen]取決于單層材料[CaiLiao]的性能[XingNen]和疊層的幾何狀態(tài)（即各單層的厚度、鋪設(shè)方向、鋪設(shè)順序、層間或界面[JieMian]間的潤濕、擴散、滲透、界面[JieMian]交聯(lián)反應(yīng)、界面[JieMian]結(jié)合狀態(tài)等。 從宏觀來看，熱壓成型工序是將半固化片、銅箔經(jīng)疊層熱壓，使之由B階段轉(zhuǎn)變?yōu)镃階段，完成產(chǎn)品的制作。熱壓成型過程存在銅箔與半固化片、半固化片相互之間多個界面[JieMian]，層合材料[CaiLiao]的結(jié)構(gòu)特點使其具有較弱的層間性能[XingNen]。這將影響覆銅板的各項性能[XingNen]，特別是剝離強度、浸焊性、耐熱沖擊性能[XingNen]、熱分層時間(T288,T300)、熱膨脹系數(shù)、尺寸穩(wěn)定性、平整度、層間剪切強度、層間拉伸強度等。因此，該工藝過程一定要慎重處理。真空熱壓成型技術(shù)，晶須取向穿刺等技術(shù)的使用，各工藝參數(shù)（壓力、溫度、時間）的合理設(shè)計，熔融時間、流動窗口的控制等都是為了增加或改善層間、界面[JieMian]間的潤濕、擴散、滲透、交聯(lián)反應(yīng)、界面[JieMian]結(jié)構(gòu)、界面[JieMian]結(jié)合狀態(tài)及性能[XingNen]。從而大大提高覆銅板的整體綜合性能[XingNen]。 3 小結(jié) 本文概要介紹了無鉛兼容覆銅板的設(shè)計原理、設(shè)計基本思想和設(shè)計過程；介紹了復(fù)合材料[CaiLiao]設(shè)計中原材料[CaiLiao]、基體樹脂[ShuZhi]、增強材料[CaiLiao]的選擇原則和覆銅板制造過程界面[JieMian]控制技術(shù)；較詳細(xì)的介紹了無鉛兼容覆銅板的設(shè)計、制造技術(shù)和無鉛兼容覆銅板制造工藝關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)注意的問題。 參考資料： [1] 祝大同 對日本在浸漬加工技術(shù)與設(shè)備方面創(chuàng)新的綜述（上） 印制電路信息 2007.9 [2] 祝大同 對日本在浸漬加工技術(shù)與設(shè)備方面創(chuàng)新的綜述（下） 印制電路信息 2007.10 [3] 祝大同 環(huán)氧-玻璃布基覆銅板結(jié)構(gòu)組成界面[JieMian]粘接性的研究 覆銅板資訊2007.6 [4] 師劍英 高耐熱、低膨脹系數(shù)覆銅板開發(fā)思路 覆銅板資訊2008.1 [5] 沃丁柱主編 復(fù)合材料[CaiLiao]大全 化學(xué)工業(yè)出版社 2000. [6] 胡保全編著 先進復(fù)合材料[CaiLiao] 國防工業(yè)出版社 2006. [7] 黃志雄編著 熱固性樹脂[ShuZhi]復(fù)合材料[CaiLiao]及其應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2006. [8] 曾黎明編著 功能復(fù)合材料[CaiLiao]及其應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2006. [9] 張曉明編著 纖維增強熱塑性復(fù)合材料[CaiLiao]及其應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2006. [10] 周馨我編著 功能材料[CaiLiao]學(xué) 北京理工大學(xué)出版社 2005. [11] 林尚安編著 高分子化學(xué) 科學(xué)出版社 1982. [12] 夏曉明編著 功能助劑 化學(xué)工業(yè)出版社 2004. [13] 史鴻鑫編著 化學(xué)功能材料[CaiLiao]概述 化學(xué)工業(yè)出版社 2006. ....................... 以上就是這篇文章的詳細(xì)內(nèi)容。 環(huán)氧樹脂 - www.www.szysjc.com -(責(zé)任編輯：admin) |
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