覆铜箔层压板(Copper Clad Laminate,CCL)是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂,一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料,简称为覆铜板。各种不同形式、不同功能的印制电路板,都是在覆铜板上有选择地进行加工、蚀刻、钻孔及镀铜等工序,制成不同的印制电路。对印制电路板主要起互连导通、绝缘和支撑的作用,对电路中信号的传输速度、能量损失和特性阻抗等有很大的影响,因此,印制电路板的性能、品质、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及的可靠性及稳定性在很大程度上取决于覆铜板。
覆铜箔板是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂,一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料,被称为覆铜箔层压板(Copper Clad Laminate,CCL),简称为覆铜板。 覆铜板是印制电路板极其重要的基础材料,各种不同形式、不同功能的印制电路板,都是在覆铜板上有选择地进行加工、蚀刻、钻孔及镀铜等工序,制成不同的印制电路(单面、双面、多层)。 覆铜板作为印制电路板制造中的基板材料,对印制电路板主要起互连导通、绝缘和支撑的作用,对电路中信号的传输速度、能量损失和特性阻抗等有很大的影响,因此,印制电路板的性能、品质、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及的可靠性及稳定性在很大程度上取决于覆铜板。 覆铜板制造行业是一个朝阳工业,它伴随电子信息、通讯业的发展,具有广阔的发展前景,其制造技术是一项多学科相互交叉、相互渗透、相互促进的高新技术。它与电子信息产业,特别是与印制电路行业同步发展,不可分割。它的与发展,一直受到电子整机产品、半导体制造技术、电子安装技术及印制电路板制造技术的革新与发展所驱动。 从总体上说,覆铜板可分为刚性覆铜板和挠性覆铜板两大类。 1.2.1刚性覆铜板 1.2.1.1按覆铜板不同的绝缘材料及其结构划分,可分为有机树脂覆铜板、金属基(芯)覆铜板及陶瓷基覆铜板。 1.2.1.2按覆铜板的厚度划分,可分为常规板和薄型板。 1.2.1.3按覆铜板采用的增强材料划分,可分为电子玻纤布基覆铜板、纸基覆铜板及复合基覆铜板。 1.2.1.4按覆铜板采用的绝缘树脂划分,则用某种树脂称为某树脂覆铜板。如环氧树脂覆铜板、聚酯树脂覆铜板及氰酸酯树脂覆铜板等等。 此外,还有按照阻燃等级及某些特殊性能划分的特殊刚性覆铜板。 1.2.2挠性覆铜板 目前,挠性覆铜板分为聚酯薄膜型(阻燃与非阻燃)、聚酰亚胺薄膜型(阻燃、非阻燃、二层法与三层法)及极薄电子玻纤布型等三种。 传统的覆铜板主要是用来制造印制电路板,以供对电子元器件起到支撑和互相连接、互相绝缘的作用,被称为印制电路板的重要基础材料。它是所有电子整机,包括航空、航天、遥感、遥测、遥控、通讯、计算机、工业控制、家用电器、甚儿童玩具等等一切电子产品,都不可缺少的重要电子材料。随着科技水平的不断提高,近年来有些特种电子覆铜板也用来直接制造印制电子元件。 由于电子产品的小型、轻量及薄型化,迫使印制电路板必须具备各种高质量、高技术特性,使印制电路板制造技术直接涉及到当代多种高新技术,其主要、重要的材料--覆铜板,也必须随之具备各种高质量和高技术特性。 因此,覆铜板在电子信息产业中的地位显得越来越重要。 6.1 溴化环氧树脂 在环氧树脂覆铜板行业中,大量采用溴化环氧树脂。因为溴化环氧树脂保持了环氧树脂的各种优点,而且克服了一般环氧树脂易燃的缺点,所以得到广泛的应用。国内随着覆铜板工业的发展,对溴化环氧树脂的需求量,逐年在增加。 溴化环氧树脂的合成一般采用二步法。步,以双酚A和环氧氯丙烷作原材,在催化剂作用下,合成分子量环氧树脂。步,以比例的分子量环氧树脂和四溴双酚A(TBBA)作原材,加入催化剂,经加热反应、扩链,制成溴化环氧树脂。这种传统的"单峰"型环氧树脂相对分子质量较单一,使用上有困难。目前,趋向于使用"双峰"型的环氧树脂。即将相对分子质量高的和的两种环氧树脂进行混合。其做法是在制成的高相对分子质量树脂中,趁热加入溶剂(丙酮或),溶解均匀后,添加比例的相对分子质量环氧树脂,配成所谓"双峰"型的环氧树脂。 "双峰"型的环氧树脂,含有相对分子质量的和高的两部分。相对分子质量的环氧树脂有利于改善对玻纤布的浸透性。而相对分子质量高的环氧树脂,则有利于在热压过程中树脂流动性的控制。在使用时可以取得较好的效果。在环氧树脂中,不可避免地存在水解氯。由于水解氯的存在,使环氧树脂的环氧基开环并与之结合。这种情况的发生导致环氧基减少,固化速度缓慢。在环氧树脂中,水解氯含量越大,交联密度越小,固化后环氧树脂的特性越差。特别要指出的,水解氯能与咪唑促进剂起反应。 上述反应是闭环反应,它阻碍了环氧树脂的开环聚合,导致树脂的固化速度减慢。另一方面,游离的Cl-消耗了部分固化促进剂,也导致了固化促进作用的减小。总之,为了确保必要的固化速度和产品质量,水解氯含量必须限制在小程度。尤其是采用连续法生产覆铜板时,要求环氧树脂在短时间内快速固化,水解氯含量更要严格控制。 环氧覆铜板技术要求 近年来随着电子技术的发展,对用于环氧覆铜板的环氧树脂提出了更多、更新的要求,主要有以下几个方面。 8.1 高玻璃化转变温度(Tg) Tg是反映环氧树脂基体随温度升降而产生的一种物理变化。在常温时,基体是刚性的"玻璃态"。当温度升高到某一个区域时,基体将由"玻璃态"转变为"高弹态"。此时的温度称为该基体的玻璃化转变温度(Tg)。换句话说,Tg是基体保持刚性的温度(℃)。基体的Tg取决于所采用的树脂。传统的FR-4覆铜板是采用二官能的溴化双酚A型环氧树脂,Tg一般为130℃左右。为了提高基体的Tg,目前行业中多数采用诺伏拉克环氧树脂。由于诺伏拉克环氧树脂结构中含有2个以上的环氧基,固化物交联密度高,Tg相应提高。基体的耐热性、耐化学性以及尺寸稳定性等相应地得到改善。 诺伏拉克环氧树脂,由于结构含有多环氧基,基体的耐热性等性能会有明显提高。但是,产品脆性较大,粘合性较差。在环氧树脂覆铜板生产中一般不单独使用,而是与双酚A型环氧树脂配合使用。诺伏拉克环氧树脂的使用量一般为环氧树脂总量的20%~30%。实践证明,在诺伏拉克环氧树脂中,选用双酚A诺伏拉克环氧树脂可以获得更佳的综合效果。 8.2 阻挡紫外光(UV)和自动光学检测(AOI)功能 (1)阻挡UV随着电子工业的迅速发展,印制电路高精度、高密度化,在双面印制板和多层印制板的制造过程中,广泛采用液体光敏阻焊剂和两面同时暴光的新工艺。由于紫外光(UV)可以穿透基板,两面的线路图形相互干扰,出现重影(GHOST IMAGE),造成废品。为了避免出现重影,基体用的环氧树脂必须具有阻挡紫外光(UV blocking)的功能。目前行业中一般的做法是,在环氧树脂体系中添加四官能基环氧树脂或UV吸收剂,利用其本身具备荧光发色团性质,吸收UV光,达到阻挡的效果。 1995年,我国成功地开发了具有阻挡UV和AOI功能的环氧树脂覆铜板,同时还开发了相应的检测方法和检测仪器。该检测方法已被国际电工委员会(IEC)所确认,标准号IEC1189-2C11。UV透过率检测仪,由UV光源和UV光量计组成。通过光量计分别测定无试样和有试样条件下的光能量,计算相应的UV透过率。 K=(b/a)× 式中K--UV透过率; a--无试样的光能量; b--有试样的光能量。 根据UV透过率的大小评判基体阻挡UV功能的优劣。透过率大,说明基体对UV的阻挡性差。透过率小,说明基体对UV的阻挡性好。基体的UV透过率若在1%以下,基本上可以满足使用要求。 (2)AOI功能在印制线路板品质检查工作中,随着产量扩大和线路高密度化,采用传统的人工检查的方法已经不能适应了。目前一些较大的企业,广泛采用自动光学检测(AOI)的新技术。要求基板中的环氧树脂必须具备AOI功能。AOI仪器县采用氩激光作光源.基板中的环氧树脂必须能吸收氩激光、并激发出较能量的荧光,通过测定基板上的荧光,实现对印制线路板外观缺陷的自动光学检测。 8.3 介电常数 近年来随着通信技术的发展,信息处理和信息传播的高速化,迫切希望提供一种可满足高频条件下使用的介电常数的覆铜板。在高频线路中频率一般都超过300 MHz。在高频线路中,信号传播速度与基体的介电常数有关,其关系式如下: V=K1·C/ε 式中:V--信号传播速度; K1--常数; C--光速; ε--基板的介电常数。 上式表明,基体的介电常数越,信号的传播速度越快。要实现信号的高速传播,必须选用介电常数的板材。另外,基体在电场的作用下,由于发热而消耗能量,使高频信号传播效率下降,其关系如下: PL=K2·f·tanδ 式中:PL--信号传播损失; K2--常数; f--频率; tanδ--基体的介电损耗角正切。 上式表明,基体的tanδ小,信号的传播损失相应小。由此可见,作为高频线路用的覆铜板,必须选用介电常数和介电损耗角正切的树脂。但是目前FR-4覆铜板用的环氧树脂介电常数偏高,满足高频线路的使用有困难。在高频线路中,多数采用聚四氟乙烯。聚四氟乙烯虽然具有的介电性能,但与环氧树脂相比存在以下缺点:(1)加工性差;(2)综合性能欠佳;(3)成本高。环氧树脂虽然介电常数和介电损耗角正切偏高,但具有加工性好,综合性能,价格适宜,货源充足等优点。若采用改性的方法,在环氧树脂结构中引入极性小、体积大的基团,降固化物中极性基团的含量,可使树脂的介电性能得到改善。改性后的环氧树脂有可能成为一种成本效益理想的高频材料。 8.4 RCC 积层法多层板(Build-up Multilayer,缩写BUM)是近几年发展起来的、用于制造高密度、小孔径多层印制线路板的一项新技术。随着BUM的迅速发展,作为其主要材料的涂树脂铜箔(Resin Coated Copper Foil,缩写RCC)得到了相应的发展。 (1)RCC的结构RCC是由表面经粗化、耐热、防氧化等处理的高温延伸性铜箔和B阶树脂组成的。RCC多数采用环氧树脂。RCC的树脂层应具备与FR-4粘结片相同的工艺性能。此外还要满足积层法多层板的以下要求: 1)高绝缘可靠性和微导通孔可靠性。 2)高玻璃化转变温度(Tg)。 3)阻燃性。 4)介电常数和吸水率。 5)与内层板有良好的粘合性。 6)固化后树脂层厚度均匀。 7)对铜箔有较好的粘合强度。 (2)RCC技术要求。 (3)RCC涂布工艺RCC制造过程中要求将树脂均匀地涂布在铜箔上。树脂层的厚度偏差控制在±2mm以内。因此,必须采用高精度的涂布设备。同时生产环境必须高度净化,涂布机主要由涂布器和烘箱组成。 (4)RCC的优点 1)有利于多层板的轻量化和薄形化。 2)有利于介电性能的改善。 3)有利于激光、等离子体的蚀孔加工。 4)对于12um等薄铜箔容易加工。 5)可以使用普通印制板生产线,无须新的设备投资等。 8.5 无卤型产品 目前在环氧树脂覆铜板生产中阻燃型产品居多,占90%以上。从安全角度考虑,用户要求产品必须通过UL安全认证,阻燃性必须达到V-0级。为了满足上述要求,在阻燃型覆铜板生产中大量采用溴化环氧树脂。国外有些研究机构提出,卤素阻燃剂在燃烧过程中会产生有毒的物质,危害人体健康和污染环境。国际上特别是欧洲,对这个问题表示强烈关注。欧共体(EC)环保委员会提议,限期在电器和电子产品中禁止使用含卤素的阻燃材料。开发无卤性阻燃覆铜板已成为行业中一项重要课题,势在必行。从化学角度考虑,具有阻燃功能的元素,除卤族元素(F、Cl、Br、I)外,还有V族的N、P等元素。实验证明,在环氧树脂体系中,引入N和P等元素,并配合适当的阻燃助剂,同样可以获得满意的阻燃效果。 众所周知,酚醛树脂可以作为环氧树脂的固化剂使用,如果采用酚醛树脂对环氧树脂进行改性,则可以加大环氧树脂的交联密度,进一步提高其耐热性和降其热膨胀系数等。如果向酚醛树脂的分子结构中引入含氮基团,并将这种含氮的酚醛树脂作为固化改性剂用于对环氧树脂的改性,既可以提高环氧树脂的阻燃性能,又可以提高其耐热性和尺寸稳定性。
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