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环氧覆铜板技术的发展

发布时间: 2012-07-11 16:30:22     来源: EDA中国

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环氧覆铜板是环氧树脂的重要而高性能的应用领域。了解其技术发展的新特点是预测高性能CCL发展趋势的基本条件,也是顺应了终端电子产品的发展需求。

  先可从HDI多层板发展特点对高性能覆铜板技术进步的影响来分析。
  1、HDI多层板的问世对传统PCB技术及其基板材料技术是一个严峻挑战。20世纪90年代初,出现新一代高密度互连(High Density Interconnection,简称为HDI)印制电路板--积层法多层板(Build-Up Multiplayer printed board,简称为BUM)的最早开发成果,它的问世是全世界几十年的印制电路板技术发展历程中的重大事件。积层法多层板即HDI多层板,至今仍是发展HDI的PCB的最好、最普遍的产品形式,在HDI多层板之上,将最新PCB(环氧树脂印刷线路板)尖端技术体现得淋漓尽致。
  HDI多层板产品结构具有3大突出的特征。主要是:“微孔、细线、薄层化”。其中“微孔”是它的结构特点中核心与灵魂。因此,现又将这类HDI多层板称作为“微孔板”。HDI多层板已经历10几年的发展历程,但它在技术上仍充满着朝气蓬勃的活力,在市场上仍有着前程广阔的空间。在对传统的PCB技术及其基板材料技术严峻挑战时,也改变着CCL产品研发的思维,引领当今CCL技术发展的趋向,作为当今CCL技术创新的主要“源动力”,推动着CCL技术的快速发展。
  2、环氧树脂主要作用
  在薄型化CCL开发中,需要所用环氧树脂主要作用体现在3个方面。
  首先是过环氧树脂的改性提高基板的刚性,即CCL的弹性模量的提高。2005年下半年松下电工公司开始推向市场只有40um厚的无卤化高Tg环氧-玻纤布基CCL(牌号为R-1515B)。由于在这种极薄CCL的树脂组成物中对环氧树脂进行了改性的创新,使得这种薄板的关键性能项目一一弯曲模量值高于一般FR-4型CCL的1.3倍,特别在是250℃下高于一般FR-4型CCL的3倍。由于有这一特性,使得二次高温回流焊接过程中基板的翘曲度和变形有明显的减少。
  其次薄型化CCL的绝缘可靠性更加突出的重要。因此需求所用环氧树脂及酚醛树脂(作为固化剂)都具有更高的介电性能,更好的耐湿性。近年在此方面的日本不少环氧树脂生产厂的发明专利有所增多。主要表现在:提高环氧树脂组成物的介电性、耐湿性;降低环氧树脂的无机氯、有机氯含量;为提高环氧树脂固化物的介电性能,提高酚醛树脂固化剂性能,降低它的酚性羟基含量。
  环氧树脂在CCL薄型化方面的另一个所用表现为:薄型化CCL的半固化片加工是生产工艺中需要解决的重要问题,薄型化CCL树脂需要在多项性能上获得提高,因此在环氧树脂组成物中多种担当提高不同性能任务的树脂,需要很好的共混、融合。这样环氧树脂组成物中的环氧树脂、固化剂树脂都需要提高它的相溶性、存储稳定性。日本有些环氧树脂生产厂近年在此的开展研究的专利成果也是较多篇的发表,如大日本油墨公司的有关酚醛型环氧树脂如何解决相溶性差的问题、三井化学公司的有关提高环氧树脂与酚醛树脂固化剂之间的相溶性,提高其树脂组成物存储稳定性的问题等。
  3、HDI多层板有什么技术发展特点?
  搞清这点对我们研究它在技术发展中,对其基板材料性能有哪些需求,可找到判断的依据与切入点。HDI多层板的技术发展,有着创新性、工艺法多样化、实用性强、与材料技术进步关系密切等特点,对材料依赖性强是其突出特点,HDI多层板与基板材料在技术上的发展,总是相辅相成、共同并进的,无论是各种HDI多层板工艺法的问世,还是它的品质、水平的提升,无不与它所用的基板材料在技术上的支持密切相关。HDI多层板问世以来,高性能覆铜板基本上是围绕着HDI多层板技术发展特点的更大发挥而在进步、在发展。它对高性能覆铜板技术发展的影响,主要表现在以下几方面:基板材料产品形式的多样化;一类CCL产品的多品种化;CCL产品的厂家特色化;追求CCL性能的均衡化;CCL新产品问世的快速化。
  环氧树脂业适应高性能覆铜板技术发展是业界热点。HDI多层板的高速发展,驱动着高性能覆铜板向着产品形式多样化、多品种化、厂家产品的特色化、性能均衡化、产品开发快速化的方向进展。环氧树脂业在高性能覆铜板这些多方面发展上,应做出哪些应对的策略? 一要发展系列化环氧树脂产品,以适应CCL的多样化、多品种化;二要改换角色,从“配合”(配合CCL业开发新品)转变为“整合”(参与CCL业开发新品;三要不但研究本体树脂,还应研究适应CCL的树脂组成体系,包括固化剂、固化促进剂、稀释剂、其它配合剂等,并还应对环氧树脂的改性技术、与其它高性能聚合物树脂的相溶性及反应性、与其它材料(增强材料、填充材料等)界面接合技术等开展更加深入的研究;四是CCL生产厂家发展特色化的品牌产品,其根基是开发、掌握了制造CCL产品树脂组成物的独有技术,作为环氧树脂生产厂家在协助下游的CCL生产厂推动这种树脂组成物的开发工作中,应开发出与某些CCL生产厂所开发的CCL产品一一对应的特殊性能要求的环氧树脂。随着CCL多品种化、特色化的发展,今后这种“对应”的环氧树脂品种需求形式,将越来越会增多。它将树脂供应厂与CCL厂合作链发展得更加紧密。
  当前对应HDI多层板技术进步的基板材料及所用环氧树脂的重点发展课题。HDI多层板技术发展在未来几年内的发展重点是:导电电路宽度/间距更加微细化、导通孔更加微小化、基板的绝缘层更加薄型化。这一发展趋势给基板材料制造业提出了以下两大方面的重要课题:如何在HDI多层板的窄间距、微孔化不断深入发展的情况下,保证它的基板绝缘可靠性、通孔可靠性;如何实现高性能CCL的更加薄型化。第一方面课题归结为基板材料的可靠性问题,它由CCL基本性能(包括耐热性、耐离子迁移性、耐湿性、耐TCP性、介电性等)与基板加工性(微孔加工性、电镀加工性)两方面性能的综合体现,而所提及的CCL各方面具体性能都是与CCL用树脂性能相关。所谓与树脂的相关性,就是环氧树脂应达到3个层的要求:要实现对树脂所需的性能指标;要在一些条件变化下确保这些性能的稳定;要有与其它高性能树脂的共存性好(即互溶性、或反应性、或聚合物合金性好)。
  实现CCL薄型化中对其所用的环氧树脂性能要求的技术含量较高。CCL薄型化技术主要是要解决板的刚性提高(便于工艺操作性,保证机械强度等)、翘曲变形减小的突出问题,薄型化CCL在工艺研发中,除了在半固化片加工工艺上需要有所改进、创新外,于树脂组成和增强材料技术也是十分关键的方面。CCL在实现薄型化的主要三条技术途径:一是提高玻纤布的硬度,如采用S玻纤布、H玻纤布(特开2001-329080),但这种更换玻纤增强材料的技术线路,会引起CCL制造成本的升高;二是在树脂组成物中添加高刚性填料。但这样的工艺路线,制出的基板存在着钻孔加工时对钻头磨耗大、孔定位精度降低、孔壁粗糙度偏大的问题,因此必须注重对填料的粒径的选择或与低硬度的填料并用;三是对环氧树脂进行改性,提高在CCL树脂组成物固化物的刚性,是解决薄型化CCL机械强度偏低的重要手段。

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