對pcb基板材料重大發(fā)明案例經(jīng)緯和思路的淺省略4覆銅板樹脂組成物中填充料應(yīng)

1、7Printed Circuit Information 印制電路信息 2 0 0 7N o . 6 ? ? ?對 P C B基板材料重大發(fā)明案例經(jīng)緯和思路的淺析（5 ）—— F R - 4 覆銅板樹脂組成物中填充料應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新祝大同中圖分類號：T Q 3 2 2 . 4 + 1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1 0 0 9 - 0 0 9 6 （2 0 0 7 ）0 6 - 0 0 0 7 - 0 7Materials(Ⅴ)— — I

2、nnovation in Application Techniques ofFillers in Resin Composition of FR- 4 Copper Clad LaminatesZhu Datong7F R - 4 覆銅板樹脂組成物中填充料應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新7 . 1填充料技術(shù)在提高 C C L 性能方面越來越起重要作用在 C C L 樹脂組成物中加入填充料技術(shù)，近年有了很大的發(fā)展，成為當(dāng)今 C C

3、 L研發(fā)的重要課題。P C B 基板材料正在迅速的向著薄形化方向發(fā)展，特別是 H D I 多層板當(dāng)前實(shí)現(xiàn)基板材料的薄形化表現(xiàn)得更為突出。許多便攜式電子產(chǎn)品在不斷推進(jìn)它“薄、輕、小”和多功能的情況下，需要 P C B的層數(shù)更多、厚度更薄。目前一般移動電話的主板每層絕緣層厚度在 1 5 0 µm ，有的已經(jīng)采用了每層 1 0 0 µm 、8 0 µm厚的基板材料。手機(jī)主板總板厚 0 . 5 m m ，8層的多層

4、板已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)規(guī)?；纳a(chǎn)。在實(shí)現(xiàn)基板材料薄形化過程中，遇到一個(gè)難題：板因薄而剛性削弱。薄板的剛性低，會造成 P C B制造中操作性變差，制出的 P C B在回流焊、波峰焊中易產(chǎn)生翹曲。而在提高薄板的剛性方面，加入填充料是一種有成效的、較低成本的措施。無鉛兼容性覆銅板的問世和市場的擴(kuò)大，對C C L 加填充料的技術(shù)進(jìn)展是個(gè)有力的推動。在 2 0 0 6年秋頒布的新版 I P C - 4 1 0 1 B 標(biāo)準(zhǔn)中，還確立了含有填充料 C C

5、 L 的獨(dú)立型號（如在無鉛兼容性 F R - 4 的六個(gè)型號中，有三種型號為含有填充料的 C C L ，它們是：9 9 # 、1 0 1 # 、1 2 6 # ） ，這也說明含填充料的F R - 4 已屬于 C C L 制造中的關(guān)鍵工藝技術(shù)。 “亂世出英雄” ，在基板材料環(huán)保要求和無鉛焊料的背景下，在 C C L技術(shù)中涌現(xiàn)出“兩個(gè)蓋世英雄”——酚醛樹脂固化劑和填充料。而填充料在降低板的厚度方向膨脹系數(shù)方面大顯“英雄本色” 。目前在更綜

6、述與評論S u m m a r i z a t i o n&C o m m e n t9……………綜述與評論…………………………………………………………………………………………………………Printed Circuit Information 印制電路信息 2 0 0 7N o . 6 ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Summarization & Commen

7、t ??? ? ?（因日立化成的 M C L - 6 7 9 系列的 C C L ，都以環(huán)氧樹脂為主樹脂） ，它具有無鹵無磷、阻燃、高耐熱性（板的 T g 在 1 6 5 ℃~ 1 7 5 ℃） 。這很自然會使人產(chǎn)生疑問：樹脂中引入了何種化學(xué)結(jié)構(gòu)（成分）達(dá)到了阻燃性和高耐熱性？盡管日立化成的宮武正人等在相關(guān)文獻(xiàn)中避而不談，但在該文獻(xiàn)中“旁敲側(cè)擊”的重申了兩個(gè)觀點(diǎn)：其觀點(diǎn)一，就含溴 F R - 4阻燃性而言（注意：這里談含溴 F R -

8、 4阻燃性，是并沒有“跑題”的） ，有一層樹脂的含溴量和樹脂中的高耐熱性結(jié)構(gòu)成分的比率關(guān)系問題。當(dāng)樹脂中的高耐熱性結(jié)構(gòu)成分的比例增多時(shí)，樹脂中的溴含量在減少的情況下也可以達(dá)到U L 9 4 - V 0 級的阻燃性（見圖 2） 。這一闡述暗示了他們在研發(fā)成果——M C L - 6 7 9 F G 中的高耐熱性改性環(huán)氧樹脂，也運(yùn)用了引入高耐熱性化學(xué)結(jié)構(gòu)，降低了阻燃劑含有量的作法。其觀點(diǎn)二，是在無鹵的一樹脂組成物中，不加磷化合物的阻燃劑（或者

9、含磷樹脂） ，所制出的板會得到更高的耐熱性。筆者推測，M C L - 6 7 9 F G 樹脂組成物是按照上述兩個(gè)觀點(diǎn)確定的工藝思路，這一種 C C L 的開發(fā)課題，在研究一種無鹵無磷高耐熱性的樹脂背后，必然還要注重研究它的填充料及其處理技術(shù)。因此填充料已被“ 委 任 ”了 “ 補(bǔ) 充 ”其 體 系 阻 燃 性 的 “ 重 任 ” 。7 . 3 . 2從 M C L - 6 7 9 F G 性能上所體現(xiàn)出的在填充料技術(shù)方面的創(chuàng)新由上述分

10、析可知，樹脂組成物中被表面處理過的填充料，在確保、提高 M C L - 6 7 9 F G 性能上充當(dāng)著重要的角色。它不僅對板的低膨脹性要作出貢獻(xiàn)[ 如Z - C T E （α2 ） ，由原不加填充料的板的 2 4 0 × 1 0 - 6 / ℃圖2含溴F R - 4 樹脂含溴量與樹脂中耐熱性成分比例的關(guān)系~ 2 7 0 × 1 0 - 6 / ℃，加入填充料后降到 1 3 0 × 1 0 - 6 / ℃~

11、 1 7 0 × 1 0 - 6 / ℃] ，而且需要在高耐熱性、阻燃性上做出貢獻(xiàn)。在 M C L - 6 7 9 F G 樹脂組成物設(shè)計(jì)中，無機(jī)填充料在“協(xié)助”主樹脂達(dá)到阻燃性上是責(zé)無旁貸的。但在開發(fā)中，日立化成的研發(fā)人員面臨著需要解決的難題：只有當(dāng)填充料的填充量增大，它對整個(gè)樹脂體系阻燃性的貢獻(xiàn)才能明顯表現(xiàn)出來，而“高填充量”作法一般會導(dǎo)致板的耐熱性的下降。這種對耐熱性的負(fù)面影響主要實(shí)際體現(xiàn)于：在高溫下（如回流焊過程的熱沖

12、擊下）板內(nèi)樹脂與填充料之間產(chǎn)生裂紋，并還在繼續(xù)擴(kuò)大、延伸，造成樹脂與填充料的界面遭受破壞（見圖 3） 。圖 3對填充料 F I C S 處理和未處理的兩種 C C L 在加熱后產(chǎn)生裂紋的延伸情況對比為解決高加入量填充料對耐熱性有負(fù)面影響的問題，日立化成發(fā)明了界面控制技術(shù)（F I C S ） 。其實(shí)這種 F I C S 早在幾年前就確立了此技術(shù)，那時(shí)在有關(guān)發(fā)表的文獻(xiàn)中有所透露。這種看似很“神秘”的F I C S 技術(shù)，筆者通過對該公司近年