覆銅板對環(huán)氧樹脂性能提出新要求
環(huán)氧覆銅板是環(huán)氧樹脂的重要而高性能的應(yīng)用領(lǐng)域。討論、研究高性能覆銅板對它所用的環(huán)氧樹脂的性能要求,應(yīng)是立足整個產(chǎn)業(yè)鏈的角度去觀察、分析,特別應(yīng)從HDI多層板發(fā)展對高性能CCL有哪些主要性能需求上著手研究。HDI多層板有哪些發(fā)展特點(diǎn),它的發(fā)展趨勢如何一一這都是我們所要研究的高性能CCL發(fā)展趨勢和重點(diǎn)的基本依據(jù)。而HDI多層板的技術(shù)發(fā)展,又是由它的應(yīng)用市場一一終端電子產(chǎn)品的發(fā)展所驅(qū)動。目前高性能CCL、HDI板對環(huán)氧樹脂性能的要求不斷提出新的需求。
先可從HDI多層板發(fā)展特點(diǎn)對高性能覆銅板技術(shù)進(jìn)步的影響來分析。1HDI多層板的問世對傳統(tǒng)PCB技術(shù)及其基板材料技術(shù)是一個嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。20世紀(jì)90年代初,出現(xiàn)新一代高密度互連(High Density Interconnection,簡稱為HDI)印制電路板——積層法多層板(Build—Up Multiplayer printed board,簡稱為BUM)的最早開發(fā)成果,它的問世是全世界幾十年的印制電路板技術(shù)發(fā)展歷程中的重大事件。積層法多層板即HDI多層板,至今仍是發(fā)展HDI的PCB的最好、最普遍的產(chǎn)品形式,在HDI多層板之上,將最新PCB(環(huán)氧樹脂印刷線路板)尖端技術(shù)體現(xiàn)得淋漓盡致。
HDI多層板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有3大突出的特征。主要是:“微孔、細(xì)線、薄層化”。其中“微孔”是它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)中核心與靈魂。因此,現(xiàn)又將這類HDI多層板稱作為“微孔板”。HDI多層板已經(jīng)歷10幾年的發(fā)展歷程,但它在技術(shù)上仍充滿著朝氣蓬勃的活力,在市場上仍有著前程廣闊的空間。在對傳統(tǒng)的PCB技術(shù)及其基板材料技術(shù)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)時,也改變著CCL產(chǎn)品研發(fā)的思維,引領(lǐng)當(dāng)今CCL技術(shù)發(fā)展的趨向,作為當(dāng)今CCL技術(shù)創(chuàng)新的主要“源動力”,推動著CCL技術(shù)的快速發(fā)展。
HDI多層板有什么技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)?搞清這點(diǎn)對我們研究它在技術(shù)發(fā)展中,對其基板材料性能有哪些需求,可找到判斷的依據(jù)與切入點(diǎn)。HDI多層板的技術(shù)發(fā)展,有著創(chuàng)新性、工藝法多樣化、實(shí)用性強(qiáng)、與材料技術(shù)進(jìn)步關(guān)系密切等特點(diǎn),對材料依賴性強(qiáng)是其突出特點(diǎn),HDI多層板與基板材料在技術(shù)上的發(fā)展,總是相輔相成、共同并進(jìn)的,無論是各種HDI多層板工藝法的問世,還是它的品質(zhì)、水平的提升,無不與它所用的基板材料在技術(shù)上的支持密切相關(guān)。HDI多層板問世以來,高性能覆銅板基本上是圍繞著HDI多層板技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)的更大發(fā)揮而在進(jìn)步、在發(fā)展。它對高性能覆銅板技術(shù)發(fā)展的影響,主要表現(xiàn)在以下幾方面:基板材料產(chǎn)品形式的多樣化;一類CCL產(chǎn)品的多品種化;CCL產(chǎn)品的廠家特色化;追求CCL性能的均衡化;CCL新產(chǎn)品問世的快速化。
環(huán)氧樹脂業(yè)適應(yīng)高性能覆銅板技術(shù)發(fā)展是業(yè)界熱點(diǎn)。HDI多層板的高速發(fā)展,驅(qū)動著高性能覆銅板向著產(chǎn)品形式多樣化、多品種化、廠家產(chǎn)品的特色化、性能均衡化、產(chǎn)品開發(fā)快速化的方向進(jìn)展。環(huán)氧樹脂業(yè)在高性能覆銅板這些多方面發(fā)展上,應(yīng)做出哪些應(yīng)對的策略? 一要發(fā)展系列化環(huán)氧樹脂產(chǎn)品,以適應(yīng)CCL的多樣化、多品種化;二要改換角色,從“配合”(配合CCL業(yè)開發(fā)新品)轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;整合”(參與CCL業(yè)開發(fā)新品;三要不但研究本體樹脂,還應(yīng)研究適應(yīng)CCL的樹脂組成體系,包括固化劑、固化促進(jìn)劑、稀釋劑、其它配合劑等,并還應(yīng)對環(huán)氧樹脂的改性技術(shù)、與其它高性能聚合物樹脂的相溶性及反應(yīng)性、與其它材料(增強(qiáng)材料、填充材料等)界面接合技術(shù)等開展更加深入的研究;四是CCL生產(chǎn)廠家發(fā)展特色化的品牌產(chǎn)品,其根基是開發(fā)、掌握了制造CCL產(chǎn)品樹脂組成物的獨(dú)有技術(shù),作為環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠家在協(xié)助下游的CCL生產(chǎn)廠推動這種樹脂組成物的開發(fā)工作中,應(yīng)開發(fā)出與某些CCL生產(chǎn)廠所開發(fā)的CCL產(chǎn)品一一對應(yīng)的特殊性能要求的環(huán)氧樹脂。隨著CCL多品種化、特色化的發(fā)展,今后這種“對應(yīng)”的環(huán)氧樹脂品種需求形式,將越來越會增多。它將樹脂供應(yīng)廠與CCL廠合作鏈發(fā)展得更加緊密。
當(dāng)前對應(yīng)HDI多層板技術(shù)進(jìn)步的基板材料及所用環(huán)氧樹脂的重點(diǎn)發(fā)展課題。HDI多層板技術(shù)發(fā)展在未來幾年內(nèi)的發(fā)展重點(diǎn)是:導(dǎo)電電路寬度/間距更加微細(xì)化、導(dǎo)通孔更加微小化、基板的絕緣層更加薄型化。這一發(fā)展趨勢給基板材料制造業(yè)提出了以下兩大方面的重要課題:如何在HDI多層板的窄間距、微孔化不斷深入發(fā)展的情況下,保證它的基板絕緣可靠性、通孔可靠性;如何實(shí)現(xiàn)高性能CCL的更加薄型化。第一方面課題歸結(jié)為基板材料的可靠性問題,它由CCL基本性能(包括耐熱性、耐離子遷移性、耐濕性、耐TCP性、介電性等)與基板加工性(微孔加工性、電鍍加工性)兩方面性能的綜合體現(xiàn),而所提及的CCL各方面具體性能都是與CCL用樹脂性能相關(guān)。所謂與樹脂的相關(guān)性,就是環(huán)氧樹脂應(yīng)達(dá)到3個層的要求:要實(shí)現(xiàn)對樹脂所需的性能指標(biāo);要在一些條件變化下確保這些性能的穩(wěn)定;要有與其它高性能樹脂的共存性好(即互溶性、或反應(yīng)性、或聚合物合金性好)。
實(shí)現(xiàn)CCL薄型化中對其所用的環(huán)氧樹脂性能要求的技術(shù)含量較高。CCL薄型化技術(shù)主要是要解決板的剛性提高(便于工藝操作性,保證機(jī)械強(qiáng)度等)、翹曲變形減小的突出問題,薄型化CCL在工藝研發(fā)中,除了在半固化片加工工藝上需要有所改進(jìn)、創(chuàng)新外,于樹脂組成和增強(qiáng)材料技術(shù)也是十分關(guān)鍵的方面。CCL在實(shí)現(xiàn)薄型化的主要三條技術(shù)途徑:一是提高玻纖布的硬度,如采用S玻纖布、H玻纖布(特開2001-329080),但這種更換玻纖增強(qiáng)材料的技術(shù)線路,會引起CCL制造成本的升高;二是在樹脂組成物中添加高剛性填料。但這樣的工藝路線,制出的基板存在著鉆孔加工時對鉆頭磨耗大、孔定位精度降低、孔壁粗糙度偏大的問題,因此必須注重對填料的粒徑的選擇或與低硬度的填料并用;三是對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性,提高在CCL樹脂組成物固化物的剛性,是解決薄型化CCL機(jī)械強(qiáng)度偏低的重要手段。
在薄型化CCL開發(fā)中,需要所用環(huán)氧樹脂主要作用體現(xiàn)在3個方面。首先是過環(huán)氧樹脂的改性提高基板的剛性,即CCL的彈性模量的提高。2005年下半年松下電工公司開始推向市場只有40um厚的無鹵化高Tg環(huán)氧-玻纖布基CCL(牌號為R-1515B)。由于在這種極薄CCL的樹脂組成物中對環(huán)氧樹脂進(jìn)行了改性的創(chuàng)新,使得這種薄板的關(guān)鍵性能項(xiàng)目一一彎曲模量值高于一般FR-4型CCL的1.3倍,特別在是250℃下高于一般FR-4型CCL的3倍。由于有這一特性,使得二次高溫回流焊接過程中基板的翹曲度和變形有明顯的減少。
其次薄型化CCL的絕緣可靠性更加突出的重要。因此需求所用環(huán)氧樹脂及酚醛樹脂(作為固化劑)都具有更高的介電性能,更好的耐濕性。近年在此方面的日本不少環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠的發(fā)明專利有所增多。主要表現(xiàn)在:提高環(huán)氧樹脂組成物的介電性、耐濕性;降低環(huán)氧樹脂的無機(jī)氯、有機(jī)氯含量;為提高環(huán)氧樹脂固化物的介電性能,提高酚醛樹脂固化劑性能,降低它的酚性羥基含量。環(huán)氧樹脂在CCL薄型化方面的另一個所用表現(xiàn)為:薄型化CCL的半固化片加工是生產(chǎn)工藝中需要解決的重要問題,薄型化CCL樹脂需要在多項(xiàng)性能上獲得提高,因此在環(huán)氧樹脂組成物中多種擔(dān)當(dāng)提高不同性能任務(wù)的樹脂,需要很好的共混、融合。這樣環(huán)氧樹脂組成物中的環(huán)氧樹脂、固化劑樹脂都需要提高它的相溶性、存儲穩(wěn)定性。日本有些環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠近年在此的開展研究的專利成果也是較多篇的發(fā)表,如大日本油墨公司的有關(guān)酚醛型環(huán)氧樹脂如何解決相溶性差的問題、三井化學(xué)公司的有關(guān)提高環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂固化劑之間的相溶性,提高其樹脂組成物存儲穩(wěn)定性的問題等。
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