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无铅兼容覆铜板的设计

时间:2010-12-02 09:01来源: 作者: 点击:
两态之间互相转变的温度叫做玻璃化温度.⑵具有高的热分解温度Td Td即热分解温度.高效益的原则 1.2.2增强纤维材料的选择 选择增强纤维时.基体树脂的断裂伸长率应大于或接近于纤维的

  [爱游戏老版本下载 网(www.liang3tian.com)最新报道]:此消息来源于网络。

师剑英
(陕西省西安市704厂,710029)
 
摘   要:本文介绍了无铅兼容覆铜板设计基本思路、设计、界面[JieMian]控制技术,制造技术、制造工艺技术及应注意的问题。
关键词:无铅兼容覆铜板;基体树脂[ShuZhi];制造工艺技术
 
0         前言 
欧盟两指令的正式实施标志着全球电子行业进入了无铅焊接时代,由于无铅焊接温度的提高,对覆铜板的耐热性及热可靠性的要求也相应提高;随着印制电路多层化和IC封装技术的发展,为了提高互联与封装的可靠性、稳定性,不仅要求覆铜板 具备高耐热性,而且要兼备低热膨胀系数(CTE)。为此国内外业界都在积极开发适应无铅兼容高耐热、低热膨胀系数的覆铜板。本文就无铅兼容覆铜板设计的基本思路、设计过程、制造技术、制造工艺技术及应注意的问题与同行进行探讨。
无铅兼容覆铜板除具有一般FR-4覆铜板 的性能[XingNen]要求外,应具有以下性能[XingNen]要求:
⑴ 具有高玻璃化温度Tg
玻璃化温度Tg是高聚物由玻璃态转变为高弹态的温度。玻璃态和高弹态均属固态 ,两态之间互相转变的温度叫做玻璃化温度 。玻璃化温度是高聚物发生物理变化的一个重要参数。主要与高聚物的结构、聚集状态、交联密度等有关。玻璃化温度不是一个定值,它随测定方法和条件而改变,但它是高聚物的一个重要的工艺指标。在此温度以上,高聚物表现出“弹性”,在此温度以下表现为“脆性”。
⑵ 具有高的热分解温度Td
Td即热分解温度,它是指高聚物开始分解的温度。热分解是一种化学反应,是高聚物发生化学变化的一个重要参数。对于覆铜板来说是指板材受热分解,当热失重达到5%时的温度。热分解温度主要与高聚物的结构、分解活化能、聚集状态、交联密度等有关。
⑶ 热分层时间T288 、 T300
热分层时间T288 、 T300,是指覆铜板在一定温度(不高于35℃)下,以恒定速率(10℃/min)升温到设定温度(288℃或300℃),在该温度下恒温,直至试样发生不可逆转的厚度变化(即为分层)时所经过的时间。
分层时间主要与基体树脂[ShuZhi]的结构、性质,基体树脂[ShuZhi]与增强材料[CaiLiao]的界面[JieMian]结构、界面[JieMian]粘接状况、基板材料[CaiLiao]的Tg、Td等有关 。T288 、 T300是对覆铜板材料[CaiLiao]最直接、简捷的热性能[XingNen]的评价方法,它是覆铜板材料[CaiLiao]Tg 、 Td 、 Z-CTE、界面[JieMian]结构及界面[JieMian]粘接状况 等的综合表现。
4)低的热膨胀系数 CTE
热膨胀系数 CTE,是指覆铜板在受热膨胀时,在x 、 y 、 z 方向的尺寸变化 。在焊接过程中,无论是无铅焊接还是有铅焊接,焊接温度远高于基体树脂[ShuZhi]的Tg,也就是说在焊接过程中,基板中基体树脂[ShuZhi]处于橡胶态。对覆铜板而言,由于采用二维编织结构平纹玻璃纤维布做增强材料[CaiLiao],其x 、 y方向的CTE变化很小,所以受热膨胀主要体现在Z-CTE变化,特别是玻璃化温度以上的Z-CTE(α2)变化很大。
覆铜板固化之后,其体积是由两部分组成,已占体积(基体树脂[ShuZhi]、增强玻璃纤维、填充材料[CaiLiao] 等)和自由体积(空穴或气隙)。已占体积是固有的,基板材料[CaiLiao]受热后,分子运动加剧,分子振动的振幅增加和键长的变化使体积膨胀,材料[CaiLiao]选定后,已占体积是无法改变的本征特性,因此要减小基板材料[CaiLiao]的CTE就是要减小自由体积  。主要通过增加交联密度、添加填充材料[CaiLiao](特别是加入少量的晶须材料[CaiLiao])、改善界面[JieMian]结构及界面[JieMian]粘接强度、选择适宜的层压工艺和冷却等方式,减小自由体积,以达到降低CTE,特别是降低Z-CTE的目的。
无铅兼容覆铜板除考虑上属性能[XingNen]外,还应注意它们的工艺性,应用加工性,特别是组分材料[CaiLiao]间相界面[JieMian]的控制技术。
 
1  无铅兼容覆铜板的设计 
    覆铜板是一种热固性树脂[ShuZhi]基功能复合材料[CaiLiao]——它由增强玻璃纤维布、填充材料[CaiLiao]、基体树脂[ShuZhi]、各种助剂及铜箔复合而成。因此,无铅兼容覆铜板设计应符合复合材料[CaiLiao]设计的基本思想和设计原理。
    覆铜板设计应将组分材料[CaiLiao]的性能[XingNen]和复合材料[CaiLiao]的宏观、细观(介观)、微观结构及性能[XingNen]同时考虑,以获得我们所期望的性能[XingNen]及结构特性。几十年以来,绝大多数覆铜板设计者只注重组分材料[CaiLiao]及覆铜板的宏观性能[XingNen],而很少考虑覆铜板的细观、微观结构,特别是界面[JieMian]效应对覆铜板宏观性能[XingNen]的影响。这一点非常重要,应引起业界同行的注意。
1.1  设计过程
    与传统的材料[CaiLiao]设计不同,复合材料[CaiLiao]的设计比较复杂,它涉及多个设计变量的优化及多层次设计选择。复合材料[CaiLiao]的设计需要确定增强体(增强材料[CaiLiao]、填充材料[CaiLiao])的几何特征(连续纤维、短切纤维、晶须、颗粒)、基体材料[CaiLiao]、增强材料[CaiLiao]和增强体的的细观结构及其体积分数。对于给定的特性和性能[XingNen]规范,要对以上变量进行系统优化设计是一件比较复杂的事情。有时复合材料[CaiLiao]的设计完全依赖于有经验的设计者借助已有的理论模型加以判断。一般来说,设计大体可分为以下步骤:设计要求(性能[XingNen]要求)→选材→优化设计→代表性单元的性能[XingNen]考查→完成最终(产品)设计。
⑴  设计要求 :了解产品对环境、载荷等性能[XingNen]要求,如机械载荷、热载荷、潮湿环境、电气、绝缘及介电等性能[XingNen]要求基础上确定设计参数。
⑵  选材 :根据设计参数要求,选择基体树脂[ShuZhi] 、增强材料[CaiLiao]和填充材料[CaiLiao]及几何形状 和各种助剂。   
⑶  优化设计:对基体树脂[ShuZhi]设计配方、 制造方法、工艺条件、工艺过程进行优化设计  。           
⑷  性能[XingNen]考查 :对代表性单元进行性能[XingNen]考查,确定性能[XingNen]与组分材料[CaiLiao]及细微观结构之间的定量关系。
⑸  完成最终产品设计:根据性能[XingNen]考查情况,对设计进行改进、完善、提高,得到符合设计规范要求的最终产品。
1.2  材料[CaiLiao]设计
复合材料[CaiLiao]设计通常是指用几种原料组合制成所要求的材料[CaiLiao]的过程。这里所指的原材料[CaiLiao]主要是指基体树脂[ShuZhi]、增强材料[CaiLiao]、填充材料[CaiLiao]和导体材料[CaiLiao]。不同的原材料[CaiLiao]构成的复合材料[CaiLiao]会有不同的性能[XingNen]。而且,纤维的编织形式(三维编织布、平纹布、斜纹布、缎纹布、方格布无纬布等)不同,使其与基体材料[CaiLiao]构成的复合材料[CaiLiao]的性能[XingNen]也不同。对于层压复合材料[CaiLiao],由纤维和基体构成的复合材料[CaiLiao],其基本单元是单层材料[CaiLiao](即预浸料或半固化片,属于复合材料[CaiLiao]的一次结构)。层压材料[CaiLiao]是由单层材料[CaiLiao]经叠层构成的结构复合材料[CaiLiao](属于复合材料[CaiLiao]的二次结构)。因此,复合材料[CaiLiao]设计包括原材料[CaiLiao]选择、单层材料[CaiLiao]的确定及复合层压材料[CaiLiao]的设计等。 
1.2.1  原材料[CaiLiao]的选择 
原材料[CaiLiao]的选择与复合材料[CaiLiao]的性能[XingNen]关系很大,正确选择合适的原材料[CaiLiao]就能得到所需性能[XingNen]的复合材料[CaiLiao]。一般来说,材料[CaiLiao]的比较和选择标准根据用途而变化,不外乎是物性、制造工艺、可加工性、成本等几个方面。通常原材料[CaiLiao]的选择原则:比强度、比刚度高的原则;材料[CaiLiao]的环境(包括加工过程)适应性的原则;满足特殊性能[XingNen]要求的原则;满足工艺性要求的原则;低成本、高效益的原则
1.2.2  增强纤维材料[CaiLiao]的选择
选择增强纤维时,首先要确定纤维的类别,其次要确定纤维的品种、规格以及编织形式。选择纤维类别是根据结构的功能,选择能满足一定的力学、物理、化学性能[XingNen]的纤维。除选用单一纤维外,还可选用由多种纤维混合构成的混杂材料[CaiLiao]。
1.2.3  基体树脂[ShuZhi]的选择
基体树脂[ShuZhi]选择应满足以下要求:
1)能在使用的温度范围内正常工作。即满足各种热载荷。
2) 具有一定的力学性能[XingNen],满足机械载荷。
3) 基体树脂[ShuZhi]的断裂伸长率应大于或接近于纤维的断裂伸长率,以确保发挥纤维的增强作用。
4) 具有满足使用要求的物理、化学、电气等性能[XingNen]。主要指电气、绝缘、介电性能[XingNen]、吸湿性、耐介质性能[XingNen]、阻燃性、低烟和低毒性等
5) 具有一定的工艺性。主要是指树脂[ShuZhi]的粘度、凝胶化时间、挥发份含量,与预浸料的保存期和工艺期相匹配,固化时的温度、压力、时间、固化后的尺寸收缩等。
1.3  界面[JieMian]控制技术                                                                                                                         
我们知道,凡是由不同相共存的体系,在相与相之间都存在着界面[JieMian]。复合材料[CaiLiao]是增强体(增强材料[CaiLiao]、填充材料[CaiLiao])与基体树脂[ShuZhi]的结合体。使复合材料[CaiLiao]具备原组份材料[CaiLiao]所没有的性能[XingNen]。由于复合材料[CaiLiao]中存在界面[JieMian],增强体与基体树脂[ShuZhi]所发挥的作用是各自独立又相互依存的。界面[JieMian]是复合材料[CaiLiao]的重要组成部分,它的结构、性能[XingNen]以及结合强度等直接关系到复合材料[CaiLiao]的性能[XingNen]。因此,复合材料[CaiLiao]界面[JieMian]控制技术的研究有这十分重要的意义。
复合材料[CaiLiao]是由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质以微观、细观、宏观形式复合而成的多相材料[CaiLiao](如无铅兼容覆铜板中有4个固相、6个相界面[JieMian])。复合材料[CaiLiao]中各相接触构成的界面[JieMian],是一层具有一定厚度(纳米级、亚微米级),结构随基体树脂[ShuZhi]和增强体而异,与基体树脂[ShuZhi]有明显差别的新相——界面[JieMian]相(界面[JieMian]层),它是增强相与基体树脂[ShuZhi]相连接的纽带,也是应力及其它信息传递的桥梁。复合材料[CaiLiao]的增强体不论是微纤、晶须、颗粒还是纤维,与基体树脂[ShuZhi]在制造过程中都会发生不同程度的相互作用和界面[JieMian]反应,形成各种结构类型的界面[JieMian]。因此,深入研究界面[JieMian]的形成过程,界面[JieMian]层的性质、界面[JieMian]粘合、应力传递行为对宏观性能[XingNen]的影响,从而有效地控制界面[JieMian],是获得高性能[XingNen]复合材料[CaiLiao]的关键。
许多复合材料[CaiLiao]的增强体与基体树脂[ShuZhi]的相容性差。为了改善它们的相容性,加入一些改性剂如偶联剂等,这样就在两相之间的界面[JieMian]上,形成一种新的界面[JieMian],该界面[JieMian]的结构与性能[XingNen]已不同于原来的两相界面[JieMian]。
大量的事实证明,由多种组分组成的复合材料[CaiLiao],其综合性能[XingNen]并不是各单一组分性能[XingNen]的简单加合,在复合材料[CaiLiao]中各组分起着各自的作用,但又不是孤立的,它们是相互影响、相互依存,这种相互依存的关系是通过组分材料[CaiLiao]之间的界面[JieMian]实现的。复合材料[CaiLiao]的界面[JieMian]效应主要包括:
1)物理效应:引起各组分之间的浸润、扩散、相容性、界面[JieMian]自由能、界面[JieMian]结构及网络互穿的变化。
2) 化学效应:分子中原子之间相互作用力构成的化学键,决定物质的化学性质。同样,界面[JieMian]上分子之间的相互作用力决定复合材料[CaiLiao]中界面[JieMian]的物理和化学性质。界面[JieMian]上的化学反应,将形成新的界面[JieMian]结构。根据现代界面[JieMian]科学的研究成果,界面[JieMian]上存在的分子作用包括:非极性范德华力(色散力)、极性范德华作用力、氢键结合力、酸—碱之间的作用力、分子之间各种作用力的加合性和作用分量)。
3) 力学效应:引起界面[JieMian]的各种应力分布。界面[JieMian]对覆铜板材料[CaiLiao]的断裂韧性、层间剪切、CTE、T288 、 T300、板材的尺寸稳定性、平整度、爆板及对潮湿和腐蚀环境的反应起着决定性的作用。复合材料[CaiLiao]的界面[JieMian]结构、界面[JieMian]作用极为复杂,国内外学者围绕增强体的表面性质、形态、表面改性及其表征、增强体与基体树脂[ShuZhi]的相互作用和界面[JieMian]反应、界面[JieMian]表征等探索界面[JieMian]的细微结构、界面[JieMian]性能[XingNen]与复合材料[CaiLiao]综合性能[XingNen]的关系,从而进行复合材料[CaiLiao]界面[JieMian]的优化设计,开拓新型复合材料[CaiLiao]。
界面[JieMian]控制技术在覆铜板树脂[ShuZhi]制造、浸渍、热压成型工序及材料[CaiLiao]处理中的应用无处不在,例如:
1)树脂[ShuZhi]制造工序:加入填充材料[CaiLiao]、引入偶联剂、热塑性弹性体、核壳型材料[CaiLiao],物料加入顺序、方式、高速剪切、超声混合等;
2)在浸渍工序:单涂预浸、增加虹吸时间、延长浸渍时间、真空浸渍、树脂[ShuZhi]胶液的注入方式、胶液的流动及循环方式等;
 3)热压成型工序:铜箔与半固化片的粘接、半固化片之间的粘接、真空层压技术、晶须在压力的作用下取向穿刺、成型工心中各工艺参数确定等。
4)材料[CaiLiao]处理:玻纤布的表面处理、开纤处理、薄型化、无捻化或低捻化、铜箔的表面处理等。
以上技术及方法的使用,旨在改善界面[JieMian]结构及界面[JieMian]的结合状态,提高覆铜板宏观综合性能[XingNen]。
 
2  无铅兼容覆铜板的制造
    前已述及,覆铜板是由E玻璃纤维布、填充材料[CaiLiao]、基体树脂[ShuZhi]、助剂及铜箔复合而成的功能复合材料[CaiLiao]。通过对组分材料[CaiLiao]的分析,影响无铅兼容覆铜板Tg、Td、T288、T300、CTE等特性的主要因素是基体树脂[ShuZhi]、增强材料[CaiLiao]、填充材料[CaiLiao]、相界面[JieMian]的结构及相界面[JieMian]的结合状况。
2.1  基体树脂[ShuZhi]
以上分析可知,无铅兼容覆铜板的基体树脂[ShuZhi]应选择热性能[XingNen]稳定、高温下连续使用能保持良好机械、物理性能[XingNen]的高分子合成树脂[ShuZhi]。这些高分子基体合成树脂[ShuZhi]必须满足以下基本要求:
a. 具有高的热物理稳定性,即高软化点(Ts)、高熔点(Tm)、高玻璃化温度(Tg)。这些性能[XingNen]与高聚物的聚集状态、结晶度、热焓变化和熵变化有直接关系。
b. 具有高的热化学稳定性,即高分子聚合物应有高的热分解温度Td。热分解是一种化学反应,其热分解速率常数与分解活化能的关系遵守阿累尼乌斯公式K=Ae-△E/RT  , △E为分解活化能,是与原子间结合能(键能)相对应的。因此。△E愈大热分解速率常数k愈小,高聚物越不容易分解,热稳定性愈高。
c. 耐氧化和耐臭氧化,即耐老化。
必须带有可进行交联化学反应的反应基团。。。。。。。。
根据上述要求,我们可以通过下述方案制作基体树脂[ShuZhi]:
方案一: 对经典FR-4树脂[ShuZhi]体系进行改进
经典FR-4覆铜板很难满足无铅焊接对覆铜板高耐热、低热膨胀系数的需要。根据以上分析,我们通过对FR-4树脂[ShuZhi]体系进行改进,在经典FR-4树脂[ShuZhi]体系中,全部或部分去掉双氢胺(dicy)固化剂,以热塑性酚醛树脂[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)、间苯二胺(MPDA)、二氨基二苯醚等替代dicy作爱游戏老版本下载 [ShuZhi]的固化剂,可以增加环氧固化物中芳杂化的结构,提高固化物的耐热性及降低CTE。
方案二:  BMI/二元胺改性爱游戏老版本下载 [ShuZhi]体系
二元胺改性双马来酰胺体系虽然具有良好的耐热性、力学性能[XingNen]和韧性、电性能[XingNen]、尺寸稳定性、低热膨胀系数。但该树脂[ShuZhi]体系工艺性较差,为改善其工艺性,可在体系中引入爱游戏老版本下载 [ShuZhi],不仅能改善树脂[ShuZhi]体系的工艺性能[XingNen],而且提高了BMI体系的粘接性,同时环氧基团可与仲胺基-NH-发生反应,形成固化交联网络。
方案三: 氰酸酯改性爱游戏老版本下载 [ShuZhi]
利用氰酸酯改性(固化)环氧体系,固化树脂[ShuZhi]的分子结构中不含羟基、胺基等极性基团,因此吸湿率低,树脂[ShuZhi]基体耐湿热性能[XingNen]好。固化树脂[ShuZhi]中含有五元噁唑杂环和六元三嗪环结构,因此具有较好的耐热性。同时,固化树脂[ShuZhi]的分子结构中有大量的“—C—O—”醚键结构,因此又具有较好的韧性。通常情况下加入30%左右氰酸酯,即可在180℃下固化双酚A型爱游戏老版本下载 [ShuZhi],且工艺性能[XingNen]优良。
方案四:  氰酸酯改性双马来酰亚胺树脂[ShuZhi]体系
氰酸酯官能团和BMI中缺电子不饱和烯键之间的反应,是氰酸酯改性双马来酰亚胺的基础。日本三菱公司商品化树脂[ShuZhi]BT树脂[ShuZhi]系列,即是一类氰酸酯和BMI树脂[ShuZhi]的反应产物或混合物。BT树脂[ShuZhi]最基本的成份就是双酚A型二氰酸酯和二苯甲烷双马来酰亚胺。在氰酸酯改性BMI的基础上,可加入爱游戏老版本下载 [ShuZhi],丙烯酸树脂[ShuZhi]和热固性阻燃剂等,可以获得满足各种特殊用途和要求的板材。BT树脂[ShuZhi]固化物既提高了BMI树脂[ShuZhi]的抗冲击性、粘接性、电性能[XingNen]和工艺操作性,也改善了氰酸酯树脂[ShuZhi]的耐水解性。若将氰酸酯、BMI及爱游戏老版本下载 [ShuZhi]混合物共固化,所生成的树脂[ShuZhi]固化物具有更佳的工艺性和韧性,但其耐热温度有所下降。
方案五: 其它耐高温树脂[ShuZhi]体系
以上介绍了高耐热、低CTE覆铜板常用树脂[ShuZhi]体系,其它有望用于此类无铅兼容覆铜板制造的耐高温树脂[ShuZhi]体系如还有机硅聚合物、聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯硫醚砜、芳香族聚酰胺、聚芳酯、热固性液晶聚合物、聚苯并咪唑、苯并环丁烯树脂[ShuZhi]、聚醚醚酮等等,但由于此类高聚物的价格,市场供应及工艺操作性等问题,用于覆铜板的制造还存在一定的难度,需要业界同仁共同努力,尽快将这些高性能[XingNen]基体树脂[ShuZhi]用于覆铜板的制造。
2.2  增强材料[CaiLiao]选择
    在覆铜板的制造中使用的增强材料[CaiLiao]有无机增强材料[CaiLiao],如E 、S、 Q型玻璃纤维布、玻璃纤维纸和高耐热性有机增强材料[CaiLiao],如芳香族聚酰胺纤维或聚芳醚纤维。但无机增强材料[CaiLiao]和有机增强材料[CaiLiao]对基板材料[CaiLiao]的尺寸稳定性、CTE的影响则有所不同,大多数无机材料[CaiLiao]有较小的CTE,而有机材料[CaiLiao]的CTE都比较大,对覆铜板的CTE有较大影响。有些纤维CTE是负值(如芳香族聚酰胺、碳纤维)对改善覆铜板x 、y方向的CTE很有好处。但这些纤维材料[CaiLiao]均为二维结构,无法改善覆铜板Z-CTE。Z-CTE只能依靠基体树脂[ShuZhi]的性能[XingNen],加入填充材料[CaiLiao]和界面[JieMian]控制技术加以调节。
2.3   填充材料[CaiLiao]选择
为了提高覆铜板的耐热性,降低热膨胀系数,比较简单可行的方法是在树脂[ShuZhi]体系中加入填充材料[CaiLiao]。加入填充材料[CaiLiao]不仅可以提高板材的耐热性,降低热膨胀系数,而且能降低产品成本。一般填充材料[CaiLiao]多为金属或非金属氧化物或其水合物,如SiO2 、TiO2 、Al2O3 、Mg(OH)2、 Al(OH)3等。加入这些填充材料[CaiLiao],对提高板材耐热性的和降低热膨胀系数非常明显的,加入含晶须的填充材料[CaiLiao]对降低板材热膨胀系数(尤其是Z-z轴的热膨胀系数)特别有效。但应特别注意氧化物或氢氧化物水合物的失水温度对板材的影响。失水温度低于300℃的填充材料[CaiLiao],在使用之前应对其进行烘焙处理,否则将水分带入板材之中可能引起爆板。填充材料[CaiLiao]的加入量一般为基体树脂[ShuZhi]的10%~30%。
2.4  制造工艺技术及应注意的问题
2.4.1  树脂[ShuZhi]合成工艺
⑴ 树脂[ShuZhi]体系配方的确定
首先根据体系的组成,找出各组分所含活性基团的种类和数量、活化基团之间的反应类型、反应活性。根据其化学反应式计算出各组份的理论用量,再根据实验结果来确定各组份的配比。
⑵ 反应条件的确定
根据体系中各组份间的反应类型,反应活性及反应机理等因素,确定加料方式和加料次序及反应是一步反应,还是分步反应,然后根据反应热力学及反应动力学以及实验结果来确定反应的温度、时间等条件。
⑶ 溶剂体系的选择
根据体系中各组份的溶解度参数来选择溶解度参数相近的溶剂,最好根据计算选用溶解度参数相同或相近的复合溶剂体系,这样在浸胶过程中溶剂可形成一定的挥发梯度,有利于浸胶过程控制和提高半固化的质量。
⑷ 填充材料[CaiLiao]的加入
为了提高板材的耐热性和降低CTE等性能[XingNen],降低产品成本,往往要在树脂[ShuZhi]体系中加入不同的填充材料[CaiLiao]。填充材料[CaiLiao]加入之前,首先要对填料要进行烘焙处理,以除去填料吸附的水分、挥发成份及部分结晶水。并对烘焙过的填料进行偶联、包覆或接枝处理。随后以一定方式加入体系,混匀后方可使用。
2.4.2  浸渍工艺 
覆铜板制造过程的浸渍工艺,采用的是反应链增长浸渍技术,它是预浸工艺的一种。反应链增长浸渍技术具备溶液浸渍和熔融浸渍的特点,是复合材料[CaiLiao]中使用的一种预浸渍技术。反应链增长浸渍技术的特点:是将基体组分材料[CaiLiao]首先合成低分子量的预聚体(A阶段),这种预聚体熔体粘度及溶液粘度低,易于润湿、浸渍纤维,当浸渍纤维进入烘箱后,在温度的作用下,溶剂挥发并引发预聚体的聚合反应,预聚体迅速开始链增长,分子量迅速增大,控制使其达到B阶段,使预浸料或半固化片具有足够的韧性及其它性能[XingNen]。在浸渍工艺中应注意以下问题:根据基体树脂[ShuZhi]的不同,浸渍工艺采用与之相适应的工艺参数(如胶液温度、浸渍温度、车速、温度分布等)、单涂预浸、虹吸时间、浸渍时间、胶液的注入方式,流动方向、循环方式等。采取这些方法都是为了改善基体树脂[ShuZhi]与增强体之间的界面[JieMian]结构及界面[JieMian]结合状态,提高半固化片的质量,最终提高覆铜板综合性能[XingNen]。
2.4.3  热压成型工艺
热压成型工艺就是将制备好的处于B阶段的半固化片经叠层覆铜后,在热压机中经过高温、高压制成型的最终产品-覆铜板。该工艺过程控制的好坏,将直接影响最终产品性能[XingNen]及质量。由纤维和基体树脂[ShuZhi]组成的复合材料[CaiLiao] 具有以下结构特点,即多层次性、各向异性、非均质性、较弱的层间性能[XingNen]等。
热压成型工艺过程是将复合材料[CaiLiao]的一次结构(即基体树脂[ShuZhi]和增强材料[CaiLiao]复合而成的单层材料[CaiLiao])向二次结构(即由单层材料[CaiLiao]层合而成的层合体)转变的过程。复合材料[CaiLiao]一次结构的性能[XingNen]取决于各组分的性能[XingNen]、形状、分布、含量以及界面[JieMian]性能[XingNen],二次结构的性能[XingNen]取决于单层材料[CaiLiao]的性能[XingNen]和叠层的几何状态(即各单层的厚度、铺设方向、铺设顺序、层间或界面[JieMian]间的润湿、扩散、渗透、界面[JieMian]交联反应、界面[JieMian]结合状态等。
从宏观来看,热压成型工序是将半固化片、铜箔经叠层热压,使之由B阶段转变为C阶段,完成产品的制作。热压成型过程存在铜箔与半固化片、半固化片相互之间多个界面[JieMian],层合材料[CaiLiao]的结构特点使其具有较弱的层间性能[XingNen]。这将影响覆铜板的各项性能[XingNen],特别是剥离强度、浸焊性、耐热冲击性能[XingNen]、热分层时间(T288,T300)、热膨胀系数、尺寸稳定性、平整度、层间剪切强度、层间拉伸强度等。因此,该工艺过程一定要慎重处理。真空热压成型技术,晶须取向穿刺等技术的使用,各工艺参数(压力、温度、时间)的合理设计,熔融时间、流动窗口的控制等都是为了增加或改善层间、界面[JieMian]间的润湿、扩散、渗透、交联反应、界面[JieMian]结构、界面[JieMian]结合状态及性能[XingNen]。从而大大提高覆铜板的整体综合性能[XingNen]。
 
3  小结
本文概要介绍了无铅兼容覆铜板的设计原理、设计基本思想和设计过程;介绍了复合材料[CaiLiao]设计中原材料[CaiLiao]、基体树脂[ShuZhi]、增强材料[CaiLiao]的选择原则和覆铜板制造过程界面[JieMian]控制技术;较详细的介绍了无铅兼容覆铜板的设计、制造技术和无铅兼容覆铜板制造工艺关键技术及应注意的问题。
 
参考资料:
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[2] 祝大同   对日本在浸渍加工技术与设备方面创新的综述(下)   印制电路信息 2007.10
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[4] 师剑英    高耐热、低膨胀系数覆铜板开发思路     覆铜板资讯2008.1
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[6] 胡保全编著   先进复合材料[CaiLiao]    国防工业出版社    2006.
[7] 黄志雄编著   热固性树脂[ShuZhi]复合材料[CaiLiao]及其应用       化学工业出版社    2006.
[8] 曾黎明编著   功能复合材料[CaiLiao]及其应用      化学工业出版社    2006.
[9] 张晓明编著   纤维增强热塑性复合材料[CaiLiao]及其应用    化学工业出版社  2006.
[10] 周馨我编著   功能材料[CaiLiao]学      北京理工大学出版社    2005.
[11] 林尚安编著   高分子化学      科学出版社    1982.
[12] 夏晓明编著   功能助剂     化学工业出版社    2004.
[13] 史鸿鑫编著   化学功能材料[CaiLiao]概述     化学工业出版社    2006. 
 


                                                               .......................           

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