新型印制電路板基板材料

1、新型印制電路板基板材料林遠華(26)林鑫(24)化學與生物工程學院12材料化學摘 要概述了導電膠PCB、納米材料與納米技術、柔性電路板以及低介電纖維布等新型PCB基板材料的性能和相較于傳統(tǒng)PCB材料的優(yōu)勢特點。關鍵字印制電路板、新型基板材料、高性能新型基板材料與傳統(tǒng)的相比，改進的重點在于提高基板材料的物理和電氣性能，即提高基板 材料的耐熱性，降低熱膨脹系數(shù)和降低介電損耗。1導電膠PCB為了適應高密度化安裝技術和低廉的印制電路板價格，印制電路制造商正開發(fā)出采用傳 統(tǒng)絲網(wǎng)印刷工藝導電印料涂覆的導電膜印制電路板，導電膠印制電路板就是采用絲網(wǎng)印刷方 法通過導電印料進行導線的設置和跨接或金屬化孔的貫孔作

2、業(yè)，在基體上或導通孔中形成導 電圖形的印制電路板。1導電膠印制電路板與傳統(tǒng)的印制電路板相比有許多優(yōu)點。可用價格低廉的酚醛或環(huán)氧紙基板代替玻璃纖維布基板，同時可用沖孔或落料的機 加工方法取代數(shù)控鉆，銑加工減輕高昂的加工費用，使整體生產(chǎn)成本大幅度下降，而生產(chǎn)效 率反而有所提高；由于采用絲網(wǎng)印刷加工方法而不是化學電鍍方法進行布線和貫孔，節(jié)約了大量的水、 電、熱能源、消耗降低，且為低公害生產(chǎn)，基本無三廢排放和污染，消除孔金屬化及電鍍工 序所造成大量的環(huán)境污染和廢水治理；提高布線密度和安裝密度，采用盤內(nèi)孔(H IP或HIL)技術，元件引腳貼裝用連接盤 可移到被貫孔堵塞成盲通孔的頂部，消除引線和孔環(huán)設計和

3、制造，有利于信號傳輸，改善特 性阻抗性能；為表面安裝技術提供便利，防止裝配焊接時焊錫從焊接面的導通孔貫穿到元件面， 以及防止粘貼IC集成電路元器件的膠水從導通孔中流失；更加適應大批量流水線自動化作業(yè)。導電膠印制電路板是一種新穎的印制電路板品種，有著獨特低成本、低消耗、高穩(wěn)定、高品 質(zhì)的優(yōu)勢。2納米材料與技術在PCB工業(yè)中的應用納米技術在PCB基材中的應用主要有兩大方面。一是對傳統(tǒng)的PCB基材-覆銅板(簡稱 CCL)材料進行改性；另一方面就是利用納米技術研發(fā)具有新特性的CCL材料。納米材料與納米技術在PCB基材中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。2提高力學性能。由于納米粒子的特殊效應。將其引入到一些

4、樹脂體系能夠獲得性能 更加優(yōu)異的PCB基材。例如:納米陶瓷基板、納米環(huán)氧基板及聚酰亞胺基板等。使它們比常 規(guī)材料在強度、硬度、韌性以及綜合力學性能等方面更加優(yōu)異。提高基板的耐熱性。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理的碳納米管能使環(huán)氧樹脂的玻璃化溫度提高 14.5C，失重20%和 50%時的溫度分別提高了 54和31C。將含八氨基苯基POSS引入到單 一的雙馬來酰亞胺(BMI)樹脂中，能使BMI固化物的玻璃化轉變溫度和熱分解溫度得到明顯 提高。當POSS含量達到15%時，玻璃化轉變溫度升高36C。同時，POSS的加入還可以提高 樹脂的阻燃性能。改善PCB基板介電性能和電磁屏蔽性能。采用納米材料對聚酰亞胺等PCB用

5、基體樹 脂等進行改性，可以明顯改善基體材料的介電性能。也可以改善PCB的電磁屏蔽性能。在PCB 表面或基板中加入含納米金屬的粘接片或由納米金屬制成的金屬基PCB，可以使其具有電磁 屏蔽功能，將減少噪聲和提高信號比。如:TiO2、Cr2O3、Fe2O3、ZnO等粉體摻到基體樹脂中 有良好的靜電屏蔽性能。提高材料的阻燃性。臺灣工研院化工所在2000年起進行了納米技術在熱固性高分子 材料中應用的專題研究，采用溶膠-凝膠法(sol-gel)成功開發(fā)了無鹵無磷化阻燃環(huán)氧樹脂組 成體系，其阻燃性可達到VL94-V0級阻燃標準。另外，在PCB工業(yè)環(huán)保中，納米粒子能對水中的重金屬離子通過光電子產(chǎn)生很強的還原

6、能力，對消除無機物污染具有明顯效果。表面涂覆中，有機金屬/銀(OM/Ag)納米級絡合物可作為PCB可焊性表面涂覆(鍍)層。它 具有更薄的厚度(50nm，僅為最薄的化學鍍銀的l/6左右)，可用于無鉛焊接條件。同時，OM/Ag 納米級可焊表面涂覆層在抗老化、抗變(退)色和可焊性等方面有更好的性能。納米金屬導電油墨里，粒徑20nm以下的納米銀油墨雖已成功商品化，因具有燒結溫度 低、導電性能好等優(yōu)點，近年來成為全球電子油墨行業(yè)的研發(fā)熱點之一。納米材料在PCB工業(yè)其它方面的應用，納米結構合金具有高強度耐磨等諸多優(yōu)異特性， 非常適于制PCB用的鉆頭。由無機納米材料改性尼龍制成的PCB用刷輥，吸水率極低，強

7、度 高，經(jīng)久耐磨，價格低廉，有利于降低PCB生產(chǎn)成本和提高PCB產(chǎn)品品質(zhì)。納米材料具有較 大的比表面積，對紫外光具有強吸收作用，可以利用該特性制備抗紫外線的PCB板材。利用 納米材料的自潔能力，對提高線路板的相關品質(zhì)也具有重要意義。3柔性印制電路板的結構材料3.1尺寸控制更嚴格的基材與剛性印制電路板制造過程相比，從原材料制造柔性印制電路板的過程中，它的最大的缺陷 就是產(chǎn)生較大的尺寸變化，即收縮。因此，尺寸穩(wěn)定性是制造高密度互連結構柔性多層板的 關鍵。因為幾何尺寸的收縮將會直接影響到電路層間與覆蓋膜的精確定位，直接影響到器件 組裝的對準性。所以選擇尺寸控制更嚴格的柔性印制電路板載體材料是很重要的

8、。新型聚脂 系列材料的開發(fā)，使其性能上有很大的改善，提高了尺寸的穩(wěn)定性。聚亞酞胺類型的主體材 料制成的柔性印制電路板，經(jīng)過多次層壓表明，此類材料的基板不僅提高了柔性印制電路板 尺寸的穩(wěn)定性和層間結構的可靠性，同時也大大提高高密度柔性印制電路板的產(chǎn)量。這種類 型的柔性印制電路基板材料之所以其尺寸的穩(wěn)定性較高，是因為它的物理性能比較優(yōu)越，其 熱膨脹系數(shù)較低。33.2銅箔的選擇柔性印制電路板用的銅箔分為壓延銅箔(RA)和電解銅箔(ED)。電解銅箔由于是電鍍的方法 形成的，它是銅性的微粒結晶結構，在蝕刻時很容易形垂直的線條邊緣，非常利于精細導線 的制作，再加上它的較為粗糙的一面與基材的結合力好，非常有

9、利于焊接工藝。它與壓延銅 箔相比，在彎曲半徑小或動態(tài)彎曲時，針狀結構容易斷裂，而且更容易在導線上形成針孔。 正因為此種原因，制作柔性印制電路板最常使用的多數(shù)銅箔為壓延銅箔。4低介電纖維布環(huán)烯烴共聚物纖維制成的低介電聚合纖維布損耗因數(shù)為0.0007，介電常數(shù)為2.35。使 纖維與E玻璃纖維混合，也可以與D玻璃纖維或NE玻璃纖維混合，制成更低介電性能的基 材。4低介電基材由幾種混合纖維布和樹脂制成，由混合E玻璃纖維和環(huán)氧樹脂生產(chǎn)的基材， 一種介電常數(shù)和損耗因數(shù)分別為3.08和0.012,密度為1.2g/cm3。另一種基材是通過對混 合纖維布進行熱壓熔化纖維制成，其介電常數(shù)和損耗因數(shù)分別為3.5和0

10、.001。盡管目前有許多低介電的玻璃纖維，包括D玻璃纖維和NE玻璃纖維，但是它們最低介 電常數(shù)仍大于4.0。將環(huán)烯烴共聚物(COC)纖維與玻璃纖維結合在獨特的混合布中制成低 介電( r3.08, Dk0.013)電路板基材；將混合布中環(huán)烯烴共聚物纖維熔化構成樹脂的一種成 分，制成 r3.25, Dk0.0013電路板基材；將含環(huán)烯烴共聚物纖維混織布涂上獨特的低介電 樹脂制成 r2.8, Dk0.0009電路板基材的試驗，表明環(huán)烯烴共聚物纖維布是一種新型的性 能優(yōu)異的電路板增強材料。結語未來的電子產(chǎn)品將在不斷提高功能的基礎上，向更少、更輕、更快、更精密的方向發(fā)展。印制電路板未來 的發(fā)展方向主要集中在精細導線、高密度微孔徑化、金屬孔化的多類型化、多層板厚度多樣化、高物理、 電氣性能化以及PCB的類型多樣化。PCB技術不斷更新和類型多樣化，需要多種相適應的材料與之配套， 新一代PCB用合成材料里比較突出的有以上說描述的：納米(復