CN101564929A - 应用纳米填料制备低收缩率覆铜箔层压板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用纳米填料制备低收缩率覆铜箔层压板的方法,工艺流程是在FR-4/CEM-3的体系上加入纳米粉体填料,用面料和芯料胶水浸渍玻纤布/玻纤纸,在130-180℃的温度下使其成半固化状态,制成面料和芯料;面料根据厚度需要叠加1-20张,在其一面或两面覆铜箔配制FR-4板材;根据厚度需要叠加1-20张芯料,上下表面贴面料,在其一面或两面覆铜箔,配成CEM-3板材;将上述FR-4/CEM-3组合在温度90-180℃、压力10-60Kg/cm2、真空度-60mmHg下热压成型。本发明制备的FR-4/CEM-3覆铜板,热膨胀系数明显降低,尺寸稳定性得到显著改善,克服了现行工艺制备的FR-4/CEM-3板材CTE大、尺寸稳定性差的缺陷,使其更适应PCB的生产及电子产品的装配工艺,可靠性能显著提高。
Description
技术领域
本发明了公开了一种降低覆铜箔层压板的线性热膨胀系数(CTE)和尺寸稳定性的方法,具体是一种应用纳米填料制备低收缩率覆铜箔层压板的方法,属于电子产品技术领域。
背景技术
随着电子产品向轻薄短小化、高性能与多功能化的发展和电子组装技术的进步,用于电子互连的印制电路板产品已经走过了通孔插装技术(THT)阶段,全面走上了表面安装技术(SMT)阶段,并逐步走向芯片级封装(CSP)阶段。印制电路板上焊接表面贴装元器件(SMD)的过程,是从室温23℃左右加热到焊接温度230-260℃左右进行焊接,然后冷却凝固到室温,由于两者线性热膨胀系数(CTE)不同:表面贴装元器件的引角的热膨胀系数在5-7ppm/℃,而线路板的热膨胀系数为13-17ppm/℃,即PCB板材的X、Y方向的CTE受热尺寸伸长将大于SMD元器件引脚X、Y向的伸长,这样,由于两者收缩不同步,从而在焊点处形成一个剪切内应力,其大小取决于两者CTE差别的大小和焊料固化温度的高低。当焊接处的剪切内应力大于焊料粘结力时,就会发生断裂而开路,因而带来失效或可靠性问题。因此如何降低板材的CTE,增加其可靠性是一个重要的课题,另外覆铜箔层压板在电路板生产加工过程尺寸收缩如果过大,会造成元器件安装对位不准、或装配不上等问题,因此也需要改进。通常改善板材CTE和尺寸稳定性的方法一是提高板材的玻璃化转变温度(Tg),一般树脂在Tg温度以下,其CTE在40-100ppm/℃,但温度超过Tg时,其CTE在200ppm/℃以上,因此提高树脂体系的Tg相应的CTE也会明显的降低,缺点是板材的柔韧性变差,机械加工性变差,成本提高。二是采用低膨胀系数的增强材料,不同增强材料的热膨胀系数差异较大,如用芳香族聚酰胺形成的有机纤维为增强材料的覆铜板,其CTE可达到8-12ppm/℃;缺点是其增强材料的价格太高,普通的客户难于接受。三是采用填料的方法,由于树脂的温度系数远远大于无机填料(3-7ppm/℃)的温度系数,因此采用填料是一个比较好的途径,而且具有明显的成本优势。由于普通填料粒径在1μm以上,加入的量如果太多,其板材的塑性、电气性能、机械加工性变差。
发明内容
本发明的目的是降低覆铜箔层压板的线性热膨胀系数和尺寸稳定性,使覆铜板更好的满足现代PCB和电子产品装配的生产工艺,使电子产品具有较高的电气可靠性。
本发明的工艺流程如下:
a.在FR-4/CEM-3的体系上,加入纳米粉体填料,分别配置面料和芯料胶水;
b.分别用面料和芯料胶水浸渍玻纤布/玻纤纸,在130-180℃的温度下使其成半固化状态,制成面料和芯料;
c.用上述面料根据厚度需要叠加1-20张,在其一面或两面覆铜箔配制FR-4板材;用上述芯料,根据厚度需要叠加1-20张芯料,上下表面贴面料,在其一面或两面覆铜箔,配成CEM-3板材;
d.将上述FR-4/CEM-3组合在温度90-180℃、压力10-60Kg/cm2、真空度-60mmHg下热压成型。
本发明制备的FR-4/CEM-3覆铜板,热膨胀系数明显降低,尺寸稳定性得到显著改善,克服了现行工艺制备的FR-4/CEM-3板材CTE大、尺寸稳定性差的缺陷,使其更适应PCB的生产及电子产品的装配工艺,可靠性能显著提高。
具体实施方式
以下给出几个实施例说明本发明的具体内容,但本发明并不局限于以下实施例。
实施例一:
a.配制FR-4胶水,其组分重量份为:
双酚A型环氧树脂100份,双氰胺3份,
纳米碳酸钙15份,2-甲基咪唑0.07份,
将以上材料用丙酮/二甲基甲酰胺调制成面料用树脂液,
b.用玻纤布浸渍上述树脂液,在130-190℃干燥后制成面料;
c.根据板材厚度选用8张面料组合,在上下双面各覆一张铜箔叠加备用;
d.成型温度170℃,单位压力40kgf/cm2,真空度-60mmHg,保温保压60分钟,制成FR-4型覆铜箔层压板。
实施例二:
a.配制CEM-3芯料胶水,其组分重量份为:
双酚A型环氧树脂100份,双氰胺3份,Al(OH)340份,
纳米碳酸钙15份,2-甲基咪唑0.1份,
将以上材料用丙酮/二甲基甲酰胺调制成芯料用树脂液;
b.用玻纤纸浸渍上述芯料胶液,在130-190℃干燥后制成芯料;
c.根据板材厚度选用1-20张芯料,两面各贴一张面料,在上下双面各覆一张铜箔;
d.成型温度170℃,单位压力40kgf/cm2,真空度-60mmHg,保温保压60分钟,制成CEM-3型覆铜箔层压板。
本发明与常规工艺生产的FR-4/CEM-3性能、线性热膨胀系数和尺寸稳定性试验结果比较见下表,厚度全部为1.6H/H,阻燃性按UL-94试验。
线性热膨胀系数和板材尺寸稳定性测试结果
结果比较分析:
1从以上的性能结果分析,本发明的产品CTE都小于未加纳米材料的普通覆铜板。
2本发明的覆铜板的尺寸稳定性好于普通板材的10-40%。
3其它电性能等全项性能测试结果完全符合指标要求。
本发明产品FR-4/CEM-3经检测,性能指标分别达到IPC4101B/21、IPC4101B/12的要求.
由于本发明产品线性热膨胀系数明显降低,尺寸稳定性得到显著改善,大大降低了SMD引脚与PCB板材因焊接升温引起的内应力,更适用现代无铅焊接PCB及装配工艺的生产,对电子产品的高密度、高可靠性发展具有重要的意义,产品具有广阔的市场发展前景。
Claims (3)
1.应用纳米填料制备低收缩率覆铜箔层压板的方法,其特征是按以下工艺流程进行:
1.a在FR-4/CEM-3的体系上,加入纳米粉体填料,分别配置面料和芯料胶水;
1.b分别用面料和芯料胶水浸渍玻纤布/玻纤纸,在130-180℃的温度下使其成半固化状态,制成面料和芯料;
1.c用上述面料根据厚度需要叠加1-20张,在其一面或两面覆铜箔配制FR-4板材;用上述芯料,根据厚度需要叠加1-20张芯料,上下表面贴面料,在其一面或两面覆铜箔,配成CEM-3板材;
1.d将上述FR-4/CEM-3组合在温度90-180℃、压力10-60Kg/cm2、真空度-60mmHg下热压成型。
2.根据权利要求1所述的应用纳米填料制备低收缩率覆铜箔层压板的方法,其特征是按以下具体工艺流程进行:
2.a配制FR-4胶水,其组分重量份为:
双酚A型环氧树脂100份, 双氰胺3份,
纳米碳酸钙15份, 2-甲基咪唑0.07份,
将以上材料用丙酮/二甲基甲酰胺调制成面料用树脂液,
2.b用玻纤布浸渍上述树脂液,在130-190℃干燥后制成面料;
2.c根据板材厚度选用8张面料组合,在上下双面各覆一张铜箔叠加备用;
2.d成型温度170℃,单位压力40kgf/cm2,真空度-60mmHg,保温保压60分钟,制成FR-4型覆铜箔层压板。
3.根据权利要求1所述的应用纳米填料制备低收缩率覆铜箔层压板的方法,其特征是按以下具体工艺流程进行:
3.a配制CEM-3芯料胶水,其组分重量份为:
双酚A型环氧树脂100份,双氰胺3份,Al(OH)340份,
纳米碳酸钙15份,2-甲基咪唑0.1份,
将以上材料用丙酮/二甲基甲酰胺调制成芯料用树脂液;
3.b用玻纤纸浸渍上述芯料胶液,在130-190℃干燥后制成芯料;
3.c根据板材厚度选用1-20张芯料,两面各贴一张面料,在上下双面各覆一张铜箔;
3.d成型温度170℃,单位压力40kgf/cm2,真空度-60mmHg,保温保压60分钟,制成CEM-3型覆铜箔层压板。
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