CN101654005B - 无卤素fr-4铜箔层压板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无卤素FR-4铜箔层压板的制造方法，本发明是通过以下步骤实现的：混胶；上胶；排板；热压成型；拆卸、加工、检验；其中在“混胶”步骤中的胶粘剂体系由下述材料按按质量比(单位kg)组成：含磷环氧树脂125～143、双氰胺2.6～3.8、二甲基甲酰胺30～38、二甲基咪唑0.060～0.080、氢氧化铝10～40、二氧化硅5～20；所述含磷环氧树脂是磷含量为质量2.0～4.0％的环氧树脂；本发明的有益效果是：一方面能改善板材的加工性能，另一方面磷、铝形成协同阻燃效应，赋予板材良好的阻燃性能；同时能满足RoHS环保指令(电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令)IPC-4101B/92项(钢性及多层印制板用基材规范/92项)标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种覆铜箔层压板的制造方法，尤其涉及该方法过程中采用的胶粘剂。
背景技术
全球化环保意识的提高，标志着人类走向文明更迈进一步。工业的发展标志着社会的进步，然而，它又给人类赖以生活的地球环境带来不可估量的破坏。电子电器产品也不例外。
随着电子电器产品在人类生活中日益普及，在人类的生活空间中日渐普遍，人类对它的依耐性越来越强，同时，电子电器产品所携带的铅及卤素给人类带来的危害也正慢慢地逼近。
电子电器产品的心脏PCB板中，往往含有或添加一定量的阻燃物质。比较常用的阻燃材料有含卤素类化合物、锑类化合物、含磷类化合物、含氮化合物及一些金属氧化物等。环氧玻璃布覆铜箔层压板是以FR-4为主。FR-4板材，是以溴化环氧为胶粘剂。而溴类物质在1000℃以下燃烧时产生一种致癌物质二噁英，同时，二噁英会严重破坏大气中的臭氧层；可见，溴化环氧的FR-4板，会间接地给人类和环境造成危害。
如何制造一种无卤素FR-4铜箔层压板是技术人员要解决的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种无卤素FR-4铜箔层压板的制造方法，旨在解决上述的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现的：
混胶；
上胶；
排板；
热压成型；
拆卸、加工、检验；
其中在“混胶”步骤中的胶粘剂体系由下述材料按按质量比(单位kg)组成：
含磷环氧树脂 125～143
双氰胺 2.6～3.8
二甲基甲酰胺 30～38
二甲基咪唑 0.060～0.080
氢氧化铝 10～40
二氧化硅 5～20
所述含磷环氧树脂是磷含量为质量2.0～4.0％的环氧树脂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一方面能改善板材的加工性能，另一方面磷、铝形成协同阻燃效应，赋予板材良好的阻燃性能；同时能满足RoHS环保指令(电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令)IPC-4101B/92项(钢性及多层印制板用基材规范/92项)标准要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明是通过以下步骤实现的：
1、混胶；
2、上胶；
3、排板；
4、热压成型；
5、拆卸、加工、检验；
其中在“1”步骤中的胶粘剂体系由下述材料按质量比(单位kg)组成：
含磷环氧树脂 125～143
双氰胺 2.6～3.8
二甲基甲酰胺 30～38
二甲基咪唑 0.06～0.080
氢氧化铝 10～40
二氧化硅 5～20
所述含磷环氧树脂是磷含量为质量2.0～4.0％的环氧树脂。
混胶过程是：先将二甲基甲酰胺、二甲基咪唑、双氰胺在混合釜中搅拌混合溶解，之后加入含磷环氧树脂，搅拌，溶解均匀后加入氢氧化铝、二氧化硅，搅拌2～3小时即可；
在步骤“2”中：将电子级玻璃纤维布在上胶机上涂胶，烘干，制得半固化片；
上胶机烘箱温度：170～210℃
上胶速度：10～20m/min
半固化片的控制参数：
树脂含量：40～48％
胶化时间：80～130s
流动度：20±5％
挥发份：≤0.75％；
在步骤“3”中：将上述半固化片按不同厚度板材要求的工艺数量叠配，覆上铜箔，装配在热压机中；在铜箔方面，电解铜箔厚度可为H OZ、1OZ、2OZ、3OZ。板材尺寸方面，可以有多种规格，如36×48、40×48、42×48、37×49、41×49、43×49及其它(36～43)×(48～49)异型尺寸(单位：英寸)。厚度方面，可以制作0.2～5.0mm不同厚制规格的板材。
在步骤“4”中：
热压温度：135～220℃
压力：20～40kg/cm2
热压时间：30～90min；
在步骤“5”中：
将成型的板材拆卸，利用剪板机进行外形加工，并进行最终的产品检验。
实施例1
1、混胶配方：
含磷环氧树脂(P：2.0％) 133
双氰胺 3.0
二甲基甲酰胺 30
二甲基咪唑 0.070
氢氧化铝 35
二氧化硅 5
2、半固化片控制参数
上胶机烘箱温度：180℃
上胶速度：10m/min
树脂含量：43％
胶化时间：95s
流动度：22％
挥发份：0.30％；
3、排板
4张7628半固化片(0.8mm的板用料量)，铜箔为H OZ。
4、热压成型
热压温度：190℃
压 力：30kg/cm2
热压时间：60min5、基本性能参数(表1)
表1
实施例2
1、混胶配方：
含磷环氧树脂(P：4％) 143
双氰胺 3.6
二甲基甲酰胺 36
二甲基咪唑 0.060
氢氧化铝 15
二氧化硅 10
2、半固化片控制参数
上胶机烘箱温度：200℃
上胶速度：17m/min
树脂含量：46％
胶化时间：90s
流动度：22％
挥发份：0.35％；
3、排板
8张7628半固化片(1.6mm的板用料量)，铜箔为1OZ。
4、热压成型
热压温度：200℃
压 力：30kg/cm2
热压固化时间：60min
5、基本性能参数(表2)
表2
实施例3
1、混胶配方：
含磷环氧树脂(P：3％) 133
双氰胺 3.2
二甲基甲酰胺 34
二甲基咪唑 0.065
氢氧化铝 25
二氧化硅 15
2、半固化片控制参数
上胶机烘箱温度：210℃
上胶速度：18m/min
树脂含量：43％
胶化时间：100s
流动度：22％
挥发份：0.30％；
3、排板
6张7628半固化片(1.2mm的板用料量)，铜箔为2OZ。
4、热压成型
热压温度：210℃
压 力：30kg/cm2
热压时间：60min
5、基本性能参数(表3)
表3
研究表明，在阻燃剂领域内，氮、磷、铝系阻燃剂属环境友好型阻燃剂，对于环氧树脂体系而言，本发明优先选择了磷、铝体系。磷系阻燃剂是以凝聚相脱水、成碳方式阻燃，铝系阻燃剂是以气相、脱水阻燃；二者协同效应，形成一个良好的阻燃体系。
本发明是取替了常规的含溴环氧树脂胶粘剂体系，而是以含磷环氧树脂为主，添加适量的金属氧化物，一方面改善板材的加工性能，另一方面磷、铝形成协同阻燃效应，赋予板材良好的阻燃性能。
众所周知，卤族元素中常见的四种元素包括F、Cl、Br、I。在选择环氧树脂时，除不含这四类元素的阻燃物质外，同时，还不能含有可水解的卤素成份。总之，树脂体系中，卤素元素含量必须尽可能地低。含磷环氧脂不但具有环氧树脂的基本性能，也具有阻燃性能，是本发明的首选材料。
为了达到良好的阻燃性，磷含量越高其阻燃性越好，但树脂体系的加工性能、电性能及吸水性随磷含量的增加而衰减。以磷含量为2～4％的含磷环氧树脂作为胶粘剂的FR-4板材，其综合性能较高。在该体系中，添加适量的金属氧化物及氢氧化铝，对板材的PCB加工性能有明显的改善，同时，也提高了板材的阻燃性。
采用本发明的产品的主要技术参数如表4
表4
本发明的实施：
原材料标准
①电子级E型玻璃纤维布成份标准(表5)
表5
| 成份 | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | Na2O或K2O | B2O3 | Fe2O3 | F2 |
| 含量 | 52～56 | 12～16 | 16～25 | 0～5 | 0～2 | 5～10 | 0.05～0.4 | 0～1.0 |
电子级E型玻璃纤维布7628布性能指标(表6)
表6
| 项目名称 | 标准值 | 项目名称 | 标准值 |
| 厚度(mm) | 0.18±0.018 | 经向断裂强度(N/25mm) | ≥295 |
| 重量(g/m2) | 203±5 | 纬向断裂强度(N/25mm) | ≥250 |
| 经纱密度(根/英寸) | 44 | 碱金属氧化物含量(％) | ≤0.8 |
| 纬纱密度(根/英寸) | 31 |
玻璃纤维布的表面质量按照IPC-4101B标准规执行。
②环氧树脂
环氧树脂属低溴环氧树脂，其性能标准(表7)
表7
| 项目 | 标准 |
| 环氧值(/kg) | 3.0～3.5 |
| 磷含量(％) | 2～3％ |
| 固体含量(％) | 70～80 |
| 可水解氯(ppm) | ≤300 |
| 粘度(mPa·s) | 1000～3500 |
③铜箔
本发明中采用的铜箔使用标准轮廓的电解铜箔(STD)或高延伸率电解铜箔(THE)，其表面质量按照IPC-4101B标准执行，性能指标如表8
表8
③填充料
填充料属特殊的金属氧化物，性能指标按表9执行
表9
| 指标 | 外观 | 粒度 | 小黑点 | 含水量(％) | 金属杂质点(个/20g) |
| 氢氧化铝 | 白色粉沫 | 3μm | 无 | ≤0.2 | ≤8 |
| 二氧化硅 | 白色粉沫 | 2.5μm | 无 | ≤0.2 | ≤8 |
Claims (1)
1.一种无卤素FR-4铜箔层压板的制造方法，是通过以下步骤实现的：
(1)、混胶；
(2)、上胶；
(3)、排板；
(4)、热压成型；
(5)、拆卸、加工、检验；
其中在“(1)”步骤中的胶粘剂体是由下述材料按质量比组成：
所述含磷环氧树脂是磷含量为质量2.0～4.0％的环氧树脂；
混胶过程是：先将二甲基甲酰胺、二甲基咪唑、双氰胺在混合釜中搅拌混合溶解，之后加入含磷环氧树脂，搅拌，溶解均匀后加入氢氧化铝、二氧化硅，搅拌2～3小时即可；其中在步骤“(2)”中：将电子级玻璃纤维布在上胶机上涂胶，烘干，制得半固化片；
上胶机烘箱温度：170～210℃
上胶速度：10～20m/min
半固化片的控制参数：
树脂含量：40～48％
胶化时间：80～130s
流动度：20±5％
挥发份：≤0.75％；
在步骤“(3)”中：将上述半固化片按不同厚度板材要求的工艺数量叠配，覆上铜箔，装配在热压机中；
在步骤“(4)”中：
热压温度：135～220℃
压力：20～40kg/cm2
热压时间：30～90min；
在步骤“(5)”中：
将成型的板材拆卸，利用剪板机进行外形加工，并进行最终的产品检验。
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