CN101857735B

CN101857735B - 积层板的二氧化硅共熔物填料及其制备方法

Info

Publication number: CN101857735B
Application number: CN 200910133365
Authority: CN
Inventors: 彭义仁; 周立明; 余利智; 何景新; 周振崇
Original assignee: Sibelco Asia Pte Ltd; Elite Material Co Ltd
Current assignee: Sibelco Asia Pte Ltd; Elite Material Co Ltd
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: CN101857735A

Abstract

本发明公开了一种二氧化硅共熔物，用以与一100重量份的粘着剂以及一骨干材组成一介电层胶片，借以制作出一改良积层板，该二氧化硅共熔物相对于该粘着剂的重量份为10～90，并且包含以下成分及重量百分比：二氧化硅，其重量百分比为55～65wt％；三氧化二铝，其重量百分比为12～22wt％；三氧化二硼，其重量百分比为5～15wt％；氧化钙，其重量百分比为4～12wt％；氧化镁，其重量百分比为0～6wt％；以及一混合金属氧化物，由氧化钠、氧化钾与三氧化二铁所组成，其重量百分比小于1wt％。

Description

积层板的二氧化硅共熔物填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅共熔物，尤其涉及一种用以与一粘着剂以及一骨干材组成一介电层胶片的二氧化硅共熔物。

背景技术

在日常生活中，积层板(Laminate)通常是广泛布设线路制作成印刷电路板，再于印刷电路板上设置电子组件，借以制作成各种消费性电子产品。积层板通常包含介电层与导电层，在实务运用层面上，导电层通常是由导电性佳的金属或其合金所组成，其中又以铜箔最为常见。介电层通常可包含骨干材(mainsupport material；又可称为补强材)与粘着剂，其本身通常是与导电层彼此接着，并且具备特定的介电性质。

在利用现有技术制作印刷线路板时，会采用积层板，一般常称为铜箔基板(Copper clad laminate)，在制作积层板时，会利用粘着剂与至少一填料混合后再涂布于骨干上，烘烤形成半固化状态的介电层胶片，再利用铜箔(即导电层)上下包覆一张或多张迭合的介电层胶片，经高温压合后形成积层板。接着，可在积层板两面导电层制成线路，成为双面线路板，再由多组双面线路板与半固化的介电层胶片交错迭合，经高温压合后形成多层印刷电路板，再经钻孔及电镀以连接层间的线路；或将多组双面线路板先钻孔、电镀后再与半固化的介电层胶片交错迭合，经高温压合后形成多层高密度连接(High densityinterconnection)印刷电路板。

在实务运用上，多层印刷电路板或高密度连接印刷电路板需由数千至数万电镀后孔洞进行层间线路连接，为了便于钻孔，以及减少钻头在钻孔过程中的磨耗，在一般状况下，积层板的硬度不宜太大。

同时，在实务运用上，由于介电层与导电层通常是彼此接着以形成积层板，为了在加工过程(如钻孔、焊接、裁切、插接组件等)中，确保积层板的介电层与导电层不会彼此剥离(peeling)，通常会要求介电层与导电层之间必须具备足够的接着力。

此外，由于在制作上述的消费性电子产品时，通常会对印刷电路板进行至少一次的焊接作业，借以将电子元件与电路彼此电性连接；因此，在实务运用上，通常也会要求印刷电路板必须具备足够的耐热能力及较小的铅直方向膨胀系数，以避免在焊接过程中，造成线路板的分层或变形，失去应有功能。

放眼现有改良积层板的填料技术中，通常是采用氢氧化铝、滑石粉、二氧化硅或氧化铝充当填料，此外，对于无卤积层板，为了使介电层具备较佳的阻燃性，通常可额外添加特定份量的氢氧化铝来提升介电层的阻燃效果。

然而，经由实验证明，在利用氢氧化铝充当填料时，所制作出的积层板虽然具有较佳的阻燃性，普遍存在焊锡耐热性不佳的问题。在利用滑石粉充当填料时，所制作出的积层板普遍存在焊锡耐热性不佳与铜箔接着力不足的问题。在利用二氧化硅充当填料时，所制作出的积层板普遍存在硬度过高，导致钻针损耗率遽增的问题。在利用氧化铝充当填料时，所制作出的积层板也普遍存在硬度过高，导致钻针损耗率遽增的问题。上述问题都将会在实施方式中，提供相关的实验数据加以左证，在此暂时不予以详述。

基于以上因素，本案发明人深感实有必要开发出一种新的填料，借以使所制作出的电路基板同时可以解决上述焊锡耐热性不佳、铜箔接着力不足、硬度过高与钻针损耗率遽增等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种积层板的二氧化硅共熔物填料，以解决现有技术所提供的填料在制作成积层板后，普遍存在焊锡耐热性不佳、铜箔接着力不足、硬度过高与钻针损耗率遽增等问题。

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段是提供一种二氧化硅共熔物，其用以与一100重量份的粘着剂以及一骨干材(main support material)组成一介电层胶片，该二氧化硅共熔物相对于该粘着剂的重量份为10～90，并且包含以下成分及重量百分比：二氧化硅(SiO₂)，其重量百分比为55～65wt％；三氧化二铝(Al₂O₃)，其重量百分比为12～22wt％；三氧化二硼(B₂O₃)，其重量百分比为5～15wt％；氧化钙(CaO)，其重量百分比为4～12wt％；氧化镁(MgO)，其重量百分比为0～6wt％；以及一混合金属氧化物，由氧化钠(Na₂O)、氧化钾(K₂O)与三氧化二铁(Fe₂O₃)所组成，其重量百分比小于1wt％。

本发明对照现有技术的功效：

经过以本发明所提供的二氧化硅共熔物充当填料制作出的积层板，与现有技术以氢氧化铝、滑石粉、二氧化硅或氧化铝充当填料所制作出的积层板进行对照实验后，证明以本发明所提供的二氧化硅共熔物充当填料制作出的积层板不论在焊锡耐热性、铜箔接着力、硬度与造成钻针损耗的情形，都可符合一般实务运用上的标准。本发明在产业利用上具有较佳的经济价值与功效。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的二氧化硅共熔物的简易制作流程图；

图2为钻针对实验组积层板钻2500孔后的磨损影像；

图3为钻针对对照组一积层板钻2500孔后的磨损影像；

图4为钻针对对照组二积层板钻2500孔后的磨损影像；

图5为钻针对对照组三积层板钻2500孔后的磨损影像；以及

图6为钻针磨耗量的量测与计算方式。

其中，附图标记：

CE：切削边缘

CC：切削转角

W：磨耗量

具体实施方式

由于本发明所提供的二氧化硅共熔物，可充当填料而广泛运用于制作各种积层板，并可进一步运用于制作各种电子产品，其组合实施方式更是不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举其中一个较佳实施例加以具体说明，并进行对照实验来验证其功效。

首先，请参阅图1，其为本发明较佳实施例的二氧化硅共熔物的简易制作流程图。如图1所示，在制作二氧化硅共熔物时，必须先将二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(Al₂O₃)、三氧化二硼(B₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)以及一混合金属氧化物分别依照55～65wt％、12～22wt％、5～15wt％、4～12wt％、0～6wt％以及小于1wt％的重量百分比加以混合，借以形成一混合物(步骤110)。

在本较佳实施例中，二氧化硅(SiO₂)的重量百分比为61.0％；三氧化二铝(Al₂O₃)的重量百分比为17.5wt％；三氧化二硼(B₂O₃)的其重量百分比为11.5wt％；氧化钙(CaO)的重量百分比为8.0wt％；氧化镁(MgO)的重量百分比为1.5wt％；混合金属氧化物是由氧化钠(Na₂O)、氧化钾(K₂O)与三氧化二铁(Fe₂O₃)所组成，且氧化钠(Na₂O)的重量百分比为0.042wt％，氧化钾(K₂O)的重量百分比为0.025wt％，三氧化二铁(Fe₂O₃)的重量百分比为0.035wt％。

接着，可将混合物加热共熔，以形成二氧化硅共熔物(步骤120)，所谓共熔是泛指将上述所有组成成分在一共熔条件(包含特定的温度、压力与组成比例条件)下彼此互熔，形成一相成分均匀的共熔物。举凡在材料学领域技术人员，自当可以了解上述关于共熔的定义，在此就不再予以赘述。

在形成二氧化硅共熔物后，可将经过加热共熔后的混合物加以研磨，借以形成粉末状的二氧化硅共熔物(步骤130)。最后，可将粉末状的二氧化硅共熔物依据粒径大小区分成至少一粒径等级，使各粒径等级的粉末状的二氧化硅共熔物具有相近的粒径尺寸(步骤140)，而采用小于100um粒径的二氧化硅填料于日后制作积层板。

接着，为了进一步证明本发明所提供的二氧化硅共熔物在制作成积层板之后，具备以上所揭示的种种优点，以下将进一步进行一连串的对照实验。在进行对照实验之前，必须先说明利用本发明制作积层板的方式。

在利用本发明所提供的二氧化硅共熔物制作成积层板时，必须先将65重量份的酚醛清漆型环氧树脂(phenol-formaldehyde novolac resin)35重量份的直链型环氧树脂混合成一100重量份的环氧树脂(可视为一粘着剂)。在本专利说明书中所指的“重量份”，是指一种相对的重量比较关系，以环氧树脂的重量为基准，定义为100重量份。同时，可将40重量份的酚醛清漆硬化剂(phenol-formaldehyde novolac hardener)与上述100重量份的环氧树脂加以搅拌混合60分钟。

接着，可再加入55重量份的本发明较佳实施例所提供的二氧化硅共熔物、0.4重量份的硅烷偶合剂(silane coupling agent)、0.15重量份的咪唑促进剂(imidazo-accelerator)以及15重量份的丙二醇甲醚稀释剂(propyleneglycol methyl ester thinner；PM thinner)，并将上述所有成分高速搅拌180分钟已充份混合均匀，以成为一浆料，最后，在将混合好的浆料涂布在一骨干材(main support material；又可称为补强材)上，借以制成一介电层胶片。

在本实施例中，所述的骨干材可为一玻璃纤维布。此外，由于在上述步骤140中，可将粉末状的二氧化硅共熔物依据粒径大小区分成至少一粒径等级，使各粒径等级的粉末状的二氧化硅共熔物具有相近的粒径尺寸；因此，选择粒径小于100um粉末状的二氧化硅共熔物来充当填料，使上述介电层胶片的结构更为均匀。

最后，可在一片介电层胶片上下面覆盖导电膜热压压合成一积层板；抑或，先将数片彼此迭合后，再于上下面覆盖导电膜热压压合成另一种积层板。在本发明较佳实施例中，所使用的介电层胶片共计8片，介电层的骨干材为7628玻璃纤维布，基重为210g/m²。导电膜可为一铜箔，铜箔的规格为1盎司/平方英呎(oz/ft²)。积层板可为一铜箔基板，其厚度约为1.6公厘。

接着，可分别选用氢氧化铝、滑石粉、二氧化硅或氧化铝充当填料制作出积层板，并与本发明较佳实施例所制作出的积层板进行种种的对照实验，其实验结果如下表所示。

如上表所示，在上述的对照实验中，包含基板焊锡耐热性测试、铜箔接着力测试与钻针磨耗量测试。利用氢氧化铝、滑石粉、二氧化硅或氧化铝充当填料分别制作出积层板分别定义为对照组一积层板、对照组二积层板、对照组三积层板与对照组四积层板。同时，利用本发明较佳实施例所提供的二氧化硅共熔物制作成积层板可定义为实验组积层板。

在上表中，在实验组积层板、对照组一积层板、对照组二积层板、对照组三积层板分别钻2500孔后的钻针磨损影像分别显示于图2至图5。钻针磨耗量的量测计算方式如图6所示。请参阅图6，在钻针钻孔2500次后，由于钻针的一切削边缘(cutting edge)CE会分别不断与上述的各种积层板产生接触磨耗，在切削边缘CE的一切削转角(cutting corner)CC处会产生磨耗，磨耗量W主要是对切削转角CC处进行量测，其量测与计算方式如图6所示。

如上表所示，在对照组一积层板的基板焊锡288℃耐热性测试中，只能承受小于10回的焊锡耐热性测试，显见其存在焊锡耐热性不佳的问题。在对照组二积层板的基板焊锡耐热性测试与铜箔接着力测试中，对照组二电路基板只能承受小于15回的焊锡耐热性测试，其铜箔接着力小于7.0磅/英时(单位宽度下)，显见其存在焊锡耐热性不佳与铜箔接着力不足的问题。在对照组三积层板的钻针磨耗量测试中，在钻2500孔后的磨耗量高达225.5微米(μm)，显见其存在硬度过高，导致钻针损耗率遽增的问题。在对照组四积层板钻针磨耗量测试中，在钻不到2500孔后，甚至还因过度损坏而不堪使用。显见其所存在的硬度过高与钻针损耗率过高的问题更为严重。

相较之下，在实验组积层板的基板焊锡耐热性测试、铜箔接着力测试中，实验组积层板都具备相当不错的基板焊锡耐热能力与铜箔接着力。尽管实验组积层板在钻针磨耗量测试中的磨耗率较对照组一积层板及对照组二积层板略高，但其已在一般可接受的范围内，且相较于对照组一积层板的存在焊锡耐热性不佳的问题，以及照组二积层板所存在焊锡耐热性不佳与铜箔接着力不足的问题，本发明所提供的二氧化硅共熔物所制成的实验组积层板不论在莫式硬度、基板焊锡耐热性测试、铜箔接着力测试与钻针磨耗量测试上，都可符合一般实务运用上的标准。显而易见地，本发明在产业力用上具有绝佳的经济价值与功效。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种积层板的二氧化硅共熔物填料，用以与一100重量份的粘着剂以及一骨干材组成一介电层胶片，借以制作出该积层板，该二氧化硅共熔物的粒径尺寸小于100微米，且相对于该粘着剂的重量份为10～90，并且包含以下成分：

二氧化硅，其重量百分比为p wt％；

三氧化二铝，其重量百分比为q wt％；

三氧化二硼，其重量百分比为r wt％；

氧化钙，其重量百分比为s wt％；

氧化镁，其重量百分比为t wt％；以及

一混合金属氧化物，由氧化钠、氧化钾与三氧化二铁所组成，其重量百分比为u wt％；

其中，55＜p＜65，12＜q＜22，5＜r＜15，4＜s＜12，0＜t＜6，u＜1，且p+q+r+s+t+u≤100。

2.根据权利要求1所述的积层板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，该粘着剂为一热硬化型粘着剂。

3.根据权利要求2所述的积层板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，该热硬化型粘着剂为一环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的积层板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，该骨干材为一玻璃纤维布。

5.根据权利要求1所述的积层板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，至少一上述的介电层胶片与至少一导电膜热压压合成一积层板。

6.根据权利要求5所述的积层板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，该导电膜为一铜箔，且该积层板为一铜箔基板。

7.一种积层板的二氧化硅共熔物填料的制备方法，利用一共熔工艺加以制作，该共熔工艺包含以下步骤：

(a)将二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二硼、氧化钙、氧化镁、以及该混合金属氧化物依照权利要求1所述的重量百分比加以混合，以形成一混合物；以及

(b)将该混合物加热共熔，以形成该二氧化硅共熔物。

8.根据权利要求7所述的积层板的二氧化硅共熔物填料的制备方法，其特征在于，该共熔工艺还包含一步骤b1，其是将经过加热共熔后的该混合物加以球磨，借以形成粉末状的该二氧化硅共熔物。

9.根据权利要求8所述的积层板的二氧化硅共熔物填料的制备方法，其特征在于，该共熔工艺还包含一步骤b2，其是将粉末状的该二氧化硅共熔物依据粒径大小区分成至少一粒径等级，使各粒径等级的粉末状的该二氧化硅共熔物具有相近的粒径尺寸。