CN111050469A - 一种高耐热性高cti无铅覆铜板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐热性高CTI无铅覆铜板及其制备方法，其中覆铜板包括两层铜箔层和绝缘介质层；绝缘介质层由2张面料层和2‑6张芯料层组成，面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；第一树脂胶液包括以下重量份的成分：300‑400份改性酚醛树脂、200‑300份环氧树脂、1‑5份硼酸、100‑200份四溴双酚A、100‑150份纳米硫酸钡和100‑150份改性的氢氧化铝；第二树脂胶液包括以下重量份的成分：300‑400份改性酚醛树脂、200‑300份低溴环氧树脂、1‑5份硼酸、100‑200份四溴双酚A和1‑5份固化剂。本发明通过对绝缘层面料的配方组成成分调整以及对环氧树脂体系及酚醛树脂体系的选择，来提高覆铜板的耐热性及CTI。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料及制备技术领域，特别涉及一种无铅覆铜板及其制备方法。
背景技术
当高分子绝缘材料表面受到带正负离子溶液污染物的污染时，在外加一定电压作用下，绝缘层表面容易发生漏电电流，进而产生闪络放电，放电电弧生成的热与电火花会导致绝缘层表面起火、碳化，形成漏电通道与痕迹，这种现象称之为漏电起痕。对于印制电路板来说，漏电起痕现象的出现将导致绝缘下降甚至失效，严重影响到电子产品的绝缘安全可靠性，因此在潮湿、易污染环境下使用的印制电路板中，具备高的相对耐漏电起痕指数(也称CTI)基板材料得到了广泛采用。
但是，随着电子电器产品的日趋高性能与多功能化，印刷电路板的线路更加复杂和密集，电路板层数也由双面向多层化方向发展，，特别是在无铅化浪潮的推动下，原有的元件焊接工艺被无铅焊接工艺取代，焊接温度比以前高出20℃以上，对板材的热可靠性提出了更高的要求。在耐漏电起痕能力上，试验也显示随着溴含量的减少，耐漏电起痕能力却随之增强；从阻燃的角度看，溴含量越高，其阻燃效果越好，降低溴的用量，势必带来阻燃不足的现象，因此，溴含量的确定需均衡阻燃与CTI两者间的关系。
因此，对传统的高CTI板材来说，除了要保持高CTI特性外，还必须有优良的耐热性及阻燃，才能满足无铅焊接及多层板加工的新需求。
发明内容
对为了解决上述技术问题，即，为了提高电子产品的安全可靠性，特别是印制电路板是在潮湿、易污染环境条件下使用的绝缘可靠性，本发明提供了一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，通过对绝缘层面料的配方组成成分调整以及对环氧树脂体系及酚醛树脂体系的选择，来提高覆铜板的耐热性及CTI。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：本发明提供了一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，所述覆铜板包括两层铜箔层、及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层；所述绝缘介质层由4-8张预浸料层组成，其中2张面料层和2-6张芯料层，所述面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；
所述第一树脂胶液包括以下重量份的成分：300-400份改性酚醛树脂、200-300份环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A、100-150份纳米硫酸钡和100-150份改性的氢氧化铝；
所述第二树脂胶液包括以下重量份的成分：300-400份改性酚醛树脂、200-300份低溴环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A和1-5份固化剂。
进一步地说，所述固化剂为双酚A型线性酚醛树脂。
进一步地说，每一所述铜箔层的厚度皆为3-150μm。
进一步地说，所述改性的氢氧化铝是指经过脱水处理去掉0.5-1个结晶水的氢氧化铝。
进一步地说，所述玻璃布是开纤玻璃布。
本发明还提供了一种所述的高耐热性高CTI无铅覆铜板的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、
A1：制备面料层用的第一树脂胶液：按重量份计，将300-400份改性酚醛树脂、200-300份环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A、100-150份纳米硫酸钡和100-150份改性氢氧化铝加入搅拌机中，在20-50℃搅拌3-6h；
A2：制备芯料层用的第二树脂胶液：按重量份计，将300-400份改性酚醛树脂、200-300份低溴环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A和1-5份固化剂加入搅拌机中，在20-50℃搅拌3-6h；
步骤S2、
B1：将步骤S1制得的第一树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在150-300℃的条件下烘干1-8分钟，制得面料层的玻璃布浸胶料片；
B2：将步骤S1制得的第二树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在150-300℃的条件下烘干1-8分钟，制得芯料层的玻璃布浸胶料片；
步骤S3、根据最终制备的覆铜板所需的厚度和形状结构，取多张步骤S2制得的玻璃布浸胶料片进行裁切后叠置在一起，面料层的玻璃布浸胶料片位于外层，芯料层的玻璃布浸胶料片置于内层，最后，分别在两面料层的外面覆有一张铜箔，形成叠构；
步骤S4、将步骤S3制得的叠构在真空度为700～730mmHg、温度为150-300℃的条件下热压100-180min，冷却，制得所需的覆铜板。
本发明的有益效果是：
本发明包括两层铜箔层及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层，绝缘介质层由4-8张预浸料层组成，其中2张面料层和2-6张芯料层，面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，通过对第一树脂胶液成分的选择，采用改性的酚醛树脂配合低溴环氧树脂并掺用组分硫酸钡、耐热改性的高耐热氢氧化铝，并通过合理的配比，通过多次试验测试，其能提高覆铜板的CTI及耐热性；通过对第二树脂胶液成分的选择，采用改性的酚醛树脂配合低溴环氧树脂再配合固化剂，提高基板的耐热性及达到UL94 V0的阻燃等级；
因此通过对面料层和芯料层的成分和配比的选择，使得本发明的覆铜板相比漏电起痕指数和玻璃化转变温度比较市场同类高端产品尤为出色，极大提高印制电路板是在潮湿、易污染环境条件下使用的绝缘可靠性，同时粘结性、PCB加工性、膨胀系数、耐CAF性、吸水率等各方面亦均可满足高阶产品制程的需求，可完全适用于高阶多层板的制程；对下游PCB的实际应用、加工各方面问题进行针对性研究，在性能均衡性上充分考虑，全面的将板材各方面性能应用发挥到最佳。
本发明的上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的覆铜板的结构示意图；
附图中各部分标记如下：
铜箔层100、绝缘介质层200、面料层201、芯料层202。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
本发明中的“第一、第二”等，仅用于区别，并不限制本发明的保护范围。
实施例：一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，如图1所示，所述覆铜板包括两层铜箔层100、及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层200；所述绝缘介质层由4-8张预浸料层组成，其中2张面料层201和2-6张芯料层202，所述面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；
所述第一树脂胶液包括以下重量份的成分：300-400份改性酚醛树脂、200-300份环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A、100-150份纳米硫酸钡和100-150份改性的氢氧化铝；
所述第二树脂胶液包括以下重量份的成分：300-400份改性酚醛树脂、200-300份低溴环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A和1-5份固化剂。
所述固化剂为双酚A型线性酚醛树脂。
每一所述铜箔层的厚度皆为3-150μm。
所述改性的氢氧化铝是指经过脱水处理去掉0.5-1个结晶水(或者表面进行过其它特殊处理)的氢氧化铝。
所述玻璃布是开纤玻璃布。所述开纤玻璃布是耐CAF(离子迁移)的开纤玻璃布。
实施例1：一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，所述覆铜板包括两层铜箔层、及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层；所述铜箔层的厚度为35μm，所述绝缘介质层由8张预浸料层组成，其中2张面料层和6张芯料层，所述面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；该覆铜板的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、A1：制备面料层用的第一树脂胶液：按重量份计，将320份改性酚醛树脂、210份环氧树脂、2份硼酸、120份四溴双酚A、100份纳米硫酸钡和100份改性氢氧化铝加入搅拌机中，在30℃搅拌3.5h；
A2：制备芯料层用的第二树脂胶液：按重量份计，将320份改性酚醛树脂、210份低溴环氧树脂、2份硼酸、120份四溴双酚A和2份固化剂加入搅拌机中，在30℃搅拌3.5h；
步骤S2、B1：将步骤S1制得的第一树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在180℃的条件下烘干3分钟，制得面料层的玻璃布浸胶料片；
B2：将步骤S1制得的第二树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在180℃的条件下烘干3分钟，制得芯料层的玻璃布浸胶料片；
步骤S3、根据最终制备的覆铜板所需的厚度和形状结构，取8张步骤S2制得的玻璃布浸胶料片进行裁切后叠置在一起，面料层的玻璃布浸胶料片位于外层，芯料层的玻璃布浸胶料片置于内层，最后，分别在两面料层的外面覆有一张铜箔，形成叠构；
步骤S4、将步骤S3制得的叠构在真空度为700mmHg、温度为180℃的条件下热压120min，冷却，制得所需的覆铜板。
实施例2：一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，所述覆铜板包括两层铜箔层、及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层；所述铜箔层的厚度为50μm，所述绝缘介质层由8张预浸料层组成，其中2张面料层和6张芯料层，所述面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；该覆铜板的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、A1：制备面料层用的第一树脂胶液：按重量份计，将380份改性酚醛树脂、270份环氧树脂、4份硼酸、180份四溴双酚A、150份纳米硫酸钡和150份改性氢氧化铝加入搅拌机中，在50℃搅拌5h；
A2：制备芯料层用的第二树脂胶液：按重量份计，将380份改性酚醛树脂、270份低溴环氧树脂、4份硼酸、180份四溴双酚A和4份固化剂加入搅拌机中，在50℃搅拌5h；
步骤S2、B1：将步骤S1制得的第一树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在250℃的条件下烘干5分钟，制得面料层的玻璃布浸胶料片；
B2：将步骤S1制得的第二树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在250℃的条件下烘干5分钟，制得芯料层的玻璃布浸胶料片；
步骤S3、根据最终制备的覆铜板所需的厚度和形状结构，取8张步骤S2制得的玻璃布浸胶料片进行裁切后叠置在一起，面料层的玻璃布浸胶料片位于外层，芯料层的玻璃布浸胶料片置于内层，最后，分别在两面料层的外面覆有一张铜箔，形成叠构；
步骤S4、将步骤S3制得的叠构在真空度为730mmHg、温度为250℃的条件下热压160min，冷却，制得所需的覆铜板。
实施例3：一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，所述覆铜板包括两层铜箔层、及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层；所述铜箔层的厚度为100μm，所述绝缘介质层由5张预浸料层组成，其中2张面料层和3张芯料层，所述面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；该覆铜板的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、A1：制备面料层用的第一树脂胶液：按重量份计，将300份改性酚醛树脂、300份环氧树脂、3份硼酸、150份四溴双酚A、130份纳米硫酸钡和120份改性氢氧化铝加入搅拌机中，在20℃搅拌3h；
A2：制备芯料层用的第二树脂胶液：按重量份计，将300份改性酚醛树脂、300份低溴环氧树脂、3份硼酸、150份四溴双酚A和1份固化剂加入搅拌机中，在20℃搅拌3h；
步骤S2、B1：将步骤S1制得的第一树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在150℃的条件下烘干1分钟，制得面料层的玻璃布浸胶料片；
B2：将步骤S1制得的第二树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在150℃的条件下烘干1分钟，制得芯料层的玻璃布浸胶料片；
步骤S3、根据最终制备的覆铜板所需的厚度和形状结构，取5张步骤S2制得的玻璃布浸胶料片进行裁切后叠置在一起，面料层的玻璃布浸胶料片位于外层，芯料层的玻璃布浸胶料片置于内层，最后，分别在两面料层的外面覆有一张铜箔，形成叠构；
步骤S4、将步骤S3制得的叠构在真空度为710mmHg、温度为200℃的条件下热压100min，冷却，制得所需的覆铜板。
实施例4：一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，所述覆铜板包括两层铜箔层、及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层；所述铜箔层的厚度为120μm，所述绝缘介质层由4张预浸料层组成，其中2张面料层和2张芯料层，所述面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；该覆铜板的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、A1：制备面料层用的第一树脂胶液：按重量份计，将400份改性酚醛树脂、200份环氧树脂、1份硼酸、100份四溴双酚A、120份纳米硫酸钡和130份改性氢氧化铝加入搅拌机中，在40℃搅拌4.5h；
A2：制备芯料层用的第二树脂胶液：按重量份计，将400份改性酚醛树脂、200份低溴环氧树脂、1份硼酸、100份四溴双酚A和5份固化剂加入搅拌机中，在40℃搅拌4.5h；
步骤S2、B1：将步骤S1制得的第一树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在300℃的条件下烘干6分钟，制得面料层的玻璃布浸胶料片；
B2：将步骤S1制得的第二树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在300℃的条件下烘干6分钟，制得芯料层的玻璃布浸胶料片；
步骤S3、根据最终制备的覆铜板所需的厚度和形状结构，取4张步骤S2制得的玻璃布浸胶料片进行裁切后叠置在一起，面料层的玻璃布浸胶料片位于外层，芯料层的玻璃布浸胶料片置于内层，最后，分别在两面料层的外面覆有一张铜箔，形成叠构；
步骤S4、将步骤S3制得的叠构在真空度为720mmHg、温度为220℃的条件下热压140min，冷却，制得所需的覆铜板。
实施例5：一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，所述覆铜板包括两层铜箔层、及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层；所述铜箔层的厚度为150μm，所述绝缘介质层由7张预浸料层组成，其中2张面料层和5张芯料层，所述面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；该覆铜板的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、A1：制备面料层用的第一树脂胶液：按重量份计，将350份改性酚醛树脂、250份环氧树脂、5份硼酸、200份四溴双酚A、140份纳米硫酸钡和110份改性氢氧化铝加入搅拌机中，在35℃搅拌6h；
A2：制备芯料层用的第二树脂胶液：按重量份计，将350份改性酚醛树脂、250份低溴环氧树脂、5份硼酸、200份四溴双酚A和3份固化剂加入搅拌机中，在35℃搅拌6h；
步骤S2、B1：将步骤S1制得的第一树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在200℃的条件下烘干8分钟，制得面料层的玻璃布浸胶料片；
B2：将步骤S1制得的第二树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在200℃的条件下烘干8分钟，制得芯料层的玻璃布浸胶料片；
步骤S3、根据最终制备的覆铜板所需的厚度和形状结构，取7张步骤S2制得的玻璃布浸胶料片进行裁切后叠置在一起，面料层的玻璃布浸胶料片位于外层，芯料层的玻璃布浸胶料片置于内层，最后，分别在两面料层的外面覆有一张铜箔，形成叠构；
步骤S4、将步骤S3制得的叠构在真空度为725mmHg、温度为300℃的条件下热压180min，冷却，制得所需的覆铜板。
以上5个实施例的无铅覆铜板与同类覆铜板性能测试结果表，如表1所示
表1:5个实施例的无铅覆铜板与普通无铅覆铜板性能测试表
其中，耐热性的测试方法按照GB/T11026.1电气绝缘材料耐热性测试标准进行；来提高覆铜板的耐热性及CTI
CTI的测试方法按照GB/T 4207-2012---固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法进行。
从上述性能测试表可以得出，本实施例的覆铜板相比漏电起痕指数和玻璃化转变温度，即耐热性，比较市场同类高端产品尤为突出。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种高耐热性高CTI无铅覆铜板，其特征在于：所述覆铜板包括两层铜箔层、及位于该两层铜箔层之间的绝缘介质层；所述绝缘介质层由4-8张预浸料层组成，其中2张面料层和2-6张芯料层，所述面料层由玻璃布浸在第一树脂胶液中经烘干制得的预浸料层，所述芯料层由玻璃布浸在第二树脂胶液中经烘干制得的预浸料层；
所述第一树脂胶液包括以下重量份的成分：300-400份改性酚醛树脂、200-300份环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A、100-150份纳米硫酸钡和100-150份改性的氢氧化铝；
所述第二树脂胶液包括以下重量份的成分：300-400份改性酚醛树脂、200-300份低溴环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A和1-5份固化剂。
2.根据权利要求1所述的高耐热性高CTI无铅覆铜板，其特征在于：所述固化剂为双酚A型线性酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述的高耐热性高CTI无铅覆铜板，其特征在于：每一所述铜箔层的厚度皆为3-150μm。
4.根据权利要求1所述的高耐热性高CTI无铅覆铜板，其特征在于：所述改性的氢氧化铝是指经过脱水处理去掉0.5-1个结晶水的氢氧化铝。
5.根据权利要求1所述的高耐热性高CTI无铅覆铜板，其特征在于：所述玻璃布是开纤玻璃布。
6.一种权利要求1所述的高耐热性高CTI无铅覆铜板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、
A1：制备面料层用的第一树脂胶液：按重量份计，将300-400份改性酚醛树脂、200-300份环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A、100-150份纳米硫酸钡和100-150份改性氢氧化铝加入搅拌机中，在20-50℃搅拌3-6h；
A2：制备芯料层用的第二树脂胶液：按重量份计，将300-400份改性酚醛树脂、200-300份低溴环氧树脂、1-5份硼酸、100-200份四溴双酚A和1-5份固化剂加入搅拌机中，在20-50℃搅拌3-6h；
步骤S2、
B1：将步骤S1制得的第一树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在150-300℃的条件下烘干1-8分钟，制得面料层的玻璃布浸胶料片；
B2：将步骤S1制得的第二树脂胶液涂覆在玻璃布的双面，在150-300℃的条件下烘干1-8分钟，制得芯料层的玻璃布浸胶料片；
步骤S3、
根据最终制备的覆铜板所需的厚度和形状结构，取多张步骤S2制得的玻璃布浸胶料片进行裁切后叠置在一起，面料层的玻璃布浸胶料片位于外层，芯料层的玻璃布浸胶料片置于内层，最后，分别在两面料层的外面覆有一张铜箔，形成叠构；
步骤S4、
将步骤S3制得的叠构在真空度为700～730mmHg、温度为150-300℃的条件下热压100-180min，冷却，制得所需的覆铜板。
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