CN1206546A - 用于印刷电路的采用单向性玻璃织物的叠层 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种采用单向性玻璃织物制成的用于印刷线路的叠层,该单向性玻璃织物是由连续的丝线制成的,该丝线经加捻而成,具有低的加捻度或没有捻度并具有不同的克重量,该单向性玻璃织物采用5.5到22特玻璃线用罗纱交织法以最多到20cm的间距经向交叉编织。制造印刷线路时应用这些叠层在表面粗糙度和波度、尺寸稳定性、均匀性和可加工性方面提供了许多优点。

Description

用于印刷电路的采用单向性 玻璃织物的叠层

本发明涉及印刷电路的叠层，尤其是包括通过在还没完全硬化的环氧树脂(半固化，B阶(Pre-Preg B-stage))中浸渍而变成薄片的单向性玻璃织物的玻璃强化树脂(GRR)薄片，当将这些薄片十字交叉地排列放置在彼此的顶部且加压并烘烤树脂时，就变成主要用作印刷电路(PWB)基底的一个叠层。

在印刷电路(PWB)结构中采用的绝缘叠层主要采用玻璃织物和环氧树脂制成。

玻璃和树脂的组合使结构材料充分满足电子元件市场广泛的应用范围所需要的性能。

可是，由于技术的发展，尤其是以电子器件的微型化和厚度更薄以及印刷线路的铜印制线密集度更高为标志的技术的发展，需要不断地改进玻璃强化树脂叠层。

特别是目前需要对叠层的下述性能进行改进：外表，表面粗糙度和波度，尺寸稳定性，均匀一致性以及钻孔性能。

通常用于薄片的标准玻璃织物正开始显示出对市场所需要的质量方面的改进的不适应性。

此外，电子元件市场也不能应付已成为一种批量生产制品的产品成本的大幅度增加。因此，从根本上改变生产制造PWB方式的所有解决方案都不会引起人们的注意。

已经提出来的解决这个问题的一些最早的方法是将玻璃织物用作叠层结构的基部，但所有这些方法有一些基本的缺陷。

欧洲专利EP 0，478，051描述了一种由交替沿0°／90°方向的只用树脂浸渍的纤维的沉积而制成的一个平层的连续制造方法。

该系统的某些技术方面不是特别合适的，因为纤维在整个制造过程期间必须保持拉紧状态，而且尤其是其设备是非生产性的且非常复杂，且包含了复杂和昂贵机械的使用。

欧洲专利EP 93 01919也描述了一种由预浸渍过树脂的纤维的连接和连续模压而形成的叠层的制造方法；然而，如所有的提出仅使用预浸渍丝线的系统一样，该系统也有不能提供良好的模压压力，导致细小间隙在印刷薄片内的聚集，随后带来电子产品性能的恶化的缺陷。电子产品性能恶化的进一步的问题可能是由沿完全没有交织点的长丝出现的裂纹造成的。此外该系统是笨重的且需要一全新的车间设计。

在1996年2月8日由同一申请人申请的专利申请MI96A000237描述了一种由连续丝线制成的单向性玻璃织物(UDF)，该丝线是被加捻成的，有低的加捻度或无捻度，它具有不同的克重量并通过一种接结方式与细玻璃丝线交叉编织在一起。这种织物可允许制造印刷线路叠层，它满足不断微型化的这种需要。在这个专利中，描述了用于制造印刷线路的玻璃强化树脂叠层的单向玻璃织物的使用，可是，没有给出有关能克服前述问题的纤维取向方面的详细描述。

现在已经发现通过以交替0°和90°取向的这种特殊的相互关系排列单向性玻璃织物的各不同层，就可能得到这样一种玻璃加强型树脂薄片(或叠层)，它使印刷线路结构能满足叠层的低表面粗糙度、尺寸稳定性以及可加工性这样的要求。

因此，本发明涉及一种由单向性玻璃织物构成的玻璃加强型树脂薄片，所述单向性玻璃织物由连续丝线制成，该丝线是经加捻而成的，具有低的加捻度或无捻度，并具有不同的克重量，该丝线采用5．5到22特玻璃线用纱罗交织法以最多为20cm的间距经向交叉编织在一起，其特征在于，在叠层中的纤维的取向为50％到80％的纤维为0°取向，50％到20％的纤维为90°取向。

本发明也涉及一种制造所述薄片的方法。

本发明进一步涉及将所述薄片或叠层用作印刷线路结构中的绝缘支撑。

本发明包括带有本发明所述的绝缘层的印刷线路板，尤其是用于高频技术中的印刷线路板。

下面通过附图将更加详细地描述本发明，其中：

图1表示用于本发明的单向性织物的立体投影图；

图2表示普通玻璃织物的立体投影图和外形轮廓图；

图3表示本发明中使用的单向性织物的立体投影图和外形轮廓图。

在本发明的单向性织物中，采用5．5到22特的玻璃丝进行经向交叉编织。

挨着底线(bottom yarn)排列的成对的两条丝线在织物中是看不见的。在织物中，这些丝线与纬线交叉编织，交替地位于顶部右手侧的第一纬位置和底部左手侧的第二纬位置，形成了纺织专家公知的名称为“纱罗交织(leno interwoven)”的接结。由于插入了以下被称作“交叉编织线(interlacings)”的接结线，获得了对底线的稳定作用，这就允许在处理单向性织物的过程中不会有丝线的滑移，这种丝线的滑移将引起在随后的浸渍过程中过度的应力和严重的扭曲变形。这样这些丝线互相很好地排列起来并均匀地拉紧，由此避免了丝线在目前使用的标准技术工艺过程中的模压压力下变得互相移位、重叠或聚成束，从而在大多数的叠层中形成了均匀的树脂／玻璃比率。

最好是沿经线方向排列的丝线的重量比应当为整个织物重量的至少90％。

交叉编织线互相之间可以以20cm的最大距离排列，最好是以10cm和15cm之间的距离排列，纬线的数量达每cm 8根。

构成织物的丝线是由通用的长丝，最好是直径为5到13微米之间的长丝组成。

在一优选实施例中，丝线的特值为22到136之间。

在一特别优选实施例中，设想一种单向性织物，其经线为22到136特，最好是74特，纬线是11到34特，最好是22特，且所述交叉编织线为5到22特，最好是11特。

在用于印刷线路的薄片中，纤维的排列必须能满足尺寸的稳定性和均匀性的要求(弯曲和加捻)。

在叠层中纤维取向的理想比率为0°取向的纤维占50％-80％，90°取向的纤维占50-20％。

这种比率是通过排列半固化层使它们在0°和90°方向十字交叉排列而获得的。

可以以不同的方式得到层交替排列的不同方案：

-在所需要的整个厚度上，一层以0°排列，一层以90°排列；

-在所需要的整个厚度上，二层以0°排列，二层以90°排列；

-在外面的二层沿0°排列，在内侧的层沿90°排列，直到达到所要求的厚度。

已经证实，最大的整体稳定性是通过由形成夹层结构的许多层的交替排列而得到的。

将半固化薄片用作“大量叠层”(masslams)中的接合件的过程中，必须考虑半固化薄片的交替排列，以便一层以0°方向排列，一层以90°方向排列。

按照本发明，所述薄片采用通用工艺制造。

用于浸渍的树脂使该浸渍作用具有更进一步的可行性和优点。用于织物浸渍的标准树脂体系(FR4-FR5)包含90％的不同分子量的环氧树脂，外加固化剂和促进剂。树脂的分子量是这样的，即使得该树脂不能浸温该玻璃织物，在这种情况下，该树脂用降低其粘度的溶剂稀释。UDF织物比标准织物交织得明显少，因此这种玻璃丝线更加开阔(open)，因而更易于被浸湿，这就导致基本没有空气或溶剂的气穴或空隙。因此有可能采用更粘滞的树脂体系，大大节约了溶剂和为将所述的溶剂完全从浸渍的纤维织物中脱离出来而用于蒸发溶剂的能量。

另外，这种更加易于浸湿的性能导致可能使用热熔树脂体系，这种树脂体系利用了通过加热来降低树脂的粘度的原理。由于不用溶剂，就不再需要用于处理减小排放到环境中的有害物质这一问题的成本昂贵的车间。

采用UDF织物制成的PWB薄片导致了表示其中织物用作主要的基本构件的这种玻璃加强型树脂薄片特性的所有参数的在工艺技术上的改进。

通过底层织物的结构可以影响薄片的表面粗糙度和波度。由于单位厘米有较多数目的交织点，标准织物(见图2)具有不能小于目前值为3μ的轮廓尺寸(profile)。而这种UDF织物(见图3)具有一明显的更线性的轮廓，它使得薄片的表面值被减小到2μ值以下。由于这个值，使得随后成为印刷线路印制线的铜的厚度可以减小到小于18μ，如已在高频应用领域必需的那样。

由于节约了铜并去除了用有毒酸进行的蚀刻操作，也可以经济而不破坏生态地直接应用细的铜印制线。

在x轴和y轴的尺寸稳定性＜50ppm是由于丝线的完美的排列和极易获得高百分比的玻璃含量的结果。

叠层的钻孔性能改善了50％的钻头(tip)的持续使用时间，并大大减小了孔的偏差。在用标准织物制成的薄片中由于直径相对大的丝线(两倍于UDF织物的丝线直径)的大量的交织点使树脂／玻璃比率缺乏均匀一致性，因此对这两个因素造成消极影响。

置于浸渍过的织物第一层表面上的铜，当其硬化并完成所有处理工序后，就形成了印刷线路的铜印制线，这就在其上再现了在其下方的织物的所有不规则性。尤其是，从织物中断裂地伸出的玻璃长丝构成一种“干扰”，这种“干扰”使得印制线变细并分离开，导致材料的报废。由于存在较少的丝线交织(点)，而这种交织(点)是在编织关键阶段期间引起玻璃丝线长丝断裂的主要原因，这种特别危险的现象在UDF织物的表面就明显减少了。

在标准织物中由于丝线和纬线间许多的交织(点)产生的、以及在将织物的扭曲变形控制在仅通常小于1．5％的情况下产生的张力所引起的薄片的弯曲，由于采用了UDF织物而大大减小，这是由于这种纤维织物不受扭曲变形现象影响的非常松驰的结构造成的。

本发明的玻璃加强型树脂薄片适合用于生产高技术性能的印刷线路。

另一方面，具有复合生产工艺技术的UDF纤维织物可用于其他工业领域，如航空和海洋工业，因为消除了通常在使用单向型(UD)带的复合材料中遇到的“裂纹”(flaw)现象。

Claims (20)

1．一种由单向性玻璃织物构成的玻璃加强型树脂薄片，所述单向性玻璃织物由连续丝线制成，该丝线是经加捻而成的，具有小的捻度或没有捻度，且具有不同的克重量，该单向性玻璃织物采用5．5到22特玻璃丝线以罗纱交织法以最多到20cm的间距经向交叉编织，其特征在于，在叠层中的纤维的取向为50％到80％的纤维为0°取向，50％到20％的纤维为90°取向。

2．按照权利要求1所述的薄片，其特征在于，所述树脂是环氧型树脂，并包含有硬化剂和促进剂。

3．按照权利要求1或2所述的薄片，其特征在于，在整个所需要的厚度所述叠层是由每一层沿0°取向的玻璃织物层和每一层沿90°取向的玻璃织物层相互交错放置形成。

4．按照权利要求1或2所述的薄片，其特征在于，在整个所需要的厚度所述叠层是由每两层沿0°取向的玻璃织物层和每两层沿90°取向的玻璃织物层相互交错放置而形成的。

5．按照权利要求1或2所述的薄片，其特征在于，所述叠层是由两层外面的0°取向玻璃织物层和内侧的沿90°取向的玻璃织物层组成。

6．按照权利要求1至5所述的薄片，其特征在于，层之间交替排列以便得到一种夹层结构。

7．按照权利要求1至6任何一项所述的薄片，其特征在于，这些半固化薄片沿0°和90°交替排列。

8．按照权利要求1至7任何一项所述的薄片，其特征在于，表面粗糙度小于2μm。

9．按照权利要求1至8任何一项所述的薄片，其特征在于，尺寸稳定性小于50ppm。

10．按照权利要求1至9任何一项所述的薄片，其特征在于，在这些单向性玻璃织物中，沿经向排列的丝线重量占整个织物重量的至少90％。

11．按照权利要求1至10任何一项所述的薄片，其特征在于，所述单向性玻璃织物是由直径为5到13微米的长丝构成的。

12．按照权利要求1至11任何一项所述的薄片，其特征在于，在单向性玻璃织物中，丝线具有22到136的特(Tex)值。

13．按照权利要求1到12任何一项所述的玻璃薄片，其特征在于，在所述单向性玻璃织物中，经线具有22到136的特(Tex)值，纬线具有11到34的特(Tex)值，交叉编织线具有5到22的特(Tex)值。

14．一种制造如权利要求1到13所述的玻璃加强型树脂薄片的方法，包括浸渍单向型玻璃织物，该单向型玻璃织物是由连续丝线制成的，该丝线经加捻而成，具有低的捻度或者没捻度，并具有不同的克重量，该单向性玻璃织物采用5．5到22特(Tex)玻璃丝线用罗纱交织法以最多到20cm的间距经向交叉编织，随后进行模压。

15．按照权利要求14所述的方法，其特征在于，树脂体系包括90％的环氧树脂。

16．按照权利要求14或15所述的方法，其特征在于，织物的浸渍是通过用溶剂稀释树脂或采用热熔技术进行的。

17．采用按照权利要求1到13所述的薄片来生产印刷线路。

18．包括由按照权利要求1到13所述的玻璃加强型树脂薄片而形成的绝缘叠层的印刷线路。

19．用于高频率的铜印制线宽度小于35μm的印刷线路包括按照权利要求1到13所述的玻璃加强型树脂薄片。

20．采用UDF织物而得到的复合材料避免了“裂纹”现象的产生。

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