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覆铜板用玻纤布的新品种和新技术

(一)低介电玻瑞成分信息技术的迅速发展,诸如数字模拟、高速数字信息处理、高速宽频通讯等新技术的应用,需要低介电常数和低介质损耗角正切的线

(一)低介电玻瑞成分信息技能的迅速开展,比如数字模拟、高速数字信息处理、高速宽频通讯等新技能的运用,需求低介电常数和低介质损耗角正切的线路板基材。但传统的低介电玻璃(D 玻璃)因为出产性、加工性和耐久性方面的约束,难以在覆铜板上推广运用。为此近年来有些玻纤企业致力于研讨造合于覆铜板用处的新低介电玻璃成分。

据日本的日东纺1999 年宣布的论文介绍该公司成功开发了低介电常数和低介质损耗角正切的新E 玻璃成分(称NE 玻璃),并且已投入商业性出产。E 玻璃、D 玻璃和NE 玻璃的玻璃成分比照如表5-3-14。从表中可见NE 玻璃的Si02 、MgO 、Na20 和K2 0 含量与E 玻璃相同,下降了CaO 的含量,进步了B203 和Ti02 的含量。使NE 玻璃坚持了E 玻璃的出产性、耐用性,又改进了介电功能。E 玻璃、D 玻璃和NE 玻璃的电功能见表5-3-15 。由此表可见,在所有的频率规模内NE 玻璃的介电常数都是E玻璃的2/3 ,介质损耗角正切也远低于E 玻璃。E玻璃、D玻璃利NE 玻璃的纤维功能见表5-3-16。由该表可见, NE 玻璃的拉伸强度和杨氏模量低于E玻璃,而高于D玻璃, NE 玻璃的耐用性与E玻璃邻近,而比D玻璃高得多。E 玻璃、D 玻璃和NE 玻璃的玻纤布层压板耐热性、吸水性和钻孔性比照见表5-3-17。由该表可见, NE 玻璃层压板和E 玻璃层压板具有相同的功能,高于D 玻璃。E玻璃、D 玻璃和NE 玻璃的层压板电功能如表5-3-18 所示。由该表可见, NE 玻璃层压板在1 MHz频率下的介电常数和介质损耗角正切比E 玻璃低得多,与D 玻璃邻近。

综上所述NE 玻璃是一种低介电常数和低介质损耗角正切的新玻璃成分。并且能够在玻纤布工厂中运用原有出产体系稍加改进便可出产,用于制造覆铜板和线路板的加工办法也与传统办法相同,有利于增进和扩展其在高速、高频和高密度信息处理和传输用覆铜板方面的运用。

除日东纺外,日本板玻璃公司以及其他公司也研讨开发了一些新的低介电玻璃成分。我国的新低介电玻璃成分也正在研讨开发中。

(二)高介电玻璃成分

现代信息社会中,多种移动通讯器材和体系逐渐遍及,运用通讯卫星的电视播送体系和卫星定位体系也走向实用化。关于便携式器材而言线路板的小型化是必要条件。这种线路板需求选用介电常数高的覆铜板作基板。制造这种覆铜板除了选用高Er值树脂外,还需用高Er值的玻纤布,高介电常数的玻璃纤维有利于高频设备的线路板完成小型化。以往一般选用光学高铅玻璃拉制高Er值玻璃纤维。高铅玻璃拉丝时易断头、出产功率低,纤维的力学功能、耐热性、耐化学性、耐水性差,对编织、外表处理和层压板功能均有不良影响。

日东纺研讨开宣布两种新的高铅玻璃,其玻璃成分与一般光学高铅玻璃(SF03) 的成分和功能见表5-3-19。由该表可见,新配方玻璃不只介电常数远高于E 玻璃,并且因参加了Al2 03 而具有比一般光学高铅玻璃更高的抗拉强度、耐水性和耐热性。

此外,日本松下电工和京都大学工学部,日本电气玻璃公司合作开发了称作H 玻璃的高介电常数纤维,它以非铅类的铁硅酸盐玻璃作质料,介电常数为11.6 。这种玻璃不只介电常数大幅进步,并且具有无铅、对人体无害,抛弃时不会构成公害,介质损耗角正切低( tanδ = 0 .003 )和耐化学功能好等长处。

(三)紫外屏蔽玻纤布

在双面和多层线路板的光刻工艺中,假如选用双面一起进行紫外线曝光的办法,出产功率显着高于单面曝光、重复两次,但线路板的薄型化开展使双面一起曝光紫外线会一向照射到不和的阻焊膜上,构成不应曝光部分曝光。其原因是构成基板的玻纤布和环氧树脂透紫外光。要处理玻纤布透紫外光的问题的3种办法。

1.紫外屏蔽玻璃成分

日本电气玻璃公司和日东纺都研讨开发了不透紫外光的玻璃成分。其代表性的手法是在E玻璃成分中参加Fe203 和Ti02 , Fe203 的添加量在1. 9% – 6.0% , Ti02 的添加量在0.2% -6.0% 。添加Fe203和Ti02 的玻璃关于360 nm 波长的紫外光简直彻底屏蔽,420 nm波长的紫外光透过率也恰当低,用这种玻纤布制成的厚度在1 mm 以下的线路板具有满足的紫外光屏蔽性。

2. 外表处理添加剂在玻纤布上被覆紫外光屏蔽性物质是国外研讨得较多,并且现已实践运用的一类办法。所用的外表处理剂有氧化铁微粉、荧光增白剂、紫外线聚合引发剂等,为与一般用的外表处理剂相差异,称之为外表处理用添加剂。

(1)氧化铁微粉氧化铁微粉的均匀粒径为0.01-0.05μm,玻纤布的附着量为0.01 %-3.00% 。被覆办法能够独自配制成胶态溶液浸渍玻纤布、烘干,然后再作硅烷处理。也能够直接将氧化铁涣散在偶联剂水溶液中,一步制成处理玻纤布。据称,用数层这种玻纤布制造的层压板能够屏蔽99% 以上的紫外线。

该办法的缺陷是氧化铁微粉的涣散状况难以安稳,在布上的附着不易均匀,为确保处理效果而加大附着量时会使基板变成白色。

(2) 荧光增白剂荧光增白剂是纤维材料常用的增白处理剂,其原理是吸收340400μm紫外能量,变换为400-500μm 的紫蓝色光宣布,然后起增白效果。常用的荧光增白剂,例如双(三嗪基氨基)芪二磺酸类、香豆素类、吡唑啉类、萘二甲酰亚胺类、双苯并、唑类、双苯乙烯基联苯类等等,水溶液、水乳刑都可运用。施用办法一般将经过热清洗的玻纤布浸渍荧光增白剂溶液、烘干,然后再作硅炕处理。荧光增白剂的附着量一般在0.5% 以下,超越1% 并无特别效果。用数层这种玻纤布制成的覆铜板能够屏蔽99% 以上的紫外光。这种玻纤布简直不上色,基板呈半透明状,能够恣意染色。

(3)紫外线聚合引发剂选用紫外线聚合引发剂是日东纺的新技能。所用引发剂是双二低烧基氨基苯酷苯,它在365μm 邻近对紫外光具有吸收性。低烧基的碳原子数量1-4 个,以2 个为最佳,该引发剂独自运用就能供给满足的紫外屏蔽性,如与荧光增白剂并用则效果更佳,并可下降成本。运用时要用有机溶剂将紫外线聚合引发剂配制成溶液。可在硅烧处理前、后施加,或直接参加偶联剂溶剂中,但以硅;皖处理后施加为好。也能够参加制造预浸料用的树脂中。附着量一般在0.5% 以下。

含双二乙基氨基苯酰苯的玻纤布层压板[表5-3-20 (例和含荧光增白剂EBF 的玻纤布层压板[表5-3-20 (例的365μm 紫外光透过率如表5-3-20 所示。从该表可见例1的紫外屏蔽性显着优于例2 。上述实验层压板均用3 层玻纤布制成。另经实验例1 的玻纤布1 层所制层压板就能到达屏蔽99% 以上紫外光的要求,因此,选用这种玻纤布还有利于线路板的精细化、超薄化,特别适用于薄型超大规模集成电路用的印制电路板。

3 含紫外光屏蔽物质的滋润剂

用于玻璃纤维拉丝滋润剂的紫外屏蔽物质能够是上述的氧化铁微粉、荧光增白剂、紫外线聚合引发剂等,这些物质可独自运用,也可两种以上并用。滋润剂应选用无需脱浆的以树脂作成膜剂的滋润剂。这类滋润剂的纺织工艺功能与惯例的淀粉-油类滋润剂邻近,还含有硅烷偶联剂,与基体树脂亲和性好,不需脱浆,因此所具有的特定功能得以坚持。选用含荧光增白剂的滋润剂[5-3-21 (例1) ] 和含氧化铁微粉的滋润剂[5-3-21 (例两种7628玻纤布以及对照用一般滋润剂[5-3-21 (例3)] 的玻纤布3 层所制层压板的紫外光透过率比照如表5-3-21 所示。

此办法的长处是工艺简略,紫外光屏蔽物质散布均匀,附着结实。这种纤维还可用于制毡和造纸。缺陷是滋润剂中的其他成分未经铲除,或许影响到覆铜板的其他功能。

(四)超薄玻纤布

近代美日等工业大国的多层印制电路板产值超越了单面板和双面板,并且表现出持续增长趋势,对薄型玻纤布的需求也不断添加。

超薄玻纤布意指厚度在50μm 左右,以及更薄的玻纤布。除了布的厚度更薄之外还要求厚度和单位面积质量动摇规模小,布的尺度安稳性高。IPe 规范常用规范中有6060 、1080 、106 、104 、101五个种类。超薄布经纬纱除6060 外都是单丝直径5μm 的单纱。最薄的101 布厚度仅24μm ,单位面积质量为16.3g/m2 。

原先线路板大多用厚度100μm 以上的玻纤布制造,厚度50μm 左右的超薄布首要用于调理板的厚度,很少独自运用。近年来现已独自用超薄布制造集成电路芯片和移动电话用的超薄型印制电路基板,并且因运用需求叉开发了几种更薄的玻纤布。用超薄布进行多层层压加工时,其尺度改变率要比用厚度100μm 以上的布制造多层板大好几倍,使得内外层电路方位的符合、元件的主动拼装产生困难。为处理这一难题国外玻纤布制造商进行了多方面研讨,改进布的结构、采纳特别的物理或化学处理办法,在改进布的外表滑润性,进步层压板的尺度安稳性和耐热性方面获得显着效果。

(五)开纤布和起毛布

开纤布和起毛布是日东纺特种工艺(Special Proces喝时,简称SP 工艺)的两类产品,统称为SP布。SP 工艺是物理加工技能与相应的外表化学处理技能相结合的产品。SP 工艺的物理加工办法是用高压射水对玻纤布进行再加工,使经纬纱中的纤维在布面开松、均匀散开成为扁平状。依据加工程度的深浅SP 布可分为两类:一类只开纤称开纤布[见图5-3-6 中(a) 图] ;另一类除开纤外,经纬纱的部分单丝开裂,在布面构成一层均匀布满的细密羽毛,称起毛布[见图5-3-6 中(b) 图。图5-3-6 中(c) 图为未经SP 工艺处理的玻纤布。从该图可见未经SP 处理的玻纤布经纬纱绞织点凸起,四周孔隙显着,经SP处理的开纤布经纬纱绞织点凸起减缓,纤维涣散开来填充了交错点周围的孔隙。SP 工艺的效果是显着地进步了玻纤布的外表滑润性、树脂浸渍性、层间剥离性和钻孔加工性,一起又保留了玻纤布的力学功能和尺度安稳性。经实验证明印制电路板要求的各种功能, SP 布大大超越遍及玻纤布和膨体纱布。SP 工艺加工程度对布功能的影响见表5-3-22 。

选用SP 布可使双面板的功能和可靠性高于多层板,用经SP 加工的较厚玻纤布可替代本来的薄型玻纤布,还可在不下降覆铜板质量的条件下下降成本。

(六)过烧布

在玻纤布的热清洗工序中选用高于惯例的温度或更长的处理时刻进行过烧处理,这种布称作过烧布或脆化布。过烧布的特点是恰当下降布的抗拉强度,使布变脆,然后进步布的钻孔加工性,改进孔壁质量。

过烧布一般控制在强度比一般布低20% -80% 。将两种过烧布和对照的一般布用惯例工艺制成双面覆铜板,用仰mm 的钻头以60000 rlmin 的转速, 25 mm 的孔距对三种双面覆铜板作钻孔加工性实验,实验成果如表5-3-23 所示。该表中例1 和例2 为过烧布,例3 为一般布。从该表数据可见,脆化布的抗拉强度低于一般布,而孔壁质量远高于一般布。

若将过烧技能和开纤技能结合起来,则可制造出钻孔加工性、外表滑润性均优的玻纤布。这种布制造的层压板,用细钻头进行钻孔加工时的钻头磨损性、孔壁粗糙度、小孔弯曲度等功能杰出,并且能够添加钻孔时的堆叠片数,有利于进步出产功率,下降成本。覆铜板的外表滑润性好,能够完成电路微型化和高密度化。开纤脆化布和对照一般布的功能如表5-3-24 所示。表中四种布选用相同的工艺加工成相同规范的覆铜板,用以比照不同的玻纤布的功能,其间例1 、例2 为开纤脆化布,例3 为不开纤不脆化的一般布,例4 为只开纤不脆化的玻纤布。从该表可见,选用开纤脆化布的覆铜板的钻孔加工性和外表滑润性均大大高于一般布覆铜板,其钻孔加工性也高于只开纤不脆化玻纤布的覆铜板。

(七)高Tg 覆铜板用玻纤布

为了进步覆铜板的Tg 值一般选用高Tg 的树脂,近几年来玻纤布在进步T g 方面也研讨开发了相应的新外表处理剂和加工办法。日本旭·休贝尔公司为处理玻纤布覆铜板T g 低和层间粘结差的问题,从改进外表化学处理剂和物理加工两方面研讨开发获得成效。该公司有关论文引荐对不同类型的基体树脂可选用表5-3-25 所列的外表化学处理剂。

该表中, AS-888 处理剂由彻底预先加水分化的硅烷偶联剂和专用的促进剂组成,可使硅烷偶联剂改进玻璃外表与基体树脂的反响才能。

AS-90S 处理剂由硅烷偶联剂和专用的催化剂组成,可使硅炕偶联剂改进环氧树脂与酸酯的反响才能。

AS-440 处理剂是环氧树脂和聚酰亚胺树脂的规范处理。

表5-3-26 比较了两种不同处理剂的处理效果。从表5-3-26 可见, AS-888 处理的玻纤布覆铜板各项功能均优于AS-440 处理。

此外,据该公司介绍其开纤工艺(AW 工艺)对高Tg 覆铜板的功能亦有许多效果,能够进步树脂的潮湿速度,削减半固化片中的气泡,改进布与树脂的粘着性.

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