PCB的发展与许多产业相互关联,其中PCB板间的粘接材料全部是树脂或高分子复合材料。目前世界上大部分的PCB均是以环氧树脂基板和两层铜箔压合起来作为生产基板的[6]。研究环氧树脂基板的性能对于其在工程上的应用是很有必要的。
1.2 PCB制程简介
1.2.1 PCB板的751大生产工艺
图1.1是PCB板的生产工艺流程。PCB板的制作一般分为751道主工序,内层→钻孔→压合→电镀→外层→防焊。如下图示:(中间淡蓝色区域部分代表树脂部分)
图1.1 PCB板的生产工艺流程
从以上工序中可以看出,为了适应板材的各个复杂制作工序,对该PCB基板板材的各性能要求是很高的。同时,在751大主公序之外还包括一些辅助工序,比如说内检、外检等等一系列的检查工序 [7]。在该系列工序中,环氧树脂作为基材,填充在线两面线路之间,充当支撑结构;作为粘结剂,填充在各个或大或小的缝隙之间,起到密封粘接作用。
1.2.2 环氧树脂层压纸板的制备工艺简介
对于多层印刷电路板基板来说,需要具有能支撑线路、保护线路、良好的绝缘性能、良好的适应性能、良好的阻燃性能以及持久耐用等特性。环氧基材PCB板基本上都可以满足以上性能要求。环氧树脂基绝缘基板的结构见图1.2,该复合绝缘基板由三部分构成,位于外层的是铜箔,中间层是环氧树脂层压板,以及玻璃纤文丝复合而成。它将环氧树脂层压板优良的电气绝缘性、机械性能、耐化学腐蚀性、尺寸稳定性与橡胶优良的气密性、耐湿耐水性、电气绝缘性等很好的结合起来,以满足PCB基板对于支撑和绝缘的双重作用。对于PCB基板的环氧板材,我们希望其有高的绝缘性能,很低的漏电流,以及良好的耐热耐腐蚀性能。
图1.2 橡胶—环氧树脂纸基复合绝缘基板的结构
我们知道,由于PCB板应用范围的广泛,所处工作环境也是千差万别的,在很多应用中就要面临被电极液腐蚀的难题。想要真正了解电极腐蚀的原因,只有知道基板原料的配方及其合成方法才能更深入的去研究。下面我们简单介绍一下环氧树脂的合成及其基板的生产方法。
凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变定收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,因而广泛应用于国防、国民经济各部门,作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。结构图如下图1.3:
图1.3 环氧树脂结构图
环氧树脂的电性能常数有:相对介电常数:3.0~4.0;损耗角正切:(tanδ)≦0.004;击穿强:(10~14)×106 (V/m)。
环氧树脂板材的制品成型工艺设计主要包括下列6个方面:原材料选择(基体材料,增强材料,其他材料)→ 预浸料制作→铺层设计→制品预成型→ 模压成型(模压温度:装模温度、升温速率、成型温度、固化时间等方面;模压压力)→机加工[8]。
环氧模塑料经模压或注塑成型后,所得制件的固化结构内部依然有一定量的由于玻璃化作用而被“冻结”的活性点,提高模具温度、增加固化时间以及进行高温后处理均可使活性点进一步反应,从而提高交联密度。材料进行后固化时,升高后固化温度和延长后固化时间会取得同样的效果,后固化的温度一般要高于模具温度,但不宜过高[9~11]。
1.2.3 环氧树脂基板性能研究现状
对该材料的吸水性能的研究,这个研究可以很清楚的展现出一种材料对于制作要求、对于环境的适应能力强弱如何。作为PCB板基材,可能会应用到各个行业,各个领域,大到宇宙航天,小到手机MP3等等。所以,材料的环境适应性直接决定了材料的价值所在[12]。还有就是对其Tg温度以及热膨胀性能的研究。通过此研究能更加准确而清晰的反映出该材料的性能优劣。最后还要求该基材具有良好的电性能,所以对于该基材的电性能研究,也就显得非常有必要了。对于环氧基材的PCB板来说,我们就要从其绝缘电阻及抗击穿能力上来研究,对几大国产及外国的产品做比较。在我们的日常生活中,计算数据的总量与速度正在增加,随着信息技术的发展,电子通讯频率将越来越高,对PCB 基板材料而言,适应高速/高频的要求越来越迫切,高速/高频应用PCB 基板材料、需要满足电性能的要求是非常高的,这更加证明了对其电性能的研究是非常有必要的[13]。通过以上三方面的比较研究,从而发现别家的优势,明白自身的不足,以期做出改变,以达到完善自己的目的。
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