新闻资讯
联系我们
0794-6666957
邮 箱:questra@questra.cn
地 址:江西省抚州市乐安县乐安产业园前坪工业区
高频高速覆铜板结构构成简析
释义
基体树脂材料
聚酰亚胺(PI)是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物,PI主要分由于分子链中存在活泼的环氧基团,使得环氧树为缩聚型、加成型和热塑型三类。
由于聚酰亚胺分子链中存在多重芳香杂环结构单元,因此聚酰亚胺树脂及其复合材料具有耐高低温、高绝缘性、高阻燃等级等特点,通常其玻璃化转变温度在260℃以上,能够满足无铅焊料的焊接温度,适用于高温电路,同时还具有优良的力学性能、化学稳定性,耐老化性能,耐辐照性能等优异的综合性能[3-5]。
但是聚酰亚胺树脂的Dk/Df偏高,在10GHz下,介电常数为介于3.0~4.0之间,介电损耗在0.006~0.008之间[6]。在实际生产应用中通过在PI分子结构中引入含氟基团,降低其介电常数和介电损耗。
线膨胀系数比铜箔大,由于两者线膨胀系数的不同使得覆铜板在受热时会产生很大的内应力,导致电路出现翘曲、断裂、脱层等质量问题,严重地影响了聚酰亚胺基覆铜板产品性能[7]。因此,需要采用分子链改性、共聚改性、添加填料、交联改性和纳米粒子杂化法等方法来对PI树脂进行改性 [8-10]。
双马来酰亚胺:BMI
聚四氟乙烯:PTFE
耐化学腐蚀性强:至今尚无一种溶剂能在300℃以下溶解它; 耐溶解性:即使是王水在室温下也不能溶解它; 耐高低温:没有真正的玻璃化转变温度,在327℃时其性能保持不变,在-100℃时不变脆; 低吸水率:由于PTFE本身为非极性分子结构,具有疏水性,其吸水率很小[14]。
机械性能差,PTFE分子之间的吸引力较小,因此其抗拉强度很低,硬度也较低,且没有回弹性。 线膨胀系数较大,PTFE在-50℃~250℃,其线膨胀系数达1.13×10E4~2.16×10E5,会导致PTFE与其它材料复合时因材料受热后在单位温度内尺寸变化不相同而引起开裂。 导热性差,其热导率很低,仅为0.20W/(mꞏK),易造成热膨胀、热变形和热疲劳。 耐辐射和耐蠕变性能差。 由于PTFE表面能极低和分子结构高度对称,使得PTFE与其它材料进行复合改性时,两者界面结合性往往很差。 较高的熔融温度和结晶度,熔融状态下粘度较大,流动性差,导致其成型困难。 价格昂贵,力学性能的不足等。
具有很强的粘结力且粘接面很广,EP中有羟基和醚基等极性基团,容易发生极化作用,使EP分子和其相邻的物质界面产生化学键生成三维网状结构的大分子。 具有很低的蠕变性,因为EP的固化反应主要是通过环氧基团的开环加成聚合进行的,未生成低分子物质,所以发生固化反应的时候收缩率比较低,大约是2%。 具有很高的机械强度,固化以后的EP的内聚力非常强,而且其分子结构很致密,故其机械强度很高。 具有比较好的电绝缘性,固化后的体系吸水率比较低,没有活性基团和游离的离子,故其有比较好的电性能。 具有很好的加工性能,通过选用不同种类的固化剂,EP在5℃到180℃之间温度范围内都发生固化反应,而且其可以在常压下成型,操作很方便,不需要很高的技术和设备条件。 具有很好的化学稳定性,固化以后的环氧体系中形成致密且封闭的三维交联结构,耐酸、碱、溶剂等物质。
固化产物比较脆,需要加入合适的增韧剂改性。
一般的 EP 生成的产物极性比较大,不适用于高频领域。
固化产物导热性能不好,需要加入合适的填料。
固化产物耐热性能比较差,耐热温度一般小于 170℃。

铜箔材料
压延铜箔:Rolled Copper Foil
将电解铜或同等纯度的电线返回料为原料,在含有硫酸铜溶液中溶解,然后在直流电的作用下,在筒状阴极表面电沉积金属铜,铜箔的厚度由阴极电流密度和阴极辊的转速所控制。待铜箔随辊筒转出液面后,再连续地从阴极辊上剥离,经水洗、干燥、卷取,生成原箔,最后按照覆铜板应用标准对原箔进行耐热性、粗化固化和表面钝化等一系列表面处理[29]。
电解铜箔的幅宽限制高于压延铜箔,生产成本较低,可以符合大尺寸覆铜板的生产要求。传统的电解铜箔原箔内部组织结构为垂直针状结晶构造,其延伸率、耐折和高温重结晶等性能要逊色于压延铜箔,所以长期以来压延铜箔多用于挠性覆铜板,而电解铜箔常用于刚性覆铜板的生产[30]。
随着电解铜箔制备工艺的推陈出新,许多厂家开发出的电解铜箔已经能够运用于挠性覆铜板、高频电路板。个别品种的电解铜箔的延伸率和耐折已经十分接近压延铜箔,其表面粗糙度也控制在特定的范围内。
低介电玻纤布
低热膨胀系数玻纤布
薄型玻纤布
紫外线屏蔽玻纤布
将具有紫外屏蔽效果的TiO2、Fe2O3加入到玻璃成分中,添加TiO2和Fe2O3的玻璃几乎能够完全屏蔽360nm波长的紫外光,对420nm波长的紫外光的屏蔽效果也是相当不错。 玻璃纤维布表面处理添加剂,将氧化钛微粉、荧光增白剂及紫外线聚合引发剂中的一种或几种涂覆在玻纤布上。 使用含紫外光屏蔽物质的浸润剂,此方法的优点是工艺简单、紫外光屏蔽物质分布均与、附着牢固,缺点是浸润剂中的添加剂未挥发干净,会造成覆铜板的其他性能受到影响。
填充材料

生产工艺
浸渍玻纤布生产工艺
玻纤布的处理:生产中惯用的处理方式是将玻纤布在大于400℃的温度下以10~15m/min的速率烘烤,除去玻纤布表面的蜡质,增加玻纤布表面的张力,让树脂与玻纤布接触更紧密;
胶液的配制:主体为树脂分散液,可以根据不同的性能要求,添加其他高分子树脂、某种或几种无机粉料、某些助剂进行复配混合,制备成混合胶液;
玻纤布的浸胶:浸胶过程就是生产半固化片的过程,简单的来说就是在玻璃布上涂覆胶液,然后在烘箱内挥发掉溶剂并初步反应得到半固化片;
热压成型:根据覆铜板生产的需求,将多块半固化片叠合在一起,在其上下各放一张铜箔和钢板,然后送进热压机中进行压制。热压烧结工艺中的核心是确定工艺参数,其中热压温度、热压压力和热压保温时间。
填充料片材生产工艺
致密度随填料含量增加而降低,致密度降低片材气孔率就增大,而片材的介电性能和长期稳定性将严重受到气孔的影响,填料的表面处理可以改善与树脂之间的界面结合从而降低空隙率;
收缩率的大小影响片材的成品率,收缩率过大会导致热压烧结过程中产品开裂、与铜箔结合力差等等。
参考文献:
[1]Wang Honghua, Mei Qilin, Ding Yujie, Huang Zhixiong, Shi Minxian. Improved Processing and Properties for Polyphenylene Oxide Modified by Diallyl Orthophthalate Prepolymer[J].Polymers,2019,11(12):2016.
[2]徐登圆. 聚苯醚/聚丙烯共混物的制备及性能[D].长春:长春理工大学,2015.
[3]Zhao H,Yang C,Li N,et al.Electrical and mechanical properties of polyimide composite films reinforced by ultralong titanate nanotubes[J].Surface and Coatings Technology,2019,360:13-19.
[4]Yang C,Xu W,Nan Y,et al.Fabrication and characterization of a high performance polyimide ultrafiltration membrane for dye removal[J].Journal of Colloid and Interface Science,2020,562:589-597.
[5]Cherkashina N I,Pavlenko V I,Noskov A V.Synthesis and property evaluations of highly filled polyimide composites under thermal cycling conditions from−190°C to+200°C[J].Cryogenics,2019,104:102995.
[6]孙国华,张信,武德珍.高性能聚酰亚胺复合材料的研究进展[J].中国塑料,2021,35(9):147-155.
[7]赵伟,徐勇,宋超然,等.覆铜板用低热膨胀系数聚酰亚胺薄膜研究进展[J].现代塑料加工应用,2018,30(5):53-55.
[8]Wang Z H,Yang H X,Yang S Y.Quartz fiber cloth-reinforced semi-aromatic thermosetting polyimide composite with high-frequency low dielectric constant[J].High Performance Polymers,2019,32(1):91-102.
[9]Cheng T J,Lv G P,Li Y T.Low Dielectric Polyimide/Fluorinated Ethylene Propylene(PI/FEP) Nanocomposite Film for High‐Frequency Flexible Circuit Board Application[J].Macromolecular Materials and Engineering,2021,36(7):589-597.
[10]Cao X W,Wen J W,Song L H.hollow glass microspheres composite films with low dielectric constant[J].Journal of Applied Polymer Science,2021,138(25):50600-50621.
[11]计怡,刘琦,冯渊博,郅小利,颜红侠.耐高温双马来酰亚胺树脂研究进展[J].粘接,2016,37(07):40-45+39.
[12]陈宇飞,武耘仲,郭红缘,汪波涛,耿成宝,滕成君.功能化石墨烯改性双马来酰亚胺复合材料的微观表征及性能[J].化工学报,2018,69(10):4456-4463.
[13]Bunn C W,Howells E R.Structures of Molecules and Crystals of Fluoro-Carbons[J].Nature, 1954,174(4429):549-551.
[14]李彤.聚四氟乙烯乳液在高频覆铜板中的应用[J].有机氟工业,2019(1):23-27.
[15]Zhang Dong-na,Kou Kai-chang,Gao Pan,Hou Mei,Chao Min. Preparation and characterization of PTFE-g-GMA modified PTFE/SiO 2 organic–inorganic hybrids[J]. Journal of Polymer Research,2012,19(5):9873 (2012).
[16]苏民社,梁伟.PTFE/陶瓷填充覆铜板的制备及性能[J].覆铜板资讯,2018(06):21-23+14.
[17]MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC..Resin composition, prepreg andmetal-foil-clad laminate:EP20090250984[P].2009-11-04.
[18]王益群.苯并恶嗪改性氰酸酯/双马来酰亚胺性能及机理研究[D].西安:西北工业大学,2016.
[19]Xuefeng Lei,Yanyi Sun,Yuehui Wang, et al.Toughening modification of cyanate ester with amino-terminated polyoxypropylene[J].,2018,27(3):145-151.
[20]Guozhu Zhan,Sheng Hu,Yingfeng Yu, et al.The study on poly(ether sulfone)modified cyanate ester resin and epoxy resin cocuring blends[J].Journal of Applied Polymer Science,2009,113(1):60-70.
[21] GONG Da-jun, YU Jie, JIN Shuang-hua,et al. Developments of Toughening Modification of Bismaleimide Resin[J]. insulating materials, 2011,44(01):41-46.
[22]Wang Z,Zhang X,Weng L,et al.Low dielectric constant and high toughness epoxy resin based on hyperbranched polyester grafted by flexible chain modified[J].Journal of Materials science Materials in Electronics,2019,30(6):5936-5946.
[23]Zhou Y,Peng Z,Ji J,et al.Fluorinated low molecular weight poly(phenylene oxide):Synthesis, characterization,and application in epoxy resin toward improved thermal and dielectric properties[J]. European Polymer Journal,2021,157(1):110674-110684.
[24]曹学,赵小红,易强,等.覆铜板用特种环氧树脂现状及展望[J].绝缘材料,2020,53(8):10-18.
[25]Chen F,Xiao H,Peng Z Q,et al.Thermally conductive glass fiber reinforced epoxy composites with intrinsic self-healing capability[J].Advanced Composites and Hybrid Materials,2021,4(4): 1048-1058.
[26]田军涛.压延铜箔生产工艺概述[J].上海有色金属,2014,35(4):170-176.
[27]王伟,张蕾.国内压延铜箔生产应用现状及预测[J].有色金属加工,2018,47(06):6-8.
[28]李荣平.压延铜箔的应用领域及技术研究[C]//2021年中国铜加工产业年度大会暨中国(三门峡)铜产业高质量发展大会文集.覆铜板资讯,2021:269-281.
[29]江鹏,于彦东.铜箔在锂离子二次电池中的应用与发展[J].中国有色金属学报,2012,22(12):3504-3510.
[30]宋言,林毅.电解铜箔生产工艺条件对其性能的影响[J].电镀与涂饰,2021,40(7):555-559.
[31]蔡积庆.低热膨胀高弹性模量玻纤环氧覆铜箔板[J].印制电路信息,2008(11):29-35.
[32]熊志杰.一种用G150纱生产薄型玻纤布的工艺.江西省,江西长江玻璃纤维有限公司,2008-02-19.
[33]危良才.电子级玻璃纤维布生产技术发展动向[J].玻璃纤维,1997,(5):2—7.
[34]危良才.国内外电子级玻璃纤维布生产及市场现状分析[J].玻璃纤维,2007(2):29-33.
[35]危良才.浅谈电子级玻璃纤维纱、布生产中的若干技术问题[J].新材料产业,2012(1):32-36.
[36]梁红.电子级玻璃纤维生产原料选用、配方设计及质量控制[J].玻璃纤维,2013(6):18-23.
[37]戴善凯,黄荣辉,陈诚.二氧化硅对半固化片流动特性及覆铜板性能的影响[C]//第二十届中国覆铜板技术研讨会论文集.覆铜板资讯,2019:48-53.
[38]Wu B,Mao X,Xu Y,et al.Improved dielectric and thermal properties of coreshell structured Si O2/polyolefin polymer composites for high-frequency copper clad laminates[J].Applied Surface Science,2021,544(4):148911.
[39]张芳芳.Si O2形貌及粒径对聚烯烃复合树脂介电特性的影响研究[D].电子科技大学,2019.
[40]韩维高,杨双春,李东胜.改性滑石粉在塑料中的应用研究进展[J].当代化工,2014,43(09):1840-1842.
[41]Kausar A.A review of current knowledge and future trends in polymer/boehmite nanocomposi-tes[J].Journal of Plastic Film and Sheeting,2021:8756-0879.
[42]周敏.低介电损耗、高导热系数聚合物基复合材料的制备及介电性能研究[D].武汉工程大学,2017.
[43]张国锋.微波陶瓷与硅树脂复合微波覆铜板的研制与应用[D].厦门大学,2013.