環(huán)氧樹脂印制電路板PCB向薄型化發(fā)展

電子產(chǎn)品的薄、輕、小型化不斷發(fā)展促使環(huán)氧樹脂印制電路板(PCB)的薄型化發(fā)展，這也使得基板材料追求薄型化，在覆銅板業(yè)中已成為研發(fā)、應(yīng)用上的熱點(diǎn)，并且這一熱點(diǎn)將持續(xù)多年。在這種態(tài)勢(shì)下薄型環(huán)氧—玻纖布基板成熱點(diǎn)，新材料助推PCB(環(huán)氧樹脂印刷線路板)基板薄型化。這位專家表示，HDI多層板自20世紀(jì)90年代初問世和興起時(shí)，就與當(dāng)時(shí)的薄型化基板材料創(chuàng)新成果結(jié)下不解之緣，HDI多層板發(fā)展始終靠著“微孔、細(xì)線、薄層”3大技術(shù)作為支撐和推動(dòng)?；宀牧媳⌒突褪瞧渲兄匾画h(huán)。HDI3大技術(shù)中，不僅它的薄層化技術(shù)主要是依靠基板材料來實(shí)現(xiàn)，就連它的微孔化(激光微孔加工等)的實(shí)施好壞，也很大程度上取決于薄型基板材料。

　　在HDI多層板發(fā)展初期為滿足上述性能要求，構(gòu)成它的絕緣層的主要薄型基板材料品種是感光性樹脂涂層、熱固性樹脂涂層(或其產(chǎn)品形式為絕緣膜)、涂樹脂銅箔(RCC)等。此段時(shí)期，在適宜薄形HDI多層板用基板材料的“隊(duì)列”中，由于制造技術(shù)所限很難找到環(huán)氧-玻纖布基板材料的“身影”。而在近幾年HDI多層板市場(chǎng)情況發(fā)生了很大的變化，薄型環(huán)氧—玻纖布基板材料從爭(zhēng)得了HDI多層板用基板材料市場(chǎng)的“一席之地”，已逐漸演變成為市場(chǎng)“主角”。據(jù)有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，近幾年環(huán)氧—玻纖布基板材料在HDI多層板中得到越來越廣泛的應(yīng)用，在2000年時(shí)，它只占整個(gè)HDI多層板用基板材料市場(chǎng)總量的4%，而到2005年已迅速發(fā)展到占40.4%，預(yù)測(cè)到2007年其所占的比例將會(huì)超過50%，2010年它在HDI多層板用基板材料市場(chǎng)上的占有率可達(dá)到60%以上。

　　環(huán)氧-玻纖布基板材料這一市場(chǎng)的“從無(wú)到有，從小到大，從輔到主”的變化，很值得研究和注意。目前可以說是三大應(yīng)用市場(chǎng)要求各異。首先，當(dāng)前薄型環(huán)氧—玻纖布基板材料主要有3大應(yīng)用市場(chǎng)：攜帶型電子產(chǎn)品；IC封裝基板；替代部分原有撓性覆銅板(FCCL)的撓性印制電路板市場(chǎng)。薄型環(huán)氧-玻纖布基板材料在主要性能上與一般厚度的環(huán)氧-玻纖布基板材料有所差異，它有著自己獨(dú)特的性能特點(diǎn)。同時(shí)不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)λ男阅芤蠹捌鋫?cè)重面也有所不同。近年來攜帶型電子產(chǎn)品所用的HDI多層板，在不斷追求薄型化中對(duì)它的基板材料的薄型化和其性能保證有著更高的依賴性。以手機(jī)為例，近幾年間手機(jī)主板厚度，一般是1層平均為0.1mm厚，即大都為6層0.6mm厚。隨著手機(jī)主板的不斷薄型化，在2006年間，8層厚度只有0.5mm的極薄型手機(jī)主板開始正式進(jìn)入市場(chǎng)。

　　實(shí)現(xiàn)手機(jī)主板的薄型化，需要克服基板剛性低的問題?；鍎傂云?，會(huì)導(dǎo)致環(huán)氧樹脂印制電路板(PCB)制造時(shí)工藝操作性降低；在基板經(jīng)回流焊爐等高溫加熱時(shí)易產(chǎn)生更大的翹曲、變形；在元器件安裝時(shí)也易于使可靠性下降；制成的環(huán)氧樹脂印制電路板(PCB)抗跌落沖擊性差等。專家提醒說，業(yè)界務(wù)必對(duì)此注意。除此以外，隨著手機(jī)用環(huán)氧樹脂印制電路板(PCB)更加追求薄形化，也給基板材料的絕緣可靠性、平整性、尺寸穩(wěn)定性等性能項(xiàng)目提出更高和更嚴(yán)的要求。減小IC封裝的厚度，主要依賴于它的薄型化有機(jī)封裝基板材料來實(shí)現(xiàn)。由于封裝用基板材料更薄，再加上出于IC封裝基板追求更加窄間距化、多引腳化，使得確保薄型基板材料的層間絕緣性問題更為突出，特別是要解決薄型基板材料易出現(xiàn)的金屬離子遷移(CAF)，造成絕緣可靠性下降的問題。

　　封裝用薄型基板材料的另一個(gè)關(guān)鍵性能要求是它的高剛性。

　　提高基板材料的機(jī)械強(qiáng)度對(duì)確保IC芯片搭載時(shí)的強(qiáng)度(防止基板塌陷)，在安裝加工時(shí)降低基板所產(chǎn)生的翹曲度，以及便于操作等都是十分必要的。

　　在IC芯片搭載時(shí)需要在基板上植入焊球，很多在基板上采用倒芯片的安裝，因此還要求這類基板材料具有表面高平滑性。近年，薄型環(huán)氧—玻纖布基板材料已“滲透”到撓性印制電路板的新應(yīng)用領(lǐng)域。這一新市場(chǎng)之所以獲得了較快的開拓，其原因來自兩方面：一方面是環(huán)氧—玻纖布基板材料在提高極薄性、耐撓曲性等方面技術(shù)有所突破；另一方面，在撓性PCB、剛-撓性PCB制造中采用薄型環(huán)氧—玻纖布基板材料，是對(duì)撓性環(huán)氧樹脂印制電路板(PCB)性能改善、提高的迫切需求。為了實(shí)現(xiàn)攜帶型電子產(chǎn)品的小型化，除了PCB需要進(jìn)一步推進(jìn)高密度布線外，近年在PCB形態(tài)上也出現(xiàn)了由原來采用平面的元器件二維安裝剛性基板，向著三維安裝為特點(diǎn)、采用撓性基板(FPC)的方向轉(zhuǎn)變。這樣就可縮小元器件及基板在整機(jī)產(chǎn)品內(nèi)部所占的空間。與此同時(shí)，三維安裝的FPC與剛性多層板相組合的剛-撓性基板技術(shù)，近年得到了迅速應(yīng)用。這種適于剛-撓性PCB制造的薄型環(huán)氧-玻纖布基板材料，在性能上主要表現(xiàn)在具有較高的耐彎曲性。同時(shí)，還需要具有低膨脹率(主要指面方向)、高耐吸濕性、高耐熱性。

　　如日本日立化成公司2006年開發(fā)成功并進(jìn)入市場(chǎng)的這類基板材料(CCL牌號(hào)為：TC-C-100)，采用20μm以下超極薄玻纖布及低模量樹脂制成，板的厚度在50μm以下。它的模量只有一般FR-4的一半。因有玻纖布作補(bǔ)強(qiáng)，板的尺寸變化率(主要指面方向)可達(dá)到0.01±0.03%，比PI基膜構(gòu)成的FCCL要小1/3～1/2。原材料發(fā)展助推產(chǎn)業(yè)——實(shí)現(xiàn)基板材料薄型化是覆銅板技術(shù)綜合提升的體現(xiàn)。這里不但是基板材料在樹脂工藝配方設(shè)計(jì)、浸漬工藝技術(shù)、測(cè)試技術(shù)等方面需要有所創(chuàng)新，還需要電子玻纖布、電解銅箔、無(wú)機(jī)填料、環(huán)氧樹脂等有更多新品問世，在性能上滿足薄型基板材料的新要求。極薄型玻纖布制造技術(shù)，涵蓋了紡紗技術(shù)(包括低捻、無(wú)捻紗制造技術(shù))、織布技術(shù)(用紗的設(shè)計(jì)、織布密度等)、開纖扁平等物理加工技術(shù)、表面處理技術(shù)等。薄型基板材料的一些關(guān)鍵性能的實(shí)現(xiàn)，在很大程度上依托于各種原材料的性能提高。

　　例如，它的絕緣可靠性提高需要高性能的極薄玻纖布(如降低經(jīng)緯紗圍出的孔隙面積、所用紗進(jìn)行扁平化加工，玻纖布實(shí)現(xiàn)開纖化、采用新型處理劑技術(shù)等)、低輪廓銅箔(運(yùn)用新的電解工藝及表面瘤化處理技術(shù)等)、高性能的環(huán)氧樹脂(提高樹脂純度；改性樹脂，提高其介電性、耐濕性；提高樹脂與其他組成成分的相溶性、存儲(chǔ)穩(wěn)定性等)等。再例如，薄型基板材料機(jī)械性能的提高，需要選擇適宜的無(wú)機(jī)填充料作配合，也需要有更理想的高剛性改性環(huán)氧樹脂等。因此薄型基板材料技術(shù)的研發(fā)，不僅對(duì)覆銅板制造業(yè)的整體技術(shù)水平是個(gè)“質(zhì)”的飛躍，還驅(qū)動(dòng)了覆銅板用原材料——包括玻纖布、基體樹脂(主要指環(huán)氧樹脂)、樹脂固化劑、各種樹脂助劑、銅箔、無(wú)機(jī)填充料，以及基板材料的測(cè)試技術(shù)、設(shè)備制造技術(shù)(主要指上膠設(shè)備技術(shù))等快速發(fā)展。

　　薄型基板材料所需的極薄玻纖布，早在20世紀(jì)90年代末期進(jìn)入市場(chǎng)，像日東紡織公司、旭硝子公司等電子薄型玻纖布已開始推向市場(chǎng)(如日東紡織公司的50μm型SP玻纖布，旭硝子公司的50μm型MS玻纖布)。21世紀(jì)初，在開發(fā)、生產(chǎn)20μm以下的超極薄玻纖布時(shí)，超細(xì)、無(wú)捻玻纖紗的制造以及布的縱方向扁平加工已成為攻克此技術(shù)課題的2大“瓶頸”。到目前為止，日本有的廠家已可以批量提供13μm超極薄玻纖布。近年，電子玻纖布及覆銅板業(yè)界都開始更深刻地認(rèn)識(shí)到：極薄玻纖布的技術(shù)體現(xiàn)，并非是在將布做得極薄方面，其水平的真諦在于將這種極薄布制成高織造密度、高均勻一致性，并具備有助于所制薄型基板材料絕緣可靠性、機(jī)械強(qiáng)度有更大提高的方面。環(huán)氧樹脂印制電路板(PCB)的發(fā)展，正在策應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，為薄型化提供材料支撐。

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