低介电高频覆铜板及半固化片基材研制与开发

低介电高频覆铜板,半固化片的研制

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第 1 6卷第 2期2 01年 6月 0

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V0 l 1 6. No.2

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文章编号： 0 7—5 4 (0 1 0 10 2 0 2 0 )2—0 4 0 1—0 5

低介电高频覆铜板及半固化片基材研制与开发金世伟，王晓明，黄德元王，司 .徽芜湖 2 1 0;芜湖裕中集团染织分厂 .安 4 0 04安徽芜湖 2 10 ) 4 0 0摘要：着信息化科学技术的发展 .适应数字化产品对高频特性的技术要求 . C L基础材料行随为对 C业提出更高的技术要求如何科学合理地选用、伍改性 P B基板材料具有低、 tn占性 .且配 C低 a井

斌

( .安徽机电学院科技处 .徽芜湖 2 1 0￣安徽华茂集团 .徽安庆 2 6 0 3安徽汽车零部件公 1安 -002 4安 4 0 0;

使和 n占在空气中受温度、度影响又小，压覆铜板又具有良好的电气性能和机械性能 .本湿层是课题着重讨论和研究的主要问题 . 关键词：介电；质损耗；性；合基纺织材料；脂}频高速低介改复树高

中国分类号：M2 5 9 T 1 2

文献标识码： A

引

言高频高速覆铜板 ( o p rCa a n ts简称 C L及半固化片 ( ep r)础材料的研究 C p e ld L miae, C ) P reg基

与开发是我们开展纺织品风格功能研究项目中纺织品电学性质的子项目 .九五”期间我国“C L产品在技术水平上与国外尚有较大的差距，制约了其市场的发展 .如据报道复合基的 C C M一3的产量在日本甚至已超过 F E R一4,在大陆地区产量尚未突破 2 00 0I2挠性板尚但 0 0 1, I未突破 5 00 0,属基板尚未超过 50 0,它高技术、性能板，际上只处于小批试 0 0 金 0其高实制阶段 . 由于以计算机为代表的微处理器和存储器 L I出输入信号的变化频率，目前已普遍提 S输高到 1

0 MH 0 z以上 . S的输出输入信号的高速化 .同样也对印制电路的基板提出了一个更 LI

高要求 .而信号传输高速化技术，正以计算机为先导和模式，迅速地向各种各样数字式的民用电子产品中渗透 .这也使得设计者们在开发这类高速动作的产品时，面临更多新问题 .其

中一个重要问题就是要求 P B在高速信号传输中， C保持信号稳定，不产生误动作，对现在普这通 P B基材技术来说是困难的 .而民用电子产品等所用的多层印制电路板，切需要实现高 C迫频信号传输高速化 .对于这一实际变化，如果我们一直未追随这项新技术发展，那么将会成

为电子工业技术发展中的技术“颈”制约国民经济发展 .瓶，

1低介电高频板的技术性能要求 微波电路基板是由铜箔、树脂及纺织增强材料经热压而制成的覆铜板 CC .广泛应用于 L如曙光一3 0型巨型计算机、大型程控交换机、导弹等高技术尖端 P B技术产品和民用产品 0 C收稿日期：0 1—0 20 3—0 9

作者简介：世伟 (9 9一)男 .金 15 .黑龙江晗尔滨人，工程师

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式中：8为基板材料的介电常数； L

为增强材料的介电常数；s为树脂材料的介电常数；¨ s

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金世伟，:介电高频覆铜板及半固化基材研制与开发等低

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为增强材料的体积百分比；为树脂材料的体积百分比 . 从公式 ( )以看出，个低介电常数的基板材料，与树脂材料、强材料都有着密切关 3可一它增系 .这类基板材料技术发展事实也说明，介电常数基板材料的开发，从两方面人手和发展低是的，即一方面开发低介电常数性的树脂材料，另一方面选择、改进具有低性的纺织增强材料，有效地解决开发高性能低介电高频 C L产品问题关键 .是 C

2高频高速层压覆铜板的

研制 高频高速层压式覆铜板中树脂的基本功能是为纤维提供一种刚性支撑，并将纤维材料在预定的位置和方向固定下来，使构件具有结构整体性 .构件工作时，树脂起着传递载荷的作用 .低模量的树脂基体将承受较小的负荷，而大部分负荷由高模量的纤维承担 .如果没有树

脂的加强和稳定作用，压式覆铜板就不会显示其优良的结构整体性，别是在承受压力时，层特 树脂的作用就更加突出 .决定纺织复合材料刚度的是纤维，维具有较高的弹性模量，纤由此提供有效的增强作用 .要求纤维直径均匀、度波动小，维表面洁净，含杂质，强纤不以利于与树脂

的亲和 .纤维与树脂在化学性质上要相容，以形成化学上、理上都十分稳定的粘接 .为了形物成连接一体的构件，脂应浸透所有的界面，湿所有的纤维表面 .一般纤维与树脂体积含量树润之比宜为 7/ 0左右，维含量过高，树脂不能得到均匀的渗透；脂含量过高，不能充 0 3纤则树则

分发挥纤维的增强作用，般情况下涤纶树脂造价较低，低粘度时流动性好，于浸润纤维一在易表面，高温时易收缩，强力下降 .环氧树脂是制备纺织复合基材料的主要原料，温下变但且高形小，为基础材料时，以常温固化，可以高温固化，作可也

目前国外在低 s的增强材料开发方面，要表现在以下几个方面：采用低的 D型玻主①纤布 .型玻璃在组成上 .的 SO“B O成分比例远远高于一些基板材料常用的 E玻璃纤维 D它 i,布的组成 .因而 D型玻璃 8只是 E玻璃纤维的 6% .以日本三菱瓦斯化学株式会社的 B 6 T的树脂玻纤布覆铜板为例，用 E型布产品 ( C - HL 7 ) s为 3 8 1/H采 C L 80的 . ( d z下 )而采用 D型

布的同样树脂产品 ( c— H8 0则下降到 3 5 1MHz .采用 D型布的发展趋势，在很好解 cL 7) . ( )是决 D型玻纤布加工和降低成本之条件上的 .而当前在这两个方向上 .仍未很好得以解决 .②新型低 6玻纤布的开发 .近一、两年日本日东

纺织株式会杜开发成功一种低的基板材料专

用布一 N E玻纤布 .这是从玻璃组成，到纤维化、的织造等进行重新开发的新技术成果，不布它但提高了 C L的加工性，且在 4 3—44 1MHz,低于 E型玻纤布 .③开发玻璃纤维与 C而 . . ( )低的有机纤维 ( P E P IP F等 )如 E K、 E、S的混纺布或混织布 .国外有关专家近期预言：这类混“纺或混织的电子级玻纤布，将成为下世纪大型计算机用多层 P CB基材制造中的有前途、重要

的增强材料 .”④采用其它低特性的有机纤维材料 .目前开发、应用进展较快的是采用芳酰胺纤维无纺布增强材料，它已经在日本一些 C L厂家的基板材料产品、特别是积层法多层 C板用半固化片产品中得以广泛应用 .

基于上述开发思路，可选用多种不同介电常数的纺织增强材料和树脂组成低介电常数的复合基纺织增强材料和树脂 .并按照 JS 6 8 IC 4 0—1 9 9 4覆铜箔层压板， S IC—E AN/P G一1 0印 4

制电路板用处理“ E”玻纤布规范， L—S一19 9 3 MI 34/ 1—19 9 4军用规范图表资料，制线路板印用 B基材层压板，IC 5 l一1 9日本工业标准， I JS 6 1 92印制电路板用铜箔试验方法，种办法是很这好解决低介电常数覆铜板问题的有效途径 .

因此以几种树脂为例，介电常数如表 1示 .其中，四氟乙烯、聚丁二烯等虽然具有其所聚

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2 0正 01表 1几种耐脂的介电常数

优秀的介电性能，其加工性能复杂，于孔金属化，合性能不但难综好，酸树脂虽然具有优秀的介电性能，台性能也很好，在我氰综但国才处于实验室台成阶段，材料来源有限，且价格昂贵 .聚苯醚 ( P是一种非结晶性的热塑性树脂，具有高、介电常数、 P O)它低 低收缩率、低吸湿性、剥离强度高等优良的性能 .是一种理想的

树聚氰苯酸

脂介电常数 21 24 5 29 . 30 39 醚酯

聚四氟乙烯

高频材料，将其用于高频覆铜箔板的制作，是近几年来各国竞相研究的课题 . 然而，于 P O是一种热塑性材料，溶剂性差，且不能承由 P耐并

聚丁二烯环氧树脂

受 P B工艺要求 2 0℃以上的焊锡等操作， C 6而且耐应力开裂性差，法单独作为 P B的绝缘无 C

树脂基体 .若在 P O树脂中引入热固性的树脂，到两者的均一混溶，可改善 P O的耐溶 P达就 P剂性及耐热性等性能，树脂体系具有了热固性树脂的性质 .使表 2玻璃纤雏的成分和介电性能

覆铜板的制作用纺织增强材料一般为玻璃纤维，璃纤维成分与介电性能如表 2所示 .玻

D玻璃纤维和 Q玻璃纤维，具有优秀的介电性能，存在着两太缺点：机械加工性差，但①对钻头磨损太；成本高，当 E一玻璃布 l②相 0倍以上的价格 .因此，用 E玻璃纤维做纺织增采

强材料，板材的 s可通过低介电常数的树脂与 E玻璃布的配伍来调整降低 .覆铜板的制作： 通过大量的实验，定了以 P O树脂、性树脂、联剂及其它助剂等组成的树脂体系 .覆铜确 P改交

板的制作工艺流程为：树脂的制作 1①②半固化片的制作；根据板厚要求，不同的配料比③按例，配半固化片，面覆以铜箔，压机中压制成型 .研制的高频高速覆铜板的性能测试见叠两在表3 .改性覆铜板的钻孔加工性能及其它使用特性均与普通 F R一4相同 .表 3 I,--4 .C . 6与 P E C - _ 0 T E覆铜板及 C L 00的性佳比较 M 10

洼： *为实副值

3结束语 结果表明，材的性能与美国 GI板 L公司的 G 10 ML 0 0及国产的 P F T E玻璃布覆铜板进行比

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较，改性覆铜板在剥离强度、比重、孔金属化、玻璃化转变温度等方面的性能明显优于 GML O 0和 P F I0 T E玻璃布覆铜板，电性能与 P F介 T E玻璃布覆铜板相当，台质量要求 .符另一方面要生产出高质量的覆铜箔层压板首先应对影响 P B板电气性能

和机械加工性 C

能的因素进行分门别类的分析、究，出影响产品质量的关键因素，科学、理的选择复台研找，台基纺织材料，合环氧树脂胶的耐热特性，究 P B板热变形引发的应力消除技术，展玻璃结研 C开纤维覆铜箔层压板工艺及提高产品质量和产量控制研究 .建立健全不同品质 P B板生产、 C工

艺质量、能等技术构架，出产品质量控制点，立一套适台生产需要的工艺参数、产方功找建生法，化引进设备的关键技术 .这是我国传统信息产业在 2世纪不可缺少的可持续发展的重消 1要的关键性基础材料及工艺研究 .

参考文献：[】黄故 .复合材料[f北京：国纺织出版杜，0 0 1^】中 20 .

[ 1幸信实 .现代印制电路基础[ 2 M】上海：上海出版杜，9 9 19 .[】姜作义 .和善 3张纤维一村脂复合材料技术与应用[ M】北京：国标准出版社 .1 9 中 90

The r s ar h e e c and v l de e opm e o di l c r c c ns an a ntofl w e e t i o t nd

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tia n c a c lp r ill e a e b c mea i otn r be rc la d me h nia ef T al Sh v e o mp ra tp o lm. o/ CKe y wor: lw ilcr o sa t v ra l ef r n c s r sn h g r q e c ih s e d ds o de e ti c n tn; aib ep roma e; e i; ih fe u n yh g p e c

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