電子構裝材料簡介及其應用-基板材料
授課教師:楊偉達博士
任職單位:工研院材化所
在電子裝配中,印刷電路板(Printed Circuit Boards)是個關鍵零件。它搭載其他的電子零件並連通電路,以提供一個安穩的電路工作環境。如以其上電路配置的情形可概分為三類:
單面板:將提供零件連接的金屬線路佈置於絕緣的基板材料上,該基板同時也是安裝零件的支撐載具。
雙面板:當單面的電路不足以提供電子零件連接需求時,便可將電路佈置於基板的兩面,並在板上佈建通孔電路以連通板面兩側電路。
多層板:在較複雜的應用需求時,電路可以被佈置成多層的結構並壓合在一起,並在層間佈建通孔電路連通各層電路。
單面板:將提供零件連接的金屬線路佈置於絕緣的基板材料上,該基板同時也是安裝零件的支撐載具。
雙面板:當單面的電路不足以提供電子零件連接需求時,便可將電路佈置於基板的兩面,並在板上佈建通孔電路以連通板面兩側電路。
多層板:在較複雜的應用需求時,電路可以被佈置成多層的結構並壓合在一起,並在層間佈建通孔電路連通各層電路。
軟性銅箔基材(英文縮寫FCCL:Flexible Copper Clad Laminate),軟性銅箔基材(FCCL)分為兩大類:傳統有接著劑型三層軟板基材
(3L FCCL)與新型無接著劑型二層軟板基材(2L FCCL)兩大類。其是由撓性絕緣基膜與金屬箔組成的,由銅箔、薄膜、膠粘劑三個不同材料所複合而成的撓性覆銅板稱為三層型撓性覆銅板(簡稱“3L-FCCL” )。無膠粘劑的撓性覆銅板稱為二層型撓性覆銅板(簡稱“2L-FCCL”)。因為此二類軟性銅箔基材的製造方法不同,所以兩類基材的材料特性亦不同。應用上,兩類FCCL的應用產品項目不同,3L-FCCL應用在目前大宗的軟板產品上,而2L FCCL則應用在較高階的軟板製造上,如軟硬板、COF等,因為2L FCCL的價格較貴,產量亦不足以供應高階軟板的需求,所以有國內外有許多廠商投入2L FCCL生產行列,但目前仍有產出速度過慢與良率不高的問題。
(3L FCCL)與新型無接著劑型二層軟板基材(2L FCCL)兩大類。其是由撓性絕緣基膜與金屬箔組成的,由銅箔、薄膜、膠粘劑三個不同材料所複合而成的撓性覆銅板稱為三層型撓性覆銅板(簡稱“3L-FCCL” )。無膠粘劑的撓性覆銅板稱為二層型撓性覆銅板(簡稱“2L-FCCL”)。因為此二類軟性銅箔基材的製造方法不同,所以兩類基材的材料特性亦不同。應用上,兩類FCCL的應用產品項目不同,3L-FCCL應用在目前大宗的軟板產品上,而2L FCCL則應用在較高階的軟板製造上,如軟硬板、COF等,因為2L FCCL的價格較貴,產量亦不足以供應高階軟板的需求,所以有國內外有許多廠商投入2L FCCL生產行列,但目前仍有產出速度過慢與良率不高的問題。
FCCL生產過程
基板製程分成:生膠水的配置→含浸→膠片烘烤→壓合→線路製作,在液態時稱為清漆或稱凡立水(Varnish)或稱為生膠水,環氧樹脂(Epoxy Resin)是目前印刷線路板業用途最廣的底材。環氧樹脂的架橋劑一向都是雙氰胺(Dicy),它是一種隱性的(latent)催化劑,在高溫160℃之下才發揮其架橋作用,常溫中很安定,故多層板B-stage的膠片才不致無法儲存。但Dicy的缺點卻也不少,第一是吸水性(Hygroscopicity),第二個缺點是難溶性。溶不掉自然難以在液態樹脂中發揮作用。早期的基板商並不瞭解下游電路板裝配工業問題,那時的dicy磨的不是很細,其溶不掉的部份混 在底材中,經長時間聚集的吸水後會發生針狀的再結晶, 造成許多爆板的問題。當然現在的基板製 造商都很清處它的嚴重性,因此已改善此點。
促進劑用以加速epoxy與dicy之間的架橋反應,最常用的有兩種即BDMA及2-MI。
BDMA:無色至微黃色透明液體,純度≥98%或≥99%,水分≤0.05%。溶於乙醇、乙醚,不溶於水。
2-MI:一個氮原子構成仲胺,一個氮原子構成叔胺。所以,它具有和其它類型固化劑如脂肪胺、芳香胺、酸酐等完全不同的特性。它既能利用仲胺上的活潑氫參與對環氧基的加成反應,又能利用叔氮原子,象DMP一30的那樣,作為陰離子聚合型固化劑固化環氧樹脂。也就是說,它既可單獨使用作固化劑,也可以與其它固化劑,如雙氰胺,酚醛樹脂等作其促進劑,使其降低固化溫度,縮短固化時間,而且固化更完全。性能更佳。
促進劑選擇:反應溫度及熟化時間、SHELF-LIFE、物性(Tg、柔軟性、吸水性…….)與硬化劑之搭配使用。
環氧樹脂銅箔基板製作流程
2-MI:一個氮原子構成仲胺,一個氮原子構成叔胺。所以,它具有和其它類型固化劑如脂肪胺、芳香胺、酸酐等完全不同的特性。它既能利用仲胺上的活潑氫參與對環氧基的加成反應,又能利用叔氮原子,象DMP一30的那樣,作為陰離子聚合型固化劑固化環氧樹脂。也就是說,它既可單獨使用作固化劑,也可以與其它固化劑,如雙氰胺,酚醛樹脂等作其促進劑,使其降低固化溫度,縮短固化時間,而且固化更完全。性能更佳。
促進劑選擇:反應溫度及熟化時間、SHELF-LIFE、物性(Tg、柔軟性、吸水性…….)與硬化劑之搭配使用。
環氧樹脂銅箔基板製作流程
Varnish 的配製要求:黏度控制在150-250cps最佳、固形份控制在50-65wt%較佳、Shelf life愈長愈好(定溫下)、熟化(aging)時間,室溫 4-8小時。Varnish 的特性:依照使用者對產品性能需求選擇配方、varnish特性是決定基板各項性質因素、varnish 含浸加工條件比基板模壓加工條件影響性質大。
以上資了擷取自電子構裝材料簡介及其應用-基板材料 工研院材化所 楊偉達博士及網路上出處