環氧樹脂印製電路板PCB向薄型化發展

電子產品的薄、輕、小型化不斷發展促使環氧樹脂印製電路板(PCB)的薄型化發展，這也使得基板材料追求薄型化，在覆銅板業中已成為研發、應用上的熱點，並且這一熱點將持續多年。在這種態勢下薄型環氧—玻纖布基板成熱點，新材料助推PCB(環氧樹脂印刷線路板)基板薄型化。這位專家表示，HDI多層板自20世紀90年代初問世和興起時，就與當時的薄型化基板材料創新成果結下不解之緣，HDI多層板發展始終靠著「微孔、細線、薄層」3大技術作為支撐和推動。基板材料薄型化就是其中重要一環。HDI3大技術中，不僅它的薄層化技術主要是依靠基板材料來實現，就連它的微孔化(雷射微孔加工等)的實施好壞，也很大程度上取決於薄型基板材料。

　　在HDI多層板發展初期為滿足上述性能要求，構成它的絕緣層的主要薄型基板材料品種是感光性樹脂塗層、熱固性樹脂塗層(或其產品形式為絕緣膜)、塗樹脂銅箔(RCC)等。此段時期，在適宜薄形HDI多層板用基板材料的「隊列」中，由於製造技術所限很難找到環氧-玻纖布基板材料的「身影」。而在近幾年HDI多層板市場情況發生了很大的變化，薄型環氧—玻纖布基板材料從爭得了HDI多層板用基板材料市場的「一席之地」，已逐漸演變成為市場「主角」。據有關權威機構統計，近幾年環氧—玻纖布基板材料在HDI多層板中得到越來越廣泛的應用，在2000年時，它只占整個HDI多層板用基板材料市場總量的4%，而到2005年已迅速發展到占40.4%，預測到2007年其所占的比例將會超過50%，2010年它在HDI多層板用基板材料市場上的占有率可達到60%以上。

　　環氧-玻纖布基板材料這一市場的「從無到有，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用市場要求各異。首先，當前薄型環氧—玻纖布基板材料主要有3大應用市場：攜帶型電子產品；IC封裝基板；替代部分原有撓性覆銅板(FCCL)的撓性印製電路板市場。薄型環氧-玻纖布基板材料在主要性能上與一般厚度的環氧-玻纖布基板材料有所差異，它有著自己獨特的性能特點。同時不同的應用領域對它的性能要求及其側重面也有所不同。近年來攜帶型電子產品所用的HDI多層板，在不斷追求薄型化中對它的基板材料的薄型化和其性能保證有著更高的依賴性。以手機為例，近幾年間手機主板厚度，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的極薄型手機主板開始正式進入市場。

　　實現手機主板的薄型化，需要克服基板剛性低的問題。基板剛性偏低，會導致環氧樹脂印製電路板(PCB)製造時工藝操作性降低；在基板經回流焊爐等高溫加熱時易產生更大的翹曲、變形；在元器件安裝時也易於使可靠性下降；製成的環氧樹脂印製電路板(PCB)抗跌落衝擊性差等。專家提醒說，業界務必對此注意。除此以外，隨著手機用環氧樹脂印製電路板(PCB)更加追求薄形化，也給基板材料的絕緣可靠性、平整性、尺寸穩定性等性能項目提出更高和更嚴的要求。減小IC封裝的厚度，主要依賴於它的薄型化有機封裝基板材料來實現。由於封裝用基板材料更薄，再加上出於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關鍵性能要求是它的高剛性。

　　提高基板材料的機械強度對確保IC晶片搭載時的強度(防止基板塌陷)，在安裝加工時降低基板所產生的翹曲度，以及便於操作等都是十分必要的。

　　在IC晶片搭載時需要在基板上植入焊球，很多在基板上採用倒晶片的安裝，因此還要求這類基板材料具有表面高平滑性。近年，薄型環氧—玻纖布基板材料已「滲透」到撓性印製電路板的新應用領域。這一新市場之所以獲得了較快的開拓，其原因來自兩方面：一方面是環氧—玻纖布基板材料在提高極薄性、耐撓曲性等方面技術有所突破；另一方面，在撓性PCB、剛-撓性PCB製造中採用薄型環氧—玻纖布基板材料，是對撓性環氧樹脂印製電路板(PCB)性能改善、提高的迫切需求。為了實現攜帶型電子產品的小型化，除了PCB需要進一步推進高密度布線外，近年在PCB形態上也出現了由原來採用平面的元器件二維安裝剛性基板，向著三維安裝為特點、採用撓性基板(FPC)的方向轉變。這樣就可縮小元器件及基板在整機產品內部所占的空間。與此同時，三維安裝的FPC與剛性多層板相組合的剛-撓性基板技術，近年得到了迅速應用。這種適於剛-撓性PCB製造的薄型環氧-玻纖布基板材料，在性能上主要表現在具有較高的耐彎曲性。同時，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年開發成功並進入市場的這類基板材料(CCL牌號為：TC-C-100)，採用20μm以下超極薄玻纖布及低模量樹脂製成，板的厚度在50μm以下。它的模量只有一般FR-4的一半。因有玻纖布作補強，板的尺寸變化率(主要指面方向)可達到0.01±0.03%，比PI基膜構成的FCCL要小1/3～1/2。原材料發展助推產業——實現基板材料薄型化是覆銅板技術綜合提升的體現。這裡不但是基板材料在樹脂工藝配方設計、浸漬工藝技術、測試技術等方面需要有所創新，還需要電子玻纖布、電解銅箔、無機填料、環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。極薄型玻纖布製造技術，涵蓋了紡紗技術(包括低捻、無捻紗製造技術)、織布技術(用紗的設計、織布密度等)、開纖扁平等物理加工技術、表面處理技術等。薄型基板材料的一些關鍵性能的實現，在很大程度上依託於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(如降低經緯紗圍出的孔隙面積、所用紗進行扁平化加工，玻纖布實現開纖化、採用新型處理劑技術等)、低輪廓銅箔(運用新的電解工藝及表面瘤化處理技術等)、高性能的環氧樹脂(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、存儲穩定性等)等。再例如，薄型基板材料機械性能的提高，需要選擇適宜的無機填充料作配合，也需要有更理想的高剛性改性環氧樹脂等。因此薄型基板材料技術的研發，不僅對覆銅板製造業的整體技術水平是個「質」的飛躍，還驅動了覆銅板用原材料——包括玻纖布、基體樹脂(主要指環氧樹脂)、樹脂固化劑、各種樹脂助劑、銅箔、無機填充料，以及基板材料的測試技術、設備製造技術(主要指上膠設備技術)等快速發展。

　　薄型基板材料所需的極薄玻纖布，早在20世紀90年代末期進入市場，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(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世紀初，在開發、生產20μm以下的超極薄玻纖布時，超細、無捻玻纖紗的製造以及布的縱方向扁平加工已成為攻克此技術課題的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界都開始更深刻地認識到：極薄玻纖布的技術體現，並非是在將布做得極薄方面，其水平的真諦在於將這種極薄布製成高織造密度、高均勻一致性，並具備有助於所制薄型基板材料絕緣可靠性、機械強度有更大提高的方面。環氧樹脂印製電路板(PCB)的發展，正在策應新技術的發展，為薄型化提供材料支撐。

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