环氧树脂覆铜板(CCL)耐热老化的研究

冯志新，官健，谢宇芳

(1广州合成材料研究院有限公司，广东广州510665;2广东生益科技股份有限公司，广东东莞523039)

覆铜板是印刷电路板极其重要的基础材料，各种不同形式、不同功能的印制电路板，都是在覆铜板上有选择地进行加工、蚀刻、钻孔及镀铜等工序，制成不同的印刷电路(单面、双层、多层)。

覆铜板作为印制电路板制造中的基板材料，对印制电路板主要起互连导通、绝缘和支撑的作用，对电路中信号的传输速度、能量损失和特性阻抗等有很大的影响，因此，印制电路板的性能、品质、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及长期的安全性、可靠性及稳定性在很大程度上取决于覆铜板。

国内外对覆铜板长期使用安全性评估一般送给美国保险商实验室(Underwriters Laboratories Inc.)，简称UL的认证机构进行评估，UL认证机构采用UL746B《聚合物长期性能评价简介》规定的热指数进行评估，该标准详细介绍了材料的热指数的测定。

基于本院在橡胶、塑料贮存、使用寿命方面几十年的研究，从2007年开始广东生益科技股份有限公司和本院就覆铜板热老化考察等方面展开合作，取得了很好的效果。

1 试验原理

按GB/T7142－2002及UL746B阐述的阿累尼乌斯图推算塑料的寿命和最高使用温度的原理，在选定的测试温度下，把所选的性能的数值变化看作是时间的函数，继续该步骤直至达到相应性能的临界值为止，从而得出在该温度下老化的失效时间。相同的试验应该至少在其它两个温度下进行。以所获得的失效时间数值与温度的函数作出阿累尼乌斯图，所得到的直线可以外推到在使用温度下的失效时间。

阿累尼乌斯定律:L=AeB/T，取对数，即log10L=logA+(log10e)B/T

其中:L—材料的耐热性能，h;

T—绝对温度;

A、B—材料的特定常数。

即log10L与1/T成直线关系。

为求得临界时间与温度的关系，对上式进行线性回归分析，即得回归曲线。

2 试验部分

2.1 试样

广东生益科技生产的覆铜板。

2.2 老化试验

热老化加速老化按照GB/T7142－2002《塑料长期热暴露后时间－温度极限的测定》及UL746B《聚合物长期性能评价简介》规定进行，试验条件为280℃、270℃、250℃、230℃、210℃。

2.3 仪器设备

爱斯佩克PHH101型热老化箱、H10K－S型HOUNSFIELD万能材料试验机。

2.4 性能测试

拉伸性能按照GB/T1040－2006测定，弯曲性能按照ASTM D790－10测定。

2.5 终点选择

分别以弯曲强度保持率=50%，拉伸强度保持率=50%为热指数的临界值。

3 试验结果及数据处理

3.1 按照拉伸强度进行推算

3.1.1 试验数据

受试覆铜板试样在不同温度下的拉伸强度随老化时间变化的关系曲线如图1所示。

图1 受试覆铜板试样在不同温度下的拉伸强度随老化时间变化的关系曲线Fig.1 The relationship curves of the tensile strength changes with aging time of the CCL samples tested in different temperatures

3.1.2 热指数推算

3.1.2.1 老化失效时间的确定［1］

以拉伸强度保持率为50%作试样性能临界值，由图1可确定在不同温度条件下的老化失效时间(见表1)。

表1 拉伸强度在不同温度条件下的老化失效时间Table 1 The aging failure time of tensile strength in different temperatures

3.1.2.2 热指数推算

图2 拉伸强度线性回归曲线Fig.2 The linear regression curve of tensile strength

从样品的拉伸强度回归曲线可以推算满足使用时间达到100000h的温度约为:141℃。

3.2 按照弯曲强度进行推算

3.2.1 试验数据

受试覆铜板试样在不同温度下的弯曲强度随老化时间变化的关系曲线见图3。

图3 受试覆铜板试样在不同温度下的弯曲强度随老化时间变化的关系曲线Fig.3 The relationship curves of the flexural strength changes with aging time of the CCL samples tested in different temperatures

3.2.2 热指数推算

3.2.2.1 老化失效时间的确定

以弯曲强度保持率为50%作试样性能失效值，由图1可确定在不同温度条件下的老化失效时间(见表2)。

表2 弯曲强度在不同温度条件下的老化失效时间Table 2 The aging failure time of flexural strength in different temperatures

3.2.2.2 热指数推算

图4 弯曲强度线性回归曲线Fig.4 The linear regression curve of flexural strength

从图4中样品的弯曲强度回归曲线可以推算满足使用时间达到100000h的温度约为:135℃。

3.3 结果

分别按照拉伸强度、弯曲强度进行推算的热指数结果见表3。

表3 分别按照拉伸强度、弯曲强度进行推算的热指数Table 3 The thermal index calculated by tensile strength and flexural strength

4 结语

覆铜板制造行业是一个朝阳工业，它伴随电子信息、通讯业的发展，具有广阔的发展前景，其制造技术是一项多学科相互交叉、相互渗透、相互促进的高新技术。它与电子信息产业，特别是与印制电路行业同步发展，不可分割。它的进步与发展，一直受到电子整机产品、半导体制造技术、电子安装技术及印制电路板制造技术的革新与发展所驱动。

由于电子产品的长期耐热老化性能是用户关注的性能，覆铜板又是其极为重要的基础材料，对覆铜板耐热老化进行研究变得极其重要。通过研究，对覆铜板产品进行分类筛选，对企业具有指导意义。

［1］underwriters laboratories inc.UL746B《Polymeric Materials－Long Term Property Evaluations》.American.underwriters laboratories inc.2010.

［2］曾新.GB/T7142－2002《塑料长期热暴露后时间－温度极限的测定》.北京.中国标准出版社.2005.