高多层PCB用高耐热性低介质损耗的覆铜板

何烈相 曾宪平 曾红慧 栾 翼 马杰飞（广东生益科技股份有限公司，广东 东莞 523808）

高多层PCB用高耐热性低介质损耗的覆铜板

Paper Code: S-052

何烈相 曾宪平 曾红慧 栾 翼 马杰飞
（广东生益科技股份有限公司，广东 东莞 523808）

文章介绍一种适合高多层PCB用高耐热性低介质损耗覆铜板，其主要性能指标为：Tg (DSC)＞200℃，Dk/Df(10GHz&Low Dk-Glass)=3.5/0.0060，经过85℃/85%RH恒温恒湿箱处理192h后的吸水率只有0.25%。可满足28层PCB板5次无铅回流焊。

高多层；PCB；高耐热；Dk；Df；覆铜板

1 前言

随着电子元器件朝着小型轻量化、薄型化、高性能化、多功能化的方向发展，随之带来的是高频、高速的信号传输。这就要求电子电路材料的介电常数和介电损耗比较低，这些与材料的结构有关，而低介电常数、低介电损耗材料在结构上一般具有：大的自由体积、低的可极化率、低吸水率的结构存在等特点。

聚四氟乙烯、聚苯醚具有较低的介电常数及低的介电损耗值，在高频高速具有较好的应用前景，然而其存在粘结力较低和工艺性差等缺点[1]。

氰酸酯具有良好的粘结性和加工性[2]，同时具有高的玻璃化转变温度、较低的介电常数及低的介电损耗值。但它易吸水而导致耐湿热性不足，在PCB多层板应用中，容易出现分层爆板。

本文通过氰酸酯改性环氧树脂特殊固化剂的研究，实现介电性能和耐湿热性的平衡，开发一款具有高耐热性、低介电常数、低介质损耗因子、低CTE、低吸水率和更好的加工性的产品，其能很好地满足高多层PCB五次无铅回流焊需求。

2 实验部分

2.1 主要原材料

氰酸酯、环氧树脂、改性树脂、特殊固化剂、填料、促进剂及溶剂等。

2.2 覆铜板的制备

将氰酸酯、环氧树脂、改性树脂、特殊固化剂、填料、促进剂及溶剂等搅拌混合均匀配成胶液，调整好上胶机夹轴间隙、转速及烘箱温度，选用Low Dk-Glass 3313玻纤布作为增强材料，浸以配制好的胶液，均匀上胶，放入设定好烘箱条件中烘成半固化粘结片，取8张半固化粘结片进行叠配，上下覆以35 μm铜箔，在190 ℃～200 ℃下以2.45 MPa（25 kg/cm2）压力在真空层压机中保温固化30～120分钟，制成双面CCL。

2.3 覆铜板性能测试

参照IPC标准及SYL企业标准的检测方法，对由上述组合物制成的覆铜板进行性能测试，主要仪器见下：

（1）流变窗口：流变测试仪，3 ℃/min；

（2）热分解温度的测试：TGA，升温速度10 ℃/min，N2保护，取5%失重时的温度；

（3）玻璃化转变温度的测试：差示扫描量热仪（DSC），升温速率20℃/min，氮气保护；

（4）热分层时间/CTE：TMA，10 ℃/min；

（5）介电常数与介质损耗因子的测试：C-24/23/50 SPDR法即分离介质谐振器；

（6）PCT（6h）吸水率的测试：压力锅（105 kpa）蒸煮，称量采用电子天平；

（7）高温高湿性能：恒温恒湿箱，85 ℃/85% RH；

（8）铜箔剥离强度的测试：铜箔抗剥仪，按IPC-TM-650方法。

3 结果与讨论

3.1 流变特性

开发品的流变曲线如图1所示。该开发品具有较宽的层压加工窗口，流动性好，这保证了在层压过程中树脂对玻璃布的浸润和PCB制程中树脂的填孔性。

图1 PP流变特性

3.2 覆铜板的综合性能

该开发品制得高多层PCB用高耐热性低介质损耗覆铜板性能检测结果如表1所示。

3.2.1 耐热性

从表1的性能测试中，可知开发品的Td（5%loss）高达394.8，测试曲线如图2；T300（带铜测试）＞60 min，测试曲线见图3；Tg（DSC）高达204.8℃，测试曲线如图4；热膨胀系数（Z-CTE）为2.2%，测试曲线见图5。

3.2.2 耐湿热性

随着无铅工艺实施，PCB多层板中由于吸潮爆板带来的问题越发突出，该开发品选用了样品厚度为0.8 mm（8*3313），样品大小为：100 mm×100 mm，经过85 ℃/85%RH恒温恒湿箱处理192 h，然后做288 ℃/10 s热冲击实验。所有样品均通过热冲击且其处理192 h后的高温高湿吸水率只有0.25%，非常低。

表1 覆铜板性能

图2 TGA测试曲线图

图3 T300（带铜）测试曲线图（TMA）

图4 Tg（DSC）测试曲线图

图5 CTE（Z-轴）测试曲线图

3.2.3 介电性能

本文采用SPDR法在不同频率下，对厚度为0.8 mm（8*3313）开发样品Dk/Df进行测试，测试频率分别为1.1 GHz、3 GHz、5 GHz、10 GHz。并测试其在85℃/85%RH，处理不同天数条件下，10 GHz的Dk/Df。

图7 不同测试频率的Dk

图8 不同测试频率的Df

图9 不同温度下的Dk

图10 不同温度下的Df

图11 不同处理天数下的DK

图12 不同处理天数下的Df

4 高多层应用试验

对新开发的CCL材料进行28层加工厚度为4.0 mm，最小pitch为0.8 mm BGA、内层68.6 μm厚铜进行耐热性考察，经最高温度260 ℃无铅回流焊5次，无分层爆板和玻璃纱裂。

表2 板材高温高湿测试

5 结论

本文研究开发了一款适合高多层PCB用的高耐热、高可靠覆铜板及粘结片材料，该材料具有高Tg、高耐热性、高耐湿性、低介电常数和介质损耗，可以很好满足高多层PCB耐热性需求。

[1] 辜幸实,祝大同等. 印制电路用覆铜箔层压板[M]. 北京∶化学工业出版社,2013∶380.

[2] 杜谦. 改性氰酸酯树脂及其复合材料性能的研究[D]. 北京∶北京化工大学,2010.

何烈相，工程师，从事高分子复合材料的应用与研究工作。

High heat resistance& Low loss CCL for high layer count PCB application

HE Lie-xiang ZENG Xian-ping ZENG Hong-hui LUAN Yi MA Jie-fei

This paper introduces a high heat resistance and low dielectric loss CCL for high layer count PCB, which possesses the key characteristics∶Tg(DSC)＞200℃, Dk/Df(10GHZ&NE-Glass)=3.5/0.006, the water absorption was only 0.25% after a constant temperature and humidity treatment (85℃/85%RH) for 192 hours. It can meet the requirement of 28-layer PCB subject to five cycles lead-free infrared reflow.

High Layer Count; PCB; High Heat Resistance; Dk; Df ;CCL

TN41

：A

1009-0096（2015）03-0027-04