波谱法在覆铜板及印制电路板研究中的应用

林钢

（广东汕头超声电子股份有限公司，广东 汕头 515000）

0 引言

随着我国PCB产业高速的发展，对PCB板材各项性能的要求也正在不断提高。覆铜板作为PCB制作过程中的主要材料，需要不断强化其质量。波谱法在覆铜板及印制电路板中的应用，能够对覆铜板的各项性能进行综合性评估，进而为后续工程业务的发展提供高质量的备选板材。

1 覆铜板及印制电路板的发展背景

现如今，印制电路板基板材料已经发展了近50年的历程，其已经成为产业发展中的基本原材料。其中，pcb基板材料业已累积了上百年的发展历史，它的每一个发展阶段，都会受到半导体制造技术和电子电路制造技术的影响。现如今，覆铜板及印制电路板在我国的各个生产领域中已经得到了有效应用，并且此材料还在一定程度上大大促进了基板材料业的发展。同时，以金属箔蚀刻法所制造的电路是主流的PCB制造技术，其已经得到了最初的确立和发展，并且其在覆铜板结构组成和特性条件上都起着非常重要的作用[1]。

覆铜板作为印制电路板制造中的主要材料，其在1947年就已经在美国PCB业得到了有效应用。同时，PCB基板材料业在此基础上也进入了初期发展的阶段。在此期间，在对基板进行制造时，所应用的材料主要为有机树脂铜箔等。因此，可以说覆铜板及印制电路板的发展和应用在一定程度上推动着我国各大产业的发展。

2 覆铜板用硅微粉的分类

在当前的市场上看，覆铜板及印制电路板硅微粉产品系列是比较复杂的，其在实际发展中也应用的非常十分广泛。当前，应用于集成电路覆铜板的硅微粉主要有熔融型硅微粉、球形硅微粉和活性硅微粉等，以下是这些材料的特点。

2.1 结晶型硅微粉

此材料主要是精选优质石英矿，经过洗矿、超细碎和分级等多个工艺，对其进行加工，进而得到石英粉。调查发现，结晶型硅微粉在覆铜板行业中的发展中已经得到应用。在应用结晶硅微粉后，我们会发现覆铜板的刚度和热稳定性等都得到了非常大的改善。但是，此材料也存在一定的局限性，其对树脂体系的影响并不是最佳的，分散性以及耐沉降性不好，本身的热膨胀系数高，硬度也非常大，这会增加加工的难度[2]。

2.2 熔融硅微粉

此微粉主要在晶体结构中提取，然后经酸浸、风干和高温熔融等工艺流程，精制硅微粉。此粉与结晶型硅微粉比较，其密度更低（2.2g/cm3），介电常数和热膨胀系数也比较低。因此，这种粉体主要作为填料在高频覆铜板应用。其缺点为熔融温度较高，并且对企业生产能力的要求也比较高，工艺流程比较复杂。由于一般产品的介电常数比较高，所以其在覆铜板及印制电路板中的应用，对信号传递速度带来影响。

2.3 复合型硅微粉

这种微粉还被叫作低硬度硅微粉。主要是采用数种无机矿物，经过精确配比对其进行熔制，将其制作成无定型态的玻璃体，然后经破碎、超细碎和分级等流程，对其进行工艺加工，进而得到复合型的硅微粉。这种粉体的莫氏硬度在5.5左右，二氧化硅会降低，减小钻程度和粉尘污染情况[3]。

2.4 球形硅微粉

在对球形二氧化硅微粉的工艺流程进行分析，发现其主要是通过物理和化学方法生产的。其平均粒度主要是在微米级到亚微米，并且其还具有高填充和介电性能优异等特点。因此，这种材料一般应用到高填充、高可靠的高性能覆铜板过程中。

3 波谱法在覆铜板及印制电路板中的应用

3.1 红光外谱

早在1800年，英国的物理学家就在热观点出发，对各种色光进行了分析和研究，在此过程中发现了红外线。红外线的波长一般在0.76m到1000m之间，其所按波长的范围主要分为近红外、远红外和极远红外等。在红外光谱中，反映出了分子中键的振动能级变化和具体情况，能够为日后的研究提供相关信息。在对此技术的优点进行分析时，发现其简便、迅速以及稳定性高，并且其对样品没有特殊的要求，不管是气体，还是固体和液体都可以进行检测。红外光谱与其他技术的联合应用，还能够准确鉴别化合物的异同，对未知物的结构进行确定。同时，此技术还能对染物的识别有机化合物分子结构进行分析，研究化学反应中的问题，实现对机理的研究[4]。

如，某制造业利用傅立叶红外光谱对氰酸酯树脂及其改性体系的固化反应进行了分析，明确了其特性。实际的研究结果表明，环氧树脂的化反应温度会明显降低，当引入催化剂后，其转化率会提高。双马来酰亚胺树脂和氰酸酯等具有非常的良好反应性，其在红外光谱中的应用，能够结合二维相关分析技术，对不同的固化促进剂进行检测，实现对环氧树脂的快速鉴别和研究。部分研究结果还表明，红外光谱还能为树脂配方的鉴别提供新的方法和条件。

3.2 紫外光谱

这种光谱法也叫作紫外可见光分光光度法。这种方式可以结合溶液中的物质的分子和离子，对紫外光的吸收程度进行确定，明确物质的组成含量，然后在此基础上推测物质结构，属于一种分析方法。同时，紫外光谱和其他技术的有效应用，能够更加准确地判断分子中是否有共轭体系，或者是某些官能团的存在，在此基础上确定未知物的基本骨架。

这种技术还能够确定某些官能团的位置，更加准确地判断一些化合物的异构体，进而判定互变异构的质谱，让待测的样品分子汽化。在应用紫外光谱时，发现用一定能量的电子来轰击气态根子，让其失去一个电子，进而成为带正电的分子离子。由于分子离子还会断裂成各种碎片，并且所有的正离子在电场和磁场的作用下，会按质荷比大小等，依次进行排列，其属于唯一可确定分子式的方法[5]。

例如，某电力制造业应用此技术，建立了电子产品中四溴双酚，与红外光谱和气相色谱的联合应用，保证质谱联用技术的有效应用，实现对线路板失效原因的综合分析。在具体的研究中，发现在一定温度和湿度下，硅胶垫中的挥发物和渗出物为三乙氧基辛基硅烷，这种物质容易与和异常焊剂的残留物发生相溶现象，所以其会导致焊点附近有异物的生成，进而导致电路失效。

3.3 核磁共振

1945年，相关学者就已经在实验中发现了核磁共振现象，1H核磁共振在化学中的应用已经有50年了。尤其是近20年来，超导磁体和脉冲傅里叶变换法在覆铜板及印制电路板中的应用和普及，核磁共振这种新方式得到了完善，并且新技术在此背景下也在不断涌现，如二维核磁共振技术和极化转移技术等。这种技术都是对核磁共振分析方法的完善，其应用范围也正在不断扩大。同时，随着样品用量不断地减少，此技术的灵敏度也在不断提高。这种技术在覆铜板及印制电路板中的有效应用，能够对反应过程进行分析，明确分子结构的表征，实现对结构参数的有效分析。

部分学者用13C核磁共振波谱法，对丙烯酸一丙烯酸钠共聚型的高吸水性树脂进行了研究，发现其是导致反应体的系发生交联作用的关键因素。应用1H13C核磁共振波谱，对二酚基丙烷环氧树脂的组成进行分析，发现其结构表征比较特殊，能够通过二维谱和IH.13C化学位移相关谱等，实现对各共振峰的有效分析和指认。同时，此技术在覆铜板及印制电路板中的有效应用，能够强化印制电路板的稳定性。

场解吸质谱方法也是此部分内容的主要组成部分，应用此方式能够直接得出了各种酚醛树脂固有的组分，了解其中的分子离子峰值，对树脂不同缩合度组分的含量进行深入研究。如果没有碎片离子，就比较适合用于组份繁多的酚醛树脂分子量检测中，对其整体表征进行深入研究。

部分研究人员还应用拉曼光谱对聚甲基丙烯酸甲酯进行了分析，主要是研究共混物的相容性。如果在室温制样，链的运动性比较差，共混物并不相容。当在120℃温度制样时，链的运动性会不断增加，PMMA中的C=O伸缩振动频率会随含量不断增加，不断移向低频，并且共混物相容性也会不断增大。

3.4 质谱

这种方式主要是一种使待测的样品分子汽化，应用具有一定能量的电子来轰击气态根子，让其失去一个电子进行成为带正电的分子离子。其中的分子离子还可能断裂成为各种碎片离子，并且所有的正离子会在电场和磁场的综合作用下，根据质荷比的大小，按照排列进而的得到谱图的分析方法。同时，这种方式还是唯一可以确定分子式的方法。一些学者在原有的检测方式上建立了电子产品中四溴双酚-A（TBBP-A）的气相色谱，其与质谱的联用，不仅可以提高检测的效果，还能够在实际电子产品中四溴双酚-A的分析中有效应用。还有的学者建立了气相色谱-质谱联用仪，其主要是测定电子电气产品中的溴化阻燃剂多溴联苯等物质，并且这种方式的检测速度和准确性都非常高。

4 结语

由此可见，波谱法在不同的检测领域都得到了有效应用。特别是其在覆铜板印制电路板中的应用，能够及时解决上述材料在制作中的问题，优化生产制作流程。因此，为了保证其准确性，简化其中的问题，要进一步探索新的波谱技术，明确此技术的相关内容，为覆铜板及印制电路板的研究提供科学检测的方式，进而保障此材料应用的安全性和有效性。