高頻高速覆銅板結(jié)構(gòu)構(gòu)成

釋義

CCL，Copper CladLaminate，覆銅箔層壓板（CCL），簡(jiǎn)稱為覆銅板，是一類將增強(qiáng)材料、樹(shù)脂及其他輔助材料混合制備成復(fù)合材料，并將其單面或者雙面覆以銅箔，最后經(jīng)過(guò)熱壓合工藝制作而成的板材。 半固化片，Prepreg是Pre-pregnant的英文縮寫，意思是預(yù)浸材料，指用樹(shù)脂浸漬并固化到中間程度（B階）的薄片材料。半固化片可用作多層印制板的內(nèi)層導(dǎo)電圖形的粘結(jié)材料和層間絕緣，在層壓時(shí)，半固化的環(huán)氧樹(shù)脂融化、流動(dòng)、凝固，將各層電路粘合在一起，并形成可靠的絕緣層。 剛性覆銅板，一種電路板用的硬板，主要用于制作綜合性能要求高、尺寸精度要求高的電路板，如主板等。 撓性覆銅板，（Flexible Copper Clad Laminate，F(xiàn)CCL）是指在聚酯薄膜或聚酰亞胺薄膜等撓性絕緣材料的單面或雙面，通過(guò)一定的工藝處理，與銅箔粘接在一起所形成的覆銅板。它是撓性印制電路板（Flexible Printed Circuit board，FPC）的加工基板材料，由銅箔、薄膜、膠粘劑三個(gè)不同材料所復(fù)合而成。與剛性覆銅板相比，撓性覆銅板具有輕、薄和可撓性的特點(diǎn)。

基體樹(shù)脂材料

常用基體樹(shù)脂主要有聚苯醚（PPE/PPO）、雙馬來(lái)酰亞胺（BMI）、聚四氟乙烯（PTFE）、氰酸酯樹(shù)脂（CE）和環(huán)氧樹(shù)脂（EP）、聚酰亞胺（PI）等

聚苯醚：PPE or PPO

PPE是由2，6-二甲基苯酚經(jīng)過(guò)醚化或者氧化偶聯(lián)反應(yīng)縮聚形成一種高性能塑料，是五大熱塑性工程塑料之一。具有低吸水率、耐熱性好、介電性能好等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被大量應(yīng)用于覆銅板領(lǐng)域。但其加工性能不好，耐溶劑性比較差，且無(wú)法承受無(wú)鉛焊接所需要的高溫，所以要對(duì)其進(jìn)行一些改性提高其綜合性能[1-2]。 主要有兩種改性方法：將其和EP、CE等熱固性樹(shù)脂共混形成相容的體系；在PPE分子結(jié)構(gòu)中引入活性基團(tuán)，使其成為能交聯(lián)的熱固性樹(shù)脂。 聚酰亞胺：PI

聚酰亞胺（PI）是分子結(jié)構(gòu)含有酰亞胺基鏈節(jié)的芳雜環(huán)高分子化合物，PI主要分由于分子鏈中存在活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使得環(huán)氧樹(shù)為縮聚型、加成型和熱塑型三類。

由于聚酰亞胺分子鏈中存在多重芳香雜環(huán)結(jié)構(gòu)單元，因此聚酰亞胺樹(shù)脂及其復(fù)合材料具有耐高低溫、高絕緣性、高阻燃等級(jí)等特點(diǎn)，通常其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在260℃以上，能夠滿足無(wú)鉛焊料的焊接溫度，適用于高溫電路，同時(shí)還具有優(yōu)良的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性，耐老化性能，耐輻照性能等優(yōu)異的綜合性能[3-5]。

但是聚酰亞胺樹(shù)脂的Dk/Df偏高，在10GHz下，介電常數(shù)為介于3.0~4.0之間，介電損耗在0.006~0.008之間[6]。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中通過(guò)在PI分子結(jié)構(gòu)中引入含氟基團(tuán)，降低其介電常數(shù)和介電損耗。

線膨脹系數(shù)比銅箔大，由于兩者線膨脹系數(shù)的不同使得覆銅板在受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致電路出現(xiàn)翹曲、斷裂、脫層等質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重地影響了聚酰亞胺基覆銅板產(chǎn)品性能[7]。因此，需要采用分子鏈改性、共聚改性、添加填料、交聯(lián)改性和納米粒子雜化法等方法來(lái)對(duì)PI樹(shù)脂進(jìn)行改性 [8-10]。

雙馬來(lái)酰亞胺：BMI

BMI是指以含有活性雙鍵的馬來(lái)酰亞胺為雙端基團(tuán)的小分子化合物，當(dāng)前最為常見(jiàn)的BMI主要是4,4-雙馬來(lái)酰亞胺二苯甲烷。具有低吸水率、耐熱性能好、力學(xué)性能好和介電性能好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于高頻耐熱覆銅板領(lǐng)域[11]。但是其很難溶于一般的溶劑，而且其固化物韌性不好，所以要對(duì)其進(jìn)行改性才能應(yīng)用于覆銅板制備[12]。 主要有兩種改性方法：加入一些本身不會(huì)和其反應(yīng)的材料，如橡膠、無(wú)機(jī)粒子、熱塑性樹(shù)脂和一些熱固性樹(shù)脂等；加入一些能和其反應(yīng)的材料，如烯丙基化合物、二元胺和一些熱固性樹(shù)脂等

聚四氟乙烯：PTFE

PTFE是一種分子量很高的聚合物，其分子結(jié)構(gòu)式四個(gè)F原子在分子鏈上完全對(duì)稱且極性很低，故其介電性能很好，介電常數(shù)在2.0-2.1左右，介電損耗是10E4-10E5數(shù)量級(jí)，目前在所有高性能覆銅板用基體樹(shù)脂中，PTFE具有最小的介電常數(shù)及介電損耗。 氟原子幾乎覆蓋了整個(gè)高分子鏈的表面，對(duì)C-C主鏈有屏蔽作用，使它具有優(yōu)秀的物理、化學(xué)和電氣性能[13]。

耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)：至今尚無(wú)一種溶劑能在300℃以下溶解它；

耐溶解性：即使是王水在室溫下也不能溶解它；

耐高低溫：沒(méi)有真正的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在327℃時(shí)其性能保持不變，在-100℃時(shí)不變脆；

低吸水率：由于PTFE本身為非極性分子結(jié)構(gòu)，具有疏水性，其吸水率很小[14]。

缺陷：

機(jī)械性能差，PTFE分子之間的吸引力較小，因此其抗拉強(qiáng)度很低，硬度也較低，且沒(méi)有回彈性。

線膨脹系數(shù)較大，PTFE在-50℃~250℃，其線膨脹系數(shù)達(dá)1.13×10E4～2.16×10E5，會(huì)導(dǎo)致PTFE與其它材料復(fù)合時(shí)因材料受熱后在單位溫度內(nèi)尺寸變化不相同而引起開(kāi)裂。

導(dǎo)熱性差，其熱導(dǎo)率很低，僅為0.20W/(m?K)，易造成熱膨脹、熱變形和熱疲勞。

耐輻射和耐蠕變性能差。

由于PTFE表面能極低和分子結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱，使得PTFE與其它材料進(jìn)行復(fù)合改性時(shí)，兩者界面結(jié)合性往往很差。

較高的熔融溫度和結(jié)晶度，熔融狀態(tài)下粘度較大，流動(dòng)性差，導(dǎo)致其成型困難。

價(jià)格昂貴，力學(xué)性能的不足等。

PTFE的這些不足在很大程度上限制了其在高頻電子線路印刷板領(lǐng)域上的應(yīng)用，因此必須要對(duì)PTFE進(jìn)行改性才能應(yīng)用于覆銅板制備. 主要改性方法是將其和一些填充材料或者有機(jī)聚合物共混，如無(wú)機(jī)填充粒子、聚苯酯及聚苯硫醚等[15-16]。 氰酸酯樹(shù)脂：CE

CE是指分子中有兩個(gè)及以上氰酸酯官能團(tuán)的化合物，其分子結(jié)構(gòu)通式如圖1.4所示。CE的官能團(tuán)-OCN中的O原子和N原子的電負(fù)性很高，電子流動(dòng)性非常大，使C原子和N原子之間的π鍵能量大大降低，反應(yīng)活性增大。一般來(lái)說(shuō)，CE在加熱、催化劑的共同作用下，會(huì)發(fā)生三環(huán)化反應(yīng)，形成非常對(duì)稱且高度交聯(lián)的三嗪環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。CE固化后的樹(shù)脂的粘結(jié)性能、力學(xué)性能以及介電性能都比較好，使其在高頻覆銅板領(lǐng)域有優(yōu)勢(shì)地位。但是CE加工性能不好，其固化時(shí)間太長(zhǎng)、固化產(chǎn)物韌性不好，所以要對(duì)其進(jìn)行一些改性[17]。 主要改性的方法是和其他的樹(shù)脂共混或者共聚，如環(huán)氧樹(shù)脂、苯并噁嗪樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂等[18-21] 環(huán)氧樹(shù)脂：EP

EP是目前應(yīng)用非常廣泛的一種線性熱固性樹(shù)脂，它的分子結(jié)構(gòu)中至少含有兩個(gè)環(huán)氧基團(tuán)，分子的主鏈?zhǔn)侵h(huán)族、脂肪族或者芳香族鏈段。EP的環(huán)氧基團(tuán)是由一個(gè)氧原子及兩個(gè)碳原子共同構(gòu)成的三元環(huán)。由于氧原子的電負(fù)性比碳原子大，兩者之間容易發(fā)生靜電極化作用，氧原子周圍的電子云密度大量增多，從而導(dǎo)致環(huán)氧基上有電子云密度比較低的氧原子和電子云密度比較低的碳原子兩個(gè)反應(yīng)活性很高的活動(dòng)中心。因此，親電子的試劑作用時(shí)會(huì)攻擊氧原子，親核的試劑作用時(shí)會(huì)攻擊碳原子，而且反應(yīng)速度很快，導(dǎo)致碳和氧之間的鍵迅速斷裂，環(huán)氧基開(kāi)環(huán)。 EP在固化劑或者催化劑的存在下容易發(fā)生反應(yīng)，交聯(lián)固化形成三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚物。環(huán)氧基的鍵角大概是60°，和正常的鍵角109°相比要低很多，故環(huán)氧基有很大的恢復(fù)原狀的張力，從而使環(huán)氧基團(tuán)有很高的反應(yīng)活性。一般來(lái)說(shuō)，EP在加熱、催化劑或者固化劑的作用下，容易發(fā)生固化反應(yīng)，交聯(lián)形成三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。 EP具有以下幾個(gè)優(yōu)異的性能：

具有很強(qiáng)的粘結(jié)力且粘接面很廣，EP中有羥基和醚基等極性基團(tuán)，容易發(fā)生極化作用，使EP分子和其相鄰的物質(zhì)界面產(chǎn)生化學(xué)鍵生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子。

具有很低的蠕變性，因?yàn)镋P的固化反應(yīng)主要是通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)的開(kāi)環(huán)加成聚合進(jìn)行的，未生成低分子物質(zhì)，所以發(fā)生固化反應(yīng)的時(shí)候收縮率比較低，大約是2%。

具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，固化以后的EP的內(nèi)聚力非常強(qiáng)，而且其分子結(jié)構(gòu)很致密，故其機(jī)械強(qiáng)度很高。

具有比較好的電絕緣性，固化后的體系吸水率比較低，沒(méi)有活性基團(tuán)和游離的離子，故其有比較好的電性能。

具有很好的加工性能，通過(guò)選用不同種類的固化劑，EP在5℃到180℃之間溫度范圍內(nèi)都發(fā)生固化反應(yīng)，而且其可以在常壓下成型，操作很方便，不需要很高的技術(shù)和設(shè)備條件。

具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，固化以后的環(huán)氧體系中形成致密且封閉的三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，耐酸、堿、溶劑等物質(zhì)。

由于以環(huán)氧樹(shù)脂制造的覆銅板因成本較低、化學(xué)穩(wěn)定性良好、產(chǎn)品介電性能好、機(jī)械加工性能優(yōu)良，而被廣泛應(yīng)用于單面、雙面及一般多層印制電路板上

缺陷：

固化產(chǎn)物比較脆，需要加入合適的增韌劑改性。

一般的 EP 生成的產(chǎn)物極性比較大，不適用于高頻領(lǐng)域。

固化產(chǎn)物導(dǎo)熱性能不好，需要加入合適的填料。

固化產(chǎn)物耐熱性能比較差，耐熱溫度一般小于 170℃。

環(huán)氧樹(shù)脂固化后交聯(lián)密度髙，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，存在內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆，耐熱性一般，線膨脹系數(shù)偏高等不足；以及剝離強(qiáng)度差、開(kāi)裂應(yīng)變低，吸水率較高，加之表面能高、Dk/Df偏高等缺點(diǎn)，無(wú)法達(dá)到高頻下覆銅板運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，所以需要對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性。當(dāng)前環(huán)氧樹(shù)脂的主要改性方法為和其它的熱固性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂、彈性體、納米粒子等進(jìn)行共聚、共混[22-25]。

銅箔材料

銅箔就是介質(zhì)材料表面的金屬層，工業(yè)用銅箔，根據(jù)其制造工藝可分為壓延銅箔（Rolled Copper Foil）和電解銅箔（Electrode Posited Copper）。

壓延銅箔：Rolled Copper Foil

利用塑性加工原理，首先將銅錠熔煉加工制成銅板，然后再將銅板經(jīng)過(guò)不斷碾軋制成原箔，最后根據(jù)使用要求對(duì)原箔進(jìn)行耐熱性、粗化固化和表面鈍化等一系列表面處理[26]。壓延銅箔是由銅錠多次重復(fù)輥軋而成，受其加工方式，尤其是銅箔軋制技術(shù)的局限，其幅寬及厚度受到一定的制約，難以滿足剛性覆銅板的技術(shù)指標(biāo)，所以壓延銅箔在剛性覆銅板產(chǎn)業(yè)上用量少。當(dāng)前市場(chǎng)銷售的壓延銅箔，其極限幅寬在800mm以下、極限厚度在6μm以上[27]。 壓延銅箔經(jīng)輥軋成型再經(jīng)過(guò)退火爐一段時(shí)間的熱處理后，其薄層狀的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)因再結(jié)晶軟化而發(fā)生明顯的改變，產(chǎn)生長(zhǎng)條型的柱狀晶結(jié)構(gòu)，使得壓延銅箔在彎曲受力時(shí)晶粒結(jié)構(gòu)阻礙粒子界面裂紋的拓展，固壓延銅箔具備良好的延展性、柔軟性、抗彎曲性和高的強(qiáng)度。另外，壓延銅箔的生產(chǎn)方式?jīng)Q定了其表面粗糙度低，致密度高，有利于高頻信號(hào)的傳輸，減少信號(hào)的損失，因此壓延銅箔也會(huì)用在高頻電路、精細(xì)線路的印制電路板上[28] 電解銅箔：Electrode Posited Copper

將電解銅或同等純度的電線返回料為原料，在含有硫酸銅溶液中溶解，然后在直流電的作用下，在筒狀陰極表面電沉積金屬銅，銅箔的厚度由陰極電流密度和陰極輥的轉(zhuǎn)速所控制。待銅箔隨輥筒轉(zhuǎn)出液面后，再連續(xù)地從陰極輥上剝離，經(jīng)水洗、干燥、卷取，生成原箔，最后按照覆銅板應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原箔進(jìn)行耐熱性、粗化固化和表面鈍化等一系列表面處理[29]。

電解銅箔的幅寬限制高于壓延銅箔，生產(chǎn)成本較低，可以符合大尺寸覆銅板的生產(chǎn)要求。傳統(tǒng)的電解銅箔原箔內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)為垂直針狀結(jié)晶構(gòu)造，其延伸率、耐折和高溫重結(jié)晶等性能要遜色于壓延銅箔，所以長(zhǎng)期以來(lái)壓延銅箔多用于撓性覆銅板，而電解銅箔常用于剛性覆銅板的生產(chǎn)[30]。

隨著電解銅箔制備工藝的推陳出新，許多廠家開(kāi)發(fā)出的電解銅箔已經(jīng)能夠運(yùn)用于撓性覆銅板、高頻電路板。個(gè)別品種的電解銅箔的延伸率和耐折已經(jīng)十分接近壓延銅箔，其表面粗糙度也控制在特定的范圍內(nèi)。

增強(qiáng)材料 覆銅板用的增強(qiáng)材料有很多種，如玻璃纖維紙、玻璃纖維布、玻璃氈等，其中得到廣泛使用的增強(qiáng)材料是玻璃纖維布。 玻璃纖維布（一下簡(jiǎn)稱玻纖布）是采用玻璃纖維紗作為經(jīng)緯紗，在織布機(jī)上交織而成。玻璃纖維是以無(wú)機(jī)物為原料經(jīng)高溫熔制后迅速冷卻、拉絲制得的非晶態(tài)的無(wú)定型產(chǎn)品，其主要成分為SiO2，除此之外還含有K，Ba，Al等元素。 玻璃纖維有含堿和無(wú)堿之分，覆銅板用玻纖布一般為無(wú)堿玻璃成分，指堿金屬氧化物含量極少的鋁硼硅酸鹽成分，國(guó)際上通常稱作E玻璃。當(dāng)含堿玻璃纖維當(dāng)表面吸附水時(shí)，內(nèi)部的堿離子會(huì)浴出表面，導(dǎo)致玻璃纖維表面的電導(dǎo)率增強(qiáng)，影響電子電路的絕緣性。無(wú)堿玻纖具備優(yōu)異的電氣絕緣性能、尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性高、耐高溫性、高的拉伸強(qiáng)度等，廣泛用作于覆銅板的增強(qiáng)材料。 我們從下面的介紹中可以看到，在面向不同的應(yīng)用中，對(duì)增材有不同的需求。比如，注重信號(hào)傳輸速率的高低、多層結(jié)構(gòu)的膨脹性、輕量化/小型化/柔性化的需求等等。

低介電玻纖布

高速信號(hào)的傳輸要求線路板基材對(duì)信號(hào)的干擾小、介電常數(shù)小，保證數(shù)據(jù)傳輸不受干擾。但傳統(tǒng)的低介電玻璃（D玻璃）由于加工性、生產(chǎn)性和耐久性等方面的限制，因此阻礙了其在覆銅板中的大規(guī)模應(yīng)用。 玻璃成分直接決定著玻璃纖維介電常數(shù)和介電損耗的大小。主要通過(guò)改變玻璃纖維的SiO2、B2O3所占的比例，比例越高，制備出來(lái)的玻纖布介電常數(shù)就越??；相反，玻璃纖維中堿金屬化物、堿土金屬氧化物所占的比例增高，制備出來(lái)的玻纖布介電常數(shù)就越大。

低熱膨脹系數(shù)玻纖布

覆銅板多層化的發(fā)展，增強(qiáng)材料的熱膨脹系數(shù)就必須越來(lái)越小[31]。覆銅板的熱膨脹系數(shù)主要取決于各組分的熱膨脹系數(shù)、彈性率及所占的體積比，其中玻纖布組份對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響較大。

薄型玻纖布

電子產(chǎn)品的小型化，輕量化，以及部分產(chǎn)品的柔性化，對(duì)薄板、多層印制電路板的需求呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。但是，同時(shí)還要面臨如何提高基板的剛性，主要的方法是將玻纖布加入到多層印制電路板的純樹(shù)脂絕緣層中。傳統(tǒng)的玻纖布由于厚度的限制，不能夠?qū)崿F(xiàn)輕薄化。因此薄型玻纖布的開(kāi)發(fā)、大規(guī)模生產(chǎn)，在電子線路印刷板領(lǐng)域中就越來(lái)越重要。薄型玻纖布按照厚度大致可以分為三類：厚度為0.100~0.050mm的薄型玻纖布、厚度為0.050~0.026mm的極薄型玻纖布和厚度為0.025mm以下的超薄型玻纖布[32]。

開(kāi)纖布和扁平布

輕薄化、多層化、高密度線路發(fā)展以及電子產(chǎn)品的高智能化和綠色環(huán)保的要求。既需要玻纖布具有極低的厚度，也需要玻纖布擁有更好的樹(shù)脂浸漬性以及制備出來(lái)的板材厚度一致性好、層間剝離力大等。開(kāi)纖技術(shù)針對(duì)0.094mm以上的厚玻璃玻纖布，扁平化加工技術(shù)針對(duì)0.053mm以下薄玻璃纖維布。 玻纖布的開(kāi)纖加工是將玻纖布經(jīng)緯紗以及經(jīng)緯紗的節(jié)點(diǎn)散開(kāi)，經(jīng)緯紗之間的空隙變小，增加玻纖布與樹(shù)脂之間的接觸概率，讓更多的樹(shù)脂能夠吸附在玻纖布表面，提高板材的耐熱性、板材的平滑性以及提高板材的層間剝離強(qiáng)度。 開(kāi)纖方式主要有三種：高壓水刺，水洗震蕩和羅拉。對(duì)于厚度在0.053mm以下的薄布，繼續(xù)使用玻纖布開(kāi)纖技術(shù)會(huì)對(duì)布面造成破壞，因此需要使用扁平化加工技術(shù)來(lái)達(dá)到厚布的開(kāi)纖效果。 扁平化加工是從胚布開(kāi)始，先對(duì)坯布進(jìn)行活性化處理，在進(jìn)行加熱高壓扁平化處理，最后再進(jìn)行熱處理和表面化學(xué)處理[33]。與玻纖布的開(kāi)纖加工一樣，經(jīng)扁平化加工處理后，玻纖布經(jīng)緯紗空隙明顯變窄，布面平滑。

紫外線屏蔽玻纖布

在覆銅板的光刻工藝中，使用紫外線屏蔽玻纖布，能夠提高生產(chǎn)效率和保護(hù)阻焊膜。目前生產(chǎn)紫外線屏蔽玻纖布有三種方法[34-36]。

將具有紫外屏蔽效果的TiO2、Fe2O3加入到玻璃成分中，添加TiO2和Fe2O3的玻璃幾乎能夠完全屏蔽360nm波長(zhǎng)的紫外光，對(duì)420nm波長(zhǎng)的紫外光的屏蔽效果也是相當(dāng)不錯(cuò)。

玻璃纖維布表面處理添加劑，將氧化鈦微粉、熒光增白劑及紫外線聚合引發(fā)劑中的一種或幾種涂覆在玻纖布上。

使用含紫外光屏蔽物質(zhì)的浸潤(rùn)劑，此方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、紫外光屏蔽物質(zhì)分布均與、附著牢固，缺點(diǎn)是浸潤(rùn)劑中的添加劑未揮發(fā)干凈，會(huì)造成覆銅板的其他性能受到影響。

填充材料

通過(guò)自身的物理特性和表面相互作用，或緊靠自身物理特性，來(lái)改變材料物理和化學(xué)性質(zhì)。在覆銅板行業(yè)使用填料可以提高覆銅板的性能，如熱膨脹系數(shù)的降低、阻燃性的提高、導(dǎo)熱系數(shù)及板材力學(xué)性能的提高等。但是填充過(guò)量的填料會(huì)產(chǎn)生一些缺陷：樹(shù)脂不能夠充分包裹填料或填充填料之間的空隙，惡化復(fù)合材料的機(jī)械和加工性能。 目前覆銅板行業(yè)應(yīng)用的無(wú)機(jī)填料主要有：硅微粉(二氧化硅)、滑石粉、氫氧化鋁、氧化鋁等。 二氧化硅具備優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、低介電常數(shù)、低熱膨脹系數(shù)，在覆銅板行業(yè)中被大量使用[37]。而SiO2導(dǎo)熱系數(shù)差、在硬度上偏高，有些品種價(jià)格昂貴等是它的缺點(diǎn)之一[38-39]。 滑石粉是硬度最低的無(wú)機(jī)陶瓷填料，莫氏硬度僅為1~2。但是天然滑石粉存在絕緣性能差、電導(dǎo)率較高和吸油值較高等缺點(diǎn)。在填充樹(shù)脂之前需要對(duì)滑石粉進(jìn)行煅燒處理，經(jīng)高溫煅燒處理后，滑石粉的晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變，片狀結(jié)構(gòu)減少，純度提高，使得吸油值降低，板材粘合性提高[40]。 氫氧化鋁具有比較低的莫氏硬度和極好的阻燃性。在受熱時(shí)，氫氧化鋁中的結(jié)晶水會(huì)被釋放出來(lái)，釋放結(jié)晶水以及結(jié)晶水揮發(fā)的過(guò)程中都會(huì)吸收大量的熱量，降低周圍環(huán)境的溫度。同時(shí)氫氧化鋁分解后，會(huì)形成阻隔層，可減慢氧氣的流動(dòng)和其他生成，起阻隔燃燒物的作用。但是耐熱性和耐化學(xué)性差是氫氧化鋁最大的缺點(diǎn)[41]。 氧化鋁根據(jù)形貌大致可以分為片狀氧化鋁、類球形氧化鋁和球形氧化鋁，因其低介電常數(shù)（9.0）、低介電損耗（0.0001），成本低（遠(yuǎn)低于氮化鋁或氮化硼），導(dǎo)熱系數(shù)高（30 W/m?K）而經(jīng)常用來(lái)提高基板的導(dǎo)熱能力[42]。 根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和要求的不同，可以選擇不同類型的無(wú)機(jī)陶瓷填料制備覆銅板，覆銅板用主要無(wú)機(jī)陶瓷填料與玻纖布的性能如下圖所示[43]。

生產(chǎn)工藝

浸漬玻纖布生產(chǎn)工藝

玻纖布的處理：生產(chǎn)中慣用的處理方式是將玻纖布在大于400℃的溫度下以10~15m/min的速率烘烤，除去玻纖布表面的蠟質(zhì)，增加玻纖布表面的張力，讓樹(shù)脂與玻纖布接觸更緊密；

膠液的配制：主體為樹(shù)脂分散液，可以根據(jù)不同的性能要求，添加其他高分子樹(shù)脂、某種或幾種無(wú)機(jī)粉料、某些助劑進(jìn)行復(fù)配混合，制備成混合膠液；

玻纖布的浸膠：浸膠過(guò)程就是生產(chǎn)半固化片的過(guò)程，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是在玻璃布上涂覆膠液，然后在烘箱內(nèi)揮發(fā)掉溶劑并初步反應(yīng)得到半固化片；

熱壓成型：根據(jù)覆銅板生產(chǎn)的需求，將多塊半固化片疊合在一起，在其上下各放一張銅箔和鋼板，然后送進(jìn)熱壓機(jī)中進(jìn)行壓制。熱壓燒結(jié)工藝中的核心是確定工藝參數(shù)，其中熱壓溫度、熱壓壓力和熱壓保溫時(shí)間。

填充料片材生產(chǎn)工藝

用高分子樹(shù)脂分散液（或者高分子樹(shù)脂粉料）與無(wú)機(jī)陶瓷填料共混，以改善高分子樹(shù)脂的某些性能，得到混合均勻的混和物，再對(duì)其進(jìn)行干燥。

然后加入潤(rùn)滑劑，通過(guò)擠出或者推壓的方式制成可供壓延的樣品，根據(jù)生產(chǎn)需求片材的厚度，將樣品多次重復(fù)壓延。

將完成壓延的片材放在高溫烘箱中烘烤，以去除片材中的助劑，再在上下各放一張銅箔和鋼板，然后送進(jìn)熱壓機(jī)中進(jìn)行壓制，即得到高頻覆銅板。

該工藝制備的產(chǎn)品由于沒(méi)有玻纖布結(jié)構(gòu)的存在，使板材的介電性能更均一，且板材各向的尺寸穩(wěn)定性更一致，但也存在產(chǎn)品力學(xué)性能差、產(chǎn)品成品率低等缺點(diǎn)。

填充料片材生產(chǎn)工藝的核心是填料與樹(shù)脂之間混合、致密度和收縮率的控制，填料與樹(shù)脂混合不均勻，介電性能局部存在差別，片材缺陷多。

致密度隨填料含量增加而降低，致密度降低片材氣孔率就增大，而片材的介電性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性將嚴(yán)重受到氣孔的影響，填料的表面處理可以改善與樹(shù)脂之間的界面結(jié)合從而降低空隙率；

收縮率的大小影響片材的成品率，收縮率過(guò)大會(huì)導(dǎo)致熱壓燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)品開(kāi)裂、與銅箔結(jié)合力差等等。

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審核編輯：黃飛

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