有機(jī)基板課件

一、有機(jī)基板的概念：一般是指制造電子封裝基板、制造搭載電子元器件的母板的基礎(chǔ)材料。粘合劑：有機(jī)樹脂；增強(qiáng)材料：玻璃纖維布；采用傳統(tǒng)的工藝法所制成。一、有機(jī)基板的概念：一般是指制造電子封裝基板、制造搭載電子元二、有機(jī)基板的功能：絕緣導(dǎo)電

支撐

基板材料所含有的銅箔來實現(xiàn)有機(jī)樹脂對搭載芯片，組裝上的端子、凸塊等提供強(qiáng)度保證，由所含有的樹脂、補(bǔ)強(qiáng)材料或填充料來實現(xiàn)。二、有機(jī)基板的功能：絕緣導(dǎo)電 支撐 基板材料所含有的銅箔來實三、有機(jī)基板材料的發(fā)展特點：樹脂：BT樹脂（雙馬來酰亞胺三嗪樹脂）、PPE樹脂（聚苯醚樹脂），環(huán)氧樹脂（FR-4)；基板材料品種：由于HDI、BUM的發(fā)展，品種比其它基板用基材的發(fā)展更快；(c)前研技術(shù)：高性能（高Tg、低、低α）、高可靠性、低成本；綠色化。三、有機(jī)基板材料的發(fā)展特點：樹脂：BT樹脂（雙馬來酰亞胺三嗪四、有機(jī)基板材料的性能要求：與陶瓷基板材料相比的優(yōu)點：

不需要高溫?zé)Y(jié)，節(jié)省能源；

低，有利于信號高速傳輸；

易加工，可制作大型基板；

易實現(xiàn)微細(xì)圖形電路加工；

易于大批量生產(chǎn)，降低成本。四、有機(jī)基板材料的性能要求：與陶瓷基板材料相比的優(yōu)點：高耐熱性

高玻璃化溫度(Tg);

提高封裝的耐再流焊性；

提高通孔的可靠性；熱沖擊、超聲波作用下的金屬線壓焊時，基板保持穩(wěn)定的物理特性（平整性、尺寸穩(wěn)定性、穩(wěn)定彈性率、硬度變化）。高耐熱性(c) 高耐吸濕性

有機(jī)樹脂在高濕條件下比陶瓷材料更易吸濕度；“爆玉米花”(popcorn)現(xiàn)象：

由于基板材料吸濕量較大，而造成在微組裝時基板與半導(dǎo)體芯片的界面等易產(chǎn)生“爆玉米花”似的剝離問題。

封裝基板殘留的水，通過加熱產(chǎn)生水蒸氣，因急劇膨脹造成封裝體破壞。(c) 高耐吸濕性(d) 低熱膨脹性

理想的封裝基材：α<8×10-6/oC；半導(dǎo)體芯片與基板的熱膨脹系數(shù)相差過大，在溫度變化時，它們之間產(chǎn)生較大的應(yīng)力。為了保證封裝基板微細(xì)電路的精度，選用低熱膨脹系數(shù)的基材。(d) 低熱膨脹性(e) 低介電常數(shù)

有機(jī)封裝基板一般具有較低的r,與陶瓷基材相比，更適用于高頻信號的傳輸；提高封裝體內(nèi)信號的傳輸速度，降低基材的介電常數(shù)。(e) 低介電常數(shù)五、有機(jī)基板的分類：剛性撓性纖維/樹脂BUM復(fù)合多層板樹脂薄膜玻璃布/樹脂基薄型覆銅板液晶聚合物薄膜金屬/樹脂樹脂/陶瓷五、有機(jī)基板的分類：剛性撓性纖維BUM復(fù)合多層板樹脂薄膜玻璃六、有機(jī)基板材料的主要原料：銅箔：壓延銅箔、電解銅箔增強(qiáng)材料：玻璃纖維布、芳香族聚酰胺纖維無紡布六、有機(jī)基板材料的主要原料：銅箔：壓延銅箔、電解銅箔第二節(jié)銅箔一、銅箔的工業(yè)概述四、電解銅箔產(chǎn)品八、高檔次銅箔五、電解銅箔與壓延銅箔的分類六、銅箔性能參數(shù)七、銅箔的發(fā)展方向三、電解銅箔二、壓延銅箔第二節(jié)銅箔一、銅箔的工業(yè)概述四、電解銅箔產(chǎn)品八、高檔次銅一、銅箔的工業(yè)概述：廣義：銅箔指厚度不大于0.15毫米的純銅及銅合金加工產(chǎn)品。狹義：印制電路板用的導(dǎo)體一般都是制成薄箔狀的精煉銅，即狹義上的銅箔。壓延銅箔更多得用作建筑裝飾材料；電解銅箔95%以上用于PCB基材的制。一、銅箔的工業(yè)概述：廣義：銅箔指厚度不大于0.15毫米的純銅世界銅箔工業(yè)發(fā)展歷史：世界銅箔工業(yè)發(fā)展歷史：撓性板 4%紙基板和復(fù)合材料基板 26%多層板40%玻璃布基板 30%注釋：銅箔*包括壓延銅箔與電解銅箔世界范圍內(nèi)銅箔*在各類型印制電路板中大致使用比例撓性板 4%紙基板和復(fù)合材料基板 26%多層板中國銅箔工業(yè)發(fā)展歷史：中國銅箔工業(yè)發(fā)展歷史：二、壓延銅箔：工藝：原銅材熔融/鑄造銅錠加熱回火韌化刨削去垢在重冷軋重冷軋連續(xù)回火韌化去垢逐片焊合最后軋薄處理回火韌化切邊收卷成毛箔產(chǎn)品粗化特點：耐折性優(yōu)良、彈性模量高、延展性好、適用于撓性覆銅板；

純度高，表面比電解銅箔平滑，有利于信號快速傳輸。缺點：價格貴，幅寬有限(<65cm)。二、壓延銅箔：三、電解銅箔：

三、電解銅箔：造液槽中，加入硫酸和銅料;在加熱條件下（~70oC)化學(xué)反應(yīng);過濾;生成CuSO4溶液;用泵抽入電解槽。CuCu2+

造液槽中，加入硫酸和銅料;CuCu2+光面(Shing)毛面(Matt)陰極：Cu2++2e=Cu陽極:4OH--4e=2H2O+O2

總：CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4S:PCB電路面(陰極輥表面拋光精度與質(zhì)量、輥表面的維護(hù)、雜物清除)M:PCB與基材結(jié)合的面(CuSO4溶液加工的質(zhì)量、添加劑、電流密度、轉(zhuǎn)速)光面(Shing)毛面(Matt)陰極：Cu2++2e粗化處理：在毛面上鍍銅形成許多凸出的小突點，再在小突點上鍍一層銅封閉，達(dá)到“固化作用”，使其與毛面底基牢固結(jié)合耐熱鈍化：在粗化層上鍍一層薄層單一金屬或合金（二元/三元），如：黃銅、鋅、鎳-鋅、鎳-鈷等。防氧化鈍化、光面：在鈍化層噴涂、涂敷有機(jī)物等，形成耦合層。粗化處理：在毛面上鍍銅形成許多凸出的小突點，再在小突點上鍍一厚度符號厚度（μm）單位面積質(zhì)量（g/m2）主要用途5544.6撓性覆銅板、多層印制電路板用薄板9980.312121071818152玻璃布基覆銅板（FR-4）3535305紙基覆銅板(FR-1、FR-2)7070610低檔電子產(chǎn)品（如玩具）的電子線路板四、電解銅箔產(chǎn)品(按厚度不同）：厚度符號厚度（μm）單位面積質(zhì)量（g/m2）主要英文表述符號中文表述1-StandardelectrodepositedSTD-TypeE普通電解銅箔2-HighductilityelectrodepositedHD-TypeE高延展性電解銅箔（室溫下）3-HightemperatureelongationelectrodepositedTTE-TypeE高溫高延展性電解銅箔（180℃下）4-AnnealedelectrodepositedANN-TypeE退火銅箔5-Asrolled-wroughtAR-TypeW冷軋壓延銅箔6-Lightcoldrolled-wroughtLCR-TypeW輕冷軋壓延銅箔7-Annealed-wroughtANN-TypeW退火壓延銅箔8-Asrolled-wroughtlow-temperatureannealableLTA-TypeW低溫退火壓延銅箔五、電解銅箔與壓延銅箔的分類:英文表述符號中文表述1-Standardelectrode六、銅箔性能參數(shù):厚度：企業(yè)名稱可達(dá)到的產(chǎn)品技術(shù)水平技術(shù)來源蘇州福田金屬有限公司12μm~70μm/高溫高延展性銅箔日本福田聯(lián)合銅箔(惠州)有限公司18μm美國Yates合正銅箔（惠陽）有限公司18μm臺灣招遠(yuǎn)金寶電子有限公司18~70μm自行開發(fā)研制本溪合金有限責(zé)任公司15μm~50μm自行開發(fā)研制九江市電子材料廠18μm——安徽省銅陵市銅化集團(tuán)公司銅箔廠18μm~35μm美國Gould鐵嶺銅箔廠18μm~35μm美國CBI上海金寶銅箔有限公司18μm美國MTI六、銅箔性能參數(shù):厚度：企業(yè)名稱可達(dá)到的產(chǎn)品技術(shù)水平技術(shù)來源外觀：表面要求無異物、無銅粉、無變色；

光面(S面）平滑、不生銹、不變色；

無針孔、滲透孔?？箯垙?qiáng)度與延展率：

表征銅箔機(jī)械性能的兩項重要指標(biāo)。它與基材在一定溫度加工，若熱態(tài)延展性能不好，易發(fā)生銅箔斷裂。剝離強(qiáng)度：

銅箔與基材在高溫高壓條件下壓制加工后，它們之間的粘結(jié)強(qiáng)度，稱為銅箔剝離強(qiáng)度（抗剝強(qiáng)度）外觀：表面要求無異物、無銅粉、無變色；抗張強(qiáng)度與延耐折性：

撓性基板表征的重要參數(shù)表面粗糙度：

質(zhì)量電阻率：

銅箔的電阻用質(zhì)量電阻率表示，影響PCB信號傳輸速度。

蝕刻率：

抗高溫氧化性：

JIS標(biāo)準(zhǔn)，在180℃熱空氣中處理30min,觀察光面顏色是否變化。

耐折性：表面粗糙度：質(zhì)量電阻率：蝕刻率：抗高溫氧七、銅箔的發(fā)展方向:銅箔的薄箔化。下游產(chǎn)業(yè)對5μm、9μm、12μm等規(guī)格的銅箔需求量在增加；銅箔M面的低粗化；銅箔性能多樣化。發(fā)展低峰谷銅箔、高溫時高延伸性銅箔、雙面處理銅箔、耐熱銅箔等類型銅箔，以適應(yīng)印制電路板對銅箔性能提出的更高要求。七、銅箔的發(fā)展方向:銅箔的薄箔化。下游產(chǎn)業(yè)對5μm、9μm、八、高檔次銅箔:具有高溫下的高延展性低粗糙度的新型銅箔高表面清潔度的銅箔高性能表面粗化處理銅箔八、高檔次銅箔:具有高溫下的高延展性第三節(jié)增強(qiáng)材料一、玻璃纖維布二、芳酰胺纖維無紡布第三節(jié)增強(qiáng)材料一、玻璃纖維布二、芳酰胺纖維無紡布一、玻璃纖維布:玻璃纖維布：簡稱玻璃布，由玻璃纖維紡織而成；用于PCB的玻璃布基基板材料常為電子級（E級）玻璃布。一、玻璃纖維布:玻璃纖維布：電子玻璃布成分：鋁硼硅酸鹽，堿金屬含量<0.8%（JIS標(biāo)準(zhǔn)）SiO2:53%~56%;Al2O3:14~18%;CaO:20%~24%;MgO:<1%;R2O(Na2O+K2O):<1%;B2O3:5%~10%電子玻璃布成分：電子玻璃布性能標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：經(jīng)/緯紗的種類織布的密度（經(jīng)/緯紗單位長度的根數(shù)）厚度幅寬斷裂強(qiáng)度（抗張強(qiáng)度）PCB用基材所用的玻璃布采用平紋布，比其它織法的玻璃布（斜紋、緞紋等）具有斷裂強(qiáng)度大、尺寸穩(wěn)定好、不易變形、重量厚度均勻）緞紋玻璃布平紋玻璃布電子玻璃布性能標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：PCB用基材所用的玻璃布采用平紋布，二、芳酰胺纖維無紡布:芳香族聚酰胺（aramid),簡稱芳酰胺，酰胺鍵直接與兩個芳環(huán)連接而成的線型聚合物。此聚合物制成的纖維稱為芳酰胺纖維。二、芳酰胺纖維無紡布:芳香族聚酰胺（aramid),簡稱芳芳酰胺纖維無紡布的分類:按化學(xué)結(jié)構(gòu)劃分對位型聚對苯二甲酰對苯二胺PPTA（產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣）杜邦：Kevlar間位型聚間苯二甲酰對苯二胺PPIATechnora纖維芳酰胺纖維無紡布的分類:按化學(xué)結(jié)構(gòu)劃分對位型間位型TechnPCB用芳酰胺纖維的優(yōu)點:高紅外吸收率，CO2激光制微小孔；低熱膨脹系數(shù)，基板尺寸穩(wěn)定性，HDI可靠性；高玻璃化溫度(PPTA芳酰胺纖維，Tg=345oC）；低介電常數(shù)(3.5-3.7MHz:為E型玻璃纖維的1/2);高的強(qiáng)度和彈性模量；耐化學(xué)藥品(普通有機(jī)溶劑、鹽類溶液）；表面平滑。PCB用芳酰胺纖維的優(yōu)點:高紅外吸收率，CO2激光制微小孔；第四節(jié)一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料第四節(jié)一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料環(huán)氧玻璃布基覆銅箔板多層PCB生產(chǎn)用基材（內(nèi)芯薄型環(huán)氧玻璃布基覆銅薄板，環(huán)氧玻璃布的半固化片）環(huán)氧玻璃布基覆銅箔板(CCL)G-10G-11FR-4FR-5NEMA表準(zhǔn)非阻燃阻燃一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料環(huán)氧玻璃布基覆銅箔板環(huán)氧玻璃布基覆FR-4基材：覆銅箔板增強(qiáng)材料：E型平紋玻璃纖維布（常用7628、2116、1080三種，IPC標(biāo)準(zhǔn)）；銅箔：鍍鋅或黃銅的電解粗化銅箔（常用規(guī)格：0.018mm、0.035mm、0.070mm)按厚度規(guī)格劃分：FR-4覆銅剛性板(0.8-3.2mm)FR-4覆銅多層PCB芯部用薄型板(<0.78mm)FR-4基材：制造一般型FR-4基板材料的化工原料溴化環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂固化劑固化促進(jìn)劑溶劑制造一般型FR-4基板材料的化工原料溴化環(huán)氧樹脂溴化環(huán)氧樹脂雙酚A型環(huán)氧樹脂苛性鈉水溶液溴化環(huán)氧樹脂雙酚A型環(huán)氧樹脂苛性鈉水溶液反應(yīng)性強(qiáng)韌性耐熱性耐藥性粘結(jié)性反應(yīng)性耐熱性剛性反應(yīng)性柔韌性反應(yīng)性強(qiáng)韌性耐藥性粘結(jié)性耐熱性反應(yīng)性柔韌性低溴環(huán)氧樹脂(18-22%)高溴環(huán)氧樹脂(40-48%)低溴環(huán)氧樹脂高溴環(huán)氧樹脂固化劑雙氰胺可溶于水、乙醇微溶于醚和苯難溶于環(huán)氧樹脂白色晶體，熔點（207-209oC)二甲基甲酰胺(DMF)2-甲氧基乙醇(甲基溶纖劑)溶劑：固化劑雙氰胺可溶于水、乙醇二甲基甲酰胺(DMF)2-甲氧基乙存在問題：

固化溫度較高?。?40-170oC)雙氰胺固化劑反應(yīng)活性4H:參與與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)CN:高溫下與環(huán)氧樹脂羥基(OH-)或環(huán)氧基反應(yīng)，具有催化型固化作用存在問題：雙氰胺固化劑反應(yīng)活性4H:參與與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)固化促進(jìn)劑2-甲基咪唑(2-MI)2-乙基-4-甲基咪唑(2E4-MI)咪唑：芐基二甲胺：胺的催化作用，較低溫度下可固化環(huán)氧樹脂，得到耐熱性、力學(xué)性能優(yōu)良的固化物。易溶于乙醇，難溶于水液體固化促進(jìn)劑2-甲基咪唑2-乙基-4-甲基咪唑咪唑：芐基二甲胺溶劑溶劑FR-4基板材料制造工藝技術(shù)溴化環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂固化劑固化促進(jìn)劑溶劑低溴，雙酚A型雙氰胺2-甲基咪唑（芐基二甲胺）(DMF,DMA,EGME)基板配方：FR-4基板材料制造工藝技術(shù)溴化環(huán)氧樹脂低溴，雙酚A型雙氰胺FR-4基板生產(chǎn)工藝流程示意圖FR-4基板生產(chǎn)工藝流程示意圖樹脂體系組成配方樹脂體系組成配方環(huán)氧–雙氰胺的反應(yīng)機(jī)理雙氰胺的活潑H與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基進(jìn)行加成反應(yīng)；雙氰胺的-CN與環(huán)氧樹脂的HO-反應(yīng)。2-甲基咪唑中的仲胺與環(huán)氧樹脂環(huán)氧基加成反應(yīng)。環(huán)氧–雙氰胺的反應(yīng)機(jī)理雙氰胺的活潑H與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基有機(jī)基板課件第五節(jié)高Tg

、低α、低ε性樹脂的基板材料聚酰亞胺樹脂（polyimide,PI)雙馬來酰亞胺三嗪樹脂(BT)聚苯醚樹脂(PPE)高性能環(huán)氧樹脂(EP)第五節(jié)高Tg、低α、低ε性樹脂的基板材料聚酰亞胺樹一、聚酰亞胺樹脂的基板材料1、概述PI是主鍵中含有酰亞胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)的環(huán)鏈高聚物。

芳香族二酐二胺+非離子極性溶劑

聚酰胺酸脫水PI一、聚酰亞胺樹脂的基板材料1、概述PI是主鍵中含有1908：Bogert和Renshaw首創(chuàng)PI1940’s:專利1960’s:工業(yè)化（航空航天）1980’s:電子產(chǎn)品高耐熱性：Tg=200-230oC低介電常數(shù)：ε=3.3-3.61908：Bogert和Renshaw首創(chuàng)PI2、雙馬來酰亞胺(BMI)+H2N—R—NH2成酸反應(yīng)脫水環(huán)化R：熔點隨著n增大而降低芳香族馬來酰亞胺熔點較高2、雙馬來酰亞胺(BMI)+H2N—R—NH2成酸反應(yīng)固化耐熱性隨R變化（Td起始分解溫度）4,4’-雙馬來酰亞胺基二苯甲胺(BDM)固化耐熱性隨R變化（Td起始分解溫度）4,4’-雙馬來酰亞胺3、雙馬來酰亞胺(BMI)改性

二元胺（DA)改性BMI,保留BMI分子中穩(wěn)定的芳環(huán)和酰亞胺環(huán)，增加耐熱性；延長分子鏈，增加柔韌性。降低BMI單體的熔點和熔融粘度，提高在丙酮、甲苯等普通有機(jī)溶劑中的溶解能力，降低成本。降低共聚固化的溫度，增加其半固化片預(yù)浸中的粘附性和降低熱壓成形的加工溫度。提高固化物的柔韌性，提高基材的機(jī)械加工型、減少內(nèi)應(yīng)力。3、雙馬來酰亞胺(BMI)改性二元胺（DA)改性二、BT樹脂的基板材料1、概述1972，日本三菱瓦斯公司開發(fā)；主要以B(Bismaleimide，雙馬來酰亞胺)andT(Triazine三嗪)聚合而成；以BT樹脂為原料所構(gòu)成的基板具有高Tg(255~330℃)、耐熱性(160~230℃)、抗?jié)裥?、低介電常?shù)(Dk)及低散失因素(Df)…等優(yōu)點。二、BT樹脂的基板材料1、概述1972，日本三菱瓦斯公司開發(fā)（雙馬來酰亞胺)(Triazine三嗪)（雙馬來酰亞胺)(Triazine三嗪)BTBT三、PPE樹脂聚苯醚樹脂，聚2,6-二甲基-1,4-苯醚，(Polypheylene

ether，PPE)，是熱塑性通用工程塑料。1965,GE工業(yè)化生產(chǎn),“PPO”日本：PPE1、概述三、PPE樹脂聚苯醚樹脂，聚2,6-二甲基-1,4-苯醚，1苯環(huán)：使分子鏈段內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘增加、大分子鏈剛硬。醚鍵：使分子主鏈由一定柔性。PPE具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、耐熱性和電氣絕緣性，其吸濕性低、強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性好。不含極性基團(tuán)，由優(yōu)良的電絕緣性，ε=2.45(1MHz)高耐熱性（熱變形溫度190℃,Tg=210℃)耐高濃度無機(jī)酸、有機(jī)酸及鹽的水溶液，優(yōu)良耐水解性。苯環(huán)：使分子鏈段內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位壘增加、大分子鏈剛硬。2、PPE的合成+2CH3OHMgO550~570oC

+2H2O+n/2O2n胺-銅鹽~30oC

n2、PPE的合成+2CH3OHMgO550~570oC3、PPE的改性目的：保持原有特性的前提下，提高它的耐化學(xué)藥品性降低它的熔融粘度，提高成形加工性合成網(wǎng)狀交聯(lián)的熱固性樹脂，提高耐熱性、提高高溫態(tài)的硬度。改性途徑：在PPE分子結(jié)構(gòu)上引入活性基團(tuán)，進(jìn)行化學(xué)接枝，使聚合物合金化引入熱固性樹脂或熱固性分子網(wǎng)絡(luò)，通過共混改性，達(dá)到相溶共混的熱固性PPE樹脂體系。3、PPE的改性目的：改性途徑：4、PPE的改性實例(a)丙烯化PPE樹脂+n-BuLin+CH2=CH-CH2-Brnn4、PPE的改性實例(a)丙烯化PPE樹脂+n-BuLinnnnnnn+n-BuLi+CH2=CH-CH2-Br高溫、長時間，2,6位CH3低溫、短時間，3,5位Hnnnnnn+n-BuLi+CH2=CH-CH2-Br高溫、nn鋰化體受反應(yīng)速度控制受反應(yīng)熱力學(xué)控制nn鋰化體受反應(yīng)速度控制受反應(yīng)熱力學(xué)控制(b)環(huán)氧樹脂改性PPE樹脂優(yōu)點：提高加工性、降低制造的成本；提高樹脂在制造中的加工工藝性。

降低原樹脂粘度，提高對增強(qiáng)材料的浸透性降低樹脂的熔融粘度，提高半固化片的流動性(b)環(huán)氧樹脂改性PPE樹脂優(yōu)點：第五章小結(jié)第一節(jié)有機(jī)基板概述一、有機(jī)基板的概念與內(nèi)涵二、有機(jī)基板的功能三、有機(jī)基板材料的發(fā)展特點四、有機(jī)基板材料的性能要求五、有機(jī)基板的分類六、有機(jī)基板材料的主要原料第五章小結(jié)第一節(jié)有機(jī)基板概述一、有機(jī)基板的概念與內(nèi)涵二第二節(jié)銅箔一、銅箔的工業(yè)概述四、電解銅箔產(chǎn)品八、高檔次銅箔五、電解銅箔與壓延銅箔的分類六、銅箔性能參數(shù)七、銅箔的發(fā)展方向三、電解銅箔第二節(jié)銅箔一、銅箔的工業(yè)概述四、電解銅箔產(chǎn)品八、高檔次銅第三節(jié)增強(qiáng)材料一、玻璃纖維布二、芳酰胺纖維無紡布第四節(jié)一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料第三節(jié)增強(qiáng)材料一、玻璃纖維布二、芳酰胺纖維無紡布第四節(jié)第五節(jié)高Tg

、低α、低ε性樹脂的基板材料聚酰亞胺樹脂（polyimide,PI)雙馬來酰亞胺三嗪樹脂(BT)聚苯醚樹脂(PPE)高性能環(huán)氧樹脂(EP)第五節(jié)高Tg、低α、低ε性樹脂的基板材料聚酰亞胺樹纖維/樹脂玻璃布/樹脂纖維/樹脂(CEM-3、芳酰胺無紡布/環(huán)氧樹脂)FR-4高Tg低α耐熱熱塑性纖維/樹脂玻璃布纖維/樹脂F(xiàn)R-4高Tg低α耐熱熱塑性BUM感光絕緣材料熱固性絕緣材料附樹脂銅箔適宜CO2激光蝕孔的有機(jī)纖維增強(qiáng)的新型半固化基材BUM感光絕緣材料熱固性絕緣材料附樹脂銅箔適宜CO2激光蝕一、有機(jī)基板的概念：一般是指制造電子封裝基板、制造搭載電子元器件的母板的基礎(chǔ)材料。粘合劑：有機(jī)樹脂；增強(qiáng)材料：玻璃纖維布；采用傳統(tǒng)的工藝法所制成。一、有機(jī)基板的概念：一般是指制造電子封裝基板、制造搭載電子元二、有機(jī)基板的功能：絕緣導(dǎo)電

支撐

基板材料所含有的銅箔來實現(xiàn)有機(jī)樹脂對搭載芯片，組裝上的端子、凸塊等提供強(qiáng)度保證，由所含有的樹脂、補(bǔ)強(qiáng)材料或填充料來實現(xiàn)。二、有機(jī)基板的功能：絕緣導(dǎo)電 支撐 基板材料所含有的銅箔來實三、有機(jī)基板材料的發(fā)展特點：樹脂：BT樹脂（雙馬來酰亞胺三嗪樹脂）、PPE樹脂（聚苯醚樹脂），環(huán)氧樹脂（FR-4)；基板材料品種：由于HDI、BUM的發(fā)展，品種比其它基板用基材的發(fā)展更快；(c)前研技術(shù)：高性能（高Tg、低、低α）、高可靠性、低成本；綠色化。三、有機(jī)基板材料的發(fā)展特點：樹脂：BT樹脂（雙馬來酰亞胺三嗪四、有機(jī)基板材料的性能要求：與陶瓷基板材料相比的優(yōu)點：

不需要高溫?zé)Y(jié)，節(jié)省能源；

低，有利于信號高速傳輸；

易加工，可制作大型基板；

易實現(xiàn)微細(xì)圖形電路加工；

易于大批量生產(chǎn)，降低成本。四、有機(jī)基板材料的性能要求：與陶瓷基板材料相比的優(yōu)點：高耐熱性

高玻璃化溫度(Tg);

提高封裝的耐再流焊性；

提高通孔的可靠性；熱沖擊、超聲波作用下的金屬線壓焊時，基板保持穩(wěn)定的物理特性（平整性、尺寸穩(wěn)定性、穩(wěn)定彈性率、硬度變化）。高耐熱性(c) 高耐吸濕性

有機(jī)樹脂在高濕條件下比陶瓷材料更易吸濕度；“爆玉米花”(popcorn)現(xiàn)象：

由于基板材料吸濕量較大，而造成在微組裝時基板與半導(dǎo)體芯片的界面等易產(chǎn)生“爆玉米花”似的剝離問題。

封裝基板殘留的水，通過加熱產(chǎn)生水蒸氣，因急劇膨脹造成封裝體破壞。(c) 高耐吸濕性(d) 低熱膨脹性

理想的封裝基材：α<8×10-6/oC；半導(dǎo)體芯片與基板的熱膨脹系數(shù)相差過大，在溫度變化時，它們之間產(chǎn)生較大的應(yīng)力。為了保證封裝基板微細(xì)電路的精度，選用低熱膨脹系數(shù)的基材。(d) 低熱膨脹性(e) 低介電常數(shù)

有機(jī)封裝基板一般具有較低的r,與陶瓷基材相比，更適用于高頻信號的傳輸；提高封裝體內(nèi)信號的傳輸速度，降低基材的介電常數(shù)。(e) 低介電常數(shù)五、有機(jī)基板的分類：剛性撓性纖維/樹脂BUM復(fù)合多層板樹脂薄膜玻璃布/樹脂基薄型覆銅板液晶聚合物薄膜金屬/樹脂樹脂/陶瓷五、有機(jī)基板的分類：剛性撓性纖維BUM復(fù)合多層板樹脂薄膜玻璃六、有機(jī)基板材料的主要原料：銅箔：壓延銅箔、電解銅箔增強(qiáng)材料：玻璃纖維布、芳香族聚酰胺纖維無紡布六、有機(jī)基板材料的主要原料：銅箔：壓延銅箔、電解銅箔第二節(jié)銅箔一、銅箔的工業(yè)概述四、電解銅箔產(chǎn)品八、高檔次銅箔五、電解銅箔與壓延銅箔的分類六、銅箔性能參數(shù)七、銅箔的發(fā)展方向三、電解銅箔二、壓延銅箔第二節(jié)銅箔一、銅箔的工業(yè)概述四、電解銅箔產(chǎn)品八、高檔次銅一、銅箔的工業(yè)概述：廣義：銅箔指厚度不大于0.15毫米的純銅及銅合金加工產(chǎn)品。狹義：印制電路板用的導(dǎo)體一般都是制成薄箔狀的精煉銅，即狹義上的銅箔。壓延銅箔更多得用作建筑裝飾材料；電解銅箔95%以上用于PCB基材的制。一、銅箔的工業(yè)概述：廣義：銅箔指厚度不大于0.15毫米的純銅世界銅箔工業(yè)發(fā)展歷史：世界銅箔工業(yè)發(fā)展歷史：撓性板 4%紙基板和復(fù)合材料基板 26%多層板40%玻璃布基板 30%注釋：銅箔*包括壓延銅箔與電解銅箔世界范圍內(nèi)銅箔*在各類型印制電路板中大致使用比例撓性板 4%紙基板和復(fù)合材料基板 26%多層板中國銅箔工業(yè)發(fā)展歷史：中國銅箔工業(yè)發(fā)展歷史：二、壓延銅箔：工藝：原銅材熔融/鑄造銅錠加熱回火韌化刨削去垢在重冷軋重冷軋連續(xù)回火韌化去垢逐片焊合最后軋薄處理回火韌化切邊收卷成毛箔產(chǎn)品粗化特點：耐折性優(yōu)良、彈性模量高、延展性好、適用于撓性覆銅板；

純度高，表面比電解銅箔平滑，有利于信號快速傳輸。缺點：價格貴，幅寬有限(<65cm)。二、壓延銅箔：三、電解銅箔：

三、電解銅箔：造液槽中，加入硫酸和銅料;在加熱條件下（~70oC)化學(xué)反應(yīng);過濾;生成CuSO4溶液;用泵抽入電解槽。CuCu2+

造液槽中，加入硫酸和銅料;CuCu2+光面(Shing)毛面(Matt)陰極：Cu2++2e=Cu陽極:4OH--4e=2H2O+O2

總：CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4S:PCB電路面(陰極輥表面拋光精度與質(zhì)量、輥表面的維護(hù)、雜物清除)M:PCB與基材結(jié)合的面(CuSO4溶液加工的質(zhì)量、添加劑、電流密度、轉(zhuǎn)速)光面(Shing)毛面(Matt)陰極：Cu2++2e粗化處理：在毛面上鍍銅形成許多凸出的小突點，再在小突點上鍍一層銅封閉，達(dá)到“固化作用”，使其與毛面底基牢固結(jié)合耐熱鈍化：在粗化層上鍍一層薄層單一金屬或合金（二元/三元），如：黃銅、鋅、鎳-鋅、鎳-鈷等。防氧化鈍化、光面：在鈍化層噴涂、涂敷有機(jī)物等，形成耦合層。粗化處理：在毛面上鍍銅形成許多凸出的小突點，再在小突點上鍍一厚度符號厚度（μm）單位面積質(zhì)量（g/m2）主要用途5544.6撓性覆銅板、多層印制電路板用薄板9980.312121071818152玻璃布基覆銅板（FR-4）3535305紙基覆銅板(FR-1、FR-2)7070610低檔電子產(chǎn)品（如玩具）的電子線路板四、電解銅箔產(chǎn)品(按厚度不同）：厚度符號厚度（μm）單位面積質(zhì)量（g/m2）主要英文表述符號中文表述1-StandardelectrodepositedSTD-TypeE普通電解銅箔2-HighductilityelectrodepositedHD-TypeE高延展性電解銅箔（室溫下）3-HightemperatureelongationelectrodepositedTTE-TypeE高溫高延展性電解銅箔（180℃下）4-AnnealedelectrodepositedANN-TypeE退火銅箔5-Asrolled-wroughtAR-TypeW冷軋壓延銅箔6-Lightcoldrolled-wroughtLCR-TypeW輕冷軋壓延銅箔7-Annealed-wroughtANN-TypeW退火壓延銅箔8-Asrolled-wroughtlow-temperatureannealableLTA-TypeW低溫退火壓延銅箔五、電解銅箔與壓延銅箔的分類:英文表述符號中文表述1-Standardelectrode六、銅箔性能參數(shù):厚度：企業(yè)名稱可達(dá)到的產(chǎn)品技術(shù)水平技術(shù)來源蘇州福田金屬有限公司12μm~70μm/高溫高延展性銅箔日本福田聯(lián)合銅箔(惠州)有限公司18μm美國Yates合正銅箔（惠陽）有限公司18μm臺灣招遠(yuǎn)金寶電子有限公司18~70μm自行開發(fā)研制本溪合金有限責(zé)任公司15μm~50μm自行開發(fā)研制九江市電子材料廠18μm——安徽省銅陵市銅化集團(tuán)公司銅箔廠18μm~35μm美國Gould鐵嶺銅箔廠18μm~35μm美國CBI上海金寶銅箔有限公司18μm美國MTI六、銅箔性能參數(shù):厚度：企業(yè)名稱可達(dá)到的產(chǎn)品技術(shù)水平技術(shù)來源外觀：表面要求無異物、無銅粉、無變色；

光面(S面）平滑、不生銹、不變色；

無針孔、滲透孔。抗張強(qiáng)度與延展率：

表征銅箔機(jī)械性能的兩項重要指標(biāo)。它與基材在一定溫度加工，若熱態(tài)延展性能不好，易發(fā)生銅箔斷裂。剝離強(qiáng)度：

銅箔與基材在高溫高壓條件下壓制加工后，它們之間的粘結(jié)強(qiáng)度，稱為銅箔剝離強(qiáng)度（抗剝強(qiáng)度）外觀：表面要求無異物、無銅粉、無變色；抗張強(qiáng)度與延耐折性：

撓性基板表征的重要參數(shù)表面粗糙度：

質(zhì)量電阻率：

銅箔的電阻用質(zhì)量電阻率表示，影響PCB信號傳輸速度。

蝕刻率：

抗高溫氧化性：

JIS標(biāo)準(zhǔn)，在180℃熱空氣中處理30min,觀察光面顏色是否變化。

耐折性：表面粗糙度：質(zhì)量電阻率：蝕刻率：抗高溫氧七、銅箔的發(fā)展方向:銅箔的薄箔化。下游產(chǎn)業(yè)對5μm、9μm、12μm等規(guī)格的銅箔需求量在增加；銅箔M面的低粗化；銅箔性能多樣化。發(fā)展低峰谷銅箔、高溫時高延伸性銅箔、雙面處理銅箔、耐熱銅箔等類型銅箔，以適應(yīng)印制電路板對銅箔性能提出的更高要求。七、銅箔的發(fā)展方向:銅箔的薄箔化。下游產(chǎn)業(yè)對5μm、9μm、八、高檔次銅箔:具有高溫下的高延展性低粗糙度的新型銅箔高表面清潔度的銅箔高性能表面粗化處理銅箔八、高檔次銅箔:具有高溫下的高延展性第三節(jié)增強(qiáng)材料一、玻璃纖維布二、芳酰胺纖維無紡布第三節(jié)增強(qiáng)材料一、玻璃纖維布二、芳酰胺纖維無紡布一、玻璃纖維布:玻璃纖維布：簡稱玻璃布，由玻璃纖維紡織而成；用于PCB的玻璃布基基板材料常為電子級（E級）玻璃布。一、玻璃纖維布:玻璃纖維布：電子玻璃布成分：鋁硼硅酸鹽，堿金屬含量<0.8%（JIS標(biāo)準(zhǔn)）SiO2:53%~56%;Al2O3:14~18%;CaO:20%~24%;MgO:<1%;R2O(Na2O+K2O):<1%;B2O3:5%~10%電子玻璃布成分：電子玻璃布性能標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：經(jīng)/緯紗的種類織布的密度（經(jīng)/緯紗單位長度的根數(shù)）厚度幅寬斷裂強(qiáng)度（抗張強(qiáng)度）PCB用基材所用的玻璃布采用平紋布，比其它織法的玻璃布（斜紋、緞紋等）具有斷裂強(qiáng)度大、尺寸穩(wěn)定好、不易變形、重量厚度均勻）緞紋玻璃布平紋玻璃布電子玻璃布性能標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：PCB用基材所用的玻璃布采用平紋布，二、芳酰胺纖維無紡布:芳香族聚酰胺（aramid),簡稱芳酰胺，酰胺鍵直接與兩個芳環(huán)連接而成的線型聚合物。此聚合物制成的纖維稱為芳酰胺纖維。二、芳酰胺纖維無紡布:芳香族聚酰胺（aramid),簡稱芳芳酰胺纖維無紡布的分類:按化學(xué)結(jié)構(gòu)劃分對位型聚對苯二甲酰對苯二胺PPTA（產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣）杜邦：Kevlar間位型聚間苯二甲酰對苯二胺PPIATechnora纖維芳酰胺纖維無紡布的分類:按化學(xué)結(jié)構(gòu)劃分對位型間位型TechnPCB用芳酰胺纖維的優(yōu)點:高紅外吸收率，CO2激光制微小孔；低熱膨脹系數(shù)，基板尺寸穩(wěn)定性，HDI可靠性；高玻璃化溫度(PPTA芳酰胺纖維，Tg=345oC）；低介電常數(shù)(3.5-3.7MHz:為E型玻璃纖維的1/2);高的強(qiáng)度和彈性模量；耐化學(xué)藥品(普通有機(jī)溶劑、鹽類溶液）；表面平滑。PCB用芳酰胺纖維的優(yōu)點:高紅外吸收率，CO2激光制微小孔；第四節(jié)一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料第四節(jié)一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料環(huán)氧玻璃布基覆銅箔板多層PCB生產(chǎn)用基材（內(nèi)芯薄型環(huán)氧玻璃布基覆銅薄板，環(huán)氧玻璃布的半固化片）環(huán)氧玻璃布基覆銅箔板(CCL)G-10G-11FR-4FR-5NEMA表準(zhǔn)非阻燃阻燃一般環(huán)氧玻璃布基的基板材料環(huán)氧玻璃布基覆銅箔板環(huán)氧玻璃布基覆FR-4基材：覆銅箔板增強(qiáng)材料：E型平紋玻璃纖維布（常用7628、2116、1080三種，IPC標(biāo)準(zhǔn)）；銅箔：鍍鋅或黃銅的電解粗化銅箔（常用規(guī)格：0.018mm、0.035mm、0.070mm)按厚度規(guī)格劃分：FR-4覆銅剛性板(0.8-3.2mm)FR-4覆銅多層PCB芯部用薄型板(<0.78mm)FR-4基材：制造一般型FR-4基板材料的化工原料溴化環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂固化劑固化促進(jìn)劑溶劑制造一般型FR-4基板材料的化工原料溴化環(huán)氧樹脂溴化環(huán)氧樹脂雙酚A型環(huán)氧樹脂苛性鈉水溶液溴化環(huán)氧樹脂雙酚A型環(huán)氧樹脂苛性鈉水溶液反應(yīng)性強(qiáng)韌性耐熱性耐藥性粘結(jié)性反應(yīng)性耐熱性剛性反應(yīng)性柔韌性反應(yīng)性強(qiáng)韌性耐藥性粘結(jié)性耐熱性反應(yīng)性柔韌性低溴環(huán)氧樹脂(18-22%)高溴環(huán)氧樹脂(40-48%)低溴環(huán)氧樹脂高溴環(huán)氧樹脂固化劑雙氰胺可溶于水、乙醇微溶于醚和苯難溶于環(huán)氧樹脂白色晶體，熔點（207-209oC)二甲基甲酰胺(DMF)2-甲氧基乙醇(甲基溶纖劑)溶劑：固化劑雙氰胺可溶于水、乙醇二甲基甲酰胺(DMF)2-甲氧基乙存在問題：

固化溫度較高！（140-170oC)雙氰胺固化劑反應(yīng)活性4H:參與與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)CN:高溫下與環(huán)氧樹脂羥基(OH-)或環(huán)氧基反應(yīng)，具有催化型固化作用存在問題：雙氰胺固化劑反應(yīng)活性4H:參與與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)固化促進(jìn)劑2-甲基咪唑(2-MI)2-乙基-4-甲基咪唑(2E4-MI)咪唑：芐基二甲胺：胺的催化作用，較低溫度下可固化環(huán)氧樹脂，得到耐熱性、力學(xué)性能優(yōu)良的固化物。易溶于乙醇，難溶于水液體固化促進(jìn)劑2-甲基咪唑2-乙基-4-甲基咪唑咪唑：芐基二甲胺溶劑溶劑FR-4基板材料制造工藝技術(shù)溴化環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂固化劑固化促進(jìn)劑溶劑低溴，雙酚A型雙氰胺2-甲基咪唑（芐基二甲胺）(DMF,DMA,EGME)基板配方：FR-4基板材料制造工藝技術(shù)溴化環(huán)氧樹脂低溴，雙酚A型雙氰胺FR-4基板生產(chǎn)工藝流程示意圖FR-4基板生產(chǎn)工藝流程示意圖樹脂體系組成配方樹脂體系組成配方環(huán)氧–雙氰胺的反應(yīng)機(jī)理雙氰胺的活潑H與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基進(jìn)行加成反應(yīng)；雙氰胺的-CN與環(huán)氧樹脂的HO-反應(yīng)。2-甲基咪唑中的仲胺與環(huán)氧樹脂環(huán)氧基加成反應(yīng)。環(huán)氧–雙氰胺的反應(yīng)機(jī)理雙氰胺的活潑H與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基有機(jī)基板課件第五節(jié)高Tg

、低α、低ε性樹脂的基板材料聚酰亞胺樹脂（polyimide,PI)雙馬來酰亞胺三嗪樹脂(BT)聚苯醚樹脂(PPE)高性能環(huán)氧樹脂(EP)第五節(jié)高Tg、低α、低ε性樹脂的基板材料聚酰亞胺樹一、聚酰亞胺樹脂的基板材料1、概述PI是主鍵中含有酰亞胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)的環(huán)鏈高聚物。

芳香族二酐二胺+非離子極性溶劑

聚酰胺酸脫水PI一、聚酰亞胺樹脂的基板材料1、概述PI是主鍵中含有1908：Bogert和Renshaw首創(chuàng)PI1940’s:專利1960’s:工業(yè)化（航空航天）1980’s:電子產(chǎn)品高耐熱性：Tg=200-230oC低介電常數(shù)：ε=3.3-3.61908：Bogert和Renshaw首創(chuàng)PI2、雙馬來酰亞胺(BMI)+H2N—R—NH2成酸反應(yīng)脫水環(huán)化R：熔點隨著n增大而降低芳香族馬來酰亞胺熔點較高2、雙馬來酰亞胺(BMI)+H2N—R—NH2成酸反應(yīng)固化耐熱性隨R變化（Td起始分解溫度）4,4’-雙馬來酰亞胺基二苯甲胺(BDM)固化耐熱性隨R變化（Td起始分解溫度）4,4’-雙馬來酰亞胺3、雙馬來酰亞胺(BMI)改性

二元胺（DA)改性BMI,保留BMI分子中穩(wěn)定的芳環(huán)和酰亞胺環(huán)，增加耐熱性；延長分子鏈，增加柔韌性。降低BMI單體的熔點和熔融粘度，提高在丙酮、甲苯等普通有機(jī)溶劑中的溶解能力，降低成本。降低共聚固化的溫度，增加其半固化片預(yù)浸中的粘附性和降低熱壓成形的加工溫度。提高固化物的柔韌性，提高基材的機(jī)械加工型、減少內(nèi)應(yīng)力。3、雙馬來酰亞胺(BMI)改性二元胺（DA)改性二、BT樹脂的基板材料1、概述1972，日本三菱瓦斯公司開發(fā)；主要以B(Bismaleimide，雙馬來酰亞胺)andT(Triazin