別紅玲

摘? ?要：本文針對(duì)高性能環(huán)氧基覆銅板的基礎(chǔ)性能進(jìn)行分析，包括熱分解溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱分層時(shí)間、熱膨脹系數(shù)、吸水率等，通過研究雙氰胺、酚醛樹脂、芳香族胺類、酸酐等并用固化劑在高性能環(huán)氧基覆銅板中的具體應(yīng)用，其目的在于提高人們對(duì)高性能環(huán)氧基覆銅板的認(rèn)知，促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高性能環(huán)氧基覆銅板? 并用固化體系? 熱分解溫度

中圖分類號(hào)：TN41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（b）-0065-02

覆銅板是指一種將增強(qiáng)材料浸入到有機(jī)樹脂當(dāng)中，經(jīng)過干燥處理后使其形成一種半固化片，將多張同類型半固化片組合在一起，然后經(jīng)過熱壓，使其形成一面銅箔附著或兩面具有銅箔附著的板狀材料。該材料屬于電子產(chǎn)品的核心所在，而高性能環(huán)氧基覆銅板則屬于一種新類型加工工藝的產(chǎn)物，通過做好固化體系構(gòu)建工作，對(duì)于提高材料實(shí)用價(jià)值有著積極的意義。

1? 高性能環(huán)氧基覆銅板的基礎(chǔ)性能

1.1 熱分解溫度

在高性能環(huán)氧基覆銅板基礎(chǔ)性能的評(píng)價(jià)過程中，熱分解溫度屬于非常重要的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。在評(píng)價(jià)該性能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，通常會(huì)使用熱重法來進(jìn)行顯示，該方法的作用原理是將材料放置在惰性氣體當(dāng)中，如氬氣、氮?dú)獾?，然后?duì)樣品所處空間的溫度進(jìn)行提升，對(duì)樣品在該溫度下產(chǎn)生的變化情況進(jìn)行記錄，最后將分析數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，從而獲取到樹脂質(zhì)量與溫度之間的相關(guān)性。相比于其他類型的樹脂材料，環(huán)氧基覆銅板的熱分解溫度更高，平均溫度變化數(shù)值在340℃以上。這也意味著該材料在同等溫度下，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也更強(qiáng)，可以更好地滿足電子產(chǎn)品的正常運(yùn)行所需。

1.2 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

與熱分解溫度性能類似，玻璃化轉(zhuǎn)溫度也屬于高性能環(huán)氧基覆銅板性能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，在該性能綜合評(píng)價(jià)的過程中，其主要參數(shù)指標(biāo)包括尺寸保持穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度保持率、結(jié)構(gòu)的耐化學(xué)性、CTE（熱膨脹系數(shù)）屬性等。隨著電子產(chǎn)品更新速度的加快，其運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的綜合溫度也在提升，這也對(duì)基板的耐受性提出了更高的要求。通常情況下，材料玻璃化轉(zhuǎn)溫度越高，其上述指標(biāo)的穩(wěn)定性也越強(qiáng)，使其可以為高溫焊接條件下完成穩(wěn)定焊接操作提供理論支持。需要注意的是，結(jié)構(gòu)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和材料之間的吸水性有著很大的關(guān)聯(lián)性，這也是考量過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容之一。

1.3 熱分層時(shí)間

在之前已經(jīng)提及到，高性能環(huán)氧基覆銅板屬于多層材料在熱壓情況下，組成的復(fù)合型材料。而且部分材料所處工作環(huán)境的溫度較高，這也對(duì)結(jié)構(gòu)的溫度耐受性提出了新要求。為此熱分層時(shí)間也成為了系統(tǒng)考量過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。在具體的測(cè)試過程中，其測(cè)定方法是將材料放置在密閉的容器當(dāng)中，然后對(duì)該容器進(jìn)行加熱，在溫度上升到260℃或288℃時(shí)，保持該溫度不變，測(cè)試樣本在此期間發(fā)生分層現(xiàn)象所需要的時(shí)間，該時(shí)間會(huì)作為重要的考量指標(biāo)。相比于其他的材料，高性能環(huán)氧基覆銅板在260℃的溫度下，其熱分層時(shí)間超過了30min，而在288℃的溫度下，其堅(jiān)持的時(shí)間也超過了15min，這也表明該結(jié)構(gòu)具備非常良好的耐熱性，可以滿足許多電子產(chǎn)品的生產(chǎn)需求[1]。

1.4 熱膨脹系數(shù)

在性能分析過程中，熱膨脹系數(shù)也屬于非常重要的考察內(nèi)容之一。熱膨脹是指物體在受到外界溫度影響的情況下，其原有結(jié)構(gòu)尺寸與外形所發(fā)生的變化情況。為了提高這一變化情況的直觀性，會(huì)將材料溫度上升之后所產(chǎn)生的形變情況與原來材料的尺寸進(jìn)行對(duì)比，該線性變化的具體數(shù)值便是熱膨脹系數(shù)。為了便于后續(xù)的計(jì)算，通常我們會(huì)重點(diǎn)關(guān)注材料板厚方向的CTE（熱膨脹系數(shù)），然后將該數(shù)值與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）進(jìn)行比對(duì)，若Tg小于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的Tg，那么處于該狀態(tài)的CTE定義為α1，若溫度高于Tg，那么處于該狀態(tài)的CTE定義為α2，如果結(jié)構(gòu)在板厚方向上的CTE過大，那么在該破壞力的影響下，很容易出現(xiàn)基盤分層、金屬結(jié)構(gòu)斷裂等問題，影響到材料的使用壽命[2]。

1.5 吸水率

除了上述基礎(chǔ)性能以外，吸水率也屬于非常重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在電子元件的使用過程中，結(jié)構(gòu)的耐濕性也將直接影響到結(jié)構(gòu)的使用壽命。即便是處于干燥度較高的空氣環(huán)境當(dāng)中，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中，空氣中的水分子也會(huì)侵蝕到零件當(dāng)中，如果結(jié)構(gòu)本身的耐濕性相對(duì)較大，那么在后續(xù)使用的過程中，也將直接影響到材料本身的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、板材的綜合強(qiáng)度、彈性模量等參數(shù)，從而影響到零件使用的可靠性。并且在焊接的過程中，高溫會(huì)將板材中對(duì)水分子汽化，使結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)蒸氣壓逐漸增加，導(dǎo)致材料分層情況的出現(xiàn)[3]。

2? 高性能環(huán)氧基覆銅板的并用固化體系分析

2.1 雙氰胺

在高性能環(huán)氧基覆銅板的并用固化體系中，雙氰胺（DICY）屬于目前應(yīng)用非常廣泛的固化劑材料，該物質(zhì)的分子式為C2H4N4。純品雙氰胺為白色結(jié)晶粉末，屬單斜晶系的棱柱體結(jié)晶，密度（25℃）1.40，熔點(diǎn)209℃。雙氰胺的固化機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，從結(jié)構(gòu)式看，雙氰胺分子中有一個(gè)“一級(jí)胺”-NH2，二個(gè)“二級(jí)胺”=NH，一個(gè)“三級(jí)胺”≡N，除了四個(gè)活潑氫參加反應(yīng)以外，氰基（-C≡N）在高溫下還可以與羥基或環(huán)氧基發(fā)生反應(yīng)，并具有催化型固化劑的作用。故雖然化學(xué)理論用量約為11份，但實(shí)際上用量一般在 4～8 份之間。而且添加該固化劑后所生產(chǎn)出的覆銅板，綜合性能與工藝性較高，同時(shí)原材料成本低廉、來源廣泛，是目前常用的固化劑之一[4]。

2.2 酚醛樹脂

線型酚醛樹脂也叫做 Novolak 樹脂，是一種熱塑性酚醛樹脂，其分子結(jié)構(gòu)中沒有羥甲基，經(jīng)反復(fù)加熱仍有可塑性。該物質(zhì)其由甲醛和過量的酚類（苯酚或鄰苯酚）在酸性催化劑存在下反應(yīng)而成的，經(jīng)試驗(yàn)可知，其數(shù)均分子量（Mn）一般在 500 左右，并且一般可以制出軟化點(diǎn)較高的產(chǎn)物。環(huán)氧樹脂-熱塑性酚醛樹脂體系，需要高于 180℃的固化溫度和較長(zhǎng)的固化時(shí)間，故一般需添加促進(jìn)劑，其固化物具有較高的耐熱性、耐水性和耐酸性，優(yōu)異的 ANTI-CAF 功能，相對(duì)較低的 Z-CTE 值等特點(diǎn)。

2.3 芳香族胺類

在固化劑體系組成結(jié)構(gòu)中，芳香族胺類也屬于常用的固化劑類型。該類型固化劑當(dāng)中含有芳香核，在完成固化操作之后，可以明顯改善材料的耐熱性與耐化學(xué)性，從實(shí)踐反應(yīng)過程來看，該類型固化劑的反應(yīng)過程與其他類型材料的反應(yīng)過程類似，即材料會(huì)和環(huán)氧基發(fā)生有機(jī)反應(yīng)生成腫胺，在后續(xù)反應(yīng)中又會(huì)生成叔胺，兩組化學(xué)反應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi)完成，從而起到提升材料穩(wěn)定性的作用。結(jié)合以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，目前常用的芳香族胺類固化劑有二氨基二苯甲烷、二氨基二苯醚和二氨基二苯砜。

2.4 酸酐

除了上述固化劑以外，酸酐也是固化體系中常用的材料之一，該類型材料需要在加熱條件下才可以與環(huán)氧樹脂完成階段性的固化反應(yīng)，而且反應(yīng)過程中結(jié)構(gòu)的收縮率較低，且還具備較高的耐熱性能，可以起到良好的材料改性作用。

3? 結(jié)語

綜上所述，高性能環(huán)氧基覆銅板作為電子科技產(chǎn)品的重要部件，其運(yùn)行穩(wěn)定性也將直接影響到電子產(chǎn)品的使用性能和使用壽命。通過合理加入固化劑，改良材料的基本屬性，不僅可以改善材料的現(xiàn)有屬性，而且對(duì)于提升電子產(chǎn)品使用性能也有著積極的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 葛成利，李枝芳，劉萌.萘酚型環(huán)氧樹脂在高性能覆銅板中應(yīng)用[A].中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)覆銅板材料分會(huì)[C].2018：90-96.

[2] 葛成利，李枝芳，朱紅軍.高性能雙酚A酚醛環(huán)氧樹脂及其在覆銅板中應(yīng)用[A].中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)覆銅板材料分會(huì)[C].2018.

[3] 祝大同.新型環(huán)氧樹脂發(fā)展及在高性能覆銅板開發(fā)中的應(yīng)用（連載2）[J].覆銅板資訊，2018（4）：44-46，38.

[4] 唐卿珂. 高性能環(huán)氧基覆銅板的并用固化體系研究[D].蘇州大學(xué)，2017.