江蘇諾德新材料股份有限公司 包曉劍

隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，覆銅板在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。基于此，本文對(duì)高導(dǎo)熱、高耐熱、高CTI FR-4 覆銅板的制作方法及其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了詳盡闡述。制度步驟大致為：根據(jù)覆銅板的材質(zhì)來(lái)分別配制貼面層及選擇內(nèi)料層膠液→涂膠→疊合、熱壓。所配制的貼面層用膠液成分有：四官能基環(huán)氧樹脂、改性環(huán)氧樹脂、胺類固化劑、咪唑類固化促進(jìn)劑等；再選用丙、丁酮及二甲基甲酰胺作為溶劑配制；內(nèi)料層用膠液則由低溴環(huán)氧樹脂、胺類固化劑等制成；并配制相同溶劑。通過(guò)本文闡述的覆銅板制作技術(shù)所制成的覆銅板具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能與耐熱性能，并其導(dǎo)熱率≥1.7W/mk，完全可達(dá)到LED產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)。

引言：覆銅板是由增強(qiáng)材料與樹脂膠液相結(jié)合的產(chǎn)物，該板面覆以銅箔，通過(guò)高溫高壓制成的經(jīng)熱壓而成的一種板狀材料，全稱為覆銅箔層壓板，簡(jiǎn)稱覆銅板。今年來(lái)，我國(guó)工業(yè)科技發(fā)展迅猛，因此工業(yè)市場(chǎng)對(duì)覆銅板的需求量也將逐漸增加。覆銅板是制作電路板(PCB)的重要材料之一，當(dāng)前，應(yīng)用最為廣泛的玻纖布基環(huán)氧型覆銅板是CTI FR-4覆銅板?；诖耍疚膶⒁环N高導(dǎo)熱、高耐熱、高CTI FR-4覆銅板的制作技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)行探究。

1.技術(shù)背景

半導(dǎo)體二極發(fā)光管是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的光源技術(shù)之一，它相較于傳統(tǒng)光源技術(shù)，具有環(huán)保、節(jié)能、全周期使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段，LED在人們的日常生活中隨處可見，例如指示牌、路燈等。簡(jiǎn)言之，LED與人們的生活與工作息息相關(guān)。因此，隨著LED技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)的耐熱性與導(dǎo)熱性將會(huì)面臨著光源市場(chǎng)的嚴(yán)苛挑戰(zhàn)?；诖?，如何將有效提高LED發(fā)光效率及如何增強(qiáng)基板的耐熱性與導(dǎo)熱性至關(guān)重要。

根據(jù)相關(guān)專家學(xué)者研究后表明，UL和IEC可由根據(jù)電痕指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將CTI值≥600V定為高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，CTI值≤400V則定為低級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。CTI值較低的覆銅板無(wú)法在高壓環(huán)境下長(zhǎng)期使用，否則會(huì)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。經(jīng)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查可知，當(dāng)前我國(guó)復(fù)合基覆銅板及普通玻璃纖維布基覆銅板均屬于低級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，因此無(wú)法為電子設(shè)備提供安全保障。由于大部分電子設(shè)備均置于室外，環(huán)境條件普遍潮濕，因此易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電力安全事故。

2011年， CEM-3覆銅板獲取專利，該板不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性與耐熱性，且還具有優(yōu)良的電氣性能，但由于該板的組成材料的CTI值不滿足≥ 600V，因此其穩(wěn)定性、抗干擾能力較差，因此采用CEM-3覆銅板作為原材料而制成的產(chǎn)品安全性能較差。

現(xiàn)階段，市面上出售的LED通常都是由采用CEM-3復(fù)合基板作為原材料所制成，F(xiàn)R-4覆銅板與CEM-3復(fù)合基板的玻璃化溫度、抗干擾性、絕緣性及電氣性能等幾乎不相上下。但CEM-3基板相較FR-4覆銅板而言，其穩(wěn)定性、抗彎曲強(qiáng)度卻相對(duì)較弱，因此采用CEM-3復(fù)合基板作為原材料所制成的PCB穩(wěn)定性較弱。除此之外，由于LED產(chǎn)品的工作環(huán)境通常處于室外，環(huán)境惡劣，從而易出現(xiàn)分層等現(xiàn)象，并在很大程度上降低了產(chǎn)品的使用壽命。

2.覆銅板的制作技術(shù)與內(nèi)容

由上述可知，本文的研究目的在于如何根據(jù)CTI值對(duì)UL和IEC進(jìn)行級(jí)別劃定，并同時(shí)闡述高導(dǎo)熱、高耐熱、高CTI FR-4覆銅板的制作技術(shù)，旨在為我國(guó)光源技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供有效依據(jù)，覆銅板結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

當(dāng)前，制作高導(dǎo)熱、高耐熱、高CTI FR-4覆銅板的制作步驟大致為：根據(jù)覆銅板的材質(zhì)來(lái)分別配制貼面層及選擇內(nèi)料層膠液→涂膠→疊合、熱壓。所需原材料貼面層用膠液由四官能基環(huán)氧樹脂、咪唑類固化促進(jìn)劑、硅烷偶聯(lián)劑KH560等所制成，此外，還需采用粒徑D50≤2.0μm的超細(xì)氫氧化鋁作為貼面層填料。內(nèi)料層用膠液則由低溴環(huán)氧樹脂、胺類固化劑、咪唑類固化促進(jìn)劑、等制成，高純氧化鎂、二氧化硅作為填料。上膠面則包括貼面層上膠及內(nèi)料層上膠兩部分，其過(guò)程為：（1）首先將玻璃纖維布浸入貼面層用膠液后，等待一段時(shí)間，待膠液充分浸入，再將貼面層置于中上膠機(jī)烘干制得半固化片；（2）疊合、熱壓：將上一步驟所制的半固化片和內(nèi)料層半固化片進(jìn)行重疊，并將其表面均覆以銅箔，再經(jīng)高溫與高壓處理后成板狀形態(tài)。最后經(jīng)打磨后得到的基板，其CTI值≥600V，具有油料的導(dǎo)電性與耐熱性，并且其燃燒性等級(jí)滿足V-0。

圖1 覆銅板剖面的構(gòu)造

在本次研究中，各貼面層用膠液的所用原料情況如表1所示。

表1 貼面層用膠液成分情況

在本次研究中，內(nèi)料層用膠液的所用原料情況如表2所示。

表2 內(nèi)料層用膠液的所用原料情況

簡(jiǎn)言之，本文所采取的制作方法，相較于傳統(tǒng)制作技術(shù)而言，具有以下優(yōu)勢(shì)：本次制作的重點(diǎn)在于將貼面層用膠液和內(nèi)料層用膠液進(jìn)行分開調(diào)制，并選擇含溴量較低的改性環(huán)氧樹脂作為原材料，并使用大量CTI值較高的填料來(lái)增強(qiáng)覆銅板的耐熱性與導(dǎo)電性，以此提高板材的各種性能；所用材料均準(zhǔn)備就緒后，在經(jīng)高溫與高壓處理后，制成基板。本次研究所制成的覆銅板，其CTI值≥600V，抗干擾性強(qiáng)，具有良好的導(dǎo)熱性能，且其導(dǎo)熱率≥1.7W/mk，不僅滿足當(dāng)前光源市場(chǎng)對(duì)覆銅板的性能要求，并且還能有效地提高LED產(chǎn)品的安全性。LED產(chǎn)品的散熱問(wèn)題是一個(gè)較為常見燈源問(wèn)題，幾乎所有的燈源產(chǎn)品均會(huì)出現(xiàn)散熱問(wèn)題，但采用本次制作技術(shù)所得的基板能有效改善產(chǎn)品的散熱問(wèn)題，且還具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性。現(xiàn)階段， LED基板仍普遍采用CEM-3復(fù)合基板作為原材料，而本次研究則以CEM-3復(fù)合基板的制作原理為基礎(chǔ)，選用玻璃纖維布作為增強(qiáng)材料，使得CTI FR-4覆銅板的性能得到有效優(yōu)化，以此解決CEM-3復(fù)合基板結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、抗壓能力差等缺陷。

3.實(shí)際技術(shù)應(yīng)用

由上文可知，本次研究以復(fù)合基板的制作原理為基礎(chǔ)，選用玻璃纖維布作為增強(qiáng)材料，玻璃纖維布簡(jiǎn)稱玻纖布，它能在一定程度上優(yōu)化FR-4覆銅板的整體性能，例如：耐熱性、散熱性和電氣絕緣性等。隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，玻纖布的使用范圍亦會(huì)越來(lái)越廣泛。玻纖布是由直徑為0.005-0.015mm的玻璃絲制成紗，在經(jīng)過(guò)板塊與板塊間的連接，紗編織成布。我們常用的PCB基板材料正是一種玻纖布，但該種布料是一種E型布料，即電子級(jí)布料。它的組成成分屬于鋁硼硅酸鹽類，且堿金屬氧化物(Na2O+ K2O)含量均滿足JIS標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外都規(guī)范ASTM及IPC制度，并規(guī)定了相關(guān)E型玻璃相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制其組成成分。

隨著工業(yè)科技的快熟發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈的燈源市場(chǎng)勢(shì)必會(huì)對(duì)超薄玻纖布提出更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求，基于此情況，我們需加大對(duì)超薄玻纖布的開發(fā)力度。本文所制成的FR-4覆銅板具有良好的綜合性能，能在很大程度上節(jié)約投資成本，為生產(chǎn)商帶來(lái)極其可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)語(yǔ)

總而言之，本次研究所制成的CTI FR-4覆銅板具有優(yōu)良高導(dǎo)熱與高耐熱性能，與傳統(tǒng)制作方式不同的是本次制作采用分別配制貼面層用膠液和內(nèi)料層用膠液的手段，使得其原材料質(zhì)量得到保障，從而解決LED的散熱問(wèn)題。在用膠液的配方中大量加入含溴量較低的改性環(huán)氧樹脂，并選擇CTI值高的填料，以此提高基板的各項(xiàng)性能；經(jīng)過(guò)本次研制方式所得的基板，其CTI值高，且其導(dǎo)熱率≥1.7W/mk，這不僅可LED產(chǎn)品的使用安全要求，并能有效的解決產(chǎn)品的散熱問(wèn)題。