高密度互连用环氧树脂基覆铜板体系成型工艺的研究

论文摘要

随着电子和电气设备向轻薄短小、多功能化和智能化方向发展以及电子封装技术的不断进步,以导通孔微小化、导线精细化和介质层薄型化为技术特征的高密度互连印制线路板（HDI）产品迅速兴起,并逐步成为新一代印制线路板的主流。HDI板通常采用积层法（build-up）制造,即以双层或四层板为基础的核心基板的外层逐次增加绝缘层及导电层,最终实现多层结构的功能。目前,FR-4型环氧玻纤布基超薄型覆铜板（Copper Clad Laminate）已成为HDI板用基材的主流。HDI板制作的过程,也是板材在高温高压下多次压合的过程。随着积层次数的增加,HDI板的层压次数进一步增加,这对覆铜板基板提出了愈加苛刻的耐热性和热稳定性要求。FR-4型覆铜板（CCL）是将电子级玻璃纤维布浸以阻燃型环氧树脂胶,一面或两面覆以铜箔,经热压而成的一种板状材料。覆铜板行业通常使用双氰胺（DICY）作为环氧树脂的潜伏型固化剂,随着“无铅化（Lead-free）”时代的来临和高密度互连技术的广泛使用,传统的DICY固化体系的耐热性能和热稳定性能已不能满足无铅焊接和多次压合的要求。因此,引入分子结构中含有较多芳香核而具有较高的耐热性能的线性酚醛树脂（PN）作为固化剂逐渐成为主流。本文采用多次压合的方式模拟HDI板的制作过程,对比研究了DICY和PN两种典型固化体系环氧玻纤布基覆铜板的耐热性、耐湿热性、电性能和力学性能随压合次数的变化。通过分析树脂固化物的组成结构与耐热老化性能之间的关联性,指出酚醛固化环氧树脂加填料的配方体系是满足无铅化制程下高阶HDI PCB的技术方向。为进一步了解PN-Curing（filler）体系加工工艺性,本文采用热分析法和旋转流变仪对比研究了DICY和PN为固化剂的环氧树脂体系的固化行为和化学流变特性,求出了固化动力学参数和动态化学流变模型,同时考察了填料对PN/环氧固化体系流变特性的影响,并据此优化了PN固化体系的层压加工参数。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 HDI板的定义及特点
• 1.2.1 HDI板的定义
• 1.2.2 HDI板的特点
• 1.3 HDI板的制作流程
• 1.4 HDI板主流技术
• 1.4.1 ALIVH 任意层内互连孔技术
• 1.4.2 FVSS 任意叠孔互连技术
• 2it 嵌入凸块互连技术'>1.4.3 B²it 嵌入凸块互连技术
• 1.4.4 NMBI 铜凸块导通互连
• 1.4.5 PALAP技术
• 1.5 HDI板的应用
• 1.6 HDI技术发展及应用领域
• 1.7 HDI技术对CCL基材的要求
• 1.7.1 产品形式多样化
• 1.7.2 无铅化
• 1.7.3 基材可靠性
• 1.7.4 材料低成本化
• 1.7.5 无卤化
• 1.7.6 超薄化
• 1.8 本课题的提出
• 第2章 多次压合对环氧基覆铜板性能的影响
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原材料
• 2.2.2 树脂体系的制备
• 2.2.3 预浸料和层压板的制备
• 2.2.4 样品制备
• 2.2.5 结构表征与性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 耐热性
• 2.3.2 耐湿热性能
• 2.3.3 电性能
• 2.3.4 力学性能
• 2.3.5 材料韧性
• 2.3.6 基材颜色
• 2.4 小结
• 第3章 压合参数对环氧基覆铜板耐热老化性能的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原材料
• 3.2.2 树脂体系的制备
• 3.2.3 预浸料和层压板的制备
• 3.2.4 DOE实验设计
• 3.2.5 DOE 实验的实施
• 3.2.6 结构表征与性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 玻璃化转变温度（Tg）
• 3.3.2 热失重温度（Td）
• 3.3.3 热应力
• 3.3.4 双85%后耐热冲击极限次数和吸水率
• 3.3.5 基材颜色
• 3.3.6 DOE 分析
• 3.4 小结
• 第4章 两种典型环氧树脂基覆铜板加工工艺对比研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原材料
• 4.2.2 树脂体系的制备
• 4.2.3 性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 固化反应性
• 4.3.2 动态和恒温粘度特性
• 4.3.3 动态化学流变模型
• 4.3.4 PN-Curing（filler）体系压合工艺的优化
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文、申报的发明专利
• 致谢