无铅制程中耐高温osp膜的性能及厚度评估.docVIP

无铅制程中耐高温OSP膜的性能及厚度评估 摘要：本文研究了无铅兼容FR-4覆铜板耐热性的一些影响因素，研究结果显示，采用线性酚醛树脂作固化剂有着比传统双氰胺所无可比拟的耐热性，同时，也发现固化体系中溴含量对板材耐热性有较大影响，随着溴含量的增加，热分解温度逐渐下降；另外，在体系中加入诺夫克拉环氧，可以有效提高交联密度与玻璃化转变温度。 1 前言 随着人们对环境保护认识水平的不断提升，欧盟在2006年7月1日正式实施了RoHS指令，全面禁止铅在电子与电器产品中的使用。 长期以来，铅在电子产品中广泛用于铅－锡焊接材料，RoHS指令的实施使得焊料必须另辟蹊径，做到无铅化，而从目前技术看，可以实用虾的无铅焊料有Sn-Ag-Cu体系等，由于熔点比铅－锡的要高出30摄氏度以上，使得印制电路板在加工、焊接时，需相应提高使用的温度，也这以为着PCB及其基板材料必须增强自身耐热性，提升加工的可靠性。 为了适应无铅化的需求，IPC（美国电子电路互连和封装协会）在《刚性及多层印制板用基材规范》中也相应制订适应无铅兼容FR-4板材的新标准，几经修改，终于以IPC-4001B版本中出现，在板材的耐热性能上，新增加对玻璃化转变温度（Tg）、热解温度（Td）、耐热分层时间（T-260\T-288\T-300）与热膨胀系数（α1\α2\50-260摄氏度 Rate）等项目的要求。 板材耐热性是一项综合指标，从指标的关联性看，耐热分层时间主要取决于Td，而热膨胀系数则是与Tg密切相关。因此，Td与Tg成为决定材料耐热性的主要因素。在FR-4覆铜板中，影响产品Td与Tg有较多的因素，有树脂结构、共混组合、固化类型与交联密度等等，针对各种原因，本文利用DSC、TGA、TMA等热分析手段，对一些因素进行探讨试验，研究其对无铅兼容ＦＲ－４覆铜板耐热性的影响。 实验部分 2.1 原材料 双酚A型环氧树脂,环氧值0.22~0.24，工业级,享斯迈化学公司提供；低溴型环氧树脂-1，溴含量19-22%，环氧值0.26~0.29，工业级，陶氏化学公司提供；低溴型环氧树脂-2，溴含量16.5~18%，环氧值0.26-0.29，工业级，陶氏化学公司提供；高溴环氧树脂，溴含量48-51%，环氧值0.20-0.23，工业级，无锡迪爱生公司提供；诺夫拉克环氧树脂，环氧值0.575，汉森化学公司提供。 诺夫拉克树脂，酚羟基当量105g/eq，工业级，汉森化学公司提供。双氰胺，工业级，宁夏大荣公司提供；DMF，工业级；丁酮，二甲基咪唑，工业级。 2.2 试样的配制 按照配方设计，将双酚A型环氧、低溴环氧与高溴环氧按不同比例进行混合，固化剂采用双氰胺或诺夫拉克树脂，再加入7phr份促进剂二甲咪唑一适量溶剂，搅拌均匀制成一定浓度的树脂胶液。 用电子级7628型玻璃纤维布浸润胶液，取出晾干，再置于空气循环式烘箱内，进行50-190摄式度/20min+190摄式度/2h固化。 2.3 仪器分析 DSC采用德国Netzsch DSC204型差示扫描热分析仪，升温速度20摄式度/min；TGA采用美国TAHI-Res TDA2950型热重分析仪，在氮气氛中，升温速率10摄式度/min；TMA采用美国TAQ400型热机械分析仪，以10摄式度／min升温到260摄式度，再恒温260摄式度，测量板材在此温度下的耐热分层时间（T-260）；电子天平采用德国赛多利斯BL3100型；鼓风式空气循环烘箱采用爱斯佩克PHH101型。 3 结果与讨论 3.1 固化剂类型对板材热稳定性的影响 双氰胺，是一种应用较早，且具有代表性的潜伏性固化剂。一双氰胺固化的产品，具有很好的综合性能，树脂溶液和粘结片的贮存期长，便于生产管理。因此，通常的FR-4覆铜板通常是采用双氰胺作为固化剂，但美中不足的是板材的热分解温度在310摄式度，热分层时间T-260在15min左右，达不到IPC去铅兼容FR-4覆铜板T-260至少要在30min以上的要求。 作为环氧的固化剂，近年来线型酚醛树脂（见图1）在FR-4覆铜板开始得到广泛应用，它主要是利用线型酚醛羟基对环氧基的开环聚反应，曾而形成一个立体交联的树脂网络结构。 实验结果表明，采用双氰胺与线型酚醛树脂分别固化低溴型环氧树脂－１时，制成品中，采用线型酚醛树脂的具有较对高的热分解温度（见图2）与长的耐热分层时间T-260（见图3）；造成此两种固化剂耐热性的差异，有关文献认为有两种可能因素，一是双氰胺属相对低分子量的有机化合物，与环氧反应产生的脂肪键在高温下容易发生裂解；另一因素是，双氰胺的氮原子会