利用分子配向技術降低電路板材的熱膨脹率研究

 

刊登日期:2014/12/5
  • 字級

前言
現有之銅箔基板係以玻纖布含浸樹脂製備,X-Y方向補修效果佳,但Z方向之熱機械性如熱膨脹係數( Coefficient of Thermal Expansion; CTE )、韌性( Toughness )較差,導致因多層板之熱應力而降低信賴性。因為玻纖布只能補強 XY軸,難以解決現有高階電路板爆板的問題。本研究開發樹脂材料配向技術使樹脂分子在 Z方向有序排列,提升基板 Z軸之熱性及機械性質;但前提是能讓產業生產線直接使用配向樹脂材料之預浸材製造電路板,而不需更改現有壓合機等生產線設備。本研究之前瞻性在於以特殊手段錨定已配向樹脂分子,讓預浸材在增層壓合時可保持原來Z軸分子配向性質,在國際上具技術原創性。

提升壓合片材Z軸安定性
本研究之動機是要解決明確的產品製造問題,因此首要工作是深入了解國際上是否已經有相關研究或生產技術正在發展,以下摘錄專利檢索和文獻閱讀的部分內容。

領先技術說明
現在的國際領先技術主要有兩類,一是採用短纖束摻混在預浸材(此Prepreg泛用於各種用途之複合材料壓合板)內,另一個是在強磁場下加熱樹脂材料的方式降低基板的Z軸膨脹率,以下簡單說明這兩種方法的差異。

(2)強磁場下熱聚合之基板
國際間研究在強磁場下熱聚合之環氧樹脂特性已有二十年以上的時間,其磁場都需以超導線圈製作出足以排列樹脂分子之強度。雖然已知道樹脂分子排列可以提高排列方向上的散熱性和機械特性,但是由於有機分子的感磁性很低,環氧樹脂聚合的時間很長,且在強磁場下熱聚合的製程只能採用薄片材,導致生產成本居高不下。考慮採用該製程的商品多是單價高的Z方向散熱片材,少數如專利JP 2010111864A所揭露之環氧樹脂配方設計,則是希望提高電路板之散熱性(圖二)。


圖二、
高散熱電路板(a)製作材料;(b)方法

可在電路板產業量產之樹脂分子配向技術
目前銅箔基板商品係以玻纖布含浸樹脂製備,因玻纖布只能補強XY軸,現有高階電路板爆板問題難以解決。多層電路板爆板的位置主要在盲孔密集區,經由應力模擬分析得知,這是因為基板樹脂材料Z軸膨脹率高,導致應力集中在盲孔邊緣而造成爆板。因此,要提高電路板的Z軸安定性須從樹脂含量高的預浸材下手,亦即在其Z方向提供支撐力(如摻混纖維)或是降低樹脂本身之熱膨脹係數(如樹脂分子在Z方向排列)。本研究之創新技術手段,是加入可錨定已配向樹脂分子的新樹脂成分,優點是製作預浸材時,在含浸樹脂後可在進行配向時立即錨定,在高溫壓板時不會損失Z軸配向之效果,達到降低Z軸熱膨脹率的目的(圖四)。


圖四、錨定已配向樹脂分子之預浸材說明

篩選容易配向之樹脂成分
由商品化合物 A和商品化合物 B的對照組實驗,本研究初步確定了模擬軟體分析的準確性。化合物 A和化合物 B在主鏈形狀有很大的不同,官能基則相同;由模擬軟體計算各分子結構的最低能量態後,隨即
……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。

作者:李文欽、楊偉達、鄞盟松/工研院材化所
 ★完整內容請見下方檔案。


分享
為此篇文章評分

相關廠商