CN102088820A

CN102088820A - 铜箔基板与用以制作此铜箔基板的含浸液

Info

Publication number: CN102088820A
Application number: CN2009102526631A
Authority: CN
Inventors: 杨天奕; 周振崇; 何清潭; 汤惟行
Original assignee: Sibelco Asia Pte Ltd
Current assignee: Sibelco Asia Pte Ltd
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: CN102088820B

Abstract

一种铜箔基板，包含有一玻璃纤维基板以及至少一铜箔结合于该玻璃纤维基板的至少一侧面上；其中该玻璃纤维基板是由一玻璃纤维布含浸于一含浸液中，以制成半固胶片，然后半固胶片结合铜箔经加压加热后制成该铜箔基板，其中该含浸液包含有树脂以及5-80PHR的填料，而该填料为由二氧化硅与一种或一种以上IIA或IIIA金属氧化物所共构成的非结晶性网状结构复合材料，该铜箔基板具有适当的硬度与线膨胀系数。

Description

铜箔基板与用以制作此铜箔基板的含浸液

技术领域

本发明与电子电路有关，更详细地说是指一种铜箔基板以及用来制作此铜箔基板所使用的含浸液。

背景技术

印刷电路板(printed circuit board，PCB)为具有预定线路布局(pattern)的基板，其上可装设有各式的电子组件，以达成预定的功能。印刷电路板的质量不但影响电子产品的可靠度，亦影响电子产品整体的性能。铜箔基板(copper clad laminate，CCL)则是制造印刷电路板的基础材料，是利用绝缘纸、玻璃纤维布或其它纤维材料浸以环氧树脂或酚醛树脂胶黏剂，经干燥、裁剪、迭合而成，然后单面或双面覆上铜箔，在加热加压条件下成型而制成的。以玻璃纤维为基板的铜箔基板，由于具有良好的机械性质，已成为铜箔基板的主流。

在公知技术中，有人在玻璃纤维铜箔基板加入一些填料以提高基板的机械性质，最常见的填料为二氧化硅。二氧化硅的四面体网状结构型结晶会提高基板的硬度与降低基板的线性膨胀系数。高硬度的基板具有不易变形的优点，然而当需要钻孔时，钻孔工艺的困难度是比较高的，而且钻头的损耗也因之提高。另外，钻孔的过程产生过多的粉屑，也令不良率提高。另外，由于基板与其它材料的线性膨胀系数的差异，高线性膨胀系数会导致内应力的产生。在冷热交替的工艺下，容易造成基板微裂与线路断路。以二氧化硅为填料的基板虽有较低的线膨胀系数，但若能使得基板的线膨胀系数更低，将更有助于上述基板微裂与线路断路的改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用以制作铜箔基板的含浸液及其所制作出的铜箔基板，该铜箔基板为具有适当硬度与线膨胀系数的基板。

为实现上述目的，本发明所提供的铜箔基板，包含有一玻璃纤维基板以及至少一铜箔结合于该玻璃纤维基板的至少一侧面上；其中该玻璃纤维基板是由一玻璃纤维布含浸于一含浸液中，以制成半固胶片，然后半固胶片结合铜箔经加压加热后制成该铜箔基板，其中该含浸液包含有树脂以及5-80PHR的填料，其中该填料为有二氧化硅以及至少一种IIA或IIIA族金属氧化物所共构成的非结晶性网状结构复合材料，以此所制作出的铜箔基板具有适当的硬度与线膨胀系数。

附图说明

图1为制作铜箔基板的工艺示意图。

图2为铜箔基板编号A的钻孔工艺能力和钻头损耗比较表。

图3为铜箔基板编号B的钻孔工艺能力和钻头损耗比较表。

图4为铜箔基板编号C的钻孔工艺能力和钻头损耗比较表。

图5为铜箔基板编号D的钻孔工艺能力和钻头损耗比较表。

图6为铜箔基板编号E的钻孔工艺能力和钻头损耗比较表。

附图中主要组件符号说明

10玻璃纤维布 12含浸槽

14加热器 16刀具

18半固胶片 20铜箔

22热模压制片 24修剪

26铜箔基板

具体实施方式

图1显示一般制作玻璃纤维铜箔基板的工艺，其中包括有：将玻璃纤维布10送至一含浸槽12中，其中有含浸液。之后经一加热器14加热后，以刀具16裁切为预定尺寸，以形成若干半固胶片18备用。接着，将预定数量的半固胶片18以预定的纤维走向堆栈在一起，并在顶面与底面各设置一铜箔20，进行热模压制片22作。热模压后的板片，经适当的修剪24后，即可得到中央为玻璃纤维基板而两侧均具有铜箔的铜箔基板26，整体的铜箔基板26结构由多数的半固胶片18及至少一铜箔20所构成，其中各该半固胶片18为玻璃纤维布10及含浸材(含浸液固化后)所构成。

本发明的主要内容是针对铜箔基板及其含浸液的成分。本发明含浸液的主要成份为树脂(本发明采用的是环氧树脂)，另外添加有5-80PHR(PerHundred Resin)的填料(亦即树脂与填料的重量百分比为＝100∶5-80)。该填料的主要成份包括有二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(Al₂O₃)、三氧化二硼(B₂O₃)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锶(SrO)与氧化钡(BaO)，且此填料为上述成分所共构成的非结晶性网状结构复合材。；其中二氧化硅占该填料的比例为50wt％～80wt％，而该各金属氧化物总共占该填料的比例为20wt％～50wt％。

本发明填料的主要成分为二氧化硅，其功能如前所述，由二氧化硅的四面体网状结构型结晶可提高基板的硬度与降低线性膨胀系数。本发明的填料的其余成分大致为金属氧化物，而前述的金属氧化物的金属可选自周期表IIA族元素或是IIIA族元素。由金属氧化物渗入二氧化硅的网状结构中，使金属原子占据原来网状结构中硅原子的位置，造成四面体网状结构被破坏，而形成非结晶形的金属氧化物与二氧化硅的复合材料。由于此复合材料为非结晶型，与结晶型二氧化硅比较，本发明的非结晶型复合材料具有较低的硬度；即使与非结晶型二氧化硅比较，本发明亦具有较低的硬度。

根据本发明的实验结果得知，如前述的金属氧化物选自如IIIA族元素三氧化二铝(Al₂O₃)、三氧化二硼(B₂O₃)或IIA族元素氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锶(SrO)及氧化钡(BaO)的其中一种或是以上任两种(或两种以上)金属氧化物的组合，其可降低硬度，使得钻头的损耗率降低；且，经实验得知，在上述金属氧化物中，若加入IIIA族元素三氧化二铝(Al₂O₃)、三氧化二硼(B₂O₃)或IIA族元素氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)的其中一种或是以上任两种(或两种以上)金属氧化物的组合时，更具有降低线膨胀系数的功效。

因此，在铜箔基板的应用上，以上述IIIA族元素三氧化二铝(Al₂O₃)、三氧化二硼(B₂O₃)或IIA族元素氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)的金属氧化物的成分为最佳，在考虑其它性质，如化学耐久性或具有较低的介电常数等条件下，本发明填料的较佳重量配比关系为：二氧化硅(SiO₂)50-62％，三氧化二铝(Al₂O₃)11-19％，三氧化二硼(B₂O₃)4-13％，氧化钙(CaO)6-27％，氧化镁(MgO)＜6％，氧化锶(SrO)＜1.5％及氧化钡(BaO)＜0.1％。

以上述配比关系为基础下，本发明采用填料，其与习用填料为二氧化硅的铜箔基板在线膨胀系数与钻孔方面的比较如下：

范例一

编号A：公知不加填料时的树脂成分如下：

含浸时使用的玻纤布为7628，含浸后于170度C固化3分钟时，迭构5层后，在半固胶片的双面覆以1/2oz/ft²的铜箔并加热至170度C固化一小时，得一铜箔基板厚度为0.95mm。

以上述铜箔基板进行下列测试，其结果如下：

编号B：若在上述树脂成分中加入二氧化硅填料，其配比如下：

经同样迭构和铜箔热压后，测试其特性结果如下：

比较二者数据，可清楚了解，加入2um二氧化硅后，Tg增加且线膨胀系数降低。

编号C：在维持与编号B相同的含浸液(树脂加填料)比例下，若上述填料改为如下成分的金属氧化物复合材料(D50＝2um)：

经同样迭构和铜箔热压后，测试其特性结果如下：

由上可得结论：

以本例中的金属氧化物复合材为填料时，可得相较于以二氧化硅为填料时更低的膨胀系数。

范例二

编号D：如上填料的成分比例更改如下：

经同样迭构和铜箔热压后，测试其特性结果如下：

编号E：在维持与编号D相同的含浸液(树脂加填料)比例下，若上述填料改为如下成分的金属氧化物复合材料(D50＝2um)

经同样迭构和铜箔热压后，测试其特性结果如下：

比较上例，填料比例愈高，Tg愈高，膨胀系数愈低，而且在使用金属氧化物复合材为填料时其效果更为明显。

范例三

上述二例中所制作的铜箔基板编号A、B、C、D及E，同时进行钻孔测试，如下表：

在二氧化硅成份，金属氧化物复合材成分，含浸及铜箔热压的工艺同上二例，钻孔条件如下：

所获得铜箔基板编号A、B、C、D及E的钻孔工艺能力和钻头损耗比较表分别以图2、图3、图4、图5及图6表示，其中钻孔工艺能力定义为：以钻孔后平均位置为原点，X轴和Y轴以正负2mm为上下限规格，计算钻孔工艺能力；钻头损耗情形则由钻头影像观察钻头损耗的严重程度。

由图2、图3、图4、图5及图6所各别表示的铜箔基板编号A、B、C、D及E的钻孔工艺能力和钻头损耗比较表可清楚看出，不管树脂配方如何，钻孔数愈高时，由钻头影像可看出钻头的损耗增加，因而钻头摇摆大，精准度变差，造成钻孔的工艺能力变差，Cpk值变小。

若加入单一的二氧化硅填料，由于二氧化硅的硬度高，造成钻孔的困难度增加，上述钻头的损耗更加明显，且在高钻孔数时，其精准度亦迅速恶化。二氧化硅的添加量愈多，此种现象更加严重。

若加入本发明中的金属氧化物复合材，由于其本身属非结晶型的网状结构，硬度低，相较于单一的二氧化硅，在高钻孔数时，钻头损耗和未加填料时相差无几，故仍能保持很好的钻孔精准度和较好的钻孔工艺能力。当填料比例愈高时，和单一的二氧化硅相较，本发明中的金属氧化物复合材更能显现其低钻头损耗和更好的钻孔工艺能力的特性。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及权利范围所为的等效结构变化，理应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种用以制作铜箔基板的含浸液，供玻璃纤维片含浸，以制成半固胶片，然后半固胶片结合铜箔经加压加热后制成铜箔基板，包含有树脂以及5-80PHR的填料，其中该填料为有二氧化硅以及至少一种金属氧化物所共构成的非结晶性网状结构复合材，其中二氧化硅占该填料的比例为50wt％～80wt％，而金属氧化物占该填料的比例为20wt％～50wt％。

2.如权利要求1所述的用以制作铜箔基板的含浸液，其中，该金属氧化物选自周期表IIA族元素的氧化物。

3.如权利要求1所述的用以制作铜箔基板的含浸液，其中，该金属氧化物中的金属为周期表IIIA族元素。

4.如权利要求1所述的用以制作铜箔基板的含浸液，其中，该金属氧化物的金属是选自周期表IIA族元素的氧化物或周期表IIIA族元素的氧化物。

5.如权利要求1所述的用以制作铜箔基板的含浸液，其中，该金属氧化物的金属是选自周期表IIA族元素的氧化物及周期表IIIA族元素的氧化物的组合。

6.如权利要求5所述的用以制作铜箔基板的含浸液，其中，IIIA族元素的金属氧化物选自三氧化二铝、三氧化二硼其中一种或一种以上，IIA族元素的金属氧化物选自氧化钙、氧化镁、氧化锶及氧化钡其中一种或一种以上。

7.如权利要求6所述的用以制作铜箔基板的含浸液，其中，该填料含二氧化硅50-62wt％，三氧化二铝11-19wt％，三氧化二硼4-13wt％，氧化钙6-27wt％，氧化镁＜6wt％，氧化锶＜1.5wt％及氧化钡＜0.1wt％。

8.一种铜箔基板，包含有一玻璃纤维基板以及至少一铜箔结合于该玻璃纤维基板的至少一侧面上；其中该玻璃纤维基板为由一玻璃纤维布及一含浸材所构成，其中该含浸材包含有树脂以及5-80PHR的填料，而该填料具有二氧化硅以及至少一种金属氧化物所共构成的非结晶性网状结构复合材。

9.如权利要求8所述的铜箔基板，其中，该金属氧化物选自周期表IIA族元素的氧化物。

10.如权利要求8所述的铜箔基板，其中，该金属氧化物中的金属为周期表IIIA族元素。

11.如权利要求8所述的铜箔基板，其中，该金属氧化物的金属是选自周期表IIA族元素的氧化物或周期表IIIA族元素的氧化物。

12.如权利要求8所述的铜箔基板，其中，该金属氧化物的金属是选自周期表IIA族元素的氧化物及周期表IIIA族元素的氧化物的组合。

13.如权利要求12所述的铜箔基板，其中，IIIA族元素的金属氧化物选自三氧化二铝、三氧化二硼其中一种或一种以上，IIA族元素的金属氧化物选自氧化钙、氧化镁、氧化锶及氧化钡其中一种或一种以上。

14.如权利要求13所述的铜箔基板，其中，该填料含二氧化硅50-62wt％，三氧化二铝11-19wt％，三氧化二硼4-13wt％，氧化钙6-27wt％，氧化镁＜6wt％，氧化锶＜1.5wt％及氧化钡＜0.1wt％。