PCB线路板原材料树脂化学和胶片

线路板原材料树脂化学和胶片1、ABS树脂是由Acrylonitrile-Butadine-Styrane（丙烯-丁二烯-苯乙烯）所组成的三元混合树脂，其中丁二烯之橡皮部份能被铬酸所腐蚀而出现疏孔，可做为化学铜或化学镍的着落点，因而得以继续进行电镀。电路板上许多装配的零件，即采用ABS镀件。2、A-StageA阶段指胶片（Prepreg）制造过程中，其补强材料的玻纤布或棉纸，在通过胶水槽进行含浸工程时，该树脂之胶水（Varnish，也译为清漆水），尚处于单体且被溶剂稀释的状态，称为A-Stage。相对的当玻纤布或棉纸吸入胶水，又经热风及红外线干燥后，将使树指分子量增大为复体或寡聚物（Oligomer），再集附于补强材上形成胶片。此时的树脂状态称为B-Stage。当再继续加热软化，并进一步聚合成为最后高分子树脂时，则称为C-Stage。3、BondingSheet(layer)接合片，接着层指硬质多层板用以层压结合的“胶片”，或软板“表护层”与其板面间的接着层4、B-Stage，B阶段指热固型树脂的半聚合半硬化状态，如经A-Stage的环氧树脂含浸工程后，在胶片玻纤布上所附着的树脂，尚可再加温而软化者即属此类。5、Copolymer共聚物是CCL铜箔基板外表所压覆的金属铜层。PCB工业所需的铜箔可由电镀方式(Electrodeposited)，或以辗压方式(Rolled)所取得，前者可用在一般硬质电路板，后者则可用于软板上。6、CouplingAgent偶合剂电路板工业中是指玻纤布表面所涂布的一层“硅烷化合物”类，使在环氧树脂与玻纤结合之间，多了一层“搭桥钩连”的化学键，令二者间具有更强力的伸缩弹性及结合牢固性，一旦板材受到强热而产生差异甚大的膨胀时，偶合剂将可避免二者之分离。7、Crosslinking，Crosslinkage交联，架桥由众多单体经其分子键的接合，而形成热固型(Thermosetting)高分子聚合物(Polymer)，其连接的过程称为“交联”。8、C-Stage，C阶段一般基材板中，其等树脂均可分为A，B，C等三种硬化(亦称聚合或固化)阶段。以用量最多的环氧树脂为例，其供做含浸用的生胶水(Varnish)称为A-Stage：含浸与半硬化而成之胶片(Prepreq)即为B-Stage；以多张半固化胶片与铜皮叠合成册，并于高温中再行压合成为基板。此种无法回头的全硬化树脂状态则称为C-Stage。9、D-glassD玻璃是指用硼含量甚高的玻璃纤维，所制造出来的基板，使其介质常数可控制的更低。10、Dicyandiamide(Dicy)双氰胺是一种环氧树脂聚合硬化所需的架桥剂，因其分子式中具有一级胺(-NH２)、二级胺(＝NH)，及三级胺(≡NH)等三个强力的活性反应基，是一种不可多得的优秀硬化剂，又名Cyano-Guanidine氰基胍。但因此物之吸水性很强，在板材中又有重新聚集“再结晶”的麻烦，故须研磨极细后才能掺在含浸的树脂中使用。11、DifferentialScanningCalorimetry(DSC)微差扫瞄热卡分析法简单的说当物质受热时，在不同温度下其“热量”流入物质的速率(mcal/sec)将会有所差异。DSC即为测量这种“热流速率”(或热量变化率)在不同温度下的微小变化。例如当一种商用环氧树脂被加热时，在不同温度下其“热流率”也不同，但快要到达“玻璃态转换温度”时，其每℃间的热流率会出现很大的变化，其曲线转折处斜率交点所对应横轴的温度，即为该树脂的Tg，故可用DSC去测定Tg。DSC的做法是将试样(S)与参考物(R)同时加热，因二者的“热容量”不同，故上升的温度也不同，但其间之差距△T却可维持不变。不过将要到达Tg附近时，两者间的△T就会出现很大的变化，DSC即可测出这种温差的变化。是一种改良式的“热差分析法”(DTA)。DSC除可测定聚合物的Tg外，尚可用以测出塑胶类之比热、结晶度、硬化交联度，及纯度等，是一种重要的“热分析”仪器。12、DipCoating浸涂法是一种简单便宜的表面涂装法，其皮膜的厚度，与涂液的粘度及涂布的速度有关，电路板基材所用的胶片(Prepreg)就一直采用此法处理，除可在外表进行涂装外，亦能渗入玻纤布的空隙中，故又称为含浸Impregnation。13、E-glass电子级玻璃E-glass原为美商Owens-CorningFiberglassCo.的商标，由于在电路板工业中使用已久，故已成为学术上的名词。其组成中除了基本的硅与钙外，含钾钠之量极低，但却含有较多的硼及铝。其抗电之绝缘性及加工性都不错，已大量使用于电路板的基材补强用途。其组成如下：氧化硼B2O35~10%氧化钠／钾Na2O/K2O0~2%氧化钙CaO16~25%二氧化钛TiO20~0.8%氧化铝A12O312~16%氧化铁Fe2O30.05~0.4%二氧化硅SiO252~56%氟素F20~1.0%14、EntryResin环氧树脂是一种用途极广的热固型(Thermosetting)高分子聚合物，一般可做为成型、封装、涂装、粘着等用途。在电路板业中，更是耗量最大的绝缘及粘结用途的树脂，可与玻纤布、玻纤席，及白牛皮纸等复合成为板材，且可容纳各种添加助剂，以达到难燃及高功能的目的，做为各级电路板材的基料。15、Exotherm放热(曲线)各种树脂在聚合硬化过程中，此词是随时间进行而出现热量散放的曲线而言。所放出热量最多的时机即该温度曲线之最高处。又ExothermicReaction－词是指放热式的化学反应。16、Filament纤丝是指各种织物最基本的单元，通常是由单丝经过旋扭集合成一束单股的绞（Strand)，或多股所捻成的纱（Yarn），再由“经纱”及“纬纱”织成所需要的布。通常Filament是指连续不断的长纤而言，定长短纤则多用Staple表达。17、Fill纬向指玻纤布或印刷用网布，其经纬交织中的纬纱方向，通常单位长度中纬纱的数目比经纱要少，故强度也较不足。此词另有同义字Weft。18、FlameResistant耐燃性指电路板在其绝缘性板材的树脂中，为了要达到某种耐燃性等级（在UL94中共分HB、VO、V1及V2等四级），必须在树脂配方中刻意加入某些化学品，如溴、硅、氧化铝等（如FR-4中即加入２０％以上的溴），使板材之性能可达到一定的耐燃性。通常耐燃性的FR-4在其基材（双面板）表面之经向（Warp）方面，会加印制造者的UL“红色标记”水印，以表示是耐燃的板材。而未加耐燃剂的G-10，则在经向只能加印“绿色”的水印标记。此术语尚有另一同义词“FlameRetardent难燃性”，但电路板正确的术语中，从来没有防火材料(Fireresist)这种说法，那是外行者道听涂说不负责任的言词，不宜以讹传讹造成难辨真伪的说法。19、GelTime胶化时间是指B-stage中的树指，受到外来的热量后，由固体转变为流体，然后又慢慢聚合作用而再变为固体，其间软化“出现胶性”所总共经历的“秒数”，称为“胶化时间”。也就是在多层板压合过程中，可让流胶赶走空气，及填充补平内层线路的高低起伏，其所能利用的秒数，即为胶化时间在实用上的意义。这是半固化胶片Prepreg的一项重要特性。20、GelationParticle胶凝点指B-stage胶片的树指中，出现透明状已先行聚合的树腊微粒而言。21、GlassFiber玻纤是将高温的熔融玻璃浆从白金小口挤出而得到极细的长丝(Filament)，称为玻纤丝。此玻丝可集合200～400支而捻成玻纱(Yarn)，再由玻纱织成玻纤布，可用来当成胶片的补强材料。若将连续的长纤切断而成定长的短纤(Staple)，以沉积处理而成厚度一定的板材称为玻纤席(GlassMats)。22、GlassTransitionTemperature，Tg玻璃态转化温度聚合物会因温度的升降而造成其物性的变化。当其在常温时是一种结晶无定形态(Amorphous)脆硬的玻璃状物质，到达高温时将转变成为一种如同橡皮状的弹性体(Elastomer)，这种由“玻璃态”明显转变成“橡皮态”的狭窄温度区域称为“玻璃态转化温度”，简写成Tg但应读成“TsofG”，以示其转变的温度并非只在某一温度点上。23、HeatCleaning烧洁指已完成织布作业的玻璃布，需将其减少摩擦用途阶段性任务的浆料(Sizing)去掉，以便对玻璃布能做进一步“硅烷式”的“偶合处理”(CouplingTreatment可增强玻纤布与树脂间的结合力)，其除去浆料的方法，便是置于高温的焚炉内进行“烧洁”。24、Impregnate含浸指基材板之补强材料(如玻纤布或绝缘纸)，将其浸渍于A-Stage之液态树脂，并强令树脂进入玻纤布的纱束中，且迫使空气被逐出，随后热硬化成为胶片之浸着处理，或称“含浸”。25、Novolac酯醛树脂单面板最常见的是酚醛树脂(PhenolicResin)，这是采用酚类(Phenol，C6H5OH)与醛类(Formaldehyde)二者，经脱水缩合反应，而逐渐立体架桥而成的树脂。若其成品产物中酚多醛少，且系经酸性环境中催化反应者，则该树脂称Novolac(早期是一种商名，现已通用为学名了)。反之，若在碱性环境中反应，其生成物中呈现酚少醛多者，则称为Resole。后者多用于单面基材中。Novolac可用以与环氧树脂(Epoxy)进一步反应而成为共聚物，可增加Epoxy机械强度及尺寸安定性，令FR-4的性能可获某种程度的改善，称之为高功能树脂，通常其在环氧树脂中的添加量约占重量比的5~9％之间。此环氧树脂结构的Bisphenol-A在加入Novolac后，会形成较多的交联(Crosslinking)，而令Tg得以提高，使在耐溶剂性、耐水性上也都较好。但却也是造成钻头的损伤及除胶渣(SmearRemoval)的困难。酚醛树脂早在1910年即由一家叫Bakelite公司，加入帆布纤维而做成一种坚硬强固绝缘性又好的材料，称为Bakelite，中文译为“电木”，在工业界已用了很久，连字典都已收录为正式的单字。26、Opaquer不透明剂，遮光剂是指在板材树脂中加入的特殊化学品，令玻纤布与半透明树脂所组成的底材，具有一种不透光的效果。因当电路板在采用感光成像的绿漆时，其曝光制程将由于板材中遮光剂的作用，而阻止紫外光透过板材到达另一面去造成意外的曝光。这种Opaquer对于日渐增多的薄板尤其重要。Opacity是指板材的“遮光度”系为“透光度”(Transmittance)的倒数。27、Plasticizers可塑剂、增塑剂是一系列的化学品，可添加在各式塑胶中，以提供产品之良好施工性、耐燃性、绝缘性。此等增塑剂分为原级和次级两类，原级者可与原树脂互溶而当成助剂，以改善其性质而达到某种标准；次级增塑剂的用途，则主要在协助原级并能达到降低成本的目的。28、Ply层，股指板材中玻纤布或牛皮纸的“层数”，有时也指绳索、导线、纤维等，系由两股或数股之“丝”(Filament)所并捻而成，其每“支”丝亦称为一股。29、Polymerization聚合指可进行聚合之较小分子之单体或团体等，在可控制的条件下，以线性方式首尾相连构成长炼状巨分子，谓之聚合。30、Prepreg胶片，树脂片是将玻纤布或白牛皮纸等绝缘性载体材料，含浸在液态的树脂中，使其吸饱后再缓缓拖出及刮走多余含量，并经过热风与红外线的加热，挥发掉多余的溶剂且促使进行部份之聚合反应，而成为B-stage的半固化树脂片，方便各式基板及多层板的叠置与压制。此Pregreg是由Pre与Pregnancy两字首所凑合(Coin)而成的新字。大陆业界对此译为“半固化片”。31、ResinContent胶含量，树脂含量指板子的绝缘基材中，除了补强用的玻纤布或白牛皮纸外，其余树脂所占的重量百分比，谓之Resincontent。例如美军规范MIL-P-13949H即规定7628胶片之“树脂含量”须在35～50%之间。32、ResinFlow胶流量，树脂流量广义上是指胶片(Prepreg)在高温压