CN1642385A - 使用粘合胶的叠合电路板制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种使用粘合胶剂的叠合电路板制作方法，主要是将一定比例的树脂、硬化剂、催化剂、添加剂、改质剂及溶剂调配而成的粘合胶，涂布于压合芯材上并烘烤之，使其成为半固化状态(B－Stage)，再覆盖铜箔于该半固态的压合芯材上，并进行压合。藉以降低激光钻孔所使用的能量及制造成本，并改善介电层均匀性及提高填孔能力，适用于芯材与铜箔结合的半导体装置、卡型模块或相关的信息记忆装置。
Description
技术领域
本发明有关一种使用粘合胶的叠合电路板制作方法，是将一定比例的树脂、硬化剂、催化剂、添加剂、改质剂及溶剂调配而成的粘合胶，涂布于压合芯材上且烘烤之，再覆盖铜箔并进行压合，无须使用玻璃纤维布，故可降低制造成本，同时可改善介电层均匀性及提高填孔能力，适用于芯材与铜箔结合的半导体装置、卡型模块或相关的信息记忆装置。
背景技本
随着市场上对电子产品精致化的要求，整个电子系统朝向轻薄短小、多功能化、高密度化、高可靠性、低成本化的方向发展。现今市面电路板的制作技术，以信息计算机用玻纤材基材含浸耐燃环氧树脂铜箔基板(FR-4)为主，而耐热性、低介电常数、环保为FR-4基板的主要考虑因素，而高频基板除了须符合上述性能外，介电损耗亦是重要的考虑因素。
目前最常使用的制作为背胶铜箔(RCC)法或是P.P(Prepreg；胶片)叠置法。RCC是将铜箔经粗化处理后涂布一层介电层，再烘烤成半固化状态(B-Stage)，之后裁切成所需的大小进行叠置及压合，由于此方法并无承载材，反而造成可挠性降低，使得整体性质变脆，触碰时极易破损、脱落，产生缺胶情形，且本身树脂的流动性较差，因此无法充分达到填孔的功能性，以及成卷的背胶铜箔的利用率较低造成成本大幅上升等问题。
P.P叠置法则是将调配好的胶水含浸于玻璃纤维布上，再烘烤成半固化状态，接着进行叠置及压合，最后裁切成所需的大小，然而此方法的介电层厚度控制较不均匀，且须使用特殊处理的纤维布，大幅提高制造成本。
本发明人有鉴于上述已公开使用的RCC或是P.P叠置法的缺点，乃着手开发介电层厚度控制及填孔性较佳且制造成本较低的制作，并选用不同材料配方调配具不同功能性、符合环保要求及增加可挠性的粘合胶剂。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种可改善介电层均匀性及提高填孔能力的、使用粘合胶的叠合电路板制作方法。
本发明的另一目的在提供一种无须使用特殊处理的玻璃纤维布，故可大幅降低制造成本与降低激光钻孔使用能量的粘合胶剂及其在叠合电路板制作中的应用。
为达上述的目的，本发明使用粘合胶的叠合电路板制作方法包括下列步骤：
a、将混合比例占50重量份～100重量份的树脂、5重量份～50重量份的硬化剂、0.1重量份～5重量份的催化剂、20重量份～90重量份的添加剂、5重量份～20重量份的改质剂及10重量份～70重量份的溶剂调配成一粘合胶；
该硬化剂为胺类、酸酐类、线型酚醛树脂、或三嗪酚醛树脂中的一种；
该催化剂是使用咪唑(Imidazole)型式；
该添加剂包括流平剂(Leveling Agent)、无机金属粉体以及偶合剂；
该改质剂是端羧基丁腈橡胶(Carboxyl-Terminated ButadieneAcrylonitrile；CTBN)或活性端酰氨基丙腈聚合物(其结构见附图3)其中一种；以及
该溶剂是二甲基甲酰胺(Dimethyl Formamid；DMF)、丙酮(Acetone)、丁酮(Methyl Ethyl Ketone；MEK)、丙二醇一甲醚醋酸酯(PMA)、丙二醇一甲醚(PM)其中一种；
b、将上述的粘合胶涂布于完成线路制作与黑/棕化处理的压合芯材上；
c、再经烘烤使形成半固化状态(B-Stage)后，覆盖铜箔并进行压合。
藉此，本发明无须使用玻璃纤维布，可降低制造成本、改善介电层均匀性及提高填孔能力。
为便于对本发明能有更深入的了解，兹藉实施例详述于后：
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为本发明实施例调配成粘合胶剂的示意图；
图3-1至图3-14为使用于本发明的化学物质结构式；
图4：本发明粘合剂所制成的基板的拉力测试图；
图5：本发明粘合剂所制成的基板的爆板测试图。
具体实施方式
请参阅图1、图2本发明制作方法如下：
步骤a：将混合比例占50重量份～100重量份的树脂、5重量份～50重量份的硬化剂、0.1重量份～5重量份的催化剂、20重量份～90重量份的添加剂、5重量份～20重量份的改质剂及10重量份～70重量份的溶剂调配成一粘合胶；
该硬化剂为胺类、酸酐类、线型酚醛树脂、或三嗪酚醛树脂中的一种；
该催化剂是使用咪唑(Imidazole)式化合物；
该添加剂包括流平剂(Leveling Agent)、无机金属粉体以及偶合剂；
该改质剂是端羧基丁腈橡胶(CTBN)或活性端酰氨基丙腈聚合物其中一种；以及
该溶剂包括二甲基甲酰胺(Dimethyl Formamid；DMF)及丙酮(Acetone)；
步骤b：将上述的粘合胶涂布于完成线路制作与黑/棕化处理的压合芯材上；
步骤c：再经烘烤使形成半固化状态(B-Stage)后，覆盖铜箔并进行压合。
其中，该硬化剂为胺类、酸酐类、线型或三嗪酚醛树脂之一种，如甲基邻苯二甲酸酐、二氰胺(Dicyandiamide；DICY)、4，4’一二氨基苯砜(Diamino Diphenyl Sulphone；DDS)等。
该催化剂用以降低反应活化能促进反应的进行，并控制压合条件及填孔功能，使用咪唑(Imidazole)型式的化合物，如2-甲基咪唑(2-MethylImidazole；2MI)、2-乙基-4-甲基咪唑(2-Ethyl-4-Methyl Imidazole)等。
该添加剂包括流平剂(Leveling Agent)、无机金属粉体以及偶合剂。其中该流平剂例如是商品名为Moda-Folw的制剂，可改变烘烤过程时因表面张力不佳而影响涂布外观的平整性，进而导致介电层厚度不均的情形。该无机金属粉体为二氧化硅(SiO2)粉体、三氧化二铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)或氢氧化铝(Al(OH)3)其中一种，目的是降低热膨胀系数及增加尺寸安定性。该偶合剂是硅烷类偶合剂γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(Gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilane)、N-β-(氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(N-Beta-(Aminoethyl)-Gamma-AminopropyltrimethoxysIlaneH2NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3))其中一种，使湿润无机金属粉体，增进与树脂的接着性。
该改质剂是端羧基丁腈橡胶(CTBN)或活性端酰氨基丙腈聚合物其中一种者，于硬化过程中会与树脂发生反应而达到增韧的效果，增加可挠性，以改善RCC制法的低可挠性质。
该溶剂是用以调整树脂黏度以利于涂布制作，且可降低因烘烤时造成突沸情形而影响涂布外观，该溶剂是二甲基甲酰胺(DimethylFormamid；DMF)、丙酮(Acetone)、丁酮(Methyl Ethyl Ketone；MEK)、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)、丙二醇甲醚其中一种。
又经实验，本发明所选用的树脂可依其不同功能性来选择，如阻燃型四溴双酚A(Tetra Bromin Bisphenol A；TBBA)式树脂、可增加胶的流动性的双酚A(Bisphenol A；BPA)树脂、加难燃效果的溴化(Brominated)树脂、具有高可靠度及低吸收水率和耐热性佳的苯乙烯-顺-丁烯二酸酐(Styrene-Maleic-Anhydride；SMA)树脂、无卤素(Halogen-Free)或聚酰胺-聚酰亚胺(Poly Amide-Poly Imide)的环保型树脂、可提供低介电常数的功能性树脂聚苯醚(Poly-Phenylene Ether；PPE)或具高玻璃转化温度及耐热性佳的邻-甲酚线型酚醛树脂(O-Cresol Phenol Novolac)其中一种。
其中于步骤b中，该粘合胶是以滚轮方式涂布于压合芯材(厚度为0.2～3.2mm)上，涂布厚度于5μm至300μm间。而步骤c中，烘烤的温度与时间是配合粘合胶的组成而作调整，烘烤温度是介于50℃至250℃，烘烤时间5～60min。
藉此，经由精准的间距及制作条件控制介电层厚度的均匀性及填孔能力，之后调整烘箱烘烤的温度、时间及压合条件以控制胶的流动性，以避免流胶情形严重或胶流动性不佳造成填孔能力降低，并影响介电层厚度的均匀性。
该粘合胶剂的最佳调配是：将70wt重量份的TBBA树脂倒入桶槽中，加入10wt重量份硬化剂(4，4’一氨基二苯砜DDS)及20wt重量份的溶剂DMF，再加入改质剂3wt重量份的端羧基丁腈橡胶(CTBN)及4wt重量份的Moda-Folw(流平剂的产品商品名)、添加15wt重量份的二氧化硅粉体及1wt重量份的硅烷偶合剂(国外对应牌号为：KBM-403或KBM-603)均匀搅拌，之后加入催化剂2-甲基咪唑(2-Methyl Imidazole；2MI)调整胶化时间在230秒，再加入溶剂丙酮(Acetone)调整粘合胶剂的黏度为35毫帕.秒。
然后，将调配完成的粘合胶剂以滚轮方式涂布于完成线路制作与黑化制作的0.4mm压合芯材上，介电层厚度控制在60～70μm，将涂布完成的压合芯材送至170℃烤箱中烘烤15min使其成为半固态；覆盖铜箔于B-stage的压合芯材上，进行压合，流胶控制在4～5mm左右，以免影响填孔能力及介电层的均匀性。
以上方法所制成的基板，其物性报告如下：
a、拉力测试(PEEL STRENGTH)
将胶带贴在板面上，蚀刻后除去胶带，以刀片刮起铜箔，放入拉力机中，上铜箔夹紧，下方将板子锁紧，按下上升键，拉至指针停止即可，kg数×18.63＝拉力值，测试结果6.87lb/in。
b、爆板测试
打开锡炉开关，温度288℃，将板子放入锡炉30sec取出后看是否爆板，测试结果无爆板。
c、测试图如图4、5。
因此，本发明具有以下的优点：
1、本发明的制作不需使用玻璃纤维布，因此可降低P.P.叠置法需使用特殊处理的玻璃纤维布的成本与降低激光钻孔使用的能量。
2、本发明的制作是藉由精准的滚轮间距及制作条件以控制介电层厚度的均匀性，并调整烘箱烘烤的温度、时间及压合条件以控制胶的流动性，以避免流胶情形严重或胶流动性不佳，故可有效提高介电层厚度的均匀度。
3、本发明的制作及材料配方可克服RCC制法的缺点，提供较好的填孔能力和改善可挠性。
以上所述，仅用以揭示本发明举例说明的实施方式，不能用以限定本发明的范围，凡本领域人士明显可作变化与修饰的方案，皆应视为不背离本发明的实质内容。
Claims (8)
1、一种使用粘合胶的叠合电路板的制作方法，其包括下列步骤：
a、将混合比例占50重量份～100重量份的树脂、5重量份～50重量份的硬化剂、0.1重量份～5重量份的催化剂、20重量份～90重量份的添加剂、5重量份～20重量份的改质剂及10重量份～70重量份的溶剂调配成粘合胶；其中，
该硬化剂为胺类、酸酐类、线型酚醛树脂或三嗪酚醛树脂中的一种；
该催化剂是咪唑型化合物；
该添加剂包括流平剂、无机金属粉体以及偶合剂；
该改质剂是端羧基丁腈橡胶、活性端酰氨基丙腈聚合物其中一种；以及
该溶剂是二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚其中一种；
b、将上述粘合胶涂布于完成线路制作与黑/棕化处理的压合芯材上；
c、再经烘烤使形成半固化状态后，覆盖铜箔并进行压合。
2、如权利要求1所述的叠合电路板的制作方法，其中该树脂可依不同功能性选择四溴双酚A型树脂、可增加胶的流动性的双酚A树脂、以增加阻燃效果的溴化型树脂、具有高可靠度及低吸收水率和耐热性的苯乙烯-顺-丁烯二酸酐树脂、无卤素或聚酰胺-聚酰亚胺的环保型树脂、可提供低介电常数的功能性树脂聚苯醚或具高玻璃转化温度及耐热性佳的邻-甲酚线型酚醛树脂中之一种。
3、如权利要求1所述的叠合电路板的制作方法，其中该无机金属粉体是二氧化硅(SiO2)粉体、三氧化二铝(Al2O3)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)或氢氧化铝(Al(OH)3)其中一种。
4、如权利要求1所述的叠合电路板的制作方法，其中该偶合剂是硅烷类偶合剂。
5、如权利要求4所述的叠合电路板的制作方法，其中该硅烷类包括：γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷及N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
6、如权利要求1所述的叠合电路板的制作方法，在步骤b中，该粘合胶是以滚轮方式涂布于压合芯材上，涂布厚度于5μm至300μm之间。
7、如权利要求1所述的叠合电路板的制作方法，在步骤c中，烘烤的温度与时间配合粘合胶的组成而加以调整，烘烤温度介于50℃至250℃度，烘烤时间5min至60min。
8、如权利要求1所述的叠合电路板的制作方法，其中粘合胶的调配方法为：将70wt重量份的TBBA树脂倒入桶槽中，加入10wt重量份硬化剂及20wt重量份的溶剂DMF，再加入改质剂3wt重量份的端羧基丁腈橡胶及2wt重量份的Moda-Folw流平剂、添加15wt重量份的二氧化硅粉体及1wt重量份的硅烷类偶合剂均匀搅拌，之后加入催化剂二甲基咪唑，调整胶化时间为230秒，再加入溶剂丙酮，调整粘合胶的黏度为35毫帕.秒。
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| US7556850B2 (en) | 2005-08-11 | 2009-07-07 | Nitto Denko Corporation | Wiring circuit board |
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| CN109661101A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-19 | 深圳市鑫世佳电子科技有限公司 | 一种透明线路板及其制备方法 |
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