氰酸酯BMI环氧树脂共混体系在IC封装基板材料中的应用

ÅÈ 2010 No.9-14-ßк Short Comment & IntroductioneÖ#.*Ì«8"*$ðÏ¥¨SX<ê3mS/"zµK³<êêDK1 文章介绍了采用氰酸酯树脂、双马来酰亚胺、环氧树脂共混体系研制一种用于IC封装基板领域的高性能覆铜板。所研制的覆铜板与环氧树脂体系覆铜板相比，具有高 Tg、低介电常数、低CTE的性能。1oMeÖ ÿð ð ­ðÏmsË|5/ÓDSM"ÓcI|Development & Property of CE/BMI/EP Blend in CopperClad Laminate for IC SubstrateTANG Guo-fang Abstract This article introduces the development and property of the high performance copper clad laminate for IC substrate based on cyanate ester, bismaleimide and epoxy resin blend. Comparing to epoxy matrix copper clad laminate, this product features high Tg, low dielectric constant and low coeffi ent of thermal expansion.Key words cyanate ester; BMI; IC substrate; copper clad laminateBT覆铜板具有高 Tg、优秀的介电性能及低热膨胀性能，普遍用于 HDI多层 PCB和封装基材1。 BT板最先由三菱瓦斯开发并在 IC封装材料领域取得市场上绝对的优势，国外主要厂商也都推出拥有与 BT相当的覆铜板。市场上较有代表性的 BT或类 BT覆铜板有：三菱瓦斯的 CCL-HL832、 ISOLA的 G200、 PCL-GI-180、 Nelco的 N5000等。为适应国内封装行业以及HDI多层 PCB对材料的需要，研究开发了与 BT覆铜板相当的产品，意义重大。氰酸酯（ CE）是 BT树脂的关键组成材料，其中双酚 A结构的氰酸酯性价比较高，国外商品化时间比较早。前些年，在业界的努力下，上海慧峰科贸有限公司实现了氰酸酯树脂的产业化，并使得国内具备了稳定生产双酚 A型树脂的能力。其典型结构如图 1。m²mBMI（双马来酰亚胺）是制备 BT树脂的另一关键材料，双马来酰亚胺典型化学结构如图 2。m²m环氧树脂是当前在 FR-4中用量最大的主体树脂。这类环氧树脂具有电绝缘性、柔韧性、粘结性tЪâð Copper Foil & Laminate-15-ßк Short Comment & IntroductionÅÈ 2010 No.9 tЪâð Copper Foil & Laminate等方面的优良性能，特别是环氧树脂优异的加工性、成本优势，使其长期保持在 FR-4上的应用优势。本文引入环氧树脂还有一个目的就是使产品达到阻燃的效果。1 实验部分1.1 原材料溴化环氧树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺。溶剂为 DMF、丁酮等。1.2 混胶、上胶、层压制程控制点（ 1）混胶：先将 BMI粉末固体用 DMF、 MEK加热溶解至清澈透明，依次投入氰酸酯树脂、催化剂、环氧树脂等。（ 2）上胶：适用 FR-4上胶模式，但烘箱温度要求比 FR-4高。采用 7628玻纤布浸胶后烘制粘结片。本实验室覆铜板所用粘结片采用 170 条件下烘制 7 min / 30 s。（ 3）层压：层压，基材温度 190 / 120 min2 分析与讨论2.1 粘结片指标控制本文选择在 170 下烘制粘结片，随着烘制时间的增加，凝胶化时间缩短。烘片时间与粘结片凝胶化 时间测试数据见表 1。2.2 覆铜板 Tg（DSC）分析Tg是产品在高温环境下保持刚性的重要指标。图 4是本实验研究的 BT覆铜板的 T g测试曲线图，由图可见，该产品的 T g可达到 190 200 ，与当前市场上最具代表性的几款 BT覆铜板相当。图 5是 BT CCL（生益）、 BT CCL（三菱瓦斯）、G200（ ISOLA）、 PCL-GI-180板材 DSC测试曲线对比，由图可见，我公司产品的测试曲线与 G200（ ISOLA）、 PCL-GI-180特征相似。m­ð 5H©kwLm%4$mÌE#5­ð 5H©kwL1%4$2.3 覆铜板介电性能分析由于基材是由有机树脂部分和玻纤布组成，而两者介电常数相差很大。在配比结构相同的情况下，树脂含量对介电常数的影响是显而易见的。对介电性能测试结果，我们必须充分考虑厚度因素。在配比结构相同的情况下，树脂含量的高低可以通过板材的厚度大小体现出来。图 6是配比结构相同的覆铜板的厚度与介电常数关系图。由图 6可见，随着板材厚度的增加，板材树脂含量增加，介电常数呈现下降趋势，在一定的厚度范围内，表现为线性关系。我们可以得到 1.5 mm厚度的时候 1 GHz和 1 MHz的介电分别为 4.16、 4.31。跟普通 FR-4相比，所研制得到的覆铜板样品具有较低的介电性能。在树脂含量较大时，介电常数还可以达到 3.9以下的水平。170 条件下烘制 7 min / 30 s的粘结片流变曲线见图 3。具有比较理想的“ U”形流变窗口。mLiT²ËMwLmVLiÅ!T²ËL实验室烘箱温度 / 烘制时间 粘结片 GT/s170 5min 194.95170 7min 119.9170 7min/30s 114.25170 8min 75.8ÅÈ 2010 No.9-16-ßк Short Comment & Introductionm­ð¨ÐºÈÈ¥1"由图 7可见，随着树脂含量的升高，介电常数下降，介质损耗上升。图 8标识 S7242的样品均为本文方法制得的覆铜板样品，随着频率的升高，该覆铜板样品的介电常数和介质损耗测试值比较稳定。m­ð«cкÈÈaºÉå¥1"m­ð«cкÈÈaºÉå¥1"2.4 TMA/CTE分析基材树脂含量对基材的 CTE（热膨胀系数）值也存在一定影响，同一款产品，树脂含量增加， CTE也会增加。图 9是配比结构相同的覆铜板的厚度与其CTE测试值关系图。随着板材厚度的增加，板材树脂含量增加， CTE（ 30 260 ）下降。由曲线分析得，在 8张 7628粘结片配比结构，厚度为 1.5时 CTE为131 m/m。图 10是对经后固化和未经后固化的 BT CCL所进行的 TMA（热机械分析）测试。未经后固化的层压条件为 190 固化 90 min，后固化的样品的后固化条件为在未经后固化的覆铜板在 230 的烘箱环境再后固化 120 min。由图 2可见，经后固化处理的 TMA曲线前部分基本重合，但后部分明显的分开，经后固化的样品的曲线后部分比起未作后固化处理的，明显向后平移， 30 206 温度范围 CTE斜线的斜率也将降低， CTE值下降。板材体系固化的完全有利于提高 CTE性能。mª%Ä5."wL¥Y3 结语应用研究结果表明，选择 BMI、 CE、环氧树脂共混改性可以得到具有阻燃性能的类 BT覆铜板。制备工艺与普通 FR-4类似。产品的主要性能与国外同行同类产品相当。参考文献辜信实 . 印制电路信息 J. 1996,5.基金项目 . 国家科技支撑计划资助项目 .作者简介唐国坊，硕士，工程师，毕业于西安交通大学，从事覆铜板新品开发。mð¨$5&©k´¥Y12PCItЪâð Copper Foil & Laminate