專利名稱：用于生產(chǎn)低卷曲平薄芯層壓板的層壓板組成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在印刷電路板產(chǎn)業(yè)中使用的層壓板，尤其涉及具有低卷曲(reduced curl)的層壓板。
背景技術(shù)：
電子產(chǎn)業(yè)界為滿足消費者對更高功能性和更低成本的電腦和電子設(shè)備的需求不斷試圖提高產(chǎn)品的性能。由于電路板廠商為滿足更高密度互連的需求不斷降低層壓板的構(gòu)造厚度，諸如層壓板卷曲等層壓板的物理外形成為更加突出的問題。因此，需要一種層壓板系統(tǒng)，可以始終如一地加工以提供諸如低卷曲(low curl)等良好特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供層壓板以及制備層壓板的方法，在平板上測量時，始終如一地呈現(xiàn)低卷曲。
因此，一方面，本發(fā)明提供一種覆銅箔層壓板，其包括半固化片(prepreg)以及與該半固化片至少一個表面相連接的銅箔，其中，該銅箔的拉伸強度小于47千磅/平方英寸。


圖1表示包括銅拉伸強度在內(nèi)的多個參數(shù)與層壓板的平均卷曲的函數(shù)。
圖2表示包括銅拉伸強度在內(nèi)的多個參數(shù)與層壓板的卷曲范圍的函數(shù)。
圖3表示包括銅拉伸強度在內(nèi)的多個參數(shù)與層壓板的平均卷曲的函數(shù)。
圖4表示包括銅拉伸強度在內(nèi)的多個參數(shù)與層壓板的卷曲范圍的函數(shù)。
具體實施例方式
如上所述，本發(fā)明提供覆銅層壓板，其包括半固化片以及與該半固化片至少一個表面相連接的銅箔。所述銅的拉伸強度低于在現(xiàn)有技術(shù)中通常用于制備層壓板的銅的拉伸強度。令人驚奇地，在平板上測量時，本發(fā)明的層壓板的卷曲降低了。
優(yōu)選地，本發(fā)明使用的銅箔的拉伸強度小于47千磅/平方英寸(ksi)，更優(yōu)選小于46千磅/平方英寸，進一步優(yōu)選小于45千磅/平方英寸。特別是在優(yōu)選的實施例中，拉伸強度為44千磅/平方英寸，或小于44千磅/平方英寸。拉伸強度的下限優(yōu)選約為42千磅/平方英寸。該銅箔可以為在層壓板和半固化片產(chǎn)業(yè)中通常所用的任何厚度。優(yōu)選地，所述銅箔為1盎司(oz)或0.5盎司，并具有如上所述的拉伸強度。
在薄芯層壓板中，通過降低銅拉伸強度來降低層壓板卷曲特別有效。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由拉伸強度為44千磅/平方英寸的銅箔制成的千分之4英寸的薄芯層壓板在平板上測量時具有小于0.25英寸的平均卷曲值。通常薄芯層壓板的總層壓厚度為千分之8英寸或小于千分之8英寸。優(yōu)選地，薄芯層壓板為單層板(singleply)，即包括一層半固化片，其每個面上層壓有銅箔。
所述連接有低拉伸強度銅箔的半固化片通常包括用熱固性樹脂浸漬的芯材。
在本產(chǎn)業(yè)中公知的任何芯材都可用于本發(fā)明的層壓板中。有用的芯材實例包括但不限于玻璃纖維、無紡玻璃布、紡織玻璃布和紙。優(yōu)選的芯材為紡織玻璃布。
熱固性樹脂通常作為樹脂組合物被轉(zhuǎn)移到芯材上，因此其包括溶劑和任選的添加劑。所述組合物中的熱固性樹脂可以為用于層壓板/半固化片產(chǎn)業(yè)中的任何類型。有用的樹脂包括但不限于聚酰亞胺樹脂、含聚酰亞胺的樹脂體系、以及包括酚醛清漆樹脂(novolac resin)在內(nèi)的環(huán)氧樹脂。優(yōu)選的樹脂包括FR4型樹脂，其為環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A的衍生物，并且還包括由過量雙酚A縮水甘油醚與四溴雙酚A發(fā)生高級反應(yīng)制得的樹脂。一個特別優(yōu)選的樹脂為FR406，其可以從Isola Laminate Systems，Chandler，Arizona，U.S.A.獲得。對薄芯層壓板而言，優(yōu)選的樹脂具有高模量，例如FR406。以樹脂組合物的固體重量作為100％基準，樹脂在樹脂組合物中所占的量為約30％～約90％，優(yōu)選為約50％～約80％，更優(yōu)選為約60％～70％。
為改善固化樹脂的化學性能和電學性能，所述樹脂合成物可以任選地包括一種或多種填料?？梢酝ㄟ^填料改變特性的實例包括但不限于熱膨脹系數(shù)、降低熱膨脹系數(shù)(lowing CTE)、增加模量、和降低半固化片粘性?？捎玫奶盍系姆窍拗菩詫嵗w粒狀的Teflon、滑石、石英、陶瓷，金屬氧化物顆粒諸如二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、二氧化鈰、黏土、氮化硼、硅灰石、及其混合物。優(yōu)選的填料包括煅燒粘土或熔融二氧化硅。另一優(yōu)選的填料是硅烷處理的二氧化硅。使用時，以樹脂組合物的固體重量作為100％基準，填料在熱固性樹脂組合物中所占的量為約0％～約20％，優(yōu)選約0％～約10％。
熱固性樹脂組合物可以包括一種或多種增韌劑。所述增韌劑加入樹脂組合物中以改善最終復(fù)合材料和層壓板的可鉆性?？捎玫脑鲰g劑包括甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯丁二烯苯乙烯核殼微粒、及其混合物。優(yōu)選的增韌劑為甲基丙烯酸酯丁二烯苯乙烯核殼微粒，其可從Rohm& Haas(100Independence Mall West，Philadelphia，PA)獲得，售出的商品名為Paraloid。使用時，以樹脂組合物的固體重量作為100％基準，增韌劑在熱固性樹脂組合物中所占的量為約1％～約5％，優(yōu)選約2％～約4％。
為在半固化片加工過程中提高樹脂固化速率，任選將一種或多種固化劑加入到熱固性樹脂組合物中。所選的固化劑可以是任何已知的可加速熱固性樹脂固化速率的試劑。優(yōu)選的固化劑包括可產(chǎn)生自由基的過氧化劑諸如二異丙苯過氧化物或過氧苯甲酸叔丁酯(可商業(yè)獲得，例如從Akzo-Nobel PolymerChemicals LLC，Chicago，商品名為Triganox-C)。另一優(yōu)選固化劑包括乙酰丙酮金屬絡(luò)合物(金屬乙酰丙酮)。更優(yōu)選的固化劑為二異丙苯過氧化物。使用時，以樹脂組合物的固體重量作為100％基準，固化劑在熱固性樹脂組合物中所占的量優(yōu)選為約0％～約30％，更優(yōu)選約12％～約25％。
該熱固性樹脂組合物可以包括一種或多種阻燃劑。可用于制造復(fù)合材料和層壓板的樹脂組合物中的任何已知阻燃劑均可使用?？捎玫淖枞紕┑膶嵗ǖ幌抻诳s水甘油醚化的雙官能醇的鹵化物，諸如雙酚A、雙酚F、聚乙烯基苯酚或苯酚、甲氧甲酚、烷基酚、鄰苯二酚等酚醛清漆樹脂的鹵化物，諸如雙酚F的酚醛清漆樹脂，無機阻燃劑諸如三氧化二銻、紅磷、氫氧化鋯、偏硼酸鋇、氫氧化鋁和氫氧化鎂，以及含磷阻燃劑諸如四苯基膦、磷酸三甲酚二苯酯(tricresyl-diphenyl phosphate)、磷酸三乙酯、磷酸甲酚二苯酯、磷酸二甲基苯酚二苯酯、酸式磷酸酯、含氮的磷酸酯化合物以及含鹵素的磷酸酯化合物。
通常將一種或多種溶劑加入到樹脂組合物中以提供樹脂的溶解性、控制樹脂粘度并保持樹脂成分處于懸浮分散狀態(tài)，以及促進樹脂向芯材的轉(zhuǎn)移。本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的任何可與熱固性樹脂體系共用的溶劑都可使用。特別有用的溶劑包括甲基戊基酮(MAK)、甲基乙基酮(MEK)、甲苯、γ-丁內(nèi)酯(BLO)、丙二醇甲乙醚醋酸酯(PMA)或其混合物。溶劑的選擇通常由樹脂的固化方法而決定。當樹脂用熱空氣固化時，酮類是典型的優(yōu)選溶劑。當樹脂用紅外線固化時，酮類和甲苯的混合物就是典型的優(yōu)選溶劑。使用時，以組合物總重量的重量百分比計，溶劑在熱固性樹脂組合物中所占的量為約20％～約50％。
該熱固性樹脂組合物可以進一步包括其它添加劑，諸如消泡劑、均化劑(leveling agent)、染料及顏料。例如，熒光染料可以以痕量加入到樹脂組合物中，使得層壓板被暴露在電路板廠商光學檢測設(shè)備的紫外光線下時能發(fā)出熒光。有用的熒光染料是高度共軛的共軛二烯染料。這種染料的一個實例是UVITEXOB(2，5-噻吩二基雙(5-叔丁基-1，3-苯并噁唑)，其可以從Ciba Specialty Chemicals，Tarrytown，New York獲得。
半固化片通常由芯材，諸如未卷繞進驅(qū)動輥的卷狀紡織玻璃網(wǎng)而制備。該紡織玻璃網(wǎng)進入了涂覆區(qū)域，在那里，紡織玻璃網(wǎng)通過盛有熱固性樹脂組合物的池，所述熱固性樹脂組合物包括溶劑和上述討論過的其它組分。在涂覆區(qū)域中，紡織玻璃網(wǎng)被樹脂所飽和。被樹脂飽和的紡織玻璃網(wǎng)然后通過一對計量卷軸，除去被樹脂飽和的紡織玻璃網(wǎng)中過量的樹脂，其后，樹脂涂覆的紡織玻璃網(wǎng)向前行進干燥塔的長度，經(jīng)過一段選定的時間，直到紡織玻璃網(wǎng)上的溶劑揮發(fā)盡。在紡織玻璃網(wǎng)上進行的第二次和接下來的涂覆樹脂過程可通過重復(fù)上述步驟實現(xiàn)，直到完成半固化片的制備，于是半固化片被卷至滾軸之上。
層壓過程通常需要將一層或多層半固化片層堆疊在一片或兩片導電的箔片(諸如銅箔)之間。層壓方法和參數(shù)可以廣泛地變化，并且通常為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知曉。在一個典型的固化周期內(nèi)，堆疊層保持約40磅/平方英寸至約900磅/平方英寸的壓力，并且處于約30英寸汞柱的真空度下。堆疊層的溫度在約20分鐘的時段里從約180上升至約375。堆疊層保持約375的溫度75分鐘，其后堆疊層經(jīng)過20分鐘的時段從375的溫度冷卻至75的溫度。
在生產(chǎn)層壓板的另一個過程中，熱固性樹脂組合物于環(huán)境溫度和壓力下在一個混合容器中被預(yù)混合。預(yù)混合物的粘度為大約600-1000厘泊，并且可以通過添加或移除樹脂中的溶劑來調(diào)整。使纖維基質(zhì)(通常是但不限于無堿玻璃纖維(E-glass))經(jīng)過含有預(yù)混合樹脂的浸漬池，經(jīng)過烘烤塔，在烘烤塔中過量的溶劑被驅(qū)除，然后半固化片被卷起或鋪展成一定大小，再在銅箔間層合成各種各樣的構(gòu)造，這些構(gòu)造取決于玻璃纖維紡織的樣式、樹脂的含量以及所需要的厚度。
熱固性樹脂組合物也可使用槽口模頭技術(shù)或其它涂覆技術(shù)直接涂覆在銅基片上(RCC-覆樹脂銅)。
下面的實施例是對本發(fā)明各種方面起說明作用的，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例進行了一系列的實驗以在數(shù)量上測定各種材料和過程因素對層壓板卷曲的影響。于是，制備出單層薄芯層壓板并測量其卷曲量。發(fā)現(xiàn)盡管存在許多對卷曲現(xiàn)象作貢獻的因素，銅箔的拉伸強度對其具有最大的影響。在薄芯構(gòu)造為千分之4英寸或更小時，較低的銅箔拉伸強度可減少大約50％的卷曲。這種改變顯然可以被引入當前的制造系統(tǒng)中與其它不那么重要的過程因素相協(xié)調(diào)。
實施例1具有一個嵌套因素(層壓機)的24次實驗以隨機重復(fù)的方式運行，其中兩個因素有三個等級，還有兩個因素有兩個等級。每本書18個層壓板在每一臺層壓機中使用。使用MinitabTM13.32軟件的一般線性模型(GLM)在0.05級上進行分析。實驗因素的分析研究如下所述
實驗因素因素 等級·層壓機(升溫) 1(升溫4.42/分鐘)，2(升溫3.5/分鐘)·紙的層數(shù) 6，12·B階構(gòu)造1×70％，2×66％，1×63％以及70％使用106纖維和FR406樹脂·銅拉伸強度，千磅/平方44(21.4％)，47(20.4％)，52(17.2％)*英寸，1.0盎司，20℃*相應(yīng)的20℃下延伸率示于()中測量的響應(yīng)·四個角中每一個角的卷曲測量值的平均值·四個卷曲測量值的范圍·測量Tg’s以確保所有樣本均已固化·紗線絲間空隙(IXV’s)·面板厚度原料和工藝過程芯的構(gòu)造。研究了三種不同的芯的構(gòu)造，都使用Hexcel 106 CS4552纖維和FR406樹脂1x樹脂占70％(.002``芯)，[纖維的厚度，固化的樹脂]2x樹脂占66％(.0035``芯)以及1每種樹脂各占63％和70％(.0035``芯)。
銅。研究了拉伸強度(以20℃時每千磅/平方英寸計)分別為44、47和51的1.0盎司銅箔。該箔，是由供應(yīng)廠商指定的THE-NT-TWB銅箔，從Circuit Foil，F(xiàn)remont，California處獲得。
層壓。[標的數(shù)字表示工廠內(nèi)的標記]樣本 層壓機A 1B 2結(jié)果因為層壓機是嵌套因素，唯一可直接在兩臺層壓機之間進行的分析是方差分析(ANOVA)，它顯示出相關(guān)的卷曲貢獻值作為工藝過程的結(jié)果。在該情況下，升溫是參數(shù)。
以英寸計的所有測量P11(升溫4.42/分鐘)P22(3.5/分鐘)值

P1是層壓機1；P2是層壓機2。
層壓機2應(yīng)用了較慢的加熱速率，在各種條件下總的卷曲都較少。數(shù)據(jù)的擴展范圍大，歸因于其它三個因素使用了極端的等級。然后分析了每一臺層壓機的主要效應(yīng)和相互作用，結(jié)果如下述附圖中所示。
實驗因素層壓機1和層壓機2在層壓板卷曲(平均值和范圍)上的效應(yīng)如附圖1-4中所示。特別的，附圖1和2分別表示層壓機1的層壓板卷曲的平均值和范圍。附圖3和4分別表示層壓機2的層壓板卷曲的平均值和范圍。在附圖中，紙指的是紙的層數(shù)；B-階指的是芯的構(gòu)造；銅指的是銅拉伸強度；分層(lam)指的是層壓板在書或堆疊的層壓板內(nèi)的位置；面板指的是層壓板上單獨面板的位置。
平均卷曲對于兩臺層壓機生產(chǎn)的層壓板，層壓板和單獨面板的卷曲的可變性呈現(xiàn)出了總的生產(chǎn)過程中的差異，該差異對卷曲有重要的貢獻。上述結(jié)論被主要因素圖中卷曲的大的差異所證明。該模型占層壓機1(較快升溫)中總差異的67％以及層壓機2(較慢升溫)中總差異的69％。
各因素中可以控制的是每本書中使用的紙的層數(shù)、銅拉伸強度以及B階構(gòu)造。上述三項都對層壓機1的卷曲有重要貢獻，但此時只有B階構(gòu)造和銅拉伸強度對層壓機2的卷曲是重要的。數(shù)據(jù)顯示了較低的銅拉伸強度有助于較少的卷曲。
卷曲范圍對于兩臺層壓機生產(chǎn)的層壓板，層壓板和單獨面板的卷曲的可變性呈現(xiàn)出了總的生產(chǎn)過程中的差異，該差異對卷曲的起重要貢獻。上述結(jié)論被主要因素圖(附圖1-4)中卷曲的大的差異所證明。該模型占層壓機1(較快升溫)中總差異的81％以及層壓機2(較慢升溫)中總差異的77％。
各因素中可以控制的是每本書中使用的紙的層數(shù)、銅拉伸強度以及B階構(gòu)造。在這三項中，對于層壓機1，紙的層數(shù)是唯一可以控制的重要的主要效應(yīng)。對于層壓機2，銅拉伸強度和B階構(gòu)造之間的相互作用是重要的。因為所做的分析是分等級的，這意味著如果相互作用是重要的，它的分量的主要效應(yīng)也是重要的。數(shù)據(jù)顯示了較低的銅拉伸強度有助于較少的卷曲。
總之，上述結(jié)果顯示了盡管存在許多對卷曲現(xiàn)象作貢獻的因素，銅箔的拉伸強度對其具有最大的影響。較低的銅箔拉伸強度被發(fā)現(xiàn)對于減少薄芯層壓板構(gòu)造的卷曲具有重要作用。
盡管本發(fā)明通過具體實施方式

進行了描述，可以理解為在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可對本發(fā)明進行改進。本發(fā)明的范圍不能被考慮為由本發(fā)明前述的說明書的詳細說明和實施例所限定，而是由后附的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種覆銅層壓板，其包括半固化片以及與該半固化片至少一個表面相連接的銅箔，其中銅箔的拉伸強度小于47千磅/平方英寸。
2.權(quán)利要求1所述的覆銅層壓板，其中所述銅箔的拉伸強度小于45千磅/平方英寸。
3.權(quán)利要求2所述的覆銅層壓板，其中所述銅箔的拉伸強度為42千磅/平方英寸或更高。
4.權(quán)利要求1所述的覆銅層壓板，其中所述銅箔是0.5盎司或1盎司銅箔。
5.權(quán)利要求1所述的層壓板，其中所述的半固化片包括熱固性樹脂和芯材。
6.權(quán)利要求5所述的層壓板，其中所述的熱固性樹脂是高模量樹脂。
7.權(quán)利要求5所述的層壓板，其中所述的熱固性樹脂是FR4樹脂。
8.權(quán)利要求5所述的覆銅層壓板，其中所述的芯材選自如下組成的組玻璃纖維、無紡玻璃布和紙。
9.權(quán)利要求1所述的覆銅層壓板，其中所述的層壓板是單層層壓板。
10.權(quán)利要求9所述的覆銅層壓板，其中所述的層壓板是薄芯層壓板。
11.一種薄芯層壓板，其包括包括FR106樹脂和芯材的半固化片；以及與該半固化片至少一個表面相連接的銅箔，其中所述銅箔的拉伸強度小于45千磅/平方英寸，并且所述層壓板的總厚度為千分之4英寸或更少。
全文摘要
層壓板卷曲減少的覆銅箔層壓板，其含有拉伸強度小于47千磅/平方英寸的銅箔。
文檔編號B32B7/02GK101031413SQ200580017829
公開日2007年9月5日 申請日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者凱茜·亨德里克斯, 凱茜·凱利, 馬丁·喬特 申請人:伊索拉美國有限公司