環(huán)氧樹脂覆銅板(CCL)耐熱老化的研究

馮志新，官健，謝宇芳

(1廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州510665;2廣東生益科技股份有限公司，廣東東莞523039)

覆銅板是印刷電路板極其重要的基礎(chǔ)材料，各種不同形式、不同功能的印制電路板，都是在覆銅板上有選擇地進行加工、蝕刻、鉆孔及鍍銅等工序，制成不同的印刷電路(單面、雙層、多層)。

覆銅板作為印制電路板制造中的基板材料，對印制電路板主要起互連導通、絕緣和支撐的作用，對電路中信號的傳輸速度、能量損失和特性阻抗等有很大的影響，因此，印制電路板的性能、品質(zhì)、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及長期的安全性、可靠性及穩(wěn)定性在很大程度上取決于覆銅板。

國內(nèi)外對覆銅板長期使用安全性評估一般送給美國保險商實驗室(Underwriters Laboratories Inc.)，簡稱UL的認證機構(gòu)進行評估，UL認證機構(gòu)采用UL746B《聚合物長期性能評價簡介》規(guī)定的熱指數(shù)進行評估，該標準詳細介紹了材料的熱指數(shù)的測定。

基于本院在橡膠、塑料貯存、使用壽命方面幾十年的研究，從2007年開始廣東生益科技股份有限公司和本院就覆銅板熱老化考察等方面展開合作，取得了很好的效果。

1 試驗原理

按GB/T7142－2002及UL746B闡述的阿累尼烏斯圖推算塑料的壽命和最高使用溫度的原理，在選定的測試溫度下，把所選的性能的數(shù)值變化看作是時間的函數(shù)，繼續(xù)該步驟直至達到相應性能的臨界值為止，從而得出在該溫度下老化的失效時間。相同的試驗應該至少在其它兩個溫度下進行。以所獲得的失效時間數(shù)值與溫度的函數(shù)作出阿累尼烏斯圖，所得到的直線可以外推到在使用溫度下的失效時間。

阿累尼烏斯定律:L=AeB/T，取對數(shù)，即log10L=logA+(log10e)B/T

其中:L—材料的耐熱性能，h;

T—絕對溫度;

A、B—材料的特定常數(shù)。

即log10L與1/T成直線關(guān)系。

為求得臨界時間與溫度的關(guān)系，對上式進行線性回歸分析，即得回歸曲線。

2 試驗部分

2.1 試樣

廣東生益科技生產(chǎn)的覆銅板。

2.2 老化試驗

熱老化加速老化按照GB/T7142－2002《塑料長期熱暴露后時間－溫度極限的測定》及UL746B《聚合物長期性能評價簡介》規(guī)定進行，試驗條件為280℃、270℃、250℃、230℃、210℃。

2.3 儀器設(shè)備

愛斯佩克PHH101型熱老化箱、H10K－S型HOUNSFIELD萬能材料試驗機。

2.4 性能測試

拉伸性能按照GB/T1040－2006測定，彎曲性能按照ASTM D790－10測定。

2.5 終點選擇

分別以彎曲強度保持率=50%，拉伸強度保持率=50%為熱指數(shù)的臨界值。

3 試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

3.1 按照拉伸強度進行推算

3.1.1 試驗數(shù)據(jù)

受試覆銅板試樣在不同溫度下的拉伸強度隨老化時間變化的關(guān)系曲線如圖1所示。

圖1 受試覆銅板試樣在不同溫度下的拉伸強度隨老化時間變化的關(guān)系曲線Fig.1 The relationship curves of the tensile strength changes with aging time of the CCL samples tested in different temperatures

3.1.2 熱指數(shù)推算

3.1.2.1 老化失效時間的確定［1］

以拉伸強度保持率為50%作試樣性能臨界值，由圖1可確定在不同溫度條件下的老化失效時間(見表1)。

表1 拉伸強度在不同溫度條件下的老化失效時間Table 1 The aging failure time of tensile strength in different temperatures

3.1.2.2 熱指數(shù)推算

圖2 拉伸強度線性回歸曲線Fig.2 The linear regression curve of tensile strength

從樣品的拉伸強度回歸曲線可以推算滿足使用時間達到100000h的溫度約為:141℃。

3.2 按照彎曲強度進行推算

3.2.1 試驗數(shù)據(jù)

受試覆銅板試樣在不同溫度下的彎曲強度隨老化時間變化的關(guān)系曲線見圖3。

圖3 受試覆銅板試樣在不同溫度下的彎曲強度隨老化時間變化的關(guān)系曲線Fig.3 The relationship curves of the flexural strength changes with aging time of the CCL samples tested in different temperatures

3.2.2 熱指數(shù)推算

3.2.2.1 老化失效時間的確定

以彎曲強度保持率為50%作試樣性能失效值，由圖1可確定在不同溫度條件下的老化失效時間(見表2)。

表2 彎曲強度在不同溫度條件下的老化失效時間Table 2 The aging failure time of flexural strength in different temperatures

3.2.2.2 熱指數(shù)推算

圖4 彎曲強度線性回歸曲線Fig.4 The linear regression curve of flexural strength

從圖4中樣品的彎曲強度回歸曲線可以推算滿足使用時間達到100000h的溫度約為:135℃。

3.3 結(jié)果

分別按照拉伸強度、彎曲強度進行推算的熱指數(shù)結(jié)果見表3。

表3 分別按照拉伸強度、彎曲強度進行推算的熱指數(shù)Table 3 The thermal index calculated by tensile strength and flexural strength

4 結(jié)語

覆銅板制造行業(yè)是一個朝陽工業(yè)，它伴隨電子信息、通訊業(yè)的發(fā)展，具有廣闊的發(fā)展前景，其制造技術(shù)是一項多學科相互交叉、相互滲透、相互促進的高新技術(shù)。它與電子信息產(chǎn)業(yè)，特別是與印制電路行業(yè)同步發(fā)展，不可分割。它的進步與發(fā)展，一直受到電子整機產(chǎn)品、半導體制造技術(shù)、電子安裝技術(shù)及印制電路板制造技術(shù)的革新與發(fā)展所驅(qū)動。

由于電子產(chǎn)品的長期耐熱老化性能是用戶關(guān)注的性能，覆銅板又是其極為重要的基礎(chǔ)材料，對覆銅板耐熱老化進行研究變得極其重要。通過研究，對覆銅板產(chǎn)品進行分類篩選，對企業(yè)具有指導意義。

［1］underwriters laboratories inc.UL746B《Polymeric Materials－Long Term Property Evaluations》.American.underwriters laboratories inc.2010.

［2］曾新.GB/T7142－2002《塑料長期熱暴露后時間－溫度極限的測定》.北京.中國標準出版社.2005.