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【行业关注】5G时代即将来临,如何提高覆铜板性能

5G通信标准的商业化应用已经蓄势待发。跨国研究机构报告称,未来5年,中国5G产业总体市场投资规模将超过万亿美元。5G时代的到来,将极大促进电子化学品、特种树脂等相关市场消费的快速增长。作为电子行业中的“钢筋水泥”,覆铜板市场正迎来新一轮爆发,其原材料占比四分之一的覆铜板用特种树脂也成为石化行业急需发展的技术之一。

覆铜板的性能提升,很大程度取决于特种树脂的选择。在传统覆铜板要求环氧树脂具有高纯度、低吸湿性和一定力学性能的基础上,5G覆铜板则对环氧树脂提出了更高要求,如高耐热、低吸水、低介电、耐候性好、绿色环保等。

提高树脂玻璃化温度

高耐热性取决于高玻璃化转变温度(Tg),目前普通FR-4覆铜板的Tg在130℃~140℃,而PCB制程中有好几个工序超过此温度范围,因此高Tg环氧树脂如何增加耐热骨架或提高交联密度的多官能环氧树脂研发对覆铜板的发展非常重要。

FR-4覆铜板采用二官能的溴化双酚A型环氧树脂,为了提高基体Tg会加入诺伏拉克环氧树脂,诺伏拉克环氧树脂由于结构含有多环氧基,基体的耐热性等性能会有明显提高,但产品脆性较大、粘合性较差,在环氧树脂覆铜板生产中一般不单独使用。

此外,酚醛环氧树脂、联苯型、含萘结构环氧等也已经在高Tg方面得到一定范围内的应用。

降低基体介电常数

低介电常数也是覆铜板的一个重要指标。基体的介电常数越低,信号的传播速度就越快,要实现信号的高速传播就必须选用低介电常数的板材,但目前FR-4覆铜板用的环氧树脂介电常数偏高,难以满足高频线路使用。

在高频线路中多数采用聚四氟乙烯,聚四氟乙烯具有优秀的介电性能,但与环氧树脂相比加工性差、综合性能欠佳、成本高。环氧树脂虽然介电常数和介电损耗角正切偏高,但具有加工性好、综合性能优秀,价格适宜、货源充足等优点。若采用改性的方法在环氧树脂结构中引入极性小、体积大的基团,可使树脂的介电性能得到改善,改性后的环氧树脂有可能成为一种成本效益理想的高频材料。

在环氧树脂结构中引入烷基基团或用脂环族改性酚醛树脂、氰酸酯树脂与环氧树脂反应,或对环氧树脂进行醚化等,都可制得具有较低介电常数的环氧树脂。

采用无卤化阻燃剂

在绿色环保方面,传统覆铜板通过胶液中的溴化环氧树脂和含卤素固化剂实现阻燃,其中环氧树脂中溴含量约12%~50%。由于欧盟RoHS指令禁止电子产品使用多溴联苯和多溴联苯醚,另外也有研究发现,溴类阻燃剂在燃烧过程中会释放出对人体和环境有害的物质,因此近年来电子整机对覆铜板提出了无卤化要求。开发无卤性阻燃覆铜板已成为行业一项重要课题。

除考虑具有阻燃功能的元素卤族元素外,还有V族的N、P等元素也可采用。实验证明,在环氧树脂体系中引入N和P等元素,并配合适当的阻燃助剂同样可获得满意的阻燃效果。无磷无氮无卤的阻燃环氧树脂将会成为覆铜板应用的一大需求,有望通过环氧树脂本身的自阻燃功能或添加无机阻燃成分来实现,除此之外,有机硅改性环氧树脂在覆铜板无卤化中也得到应用。

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