唐軍旗 李志光

（國家電子電路基材工程技術(shù)研究中心，廣東 東莞 523808）

0 前言

通常情況下，雙面覆銅箔層壓板都使用厚度一樣的銅箔制作，且上下銅箔類型也一致（電解銅箔或者壓延銅箔），即使兩面銅箔不同，但至少兩面銅箔的特性不會相差太遠，如銅箔厚度、銅箔種類等，這是為了保證該雙面覆銅箔板在常態(tài)（A態(tài)）、回流焊后等狀態(tài)下不會發(fā)生翹曲。而對于單面線路要求能通過大電流時，需要覆銅板基材的兩面銅箔設計成不同厚度，把一面銅箔設計成厚銅，以滿足導通大電流的要求，但這樣無疑加劇了覆不對稱銅箔的覆銅板的翹曲風險。

產(chǎn)生翹曲的主要因素是應力，應力的產(chǎn)生因素可分為內(nèi)在因素和外在因素，內(nèi)在因素如樹脂配方、原材料種類等，外在因素如覆銅箔板材的生產(chǎn)工藝條件等。外在因素可以通過工藝綜合改善優(yōu)化很好的解決；內(nèi)在因素，也即基材本身的翹曲性，只能通過樹脂配方的設計、原材料種類的選擇等去解決。樹脂配方的設計主要為樹脂、固化劑、促進劑的種類及其用量的選用。

本文介紹了對覆不對稱銅箔的覆銅板翹曲性研究結(jié)果，通過靜態(tài)翹曲測試了覆不對稱銅箔的覆銅板在A態(tài)和220 ℃高溫處理后的翹曲情況，并通過動態(tài)翹曲測試了覆不對稱銅箔的覆銅板在不同溫度下的翹曲情況，從而選出適合用在覆不對稱銅箔的覆銅板的基材種類。

1 實驗部分

1.1 原材料

選擇三種類型基材制成覆不對稱銅箔的覆銅板，三種基材及其基本物性如表1所示。覆銅板采用單張PP厚度均為100 μm。表1中基本物性的測量方法參照IPC標準，除XY CTE（熱膨脹系數(shù)）（拉伸法）和動態(tài)翹曲測試采用0.1 mm厚度的基材外，其余測試采用0.8 mm厚度的基材。

表1 三種基材基本物性表

1.2 測試方法

1.2.1 靜態(tài)翹曲

覆不對稱銅箔的覆銅板的靜態(tài)翹曲類型為弓曲和扭曲，其定義和測試方法參照IPC-TM-650標準。

弓曲的定義為：覆銅箔板材類似于柱形或曲球形的一種變形，對于形狀為矩形的覆銅箔板材，它的四個角位于同一平面。

弓曲測試方法為：樣品凸面向上置于測試平臺上，測量樣品與平臺最大垂直距離，弓曲百分率=最大垂直距離/被測量一邊的邊長。

扭曲的定義為：矩形的覆銅箔板材在平行于對角線方向的一種變形，其中一個角不包含在另外三個角的平面上。扭曲測試方法為：樣品置于測試平臺上，使任意三個角接觸到平臺，測量不接觸平臺的角與平臺最大垂直距離，扭曲百分率＝最大垂直距離/對角線長度。樣品尺寸為250（經(jīng)）×300 mm，一面覆18 μm銅箔，一面覆210 μm銅箔，分別測量覆不對稱銅箔的覆銅板在A態(tài)和220 ℃高溫處理1 h后的靜態(tài)翹曲情況。

1.2.2 動態(tài)翹曲

采用翹曲測試儀測量。取覆不對稱銅箔的覆銅板，樣品尺寸為240（經(jīng)向）×70 mm（緯向），分別測試一面覆18 μm銅箔、一面覆210 μm銅箔及將一面所覆18 μm銅箔蝕刻掉、保留另一面覆210 μm銅箔的樣品動態(tài)翹曲情況，測試條件為30 ℃升溫到260 ℃再降溫到30 ℃，升降溫速率為0.5 ℃/min，記錄整個過程板材的翹曲大小變化情況。

1.2.3 材料漲縮率

采用TMA測量，樣品尺寸同IPC標準測試材料XY CTE（拉伸法），測試程序設定為，從30 ℃升溫到260 ℃，恒溫10 min，再從260 ℃降溫到30 ℃，速率均為10 ℃/min，結(jié)果取升溫段30 ℃的位置為l 1，降溫段30 ℃的位置為l2，材料漲縮率＝絕對值（l2－l1）/樣品長度。

2 結(jié)果與討論

2.1 覆不對稱銅箔的覆銅板的靜態(tài)翹曲

從表2可以看出，A板的靜態(tài)翹曲，無論是A態(tài)還是220 ℃高溫處理1 h后，其翹曲度均遠遠超過B板和C板的翹曲度?；牡母邉傂詻]有有效降低覆不對稱銅箔的覆銅板的翹曲，反而產(chǎn)生不可逆的翹曲。另外，A板在A態(tài)的靜態(tài)翹曲形態(tài)為較大的弓曲，與其他兩種覆不對稱銅箔的覆銅板較低的扭曲在種類和大小上有明顯的差異，這也表示應力殘留對覆不對稱銅箔的高模量、高Tg覆銅板的影響極其嚴重，即使基材具備低翹曲特性，但一旦應力不能及時被緩沖并釋放出去，勢必造成嚴重的翹曲情況。

表2 覆不對稱銅箔的覆銅板的靜態(tài)翹曲結(jié)果

B板和C板使用的基材由于具備低模量特性，對應力的緩沖有明顯的作用，應力的殘留及產(chǎn)生沒有造成嚴重的翹曲，其A態(tài)和220 ℃高溫處理1 h后的翹曲度較低。220 ℃高溫處理1 h后的翹曲度，C板的較低，這與基材Tg的高低有關(guān)。220 ℃高溫，已經(jīng)遠超過低Tg基材的Tg，在此溫度下處理1 h，過度固化，內(nèi)應力殘留嚴重，低Tg覆不對稱銅箔的覆銅板受內(nèi)應力的影響容易形變。

2.2 覆不對稱銅箔的覆銅板的動態(tài)翹曲

值得注意的是，在實際測試靜態(tài)翹曲的過程中，有額外的影響因素，對于低模量基材，由于厚銅箔較重，基材本身較柔軟，覆不對稱銅箔的覆銅板在重力的作用下，翹曲度進一步減少，因此，靜態(tài)翹曲測試不能完全反應覆不對稱銅箔的覆銅板的翹曲情況，有必要考察覆不對稱銅箔的覆銅板的動態(tài)翹曲情況。B板和C板的靜態(tài)翹曲度相近，選擇這兩種覆不對稱銅箔的覆銅板做動態(tài)翹曲對比測試，并分別考察保留兩面銅箔(18 μm/210 μm)及一面蝕刻薄銅箔（0/210 μm）覆銅板的動態(tài)翹曲情況。

從圖1可知，覆不對稱銅箔的低模量、高Tg覆銅板（C板）的動態(tài)翹曲較低，特別是一面蝕刻掉銅箔、保留另一面覆210 μm銅箔的樣品，C板的動態(tài)翹曲大小與覆不對稱銅箔的低模量、低Tg覆銅板（B板）的差距更大，差距近50%。與2.1的解析一樣，高于基材Tg的處理溫度下，過度固化，內(nèi)應力殘留嚴重，覆不對稱銅箔的覆銅板受內(nèi)應力的影響容易形變，導致B板的動態(tài)翹曲度較大。

圖1 動態(tài)翹曲測試結(jié)果圖

2.3 覆不對稱銅箔的低模量、高Tg覆銅板（C板）低翹曲分析

C板的翹曲較低，除與Tg較高和模量較低外，更重要關(guān)鍵點在于基材在不同溫度下翹曲變化小，對比低模量、高Tg基材和低模量、低Tg基材的動態(tài)翹曲性，如圖2所示。從圖2可以看出，低模量、高Tg基材具備在整個動態(tài)翹曲測試的過程中，30 ℃升溫到260 ℃再降溫到30 ℃，翹曲變化很小，最大翹曲和最小翹曲差為90 μm，而低模量、低Tg基材的最大翹曲和最小翹曲差達到230 μm，是前者的2.5倍多，也因此，低模量、高Tg基材在覆不對稱銅箔覆銅板的應用上，比低模量、低Tg基材具有更低的翹曲性表現(xiàn)，能滿足覆不對稱銅箔的覆銅板的低翹曲性的要求。

圖2 低模量、高Tg基材和低模量、低Tg基材的動態(tài)翹曲性

3 結(jié)論

低模量、高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度基材能明顯降低覆不對稱銅箔的覆銅板的翹曲，其A態(tài)和220 ℃高溫處理后均有較低的翹曲度，動態(tài)翹曲測試也顯示其具有較低的翹曲，其根本原因在于基材具備高Tg和低模量特性。這類基材可滿足下游對覆不對稱銅箔的覆銅板的低翹曲性應用需要，市場前景廣闊。