四、對環氧樹脂的新要求
近年來，隨著電子技術的發展，對用于覆銅板的環氧樹脂提出了更多、更新的要求，主要有以下幾個方面。
1.高玻璃化轉變溫度（Tg）
Tg是反映環氧樹脂基體隨溫度升降而產生的一種物理變化。在常溫時，基體是剛性的“玻璃態”。當溫度升高到某一個區域時，基體將由“玻璃態”轉變為“高彈態”。此時的溫度稱為該基體的玻璃化轉變溫度（Tg）。換句話說，Tg是基體保持剛性的最高溫度（℃）。基體的Tg取決于所采用的樹脂。傳統的FR-4覆銅板是采用二官能的溴化雙酚A型環氧樹脂。Tg一般為130℃左右。為了提高基體的Tg，目前行業中多數采用諾伏拉克環氧樹脂。由于諾伏拉克環氧樹脂結構中含有2個以上的環氧基，固化物交聯密度高，Tg相應提高。基體的耐熱性、耐化學性以及尺寸穩定性等相應地得到改善。諾伏拉克環氧樹脂的化學結構，如圖5-19所示。
 圖中 R=H，樹脂為苯酚諾伏拉克環氧樹脂，R=CH3，樹脂為甲酚諾伏拉克環氧樹脂。
諾伏拉克環氧樹脂，由于結構含有多環氧基，基體的耐熱性等性能會有明顯提高。但是，產品脆性較大，粘合性較差。在環氧樹脂覆銅板生產中一般不單獨使用，而是與雙酚A型環氧樹脂配合使用。諾伏拉克環氧樹脂的使用量一般為環氧樹脂總量的20%～30%。諾伏拉克環氧樹脂的特性，如表5-37所示。
 實踐證明，在諾伏拉克環氧樹脂中，選用雙酚A諾伏拉克環氧樹脂可以獲得更佳的綜合效果。
2.阻擋紫外光（UV）和自動光學檢測（AOI）功能
（1）阻擋UV 隨著電子工業的迅速發展，印制電路高精度、高密度化，在雙而印制板和多層印制板的制造過程中，廣泛采用液體光敏阻焊劑和兩面同時暴光的新工藝。由于紫外光（UV）可以穿透基板，兩面的線路圖形相互干擾，出現重影（GHOST IMAGE），造成廢品。為了避免出現重影，基體用的環氧樹脂必須具有阻擋紫外光（UV blocking）的功能。目前，行業中一般的做法是，在環氧樹脂體系中添加四官能基環氧樹脂或UV吸收劑，利用其本身具備熒光發色團性質，吸收UV光，達到阻擋的效果。四百能環氧樹脂的化學結構，如圖5-20所示。
 1995年，我國成功地開發了具有阻擋UV和AOI功能的環氧樹脂覆鋼板，同時還開發了相應的檢測方法和檢測儀器。該檢測方法已被國際電工委員會（1EC）所確認，標準號為IECll89—2C11。
阻擋UV的檢測方法，原理如圖5-21所示。
UV透過率檢測儀，由UV光源和UV光量計組成。通過光量計分別測定無試樣和有試樣條件下的光能量，計算相應的UV透過率。
K=（b/d）×100%
式中 K———UV透過率；
a———無試樣的光能量；
b———有試樣的光能量。
 根據UV透過率的大小評判基體阻擋UV功能的優劣。透過率大，說明基體對UV的阻擋性差。透過率小，說明基體對UV的阻擋性好。基體的UV透過率若在1%以下，基本上可以滿足使用要求。
（2）AOI功能 在印制線路板品質檢查工作中，隨著產量擴大和線路高密度化，采用傳統的人工檢查的方法已經不能適應了。目前，一些較大的企業，廣泛采用自動光學檢測（AOI）的新技術。要求基板中的環氧樹脂必須具備AOI功能。AOI儀器是采用氬激光作光源，基板中的環氧樹脂必須能吸收氬激光、并激發出較低能量的熒光，通過測定基板上的熒光，實現對印制線路板外觀缺陷的自動光學檢測。
3.低介電常數
近年來，隨著通信技術的發展，信息處理和信息傳播的高速化，迫切希望提：供一種可滿足高頻條件下使用的低介電常數的覆銅板。在高頻線路中，頻率一般都超過300MHz。在高頻線路中，信號傳播速度與基體的介電常數有關，其關系式如下：
V=K1·C/ε
式中 V———信號傳播速度；
K1———常數；
C———光速；
ε———基板的介電常數。
上式表明，基體的介電常數越低，信號的傳播速度越快。要實現信號的高速傳播，就必須選用低介電常數的板材。
另外，基體在電場的作用下，由于發熱而消耗能量，使高頻信號傳播效率下降，其關系如下：
PL=K2·f·tanδ
式中 PL———信號傳播損失；
K2————常數；
f———頻率；
tanδ———基體的介電損耗角正切。
上式表明，基體的tanδ小，信號的傳播損失相應小。由此可見，作為高頻線路用的覆銅板，必須選用低介電常數和低介電損耗角正切的樹脂。但是，目前FR-4覆銅板用的環氧樹脂介電常數偏高，滿足高頻線路的使用有困難。幾種樹脂的介電常數對比如表5-38所示。
在高頻線路中，多數采用聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有優秀的介電性能，但與環氧樹脂相比存在以下缺點：
（1）加工性差。
（2）綜合性能欠佳。
（3）成本高。
 環氧樹脂雖然介電常數和介電損耗角正切偏高，但具有加工性好，綜合性能優秀，價格適宜，貨源充足等優點。若采用改性的方法，在環氧樹脂結構中引入極性小、體積大的基團，降低固化物中極性基團的含量，可使樹脂的介電性能得到改善。改性后的環氧樹脂有可能成為一種成本效益理想的高頻材料。
4.RCC
積層法多層板（Build-up Multilayer，縮寫BUM）是近幾年發展起來的、用于制造高密度、小孔徑多層印制線路板的一項新技術。隨著BUM的迅速發展，作為其主要材料的涂樹脂銅箔（Resin CoatedCopper Foil，縮寫RCC）得到了相應的發展。
（1）RCC的結構 RCC是由表面經粗化、耐熱、防氧化等處理的高溫延伸性銅箔和B階樹脂組成的。其結構如圖5-22。
 RCC多數采用環氧樹脂。RCC的樹脂層應具備與FR-4粘結片相同的工藝性能。
此外，還要滿足積層法多層板的以下要求：
1）高絕緣可靠性和微導通孔可靠性。
2）高玻璃化轉變溫度（Tg）。
3）阻燃性。
4）低介電常數和低吸水率。
5）與內層板有良好的粘合性。
6）固化后樹脂層厚度均勻。
7）對銅箔有較好的粘合強度。
（2）RCC技術要求。RCC的技術要求如表5-39所示：
 （3）RCC涂布工藝 RCC制造過程中要求將樹脂均勻地涂布在銅箔上。樹脂層的厚度偏差控制在±2mm以內。因此，必須采用高精度的涂布設備。同時，生產環境必須高度凈化。涂布機主要由涂布器和烘箱組成，如圖8-23所示。
 （4）RCC的優點
1）有利于多層板的輕量化和薄形化。
2）有利于介電性能的改善。
3）有利于激光、等離子體的蝕孔加工。
4）對于12μm等薄銅箔容易加工。
5）可以使用普通印制板生產線，無須新的設備投資等。
5.無鹵型產品
目前，在環氧樹脂覆銅板生產中阻燃型產品居多，占90%以上。從安全角度考慮，用戶要求產品必須通過UL安全認證，阻燃性必須達到V—0級。為了滿足上述要求，在阻燃型覆銅板生產中大量采用溴化環氧樹脂（見表5-35）。
國外有些研究機構提出，鹵素阻燃劑在燃燒過程中會產生有毒的物質，危害人體健康和污染環境。國際上，特別是歐洲，對這個問題表示強烈關注。歐共體（EC）環保委員會提議，限期在電器和電子產品中禁止使用含鹵素的阻燃材料。開發無鹵性阻燃覆銅板已成為行業中一項重要課題，勢在必行。從化學角度考慮，具有阻燃功能的元素，除鹵族元素（F、Cl、Br、I）外，還有V族的N、P等元素。實驗證明，在環氧樹脂體系中，引入N和P等元素，并配合適當的阻燃助劑，同樣可以獲得滿意的阻燃效果。
眾所周知，酚醛樹脂可以作為環氧樹脂的固化劑使用，如果采用酚醛樹脂對環氧樹脂進行改性，則可以加大環氧樹脂的交聯密度，進一步提高其耐熱性和降低其熱膨脹系數等。如果向酚醛樹脂的分子結構中引入含氮基團，并將這種含氮的酚醛樹脂作為固化改性劑用于對環氧樹脂的改性，既可以提高環氧樹脂的阻燃性能，又可以提高其耐熱性和尺寸穩定性。
五、復合基覆銅板
在環氧樹脂覆銅板中除上述玻纖布覆銅板外，另一類是復合基覆銅板（Composite Epoxy Material）。其主要產品型號如表5-40所示。
 1.CEM-1覆銅板
按基材區分覆銅板主要產品有兩大類，紙基覆銅板和玻纖布基覆銅板。紙基覆銅板主要用于電視機等家用電子產品。玻纖布基覆銅板主要用于電子計算機、通信設備等工業產品。近年來，隨著家用電子產品多功能化，對覆銅板的要求越來越高，紙基覆銅板在滿足要求方面有一定困難。若采用玻纖布基覆銅板，雖可以滿足要求，但成本偏高。在這種情況下，復合基覆銅板的優點得到充分的表現和迅速發展。
 （1）產品結構與特點 CEM-1覆銅板的結構如圖5-24所示。
CEM-1覆銅板具有以下特點：
1）主要性能優于紙基覆銅板。
2）優秀的機械加工性能。
3）成本比玻纖布覆銅板低。
（2）制造流程 CEM-1覆銅板的制造流程，如圖5-25所示。
 （3）產品性能 CEM-1覆銅板的性能如表5-41所示。
 2.CEM-3覆銅板
印制線路板制造中，最大成本在板材。為此，在保證功能與可靠的前提下，每個企業都在尋找低價格的板材。CEM-3覆銅板是在FR-4覆銅板基礎上發展起來的。近年來，日本在雙面印制線路板制造中，大量采用CEM-3覆銅板取代FR-4覆銅板。據報導，CEM-3覆銅板使用量大大超過了一般FR-4覆銅板。
 （1）產品結構與特點 CEM-3覆銅板的結構，如圖5-26所示。
CEM-3覆銅板具有以下特點：
1）基本性能相當于FR-4覆銅板。
2）優秀的機械加工性能。
3）使用條件與FR-4覆銅板相同。
4）成本低于FR-4覆銅板。
（2）制造流程。CEM-3覆銅板制造流程如圖5-27所示。由于玻纖紙比較疏松，浸膠時樹脂含量偏高，導致產品收縮率大，尺寸穩定性差。所以，在環氧樹脂中，普遍采用添加無機填料（如氫氧化鋁等）的方法，使產品的各項性能得到改善和提高。
 （3）產品性能。CEM-3覆銅板的性能，如表5-42所示。隨著CEM-3覆銅板品質的不斷改進和提高，市場需求越來越大。近年來，除日本外，韓國和我國臺灣在CEM-3的生產和應用方面發展也很快。1992年，國內成功開發了CEM-3覆銅板，幾年來，產量逐年增加，如圖5-28所示。
 但是，發展速度較慢。主要原因是生產廠家少，宣傳不夠，用戶對CEM-3產品不甚了解。另一個原因是前幾年CEM-3的主要原材料之一——玻纖紙，國內尚沒有生產廠家，要依靠進口，價格偏高，CEM-3成本降不下來。最近，國內至少有兩條玻纖紙生產線建成投產，這對CEM-3覆銅板的發展，將起到積極的推動作用。
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