波譜法在覆銅板及印制電路板研究中的應用

林鋼

（廣東汕頭超聲電子股份有限公司，廣東 汕頭 515000）

0 引言

隨著我國PCB產業(yè)高速的發(fā)展，對PCB板材各項性能的要求也正在不斷提高。覆銅板作為PCB制作過程中的主要材料，需要不斷強化其質量。波譜法在覆銅板及印制電路板中的應用，能夠對覆銅板的各項性能進行綜合性評估，進而為后續(xù)工程業(yè)務的發(fā)展提供高質量的備選板材。

1 覆銅板及印制電路板的發(fā)展背景

現(xiàn)如今，印制電路板基板材料已經發(fā)展了近50年的歷程，其已經成為產業(yè)發(fā)展中的基本原材料。其中，pcb基板材料業(yè)已累積了上百年的發(fā)展歷史，它的每一個發(fā)展階段，都會受到半導體制造技術和電子電路制造技術的影響?，F(xiàn)如今，覆銅板及印制電路板在我國的各個生產領域中已經得到了有效應用，并且此材料還在一定程度上大大促進了基板材料業(yè)的發(fā)展。同時，以金屬箔蝕刻法所制造的電路是主流的PCB制造技術，其已經得到了最初的確立和發(fā)展，并且其在覆銅板結構組成和特性條件上都起著非常重要的作用[1]。

覆銅板作為印制電路板制造中的主要材料，其在1947年就已經在美國PCB業(yè)得到了有效應用。同時，PCB基板材料業(yè)在此基礎上也進入了初期發(fā)展的階段。在此期間，在對基板進行制造時，所應用的材料主要為有機樹脂銅箔等。因此，可以說覆銅板及印制電路板的發(fā)展和應用在一定程度上推動著我國各大產業(yè)的發(fā)展。

2 覆銅板用硅微粉的分類

在當前的市場上看，覆銅板及印制電路板硅微粉產品系列是比較復雜的，其在實際發(fā)展中也應用的非常十分廣泛。當前，應用于集成電路覆銅板的硅微粉主要有熔融型硅微粉、球形硅微粉和活性硅微粉等，以下是這些材料的特點。

2.1 結晶型硅微粉

此材料主要是精選優(yōu)質石英礦，經過洗礦、超細碎和分級等多個工藝，對其進行加工，進而得到石英粉。調查發(fā)現(xiàn)，結晶型硅微粉在覆銅板行業(yè)中的發(fā)展中已經得到應用。在應用結晶硅微粉后，我們會發(fā)現(xiàn)覆銅板的剛度和熱穩(wěn)定性等都得到了非常大的改善。但是，此材料也存在一定的局限性，其對樹脂體系的影響并不是最佳的，分散性以及耐沉降性不好，本身的熱膨脹系數(shù)高，硬度也非常大，這會增加加工的難度[2]。

2.2 熔融硅微粉

此微粉主要在晶體結構中提取，然后經酸浸、風干和高溫熔融等工藝流程，精制硅微粉。此粉與結晶型硅微粉比較，其密度更低（2.2g/cm3），介電常數(shù)和熱膨脹系數(shù)也比較低。因此，這種粉體主要作為填料在高頻覆銅板應用。其缺點為熔融溫度較高，并且對企業(yè)生產能力的要求也比較高，工藝流程比較復雜。由于一般產品的介電常數(shù)比較高，所以其在覆銅板及印制電路板中的應用，對信號傳遞速度帶來影響。

2.3 復合型硅微粉

這種微粉還被叫作低硬度硅微粉。主要是采用數(shù)種無機礦物，經過精確配比對其進行熔制，將其制作成無定型態(tài)的玻璃體，然后經破碎、超細碎和分級等流程，對其進行工藝加工，進而得到復合型的硅微粉。這種粉體的莫氏硬度在5.5左右，二氧化硅會降低，減小鉆程度和粉塵污染情況[3]。

2.4 球形硅微粉

在對球形二氧化硅微粉的工藝流程進行分析，發(fā)現(xiàn)其主要是通過物理和化學方法生產的。其平均粒度主要是在微米級到亞微米，并且其還具有高填充和介電性能優(yōu)異等特點。因此，這種材料一般應用到高填充、高可靠的高性能覆銅板過程中。

3 波譜法在覆銅板及印制電路板中的應用

3.1 紅光外譜

早在1800年，英國的物理學家就在熱觀點出發(fā)，對各種色光進行了分析和研究，在此過程中發(fā)現(xiàn)了紅外線。紅外線的波長一般在0.76m到1000m之間，其所按波長的范圍主要分為近紅外、遠紅外和極遠紅外等。在紅外光譜中，反映出了分子中鍵的振動能級變化和具體情況，能夠為日后的研究提供相關信息。在對此技術的優(yōu)點進行分析時，發(fā)現(xiàn)其簡便、迅速以及穩(wěn)定性高，并且其對樣品沒有特殊的要求，不管是氣體，還是固體和液體都可以進行檢測。紅外光譜與其他技術的聯(lián)合應用，還能夠準確鑒別化合物的異同，對未知物的結構進行確定。同時，此技術還能對染物的識別有機化合物分子結構進行分析，研究化學反應中的問題，實現(xiàn)對機理的研究[4]。

如，某制造業(yè)利用傅立葉紅外光譜對氰酸酯樹脂及其改性體系的固化反應進行了分析，明確了其特性。實際的研究結果表明，環(huán)氧樹脂的化反應溫度會明顯降低，當引入催化劑后，其轉化率會提高。雙馬來酰亞胺樹脂和氰酸酯等具有非常的良好反應性，其在紅外光譜中的應用，能夠結合二維相關分析技術，對不同的固化促進劑進行檢測，實現(xiàn)對環(huán)氧樹脂的快速鑒別和研究。部分研究結果還表明，紅外光譜還能為樹脂配方的鑒別提供新的方法和條件。

3.2 紫外光譜

這種光譜法也叫作紫外可見光分光光度法。這種方式可以結合溶液中的物質的分子和離子，對紫外光的吸收程度進行確定，明確物質的組成含量，然后在此基礎上推測物質結構，屬于一種分析方法。同時，紫外光譜和其他技術的有效應用，能夠更加準確地判斷分子中是否有共軛體系，或者是某些官能團的存在，在此基礎上確定未知物的基本骨架。

這種技術還能夠確定某些官能團的位置，更加準確地判斷一些化合物的異構體，進而判定互變異構的質譜，讓待測的樣品分子汽化。在應用紫外光譜時，發(fā)現(xiàn)用一定能量的電子來轟擊氣態(tài)根子，讓其失去一個電子，進而成為帶正電的分子離子。由于分子離子還會斷裂成各種碎片，并且所有的正離子在電場和磁場的作用下，會按質荷比大小等，依次進行排列，其屬于唯一可確定分子式的方法[5]。

例如，某電力制造業(yè)應用此技術，建立了電子產品中四溴雙酚，與紅外光譜和氣相色譜的聯(lián)合應用，保證質譜聯(lián)用技術的有效應用，實現(xiàn)對線路板失效原因的綜合分析。在具體的研究中，發(fā)現(xiàn)在一定溫度和濕度下，硅膠墊中的揮發(fā)物和滲出物為三乙氧基辛基硅烷，這種物質容易與和異常焊劑的殘留物發(fā)生相溶現(xiàn)象，所以其會導致焊點附近有異物的生成，進而導致電路失效。

3.3 核磁共振

1945年，相關學者就已經在實驗中發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象，1H核磁共振在化學中的應用已經有50年了。尤其是近20年來，超導磁體和脈沖傅里葉變換法在覆銅板及印制電路板中的應用和普及，核磁共振這種新方式得到了完善，并且新技術在此背景下也在不斷涌現(xiàn)，如二維核磁共振技術和極化轉移技術等。這種技術都是對核磁共振分析方法的完善，其應用范圍也正在不斷擴大。同時，隨著樣品用量不斷地減少，此技術的靈敏度也在不斷提高。這種技術在覆銅板及印制電路板中的有效應用，能夠對反應過程進行分析，明確分子結構的表征，實現(xiàn)對結構參數(shù)的有效分析。

部分學者用13C核磁共振波譜法，對丙烯酸一丙烯酸鈉共聚型的高吸水性樹脂進行了研究，發(fā)現(xiàn)其是導致反應體的系發(fā)生交聯(lián)作用的關鍵因素。應用1H13C核磁共振波譜，對二酚基丙烷環(huán)氧樹脂的組成進行分析，發(fā)現(xiàn)其結構表征比較特殊，能夠通過二維譜和IH.13C化學位移相關譜等，實現(xiàn)對各共振峰的有效分析和指認。同時，此技術在覆銅板及印制電路板中的有效應用，能夠強化印制電路板的穩(wěn)定性。

場解吸質譜方法也是此部分內容的主要組成部分，應用此方式能夠直接得出了各種酚醛樹脂固有的組分，了解其中的分子離子峰值，對樹脂不同縮合度組分的含量進行深入研究。如果沒有碎片離子，就比較適合用于組份繁多的酚醛樹脂分子量檢測中，對其整體表征進行深入研究。

部分研究人員還應用拉曼光譜對聚甲基丙烯酸甲酯進行了分析，主要是研究共混物的相容性。如果在室溫制樣，鏈的運動性比較差，共混物并不相容。當在120℃溫度制樣時，鏈的運動性會不斷增加，PMMA中的C=O伸縮振動頻率會隨含量不斷增加，不斷移向低頻，并且共混物相容性也會不斷增大。

3.4 質譜

這種方式主要是一種使待測的樣品分子汽化，應用具有一定能量的電子來轟擊氣態(tài)根子，讓其失去一個電子進行成為帶正電的分子離子。其中的分子離子還可能斷裂成為各種碎片離子，并且所有的正離子會在電場和磁場的綜合作用下，根據質荷比的大小，按照排列進而的得到譜圖的分析方法。同時，這種方式還是唯一可以確定分子式的方法。一些學者在原有的檢測方式上建立了電子產品中四溴雙酚-A（TBBP-A）的氣相色譜，其與質譜的聯(lián)用，不僅可以提高檢測的效果，還能夠在實際電子產品中四溴雙酚-A的分析中有效應用。還有的學者建立了氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，其主要是測定電子電氣產品中的溴化阻燃劑多溴聯(lián)苯等物質，并且這種方式的檢測速度和準確性都非常高。

4 結語

由此可見，波譜法在不同的檢測領域都得到了有效應用。特別是其在覆銅板印制電路板中的應用，能夠及時解決上述材料在制作中的問題，優(yōu)化生產制作流程。因此，為了保證其準確性，簡化其中的問題，要進一步探索新的波譜技術，明確此技術的相關內容，為覆銅板及印制電路板的研究提供科學檢測的方式，進而保障此材料應用的安全性和有效性。