專利名稱：積層板的二氧化硅共熔物填料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化硅共熔物，尤其涉及一種用以與一粘著劑以及一骨干材組 成一介電層膠片的二氧化硅共熔物。
背景技術(shù)：
在日常生活中，積層板(Laminate)通常是廣泛布設(shè)線路制作成印刷電路板，再于 印刷電路板上設(shè)置電子組件，借以制作成各種消費(fèi)性電子產(chǎn)品。積層板通常包含介電層與 導(dǎo)電層，在實(shí)務(wù)運(yùn)用層面上，導(dǎo)電層通常是由導(dǎo)電性佳的金屬或其合金所組成，其中又以銅 箔最為常見。介電層通?？砂歉刹?main support material ；又可稱為補(bǔ)強(qiáng)材)與粘 著劑，其本身通常是與導(dǎo)電層彼此接著，并且具備特定的介電性質(zhì)。在利用現(xiàn)有技術(shù)制作印刷線路板時，會采用積層板，一般常稱為銅箔基板(Copper clad l aminate)，在制作積層板時，會利用粘著劑與至少一填料混合后再涂布于骨干上， 烘烤形成半固化狀態(tài)的介電層膠片，再利用銅箔(即導(dǎo)電層)上下包覆一張或多張迭合 的介電層膠片，經(jīng)高溫壓合后形成積層板。接著，可在積層板兩面導(dǎo)電層制成線路，成為 雙面線路板，再由多組雙面線路板與半固化的介電層膠片交錯迭合，經(jīng)高溫壓合后形成多 層印刷電路板，再經(jīng)鉆孔及電鍍以連接層間的線路；或?qū)⒍嘟M雙面線路板先鉆孔、電鍍后 再與半固化的介電層膠片交錯迭合，經(jīng)高溫壓合后形成多層高密度連接(High density interconnection)印刷電路板。在實(shí)務(wù)運(yùn)用上，多層印刷電路板或高密度連接印刷電路板需由數(shù)千至數(shù)萬電鍍后 孔洞進(jìn)行層間線路連接，為了便于鉆孔，以及減少鉆頭在鉆孔過程中的磨耗，在一般狀況 下，積層板的硬度不宜太大。同時，在實(shí)務(wù)運(yùn)用上，由于介電層與導(dǎo)電層通常是彼此接著以形成積層板，為了在 加工過程(如鉆孔、焊接、裁切、插接組件等)中，確保積層板的介電層與導(dǎo)電層不會彼此剝 離(peeling)，通常會要求介電層與導(dǎo)電層之間必須具備足夠的接著力。此外，由于在制作上述的消費(fèi)性電子產(chǎn)品時，通常會對印刷電路板進(jìn)行至少一次 的焊接作業(yè)，借以將電子元件與電路彼此電性連接；因此，在實(shí)務(wù)運(yùn)用上，通常也會要求印 刷電路板必須具備足夠的耐熱能力及較小的鉛直方向膨脹系數(shù)，以避免在焊接過程中，造 成線路板的分層或變形，失去應(yīng)有功能。放眼現(xiàn)有改良積層板的填料技術(shù)中，通常是采用氫氧化鋁、滑石粉、二氧化硅或氧 化鋁充當(dāng)填料，此外，對于無鹵積層板，為了使介電層具備較佳的阻燃性，通?？深~外添加 特定份量的氫氧化鋁來提升介電層的阻燃效果。然而，經(jīng)由實(shí)驗(yàn)證明，在利用氫氧化鋁充當(dāng)填料時，所制作出的積層板雖然具有較 佳的阻燃性，普遍存在焊錫耐熱性不佳的問題。在利用滑石粉充當(dāng)填料時，所制作出的積層 板普遍存在焊錫耐熱性不佳與銅箔接著力不足的問題。在利用二氧化硅充當(dāng)填料時，所制 作出的積層板普遍存在硬度過高，導(dǎo)致鉆針損耗率遽增的問題。在利用氧化鋁充當(dāng)填料時， 所制作出的積層板也普遍存在硬度過高，導(dǎo)致鉆針損耗率遽增的問題。上述問題都將會在實(shí)施方式中，提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以左證，在此暫時不予以詳述。基于以上因素，本案發(fā)明人深感實(shí)有必要開發(fā)出一種新的填料，借以使所制作出 的電路基板同時可以解決上述焊錫耐熱性不佳、銅箔接著力不足、硬度過高與鉆針損耗率 遽增等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種積層板的二氧化硅共熔物填料，以解決 現(xiàn)有技術(shù)所提供的填料在制作成積層板后，普遍存在焊錫耐熱性不佳、銅箔接著力不足、硬 度過高與鉆針損耗率遽增等問題。本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題所采用的技術(shù)手段是提供一種二氧化硅共熔物，其 用以與一 100重量份的粘著劑以及一骨干材(main support material)組成一介電層膠 片，該二氧化硅共熔物相對于該粘著劑的重量份為10 90，并且包含以下成分及重量百分 比二氧化硅(SiO2),其重量百分比為55 65wt% ；三氧化二鋁(Al2O3),其重量百分比為 12 22wt% ；三氧化二硼(B2O3)，其重量百分比為5 15wt% ；氧化鈣(CaO)，其重量百分 比為4 12wt% ；氧化鎂(MgO)，其重量百分比為0 6wt% ；以及一混合金屬氧化物，由氧 化鈉(Na20)、氧 化鉀(K2O)與三氧化二鐵(Fe2O3)所組成，其重量百分比小于lwt%。本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的功效經(jīng)過以本發(fā)明所提供的二氧化硅共熔物充當(dāng)填料制作出的積層板，與現(xiàn)有技術(shù)以 氫氧化鋁、滑石粉、二氧化硅或氧化鋁充當(dāng)填料所制作出的積層板進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)后，證明以 本發(fā)明所提供的二氧化硅共熔物充當(dāng)填料制作出的積層板不論在焊錫耐熱性、銅箔接著 力、硬度與造成鉆針損耗的情形，都可符合一般實(shí)務(wù)運(yùn)用上的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)利用上具 有較佳的經(jīng)濟(jì)價值與功效。本發(fā)明所采用的具體實(shí)施例，將通過以下的實(shí)施例及附圖作進(jìn)一步的說明。


圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的二氧化硅共熔物的簡易制作流程圖；圖2為鉆針對實(shí)驗(yàn)組積層板鉆2500孔后的磨損影像；圖3為鉆針對對照組一積層板鉆2500孔后的磨損影像；圖4為鉆針對對照組二積層板鉆2500孔后的磨損影像；圖5為鉆針對對照組三積層板鉆2500孔后的磨損影像；以及圖6為鉆針磨耗量的量測與計算方式。其中，附圖標(biāo)記CE 切削邊緣CC 切削轉(zhuǎn)角W 磨耗量
具體實(shí)施例方式由于本發(fā)明所提供的二氧化硅共熔物，可充當(dāng)填料而廣泛運(yùn)用于制作各種積層 板，并可進(jìn)一步運(yùn)用于制作各種電子產(chǎn)品，其組合實(shí)施方式更是不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉其中一個較佳實(shí)施例加以具體說明，并進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證其功效。首先，請參閱圖1，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的二氧化硅共熔物的簡易制作流程圖。 如圖1所示，在制作二氧化硅共熔物時，必須先將二氧化硅(Si02)、三氧化二鋁(A1203)、 三氧化二硼(BA)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)以及一混合金屬氧化物分別依照55 65wt%,12 22wt%、5 15wt%、4 12wt%、0 及小于重量百分比加 以混合，借以形成一混合物(步驟110)。
在本較佳實(shí)施例中，二氧化硅(SiO2)的重量百分比為61. 0%;三氧化二鋁(Al2O3) 的重量百分比為17.5wt% ；三氧化二硼(B2O3)的其重量百分比為11.5wt% ；氧化鈣(CaO) 的重量百分比為8.0wt% ；氧化鎂(MgO)的重量百分比為1.5wt% ；混合金屬氧化物是由氧 化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)與三氧化二鐵(Fe2O3)所組成，且氧化鈉(Na2O)的重量百分比為 0.042wt%，氧化鉀(K2O)的重量百分比為0.025wt%，三氧化二鐵(Fe2O3)的重量百分比為 0. 035wt%。接著，可將混合物加熱共熔，以形成二氧化硅共熔物(步驟120)，所謂共熔是泛指 將上述所有組成成分在一共熔條件(包含特定的溫度、壓力與組成比例條件)下彼此互熔， 形成一相成分均勻的共熔物。舉凡在材料學(xué)領(lǐng)域技術(shù)人員，自當(dāng)可以了解上述關(guān)于共熔的 定義，在此就不再予以贅述。在形成二氧化硅共熔物后，可將經(jīng)過加熱共熔后的混合物加以研磨，借以形成粉 末狀的二氧化硅共熔物(步驟130)。最后，可將粉末狀的二氧化硅共熔物依據(jù)粒徑大小區(qū) 分成至少一粒徑等級，使各粒徑等級的粉末狀的二氧化硅共熔物具有相近的粒徑尺寸(步 驟140)，而采用小于IOOum粒徑的二氧化硅填料于日后制作積層板。接著，為了進(jìn)一步證明本發(fā)明所提供的二氧化硅共熔物在制作成積層板之后，具 備以上所揭示的種種優(yōu)點(diǎn)，以下將進(jìn)一步進(jìn)行一連串的對照實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)之前，必 須先說明利用本發(fā)明制作積層板的方式。在利用本發(fā)明所提供的二氧化硅共熔物制作成積層板時，必須先將65重量份的 酚醛清漆型環(huán)氧樹脂(phenol-formaldehyde novolac resin) 35重量份的直鏈型環(huán)氧樹脂 混合成一 100重量份的環(huán)氧樹脂(可視為一粘著劑)。在本專利說明書中所指的“重量份”， 是指一種相對的重量比較關(guān)系，以環(huán)氧樹脂的重量為基準(zhǔn)，定義為100重量份。同時，可將 40重量份的酚醛清漆硬化劑(phenol-formaldehyde novolac hardener)與上述100重量 份的環(huán)氧樹脂加以攪拌混合60分鐘。接著，可再加入55重量份的本發(fā)明較佳實(shí)施例所提供的二氧化硅共熔物、 0. 4重量份的硅烷偶合劑(silane coupling agent)、0. 15重量份的咪唑促進(jìn)劑 (imidazo-accelerator) \)J,R 15 Mfi^vWM-Il(propylene glycol methyl ester thinner ；PM thinner)，并將上述所有成分高速攪拌180分鐘已充份混合均勻，以成 為一漿料，最后，在將混合好的漿料涂布在一骨干材(main support material ；又可稱為補(bǔ) 強(qiáng)材)上，借以制成一介電層膠片。在本實(shí)施例中，所述的骨干材可為一玻璃纖維布。此外，由于在上述步驟140中， 可將粉末狀的二氧化硅共熔物依據(jù)粒徑大小區(qū)分成至少一粒徑等級，使各粒徑等級的粉末 狀的二氧化硅共熔物具有相近的粒徑尺寸；因此，選擇粒徑小于IOOum粉末狀的二氧化硅 共熔物來充當(dāng)填料，使上述介電層膠片的結(jié)構(gòu)更為均勻。
最后，可在一片介電層膠片上下面覆蓋導(dǎo)電膜熱壓壓合成一積層板；抑或，先將數(shù) 片彼此迭合后，再于上下面覆蓋導(dǎo)電膜熱壓壓合成另一種積層板。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中， 所使用的介電層膠片共計8片，介電層的骨干材為7628玻璃纖維布，基重為210g/m2。導(dǎo)電 膜可為一銅箔，銅箔的規(guī)格為1盎司/平方英呎(oz/ft2)。積層板可為一銅箔基板，其厚度 約為1.6公厘。接著，可分別選用氫氧化鋁、滑石粉、二氧化硅或氧化鋁充當(dāng)填料制作出積層板， 并與本發(fā)明較佳實(shí)施例所制作出的積層板進(jìn)行種種的對照實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。
如上表所示，在上述的對照實(shí)驗(yàn)中，包含基板焊錫耐熱性測試、銅箔接著力測試與 鉆針磨耗量測試。利用氫氧化鋁、滑石粉、二氧化硅或氧化鋁充當(dāng)填料分別制作出積層板分 別定義為對照組一積層板、對照組二積層板、對照組三積層板與對照組四積層板。同時，利 用本發(fā)明較佳實(shí)施例所提供的二氧化硅共熔物制作成積層板可定義為實(shí)驗(yàn)組積層板。在上表中，在實(shí)驗(yàn)組積層板、對照組一積層板、對照組二積層板、對照組三積層板 分別鉆2500孔后的鉆針磨損影像分別顯示于圖2至圖5。鉆針磨耗量的量測計算方式如 圖6所示。請參閱圖6，在鉆針鉆孔2500次后，由于鉆針的一切削邊緣(cutting edge)CE會分別不斷與上述的各種積層板產(chǎn)生接觸磨耗，在切削邊緣CE的一切削轉(zhuǎn)角(cutting C0rner)cc處會產(chǎn)生磨耗，磨耗量W主要是對切削轉(zhuǎn)角CC處進(jìn)行量測，其量測與計算方式如 圖6所示。如上表所示，在對照組一積層板的基板焊錫288°C耐熱性測試中，只能承受小于 10回的焊錫耐熱性測試，顯見其存在焊錫耐熱性不佳的問題。在對照組二積層板的基板焊 錫耐熱性測試與銅箔接著力測試中，對照組二電路基板只能承受小于15回的焊錫耐熱性 測試，其銅箔接著力小于7. 0磅/英時(單位寬度下)，顯見其存在焊錫耐熱性不佳與銅箔 接著力不足的問題。在對照組三積層板的鉆針磨耗量測試中，在鉆2500孔后的磨耗量高達(dá) 225. 5微米(ym)，顯見其存在硬度過高，導(dǎo)致鉆針損耗率遽增的問題。在對照組四積層板 鉆針磨耗量測試中，在鉆不到2500孔后，甚至還因過度損壞而不堪使用。顯見其所存在的 硬度過高與鉆針損耗率過高的問題更為嚴(yán)重。相較之下，在實(shí)驗(yàn)組積層板的基板焊錫耐熱性測試、銅箔接著力測試中，實(shí)驗(yàn)組積 層板都具備相當(dāng)不錯的基板焊錫耐熱能力與銅箔接著力。盡管實(shí)驗(yàn)組積層板在鉆針磨耗 量測試中的磨耗率較對照組一積層板及對照組二積層板略高，但其已在一般可接受的范圍 內(nèi)，且相較于對照組一積層板的存在焊錫耐熱性不佳的問題，以及照組二積層板所存在焊 錫耐熱性不佳與銅箔接著力不足的問題，本發(fā)明所提供的二氧化硅共熔物所制成的實(shí)驗(yàn)組 積層板不論在莫式硬度、基板焊錫耐熱性測試、銅箔接著力測試與鉆針磨耗量測試上，都可 符合一般實(shí)務(wù)運(yùn)用上的標(biāo)準(zhǔn)。顯而易見地，本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)力用上具有絕佳的經(jīng)濟(jì)價值與功 效。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種積層板的二氧化硅共熔物填料，用以與一100重量份的粘著劑以及一骨干材組成一介電層膠片，借以制作出該積層板，該二氧化硅共熔物具有100微米最大粒徑尺寸，且相對于該粘著劑的重量份為10～90，并且包含以下成分二氧化硅，其重量百分比為p wt％；三氧化二鋁，其重量百分比為q wt％；三氧化二硼，其重量百分比為r wt％；氧化鈣，其重量百分比為s wt％；氧化鎂，其重量百分比為t wt％；以及一混合金屬氧化物，由氧化鈉、氧化鉀與三氧化二鐵所組成，其重量百分比為u wt％；其中，55＜p＜65，12＜q＜22，5＜r＜15，4＜s＜12，0＜t＜6，u＜1，且p+q+r+s+t+u≤100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，該粘著劑為一 熱硬化型粘著劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的積層板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，該熱硬化型粘 著劑為一環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，該骨干材為一 玻璃纖維布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積層板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，至少一上述的 介電層膠片與至少一導(dǎo)電膜熱壓壓合成一積層板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的積層板的二氧化硅共熔物填料，其特征在于，該導(dǎo)電膜為一 銅箔，且該積層板為一銅箔基板。
7.一種積層板的二氧化硅共熔物填料的制備方法，利用一共熔工藝加以制作，該共熔 工藝包含以下步驟(a)將二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二硼、氧化鈣、氧化鎂、以及該混合金屬氧化物依 照權(quán)利要求1所述的重量百分比加以混合，以形成一混合物；以及(b)將該混合物加熱共熔，以形成該二氧化硅共熔物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的積層板的二氧化硅共熔物填料的制備方法，其特征在于，該 共熔工藝還包含一步驟bl，其是將經(jīng)過加熱共熔后的該混合物加以球磨，借以形成粉末狀 的該二氧化硅共熔物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的積層板的二氧化硅共熔物填料的制備方法，其特征在于，該 共熔工藝還包含一步驟b2，其是將粉末狀的該二氧化硅共熔物依據(jù)粒徑大小區(qū)分成至少一 粒徑等級，使各粒徑等級的粉末狀的該二氧化硅共熔物具有相近的粒徑尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二氧化硅共熔物，用以與一100重量份的粘著劑以及一骨干材組成一介電層膠片，借以制作出一改良積層板，該二氧化硅共熔物相對于該粘著劑的重量份為10～90，并且包含以下成分及重量百分比二氧化硅，其重量百分比為55～65wt％；三氧化二鋁，其重量百分比為12～22wt％；三氧化二硼，其重量百分比為5～15wt％；氧化鈣，其重量百分比為4～12wt％；氧化鎂，其重量百分比為0～6wt％；以及一混合金屬氧化物，由氧化鈉、氧化鉀與三氧化二鐵所組成，其重量百分比小于1wt％。
文檔編號H05K1/03GK101857735SQ20091013336
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者何景新, 余利智, 周立明, 彭義仁 申請人:臺光電子材料股份有限公司