BT树脂PCB为什么贵.docx

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BT树脂PCB为什么贵

BT树脂PCB为什么贵

BT树脂/玻纤布覆铜板

　　一、概述

　　随着PCB的轻薄化、多层化、基板安装元件的增多，特别是BGA、MCM等半导体安装技术的发展，要求其基板具有高Tg、高耐热性及低热膨胀率等，以提高板材互联与安装可靠性；同时随着通信技术的发展和计算处理速度的提高，基板的介电性能也开始备受人们关注，要求它们具有更低的介质常数和更低的介质损耗，以满足信号传输的速度及其效率。

BT（Bismaleimide-triazine）树脂基覆铜板（以下简称BT板）因其具有很高的Tg、优秀的介电性能、低热膨胀率等性能，使其在当前逐渐流行的高密度互连（HDI）多层PCB和封装用基板中得到了较为广泛的应用。

　　“BT”是日本三菱瓦斯化学公司生产的一种树脂的化学商品名，该树脂是由双马来酰亚胺（Bismaleimide,简称BMI）与氰酸酯（cyanateester,简称CE）树脂合成制得的。

早在1972年，三菱瓦斯化学公司就开始了对BT树脂的研究，到1977年，BT板开始应用在芯片封装上，随后

的、脂肪族的以及杂环结构的氰酸酯，其中芳香族型的氰酸酯应用较为广泛，它们一般都含有两个或两个以上氰酸酯基（-OCN），其化学结构通式：

　　氰酸酯在加热和催化剂的作用下，会发生三聚合反应，生成具有三嗪环网状结构的高聚物，称为氰酸酯树脂（CE树脂），形成的三嗪环结构。

　　氰酸酯基在热和催化剂的作用下，C-N键很容易断开，使之不仅能发生自聚反应，还可以与多种官能团如环氧基、双键、酸酐、氨基、酰氯等发生反应。

　　2．合成

　　氰酸酯与BMI的共混反应机理一般认为有两种，一种认为是BMI和氰酸酯共聚；另一种认为BMI与氰酸酯形成互穿网络体系，从而取得综合的性能。

对于BT树脂，有人认为它是一种互穿网络体系，而更多的人认为它是共聚反应体系，如三菱瓦斯化学公司的BT树脂主要是由双酚A型二氰酸酯和二苯甲烷双马来酰亚胺共聚制得，其共聚反应机理如下：

　　3．BT树脂性能

　　BT树脂结合了BMI和CE树脂的优异性能，它主要具有如下特性：

　　⑴耐热性优异，玻璃化温度为为230一330℃之间；

　　⑵长期耐热性优异，长期耐热温度达160一230℃；

　　⑶耐热冲击性优异；

　　⑷介电性能优异，介质常数（εr）约为2.8-3.5，介质损耗角正切tanδ约为（1.5-3.0）×10-3；

　　⑸优异的电绝缘性能，即使在吸湿后，也能保持很高的绝缘电阻；

　　⑹良好的耐离子迁移性等；

　　⑺良好的机械特性；

　　⑻尺寸稳定性好，固化收缩小；

　　⑼熔融粘度低，浸润性好；

　　⑽树脂形状在室温下由故体到固体都有，可用多种加工方法进行加工；

　　⑾可溶于一般的溶剂，如MEK,NMP等；

　　⑿可与多种其他化合物进行改性反应；

　　⒀可在较低的温度进行固化；

　　⒁可兼容传统的FR-4生产工艺。

　　4．BT树脂的种类

　　BT树脂体系根据其配方中BMI和CE的品种、比例不同，以及反应程度不同，其形态在室温下由低粘度液体到固体都有，表9-6-1和表9-6-2是三菱瓦斯化学公司生产的一系列有代表性的BT树脂及其溶液。

　　5.与其他树脂的性能比较

　　一般地，BT树脂与其他几种树脂的主要性能比较，见表9-6-3。

　　三、BT覆铜板

　　1．胶液配制

　　将BT树脂、其他树脂（根据不同的产品要求添加所需的树脂组分）、催化剂以及其他助剂，还有适量的溶剂（可选择常用的丙酮、丁酮或NMP等）混合搅拌，制成均匀的、具有一定浓度和粘度的胶液，并测试其技术指标，供下道工序作参考。

其中催化剂的添加根据体系组成而定，如有些BT/EP体系就不用添加任何催化剂，体系就能在加热的情况下迅速反应完全。

催化剂的种类很多，可以是LEWIS酸、质子酸、弱酸盐、金属羧酸盐、金属螯合物等等，其中金属羧酸盐为最为常用的一种。

　　以下是以BT2176树脂为主的典型胶液配方（质量份）：

　　BT2176                 100          三乙烯基二胺          0.10

　　正辛酸锌               0.06

　　配胶程序：

用MEK溶剂将BT2176溶解成60%的溶液,然后加入催化剂正辛酸锌溶液,搅拌均匀后,将三乙烯基二胺溶液慢慢地逐渐加入,使胶液的凝胶化时间在300-330s（160℃）之间。

　　2．上胶

　　可使用传统的FR-4上胶设备来上胶，烘箱的温度、玻纤布的走速根据胶液的指标来定，经过烘箱后，树脂的溶剂大部分已挥发，树脂也部分地固化，得到称为B阶的半固化片。

一般将它们裁剪成片状，到下一道工序层压成板材；也有收成卷，以半固化片出售。

同时要测试半固化片的技术指标，一般包括树脂含量、流动度、凝胶化时间等。

　　如对上述1.胶液配制中的胶水配方，其烘箱温度设定为130--150℃，所得半固化片的凝胶化时间约50-60s、树脂量约43%---45%。

　　3.层压

　　根据产品的要求，选择合适的铜箔和半固化片进行叠配，就可以推进层压机进行固化。

相对于FR-4板，BT板的固化温度要高些、固化时间要长些，以达到最佳的固化程度；有些体系，可能需要进行后固化，以取得预期的性能。

由于BT树脂预聚程度的不同以及其他添加组分对整个体系影响不一样，使其树脂体系在升温过程中的流动特性有时相差较大，所以层压过程的温升控制和压力控制变得十分重要，不同的体系需要有不同的层压程序，以防止流胶过大或树脂流动不充分。

　　如对上述2.上胶中所得半固化片的压制条件如下：

　　热板温度175℃固化时压力2-6MPa

　　固化时间60min。

　　4．板材性能

BT板一般具有高耐热性、高电气绝缘性、优异介电性能以及良好的机械性能等等，如上述3.层压中压得的板材（该板材的牌号为CCL-H800）的性能，见表9-6-4。

　　BT板在高频特性与耐热性方面与其他板比较，见图9-6-6。

　　5．种类及应用

　　为了满足不同要求，可以通过改性方法对BT树脂进行改性，如用环氧树脂改性BT树脂来降低其成本及改善工艺操作性；PPE树脂改性BT树脂来取得更低的介质常数等等，所以不同配方的BT板具有某方面较为突出的性能，如三菱瓦斯化学公司已开发了一系列BT板中就有高频应用的、封装基板应用的、多层板应用的产品等，各品种的牌号及其应用范围见表9-6-5。

　　四、标准化

　　BT板作为高性能的覆铜板之一，世界上一些相关权威机构那为其制定了标推，其中PC标准中的IPC-4101/30是关于以BT树脂为主要组分、环氧树脂为添加组分、以溴作为阻燃剂的E玻纤布基覆铜板的标准，现摘录如表9-6-6。

　　五、市场

　　当前封装技术的发展，电子设备工作频率的提高以及PCB制作工艺的日新月异等，都将为高性能的BT板提供更为广泛的机会。

　　1．封装技术的发展

　　传统半导体封装产品：

QFP（QuadFlatPackage）、DIP（DualInlinePackage）和SOP（SmallOutlinePackage）等是将芯片粘着在金属导线架上，再以金线连接芯片上的铝质垫片（AIPad）与导线架接脚。

但随着芯片接脚数的增加和功率需求的不断提高，使用有机基板配合金线连接或内引脚（ILB）方式连接的PBGA（PlasticBallGridArray）、EBGA（En-hancedBGA）及TAB等封装方式日益兴起，同时随着通讯与携带型产品对元件体积要求小型化，许多新型技术如FC、CSP、WLSCP（WSCSP）、多晶片模组（MCM）及三元裸芯片等封装也逐渐得到应用。

　　在中国大陆，随着其电子行业的发展，IC的生产与市场需求也正与日俱增，见表9-6-7。

　　可见，BT树脂作为主要的封装基板之一，因其有着优秀的综合性能，将会在未来的封装领域得到更为广泛的应用。

　　2.高频化

　　通信技术和信息处理技术的发展，使其工作频率不断地提高。

如移动电话的制式，由最初的GSM（800-1800MHz）模式，发展到当前的蓝芽技术（2.400--2.497GHz）；PC机的CPU处理器的工作频率由90年代初的20--30MHz发展到现在接近1GHz；还有各种数字化通信的涌现等等。

这些领域将对板材的高频特性提出更高的要求。

　　3.无铅焊技术的发展

　　随着全球环保呼声的日益高涨，PCB制造工艺中使用无铅焊技术将逐渐成为主流，与之相关联的更高温回流焊将对基板提出更高的耐热要求；同时，PCB的制作在向细线化、高精度、高多层化方向发展，这些也对基板的耐热性、尺寸稳定性、电绝缘性等等提出了高的要求。

　　综上所述，BT板因其具有良好的耐热性能、高频特性以及优秀的机械性能等等，将会越来越广泛地被应用在封装基板、高频板和高多层板等方面。

什么是高TG及高TG与FR4的区别

什么是高Tg？

PCB线路板及使用高TgPCB的优点高Tg印制线路板当温度升高到某一阀值时基板就会由"玻璃态”转变为“橡胶态”，此时的温度称为该板的玻璃化温度（Tg）。

也就是说，Tg是基材保持刚性的最高温度（℃）。

也就是说普通PCB基板材料在高温下，不断产生软化、变形、熔融等现象，同时还表现在机械、电气特性的急剧下降，这样子就影响到产品的使用寿命了，一般Tg的板材为130℃以上，高Tg一般大于170℃，中等Tg约大于150℃；通常Tg≥170℃的PCB印制板，称作高Tg印制板；基板的Tg提高了，印制板的耐热性、耐潮湿性、耐化学性、耐稳定性等特征都会提高和改善。

TG值越高，板材的耐温度性能越好，尤其在无铅制程中，高Tg应用比较多；高Tg指的是高耐热性。

随着电子工业的飞跃发展，特别是以计算机为代表的电子产品，向着高功能化、高多层化发展，需要PCB基板材料的更高的耐热性作为前提。

以SMT、CMT为代表的高密度安装技术的出现和发展，使PCB在小孔径、精细线路化、薄型化方面，越来越离不开基板高耐热性的支持。

所以一般的FR-4与高Tg的区别：

同在高温下，特别是在吸湿后受热下，其材料的机械强度、尺寸稳定性、粘接性、吸水性、热分解性、热膨胀性等各种情况存在差异，高Tg产品明显要好于普通的PCB基板材料