电子元器件用树脂的选择 - 文章

电子元器件用树脂的选择

作者：深圳凯飞技术有限公司华柱武

以微型计算机设备为代表的电子新产品不断涌现﹐其小型化﹑薄壁化和电磁干扰（EMI）屏蔽技术﹐以及印制电路板（PCB）的制作进展﹐促进着电子元器件产品对树脂的选择和消费﹐并导致了重大变化﹐开始对树脂选择进行重新评价, 包括接插件﹑绕线轴﹑开关﹑电容器﹑电阻和印刷线路板等产品。移动电子设备﹐作为电子工业中发展最为迅速的一部分﹐对塑料电子元器件的需求不断增加﹐其中对更高热阻抗和提高冲击强度的要求最为重要。到2003年全球电子元器件用树脂的消耗总量将达到40万吨,年均增长4.8%。

电子元器件消耗的树脂包括一系列工程树脂﹐在数量上以尼龙和热塑性聚酯为主。然而如按价值来比较﹐类似聚亚苯基硫醚（PPS）﹑聚亚胺（PI）和液晶聚合物（LCP）的高性能树脂则在市场上扮演着重要的角色。工程热塑料（ETP）在以接插件最为重要的成型电子元器件市场中占有优势。电子元器件中的热塑料消耗量预计以年均5.9%的速度增长﹐到2003年达到15万吨。在热固性材料方面﹐环氧树脂有两个最大的应用─PCB片层和作为封装材料,在整个热固性树脂市场中占有56%之多。热固料的消耗量预计以年均4%的速度增长﹐到2003年达到25万吨。

电子接插件

随着技术的进步﹐印制电路板和其他电子器件的产品更新周期越来越短﹐有的已短至半年就有新一代产品诞生。接插件的发展趋势是更薄﹑更长﹑精度更高﹐如半导体工业新的设计开发导致芯片或电路板上的电子器件增加功能﹐这就要求生产更长﹑更紧凑﹑更精密的接插件﹐接插件间距也由平均2.5mm降为1.2mm﹐甚至0.8mm﹐厚度低到1.3mm﹐平整度为0.13mm﹐且要具有良好的弯曲强度﹑尺寸稳定性和电绝缘性能。组装电子器件的一种新工艺是表面安装技术（SMT）,是采用高温下自动化操作完成组装的﹐要求材料有更高的耐高温性和尺寸稳定性。目前表面安装技术已占电子器件组装技术市场的25％﹐到2000年时要增到40％-50％。

表面安装技术采用气相焊和红外再流焊﹐需在250℃下焊接5秒钟时间﹐对材料的要求除了耐热性以外﹐还须经受溶剂清洗系统的侵蚀。由于接插件越来越小型化和精细化﹐因此塑料的流动性和成型后的尺寸稳定性要好﹐使制件无瘪陷和毛刺﹐且在很薄的截面上仍有良好的刚性﹑韧性﹑不翘曲﹐才能确保接插件的平整度达到0.13mm。

接插件用塑料中热固性塑料有﹕酚醛﹑聚邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）﹑环氧树脂和不饱和聚酯树脂; 热塑性塑料有PA（聚胺）46﹑PA612﹑PA66﹑PBT﹑PET﹑PCT（聚对苯二甲酸环己基乙二酯）﹑LCP﹑PPS﹑PSF（聚碱）﹑PEI（聚醚亚胺）﹑PES（聚醚）﹑PAS（聚芳）﹑PAE（聚芳醚）等。

德国Hoechst公司生产了一种改性PPS﹐商品名是Fortron 1140 L7,它专用于表面安装技术接插件﹐它比一般的PPS成型周期缩短50％﹐流动性提高50％﹐可以添加40％玻璃纤维增强而成型结构复杂的薄壁零件和更长的接插件﹐它的成型压力比一般PPS可下降40％﹐使模内应力减少而降低制品的变形量。

该公司生产的一种新型液晶聚合物称Vectra E130,它与一般的LCP相比﹐同样成型一个SMT盘管形线圈骨架时,温度可降低50%,成型压力可降低50％﹐成型周期反而可缩短。用这种液晶聚合物成型壁很薄的﹑小而复杂的电子元器件和接插件时可不带毛刺。

谈到树脂间的竞争﹐实际上都是就工程热塑料而言﹐因为所有涉及的工程热塑料都将接插件视为主要市场﹐所以竞争是相当激烈的。

印制电路板

印制电路板（PCB）是在绝缘介质基材上压敷铜箔制成。基材可由纸﹑布﹑玻纤织物等增强材料浸渍液态树脂─酚醛﹑环氧﹑聚酯﹑聚亚胺﹑聚四氟乙烯乳液等以后经干燥﹐将片材按一定的尺寸要求裁切叠配成本﹐表面敷上铜箔后层压制成附铜箔板。

美国﹑西欧PCB基材用树脂约75％是溴化环氧树脂﹐以丙酮作溶剂﹐固体是四溴双酚A与环氧树脂的混合物﹐加溴起阻燃作用﹐溴含量20％左右﹔也可以在纯环氧树脂中加四溴双酚A反应而成。

家用电器的小型化和高性能化﹐要采用印制线路间距更微细化的集成电路﹐线路间距狭至0.4mm以下。在照相机式磁带录象机（VTR）及手提式电视机中, 表面集成安装技术的采用率已达到80％-100％﹐这种高密度化的印制线路基板常用4-7层的多层化技术﹐所用的树脂也从酚醛﹑环氧改为聚酯﹑聚醚亚胺﹑氟树脂等耐高温塑料。

计算机﹑电视机和收音机的积分线路板要求能在-100℃～160℃的广泛温度范围内经受各种检验而不发生故障﹐聚（PSU）就是这种线路板理想的材料﹐因为聚在高频下具有优异的介电性能﹐以及耐热性﹑耐酸碱性和电镀性。

封装材料

电子封装是将半导体芯片结合在一起形成一个以半导体为基础的电子功能块器件﹐可以分为芯片封装﹑组件封装。芯片封装是把芯片安装在一个载体上﹐也可以安装在电路板或组件上﹐载体常用塑料薄膜。

电路板封装是在环氧树脂为基板的印制电路板上进行化学蚀刻或镀铜等工艺。芯片封装与电路板封装一般应用于中低档产品中﹐高性能计算机中则需要采用组件封装﹐它是将多个高性能集成电路通过多层陶瓷技术封装成一个整体的器件﹐以利于散热和减少信号传输时的延迟。

常用的印制电路板由玻璃纤维增强的环氧树脂层压板制成﹐它的缺点是热稳定性差﹑线胀系数大﹐但对集成电路封装材料的基本要求是它对电子元器件的热应力要小﹐因此应通过环氧与有机硅改性制得的高分子合金来达到。在有机硅树脂中引入羧基,以提高它与环氧树脂界面间的亲和性,来得到分散粒子很小的微相分离型高分子合金﹐其中有机硅树脂分散粒子的直径可小到0.1μm以下﹐内应力就可显著下降。此外若采用玻纤/聚亚胺或芳香聚胺纤维/环氧树脂制成的印制电路板﹐可明显提高热稳定性﹐而不降低其线胀系数。

所以形成了两个分明的市场─电子零件成型所需要的高性能ETP,和用于PCB与封装材料的热固性材料。

因为ETP很少用在PCB片层和封装材料中﹐而只有极小量的热固性材料用在成型电子元件中﹐所以两者之间的交叉应用极少。

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2004-11-8，阅读9546次)

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