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1、覆铜板行业知识,江西中节能高新材料有限公司王义庆,1、前言 2、覆铜板知识 3、覆铜板发展历史、现状与趋势 4、覆铜板生产工艺 5、硅微粉在覆铜板上的应用,目录,随着科学技术的快速发展，人们生活水平的不断提高，对电子产品需求量越来越大，同时电子产品升级换代周期也越来越短。在各个行业，电子产品的应用将越来越广泛。随着金融风暴渐渐远去，电子信息产业也逐渐进入旺季。覆铜板作为印制电路板及电子产品的基础，也将保持旺盛的需求量。中国连续多年印制电路板(PCB)产量和覆铜板(CCL)产量全球第一，但中国大陆民营覆铜板企业还很薄弱，特别HDI用芯薄板和高多层板用高阶覆铜板市场占有率很小。,1、前 言,1、前
2、 言,我国覆铜板总量自从“十.五”末期的2005年突破2亿m2后，在数量方面一直居全球第一，到2010年总量竞占了全球总量的80%(按Prismark 的统计为65%)。从2009年起，产值也占到全球总产值的50%以上(按Prismark的统计，2008年已达到50.5%)。中国已成为全球第一大覆铜板制造和消费大国。据Prismark 2008年预计，今后五年中国覆铜板占据的份额将继续扩大。,2、覆铜板知识,覆铜板(Copper Clad Laminate，全称覆铜板层压板，英文简称CCL)，是由木浆纸或玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种产品，称为覆铜箔层压板。
3、它是做PCB的基本材料，常叫基材。当它用于多层板生产时，也叫芯板（CORE）。,2、覆铜板知识,印制板(PCB)的主要材料是覆铜板，而覆铜板(敷铜板)是由基板、铜箔和粘合剂构成的。基板是由高分子合成树脂和增强材料组成的绝缘层板；在基板的表面覆盖着一层导电率较高、焊接性良好的纯铜箔，常用厚度35 um、50 um、70 um三种；铜箔覆盖在基板一面的覆铜板称为单面覆铜板，基板的两面均覆盖铜箔的覆铜板称双面覆铜板；铜箔能否牢固地覆在基板上，则由粘合剂来完成。常用覆铜板的厚度有10mm、15mm和20mm三种。,2、覆铜板知识,覆铜箔板在整个印制电路板上，主要担负着导电、绝缘和支撑三个方面的功能。印
4、制板的性能、质量和制造成本，在很大程度上取决于覆铜箔板。国内外印制板向高密度，高精度，细孔径，细导线，细间距，高可靠，多层化，高速传输，轻量，薄型方向发展，在生产上同时向提高生产率，降低成本，减少污染，适应多品种、小批量生产方向发展。为此，对覆铜箔板提出了越来越高的性能要求。,2、覆铜板知识,2、覆铜板知识,2、覆铜板知识,目前，市场上供应的覆铜板的分类：1、从基材考虑，主要可分以下几类：纸基板、玻纤布基板、合成纤维布基板、无纺布基板、复合基板和其它。2、按形状分类：覆铜板、屏蔽板、多层板用材料、特殊基板。,2、覆铜板知识,按形状分类：1、覆铜板，是指纸和玻纤布等基材，浸以树脂，制成粘结片(胶
5、纸和胶布)，由数张粘结片组合后，单面或双面配上铜箔，经热压固化，制成的板状产品。2、屏蔽板，是指内层具有屏蔽层或图形线路的覆铜板。只要加工制作两面的线路，即可成多层线路板。又称“带屏蔽层的覆铜板”。3、多层板用材料，是指用于制作多层线路板的覆铜板和粘结片(胶布)。最近，还包括积层法多层板用的涂树脂铜箔(RCC)。所谓多层板，是指包括两个表面和内部的、具有数层图形线路的线路板。4、特殊基板，是指加成法用层压板、金属芯基板等，不归入上述几类板材的特殊板。金属芯基板，也包括涂树脂基板(FBC等)。,2、覆铜板知识,覆铜板技术与生产的发展，已经走过了五十年左右的历程。加之此产业确定前的近五十年的对它的
6、树脂及增强材料方面的科学实验与探索，覆铜板业已有近百年的历史。这是一部与电子信息工业，特别是与PCB业同步发展，不可分割的技术发展史。这是一个不断创新、不断追求的过程。它的进步发展，时时受到电子整机产品、半导体制造技术、电子安装技术、印制电路板制造技术的革新发展所驱动。回顾百年世界覆铜板技术、生产的发展历史，可分为四个阶段：萌芽阶段；初期发展阶段；技术高速发展阶段、高密度互连基板材料发展阶段。,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,覆铜板讲义,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,（一）萌芽阶段20世纪初至20世纪40年代末，是覆铜板业发展的“萌芽阶段”。它的发展特点主要表现在两方面。一方面，这一段时期在
7、今后覆铜板用树脂、增强材料以及基板（未覆铜箔的）制造方面，得到创新、探索。它的可喜进展，为以后的覆铜板问世及发展创造了必要的条件。另一方面，以金属箔蚀刻法为主流的印制电路制造的最初期技术得到发展。它为覆铜板在结构组成、特性条件的确定上，起到决定性作用。也为覆铜板的问世起到驱动作用。,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,1922年美国的Edison发明了薄金属镍片箔的连续制造专利，成为了现代CCL用电解铜箔连续制造技术的先驱。这项专利，提出在阴极旋转辊下半部分通过电解液，经过半园弧状的阳极，通过电解而形成金属镍箔。箔覆在阴极辊表面，当辊筒转出液面外时，就可连续剥离卷取所得到的金属镍箔。,3、覆铜板发
8、展历史、现状与趋势,（二）初期发展阶段自英国 Paul Eisler博士首先提出了“印制电路”的概念，并制出世界上首块名副其实的印制电路板。以为起点，世界电子工业领域又问世了一个新的行业印制电路板制造业。围绕这一行业发展，世界印制电路用覆铜板行业也应运而生。,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,19361940年，被全世界誉称为“印制电路之父”的英国 Paul Eisler博士，对印制电路板做出了开创性的突出贡献。他根据印刷技术的启发，首先提出了“印制电路”的概念。他还研究了腐蚀箔的技术，采用照相印制工艺，在绝缘板的金属表面上，形成具有耐酸性掩蔽层的导线图形。然后用化学药品溶解掉未被掩蔽的金属，获
9、得世界上第一块名副其实的印制电路板。,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,（三）技术高速发展阶段集成电路的发明与应用，电子产品的小型化、高性能化，使覆铜板技术和生产，被推到向着多品种、高性能化方向发展的轨道上。1959年，美国得克萨斯仪器公司制作出第一块集成电路（IC）以后，由于它的高速发展，对PCB提出了更高组装密度的要求。1961年，美国 Hazeltine Corporation公司开发成功用金属化通孔工艺法的多层板制造技术。IBM公司并于同年所制造的计算机，在全世界首次采用多层板。,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,（四）HDI多层板基材的发展阶段以BGACSP为主的球栅阵列封装的发展，应运
10、而生了在电子安装技术上的第二次革命高密度互连表面安装技术的革命。随着积层法多层板于20世纪90年代初在日本、美国的出现，开创了一个高密度互连（HDI）的多层板制造技术的新时期。电子安装技术与PCB的技术变革，使传统的覆铜板制造技术受到新的挑战。它在制造材料产品品种、结构组成、产品形式、性能特性、产品功能上，都产生了新的变化、新的发展,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,中国大陆印制电路板发展趋势（2001-2011）,图1 中国大陆PCB产值趋势(资料来源：N.T.Information 2010),据全国覆铜板行业协会最新统计资料，中国大陆共有覆铜板企业约70家，
11、主要分布在华东及华南地区，年产量约3亿平方米，其中华东地区年产量已达1.6亿平方米，占大陆年总产能的56%，华南地区年产量为1.1亿平方米，占大陆年总产能的39%，其余东北、西北、西南及华中四个地区仅占大陆年总产能的5%。若按企业资金类型划分，陆资企业共26家，占大陆企业总数的37%，只占大陆年总产能的18.2%，另有44家为外资企业（主要为台资覆铜板企业），占大陆企业总数的63%，却占大陆年总产能的81.8%，且主要占有HDI用芯薄板和高多层板用高阶覆铜板市场,其占有率达90%以上(详见下图)。,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,中国大陆覆铜板发展分布情况,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,中国
12、大陆覆铜板区域分布情况,图2 中国大陆覆铜板产量分布(资料来源：全国覆铜板行业协会),3、覆铜板发展历史、现状与趋势,中国大陆覆铜板企业性质分布情况,图2 中国大陆覆铜板企业分布情况(资料来源：全国覆铜板行业协会),3、覆铜板发展历史、现状与趋势,中国大陆覆铜板发展总趋势,虽然近年来覆铜板的需求量则以每年20%的速度增长，但中国大陆PCB用覆铜板之供需矛盾较大，尤其是0.05-0.8 mm薄板，且以高阶覆铜板（如环保型无卤素覆铜板、环保型无铅化覆铜板、高TG高耐热覆铜板、高频高速低耗覆铜板等）供需矛盾尤其突出。预计未来几年内，印制电路板产量80%将以4-20层板为主，所以覆铜板市场由HDI用芯
13、薄板和高多层PCB用高阶覆铜板来主宰已成为定局。其中，尤以无卤素环保型材料、无铅焊接兼容高耐热性材料为主流，而当前市场上这类板材供应总量只有约40%，还有约40%的市场空间有待于发展。,中国大陆覆铜板产品发展趋势,图2 覆铜板厂产品别产值比重(资料来源：TPCA 2010),3、覆铜板发展历史、现状与趋势,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,中国大陆民营覆铜板企业发展要求,综合看来，全球覆铜板市场规模的增长率仍保持为5-6%左右。历年来中国大陆覆铜板市场的增长率均高于全球平均数，但是，大陆覆铜板行业近年来因国际原油和铜材价格不断上涨，国内主要原材料也节节上升，同时还承受能源成本、劳动力成本上升及人
14、民币多次升值的多重压力，利润空间正在逐步压缩，市场竞争将会越来越激烈。同时，市场上多元化的电子终端产品具有较大的市场潜力，高性能电子新产品的市场份额逐步增长，HDI用芯薄板、无铅无卤等高性覆铜板之市场需求也将不断提升。在此覆铜板行业发展大趋势下，中国大陆民营覆铜板企业必须加强技术创新，产品创新，管理创新，全面挤身全球高性能覆铜板前列。长远看来，未来多年中国大陆覆铜板行业仍将保持全球第一生产大国的地位继续稳步发展。但是，中国大陆民营覆铜板企业必须转变思想，与时俱进，抓住行业再次快速发展之机遇，全面由制造产量导向型企业向客户需求导向型企业转型，提升中国大陆覆铜板企业在高阶覆铜板市场竞争力，为中国覆
15、铜板行业及全球覆铜板行业发展作出更大贡献。,3、覆铜板发展历史、现状与趋势,高Tg低介电常数阻挡紫外线节能环保，无Br CAF板 Conductive Anodic Filament 导电性细丝物阳极性玻纤丝之漏电现象,4、覆铜板生产工艺,混胶-把各组份按一定的配比并按一定顺序混合在一起。上胶-电子级玻璃布浸上混合好的树脂溶液，经上胶机加 热烘干成粘结片。配料-把一定数量和规格的粘结片按厚度要求搭配在一起。配铜箔-按要求把已配好料的粘结片一面或两面配上铜箔。叠BOOK-把已配好铜箔的粘结片和分离钢板按一定的顺序和要求叠放在一起。它是控制覆铜板外观质量的关键工序。层压-把叠好的BOOK放入压机压
16、制，压制工艺参数有压力、时间和温度。外观检查-按外观标准要求检验，并把板材按不同等级分开放置。,4、覆铜板生产工艺,近几年，在覆铜板(CCL)中应用填料(Fillers)已成为CCL技术开发中的重要课题。世界一些著名的CCL生产厂家都把它作为推进、突破CCL某些新技术的“秘密武器”之一。多年来，应用于CCL的填料已有许多种。近年，此方面研究进展表明，二氧化硅微粉(简称：硅微粉)无机填料越来越被CCL业者所青睐。与其它几种常用无机填料的性能相比，硅微粉的耐热性、机械性能、电性能以及在树脂体系中的分散性都具有优势。它在CCL中得以应用，其实主要是看重它的高熔点(一般在1700以上)、微小的平均粒径
17、(有的品种最小可达到025m)、较低介电常数(低于氢氧化铝、滑石粉、E一玻璃纤维等很多)以及低吸水性。而它在硬度上偏高，有的品种价格偏高是它的不足之处。,5、硅微粉在覆铜板上的应用,由于原料、制造工艺的不同，使得二氧化硅微粉的品种较多。当前CCL应用的硅微粉主要涉及四类品种：结晶型硅微粉、熔融型(无定型)硅微粉、球形硅微粉、合成硅微粉(部分通过化工合成制得的球形硅微粉也属合成硅微粉)。,5、硅微粉在覆铜板上的应用,住友电木公司的一专利发明，主要是利用无机填料去解决改性氰酸酯树脂一玻纤布基CCL的提高模量、耐热性，降低吸水性、热膨胀系数的问题。研制者对滑石粉、氢氧化铝、玻璃粉、云母粉、硅微粉等无
18、机填料进行筛选性试验，得到硅微粉是较理想填料的结论。其中熔融型硅微粉在降低板的z方向热膨胀系数方面表现得更好，而结晶型(粉碎型)硅微粉、球形硅微粉都在粘结片的浸渍性上相对优于熔融型硅微粉。住友电木公司研制者最后确定采用的品种是球形硅微粉。该专利的试验结果表明，在树脂体系中加入球形硅微粉的CCL样品，在板的z方向线膨胀系数，高湿热处理后浸焊耐热性(125高压锅蒸煮处理后进行260下的浸焊实验)方面得到提高。如果不加填料，它的线膨胀系数会很大(4 01 0-6）,5、硅微粉在覆铜板上的应用,在覆铜箔板中加入超细硅微粉填料，有以下几个目的：一是有效降低板材的CTE（Z轴膨胀系数）；二是为降低成本；三
19、是对提高产品的耐热性能。在覆铜箔板中加入超细硅微粉填料是覆铜箔板技术发展的一个重要方向，目前国内覆铜箔板企业没有在覆铜箔板的生产过程中加入硅微粉填料，正在技术研发过程中，日本覆铜箔板企业在生产高档的覆铜箔板的过程中加入硅微粉填料有报道过。主要技术参数：粒度直径：1m3m、憎水性能大于45分钟。,5、硅微粉在覆铜板上的应用,CCL用无机填料的投料比例方案可大致分为两类：一类是一般比例，即硅微粉(或以硅微粉为主的无机填料)投料比例一般在1 5一30(重量比)；另一类是“高填充量”投料比例的类型方案，即在树脂体系中硅微粉的投料比例在40一70(重量比)。“高填充量”技术多应用于薄型化的CCL中，它突破了传统的填料填加工艺，运用新工艺得到实现，它是更高层次的填料应用技术。,5、硅微粉在覆铜板上的应用,Q&A!,
