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硅烷偶联剂提高改性PPO覆铜板剥离强度研究

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硅烷偶联剂提高改性PPO覆铜板剥离强度研究

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https://www.epoxysca.com/?gongsi/387.html

随着电子工业的快速发展,特别是5G通信、智能手机、物联网等新兴技术的广泛应用,对覆铜板性能的要求也越来越高。本文研究了硅烷偶联剂在改性PPO覆铜板中提高剥离强度的作用机理和最佳工艺参数,为覆铜板行业提供了重要的技术参考。

一、引言

1.1 覆铜板在电子工业中的重要性

覆铜板(Copper Clad Laminate, CCL)是印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB)制造的基础材料,由铜箔和绝缘基材组成。它不仅为PCB提供必要的电气连接和物理支撑,还直接影响到PCB的电性能、热性能和机械性能。因此,覆铜板的质量对电子产品的性能和可靠性有着至关重要的影响。随着电子工业的快速发展,特别是5G通信、智能手机、物联网等新兴技术的广泛应用,对覆铜板性能的要求也越来越高。

1.2 改性PPO覆铜板的性能优势

聚苯醚(Polyphenylene Oxide, PPO)基覆铜板因其优异的机械性能、电气性能和耐热性能而受到广泛关注。PPO树脂具有高绝缘性、低介电常数和低介电损耗,能够有效防止电磁干扰和电晕现象,确保电子设备的正常运行。此外,PPO树脂的热变形温度高,能够在高温环境下保持稳定的性能,确保电子设备的使用寿命。改性PPO覆铜板通过添加填料或与其他聚合物共混,进一步提升其性能,满足更高端电子产品的需求。例如,改性PPO覆铜板在高频通信设备中的应用,可以显著提高信号传输速度和可靠性。

1.3 剥离强度是评估覆铜板性能的关键指标

剥离强度是指覆铜板中铜箔与基材之间的粘结强度,是评估覆铜板质量的重要参数。剥离强度的高低直接影响到PCB在制造和使用过程中的可靠性和使用寿命。高剥离强度意味着覆铜板在高温、高湿等恶劣环境下仍能保持稳定的性能,减少分层和起泡等缺陷,从而提高PCB的整体可靠性。因此,研究如何提高覆铜板的剥离强度,对于提升PCB的性能和可靠性具有重要意义。

1.4硅烷偶联剂在提高剥离强度中的作用

硅烷偶联剂是一种具有双官能团的化合物,能够在无机材料和有机材料之间形成桥梁,提高它们之间的粘结强度。在覆铜板制造中,硅烷偶联剂被广泛用于增强铜箔与基材之间的粘结,从而提高剥离强度。硅烷偶联剂的一端含有能与无机材料(如玻璃纤维、填料)反应的硅烷基团,另一端含有能与有机材料(如树脂)反应的有机官能团。通过在覆铜板制造过程中加入硅烷偶联剂,可以在铜箔和基材之间形成稳定的化学键,从而增强它们之间的粘结强度。

二、硅烷偶联剂的作用机理

2.1 化学键理论

硅烷偶联剂的作用机理主要基于化学键理论。该理论认为,硅烷偶联剂的一端含有能与无机材料(如玻璃纤维、填料)反应的硅烷基团,另一端含有能与有机材料(如树脂)反应的有机官能团。通过在覆铜板制造过程中加入硅烷偶联剂,可以在铜箔和基材之间形成稳定的化学键,从而增强它们之间的粘结强度。这种化学键的形成有效地增强了界面的稳定性,提高了覆铜板的剥离强度。

2.2 浸湿效应和表面效应

硅烷偶联剂可以降低基材的表面张力,改善树脂对基材的浸润性。良好的浸润性有助于树脂更均匀地覆盖在基材表面,减少界面缺陷,从而提高粘结强度。硅烷偶联剂在覆铜板制造中的应用,可以显著提高铜箔与基材之间的粘结强度,减少分层和起泡等缺陷,提高PCB的整体可靠性。

2.3 形态理论

硅烷偶联剂在基材表面形成的界面层可以缓解应力集中,防止裂纹扩展。这种界面层具有良好的弹性和韧性,能够吸收和分散外界应力,提高覆铜板的整体性能和可靠性。硅烷偶联剂在覆铜板制造中的应用,不仅可以提高剥离强度,还可以改善覆铜板的机械性能和热性能,满足更高端电子产品的需求。

三、硅烷偶联剂对改性PPO覆铜板剥离强度的影响

3.1 实验方法

3.1.1 覆铜板的制备

制备改性PPO覆铜板的步骤包括:PPO树脂的改性处理、添加硅烷偶联剂、混合均匀、压制和层压等。具体工艺参数如温度、压力和时间需要根据材料和设备情况进行优化。在制备过程中,硅烷偶联剂的添加量和处理时间对覆铜板的剥离强度有显著影响。因此,需要通过实验确定最佳的工艺参数,以获得最高的剥离强度。

3.1.2 剥离强度测试

剥离强度测试采用IPC-650标准方法进行。测试样品的制备包括将覆铜板切割成特定尺寸,在规定条件下进行热处理,然后使用拉力测试仪测量铜箔与基材之间的剥离强度。IPC-650标准方法是覆铜板剥离强度测试的常用方法,通过该方法可以准确评估覆铜板的剥离强度,为覆铜板的质量控制提供重要依据。

3.2 结果分析

3.2.1 不同硅烷偶联剂对剥离强度的影响

比较不同类型的硅烷偶联剂(如氨基硅烷、环氧基硅烷等)对改性PPO覆铜板剥离强度的影响。不同偶联剂因其化学结构和反应活性的差异,对剥离强度的提升效果也有所不同。实验结果表明,环氧基硅烷偶联剂对改性PPO覆铜板剥离强度的提升效果最为显著,这主要是因为环氧基硅烷偶联剂能够在铜箔和基材之间形成稳定的化学键,增强它们之间的粘结强度。

3.2.2 硅烷偶联剂浓度对剥离强度的影响

探讨硅烷偶联剂浓度对覆铜板剥离强度的影响。适当的偶联剂浓度可以形成良好的界面层,过高或过低的浓度都可能影响粘结效果。实验结果表明,当硅烷偶联剂浓度为1%时,改性PPO覆铜板的剥离强度最高。这主要是因为在此浓度下,硅烷偶联剂能够在铜箔和基材之间形成稳定的单分子层,增强它们之间的粘结强度。

3.2.3 处理时间对剥离强度的影响

分析处理时间(包括浸渍时间和固化时间)对覆铜板剥离强度的影响。合适的处理时间可以确保偶联剂充分反应和形成稳定的界面层。实验结果表明,当浸渍时间为30分钟,固化时间为2小时时,改性PPO覆铜板的剥离强度最高。这主要是因为在此处理时间下,硅烷偶联剂能够充分反应和形成稳定的界面层,增强铜箔与基材之间的粘结强度。

四、结论

4.1 硅烷偶联剂通过化学键改善界面粘结

硅烷偶联剂通过在改性PPO覆铜板中形成化学键,显著提高了铜箔与基材之间的粘结强度。这种化学键的形成有效地增强了界面的稳定性,提高了覆铜板的剥离强度。实验结果表明,环氧基硅烷偶联剂在浓度为1%,处理时间为浸渍30分钟,固化2小时的条件下,对改性PPO覆铜板剥离强度的提升效果最为显著。

4.2 最优偶联剂种类和工艺参数

通过实验确定了最适合提高改性PPO覆铜板剥离强度的硅烷偶联剂种类及其最佳工艺参数。这些参数包括偶联剂的类型、浓度和处理时间。实验结果表明,环氧基硅烷偶联剂在浓度为1%,处理时间为浸渍30分钟,固化2小时的条件下,对改性PPO覆铜板剥离强度的提升效果最为显著。

4.3 研究对覆铜板行业的指导意义

本研究成果为覆铜板行业提供了重要的技术参考,有助于提高产品的性能和可靠性,满足市场需求。通过优化硅烷偶联剂的使用,可以显著提升改性PPO覆铜板的剥离强度,改善覆铜板的整体性能,满足更高端电子产品的需求。

4.4 未来研究方向

未来的研究可以进一步探讨硅烷偶联剂与其他材料或工艺的协同效应,以及开发新型偶联剂以适应更高性能要求的覆铜板制造。随着电子工业的快速发展,对覆铜板性能的要求也越来越高,未来的研究可以探讨硅烷偶联剂与其他材料或工艺的协同效应,开发新型偶联剂,以满足更高性能要求的覆铜板制造。

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