电子级玻璃纤维布开纤方法的研究

电子级玻璃纤维布开纤方法的研究
杜甫
【摘要】文章提出了一种高效的电子级玻璃纤维布开纤方法，用该方法可获得更好的开纤效果，使电子级玻璃纤维布薄型化，均匀化，更快的树脂浸润性，可满足高阶覆铜板不断提高的要求。

%This paper provides an efficient method for electronic glass fabric’s filaments spreading for PCB. By this new method, we could make glass fabric become thinner, and realize uniformity and resin-impregnation quickly to meet the requirements of high value-added Laminate.
【期刊名称】《印制电路信息》
【年(卷),期】2014(000)008
【总页数】4页(P9-11,14)
【关键词】电子级玻璃纤维布;树脂浸润性;开纤方法
【作者】杜甫
【作者单位】上海宏和电子材料有限公司，上海 201315
【正文语种】中文
【中图分类】TN41
随着电子产品向轻、薄、短小方向发展，电子产品所用的基本材料覆铜箔基板也被要求向高密度化、轻薄多层化及高Tg、无铅无卤的方向发展，这样对电子级玻璃纤维布的性能提出了更高的要求：薄型化、均匀化、更快的树脂浸润性，高尺寸安
定性等。

电子级玻纤布行业发展到今天，已经没有完全不开纤的产品了，只不过开纤程度不同，开纤均匀性存在差异而已。

目前市场上所使用的电子级玻璃纤维布薄织物（厚度在50 μm以下），普遍开纤效果不理想，经纬纱宽度小或者开纤均匀性不好。

电子布的制造过程都是经纱的方向承受高张力，经纱无论采用什么方法开纤，都必须克服巨大的阻力和摩擦力，使得经纱的开纤效果差，这样的布生产的半固化片表面粗糙度大，平整性不好，无法满足下游PCB的ALIVH（任意层内导通孔技术）、B2it（埋入凸块焊点互连技术）等制程的要求，这样的布制得的基板，树脂浸润性差，容易在玻纤单丝间出现空洞，钻孔加工性不好，耐离子迁移性不佳，无法适应高端覆铜板生产商的要求。

笔者曾仔细分析日东纺的电子布，尤其是1078、1067及1037等主流薄布，从开纤所留下的痕迹来看，非常细腻；经纬纱的宽度也非常均匀。

现在对开纤布的要求变成了纱线宽度的均匀性，甚至是更微观的单丝分布的均匀性。

笔者作为一个电子布研发工程师，对电子布的开纤做了一些研究，希望能给同行业工一些启发。

电子布的技术领域，总体上讲无外乎织造技术、后处理技术（包括处理液配方和后处理工艺两个方向）和开纤技术，一个电子布厂把这三个方向研究透了、做到位了就可以与世界最强的日本布厂相抗衡。

宏和的技术源于台湾南亚，加上十几年的摸索和创新，已经打下了夯实的织造技术基础，才使得我们有机会在这个稳固的平台上细细地探索。

经研究日本三家布厂（日东纺NITTO BOSEKI CO.LTD，旭丝公司ASAHI SCHWEBEL CO. LTD，尤尼吉可UNITIKA GLASS FIBER CO. LTD）在日本申请的发明专利情况，截止到2013年12月这三家布厂所拥有的与电子布相关
的专利数分别是日东纺81个，旭丝73个，尤尼吉可39个，这些数量众多的专
利阐述最多的还是电子布的后处理和开纤技术，旭丝公司的发明专利国际化布局意识强，中国大陆、韩国、欧洲、美国都有布局；日东纺技术全面，在电子布的织造、
后处理技术、设备开发、开纤技术、产品结构等方面都有涉猎，而且从1987年开始发明专利授权数量呈持续增长态势。

我们只有脚踏实地，找准方向，从基础做起，大胆提出新想法，勇于尝试新方法，向日本布厂的这些工程师前辈们学习，使我国的电子布品质能真正获得世界级电子终端企业的认可。

（1）论文《超级薄玻璃纤维布的技术开发》[1]，介绍了高密度印制电路板发展对电子级玻璃纤维布的薄型化有了更高需求的情况，并介绍了采用“高开纤处理技术”实现了16 μm厚的电子级玻璃纤维布。

（2）论文《国内外电子级玻璃纤维布生产及市场现状分析》[2]，介绍了全球电子级玻璃纤维布的技术发展情况及市场现状分析，重点说明了国内电子级玻璃纤维布的发展现状及发展规律。

（3）论文《Opening Eyes on Fiber Weave and CAF》[3]，主要探讨玻璃纤维
布编织成型的网孔尺寸对基板介电常数（Dk）性能和耐离子迁移（CAF）性能的
影响，并比较说明新开发的纤维均匀分布的玻璃纤维布基板的介电常数性能与耐离子迁移性能比传统均匀性差的基板的介电常数性能与耐离子迁移性能有较大地提升。

（4）日本专利［JP.2003-89967，A］[4]，专利名称：Fiber Opening Method of Glass Fiber Woven Fabric，该专利提出了一种电子级玻璃纤维布的开纤方法，采用滚筒干燥轮对含有一定水分的电子级玻璃纤维布进行热压扁平化开纤处理，形成表面光滑性好的电子级玻璃纤维布，该方法主要针对7628、2116等厚布布种
进行开纤。

（5）日本专利［JP.2011-241515，A］[5]，专利名称： Apparatus and Method for Opening Glass Fiber Woven Fabric,该专利介绍了一种超声波振荡
开纤设备及开纤方法。

（6）日本专利［JP.2006-052473，A］[6]，利名称：Glass Cloth and Printed Wiring Board,该专利介绍了采用高压水流开纤方法和超声波振荡开纤方法可提升
基板材料的尺寸安定性能。

通过对以上电子布行业的论文及专利技术的学习，并结合多年在电子布平纹织物结构的研究以及电子布生产的经验，我公司研发并提出了一种新的高效的开纤方法，该方法可以在尽可能低的经向张力条件下进行开纤作业，所获得的电子布经纱宽度达到最大，而且均匀性更好，对玻纤纱束的破坏作用小，特别适合电子级玻璃纤维薄布尤其是超薄玻璃纤维布的开纤。

该开纤方法生产的产品主要用于HDI基板（高密度互连多层板），因此我公司称之为HDI开纤方法。

3.1 开纤方法
将退浆后的电子级玻璃纤维布经过压力0.49 MPa ～4.9 MPa（5 kg/cm2～ 50 kg/cm2）、孔径为0.1 mm ～ 0.3 mm、水温为25 ℃ ～85 ℃、振动频率25 Hz ～ 50 Hz的高压射流处理，然后经过0.98 MPa ～ 9.8 MPa（10 kg/cm2～100 kg/cm2）加压辊定型，最后将上述HDI开纤电子级玻璃纤维布经表面处理剂硅烷偶联剂的浸渍处理后，获得HDI开纤电子级玻璃纤维布。

3.2 开纤处理设备示意图（图1）
4.1 HDI开纤电子布与普通开纤产品开纤水平比较
（1）1078布种开纤水平比较（图2）
（2）1067布种开纤水平比较（图3）
（3）1037布种开纤水平比较（图4）
（4）1027布种开纤水平比较（图5）
4.2 HDI开纤布表面粗糙度与普通开纤布比较（图6）
采用相同工艺相同树脂制得的半固化片用显微镜测试粗糙度，HDI开纤布明显好于普通开纤布。

4.3 切片单丝分布图比较（图7）
通过切片实验分析发现普通开纤产品纬纱仍有多数处于3层，HDI开纤产品多数
为2层；经纱也较普通开纤产品少一层，因此HDI开纤方法对于经纬向单丝的均
匀分布起到了较明显作用。

4.4 经纬纱交织点面积比较（图8）
4.5 浸润性比较（图9）
4.6 单张电子布基板微小空洞（Striation）比较
覆铜板厂商采用相同工艺和树脂体系，HDI开纤电子布出现微小空洞的几率和数
量远远小于普通开纤电子布。

如图10示，1000、1015、1017目前处在小批量生产阶段，其他布种已量产。

HDI开纤方法采用高压水流物理开纤法，使电子级玻璃纤维布经纬纱束分散，布
面结构变得均匀平整，经纬交织处周围的空隙变小甚至消失，经纬交织处更松散，玻璃纤维布透气度降低，树脂浸润性提高，玻璃纤维布经纬纱纱线宽度增加，布面厚度降低，厚度方向的均匀性提高，制成的铜箔基板均匀性好，热膨胀系数差异小，尺寸安定性好，可应用于下游HDI基板材料中。

HDI开纤技术性能优越，质量稳定，通过匹配托持网带与电子布的速度和张力控制，可将开纤过程中对布面外观的破坏降到最小，尤其适用于电子级玻璃纤维薄布，对超级薄布种的开纤效果更加明显。

【相关文献】
[1]祝大同. 超级薄玻璃纤维布的技术开发[J]. 玻璃纤维, 2006,1:27-33.
[2]危良才. 国内外电子级玻璃纤维布生产及市场现状分析[J]. 覆铜板资讯, 2007,1:26-31.
[3]Russell Dudek. Opening Eyes on Fiber Weave and CAF[J]. PCD&Fab,2009,4:1-7.
[4]Kitao Takahiro. Fiber Opening Method of Glass Fiber Woven Fabric[P]. JP,2003-89967,2003,3:28.
[5]Tomomitsu Naoki. Apparatus and Method for Opening Glass Fiber Woven Fabric[P]. JP, 2011-241515,2011,1:12.
[6]Kimuta Yasuyuki. Glass Cloth and Printed Wiring Board[P]. JP,2006-052473,2006,2:23.
杜甫，技术部研发处长，主要从事印制电路覆铜板用增强材料电子级玻璃纤维布新产品新技术的开发。