传统环氧树脂的组成及其性质

　　用於基板之环氧树脂之单体一向都是Bisphenol A 及Epichlorohydrin 用 dicy 做为架桥剂所形成的聚合物。为了通过燃性试验(Flammability test),将上述仍在液态的树脂再与Tetrabromo-Bisphenol A 反应而成为最熟知FR-4 传统环氧树脂。现将产品之主要成份列於後:

　　单体 --Bisphenol A, Epichlorohydrin

　　架桥剂(即硬化剂) -双氰 Dicyandiamide简称Dicy

　　速化剂 (Accelerator)--Benzyl-Dimethylamine (BDMA) 及　2-Methylimidazole ( 2-MI )

　　溶剂 --Ethylene glycol monomethyl ether( EGMME ) Dimethylformamide (DMF) 及稀释剂 Acetone ,MEK。

　　填充剂(Additive) --碳酸钙、矽化物、及氢氧化铝或化物等增加难燃效果。填充剂可调整其Tg.

　　A. 单体及低分子量之树脂

　　典型的传统树脂一般称为双功能的环气树脂 ( Difunctional Epoxy Resin),为了达到使用安全的目的，特於树脂的分子结构中加入溴原子，使产生部份碳溴之结合而呈现难燃的效果。也就是说当出现燃烧的条件或环境时，它要不容易被点燃，万一已点燃在燃烧环境消失後，能自己熄灭而不再继续延烧。此种难燃材炓在 NEMA 规范中称为 FR-4。(不含溴的树脂在 NEMA 规范中称为 G-10) 此种含溴环氧树脂的优点很多如介电常数很低，与铜箔的附着力很强，与玻璃纤维结合後之挠性强度很不错等。

　　B. 架桥剂(硬化剂)

　　环氧树脂的架桥剂一向都是Dicy,它是一种隐性的 (latent) 催化剂 ,在高温160℃之下才发挥其架桥作用，常温中很安定，故多层板 B-stage 的胶片才不致无法储存。但Dicy的缺点却也不少，第一是吸水性 (Hygroscopicity)，第二个缺点是难溶性。溶不掉自然难以在液态树脂中发挥作用。早期的基板商并不了解下游电路板装配工业问题，那时的 dicy 磨的不是很细，其溶不掉的部份混在底材中，经长时间聚集的吸水後会发生针状的再结晶,造成许多爆板的问题。当然现在的基板制造商都很清处它的严重性,因此已改善此点.

　　C. 速化剂

　　用以加速 epoxy 与 dicy 之间的架桥反应，最常用的有两种即BDMA 及2-MI。

　　D. Tg 玻璃态转化温度

　　高分子聚合物因温度之逐渐上升导致其物理性质渐起变化，由常温时之无定形或部份结晶之坚硬及脆性如玻璃一般的物质而转成为一种黏滞度非常高,柔软如橡皮一般的另一种状态。传统 FR4 之 Tg 约在115-120℃之间，已被使用多年，但近年来由於电子产品各种性能要求愈来愈高,所以对材料的特性也要求日益严苛，如抗湿性、抗化性、抗溶剂性、抗热性 ,尺寸安定性等都要求改进,以适应更广泛的用途,而这些性质都与树脂的Tg有关,Tg 提高之後上述各种性质也都自然变好。例如 Tg 提高後,

　　a.其耐热性增强，使基板在 X 及 Y 方向的膨胀减少，使得板子在受热後铜线路与基材之间附着力不致减弱太多，使线路有较好的附着力。

　　b.在Z方向的膨胀减小後，使得通孔之孔壁受热後不易被底材所拉断。

　　c.Tg 增高後，其树脂中架桥之密度必定提高很多使其有更好的抗水性及防溶剂性，使板子受热後不易发生白点或织纹显露，而有更好的强度及介电性.至於尺寸的安定性,由於自动插装或表面装配之严格要求就更为重要了。因而近年来如何提高环氧树脂之 Tg 是基板材所追求的要务。

　　E. FR4 难燃性环氧树脂

　　传统的环氧树脂遇到高温着火後若无外在因素予以扑灭时，会不停的一直燃烧下去直到分子中的碳氢氧或氮燃烧完毕为止。若在其分子中以溴取代了氢的位置，使可燃的碳氢键化合物一部份改换成不可燃的碳溴键化合物则可大大的降低其可燃性。此种加溴之树脂难燃性自然增强很多，但却降低了树脂与铜皮以及玻璃间的黏着力，而且万一着火後更会放出剧毒的溴气，会带来的不良後果。