一种表面粗化的玻璃纤维制造技术的制作方法

专利名称：一种表面粗化的玻璃纤维制造技术的制作方法
技术领域：
印制线路板是普通电子产品中最大的一个元器件，它是承载着各种电子元器件以及使得它们之间相互保持一定方式的连接的载体，从而实现电子产品的设计使用功能；IC封装载板，则是集成电路元器件中重要的电子元器件，它是晶圆的载体，使得晶圆之间、以及晶圆与其他电子元器件之间相互保持一定方式的连接，从而实现集成电路元器件的设计使用功能。印制线路板以及IC封装载板等电子元器件的最主要原材料一覆铜板和半化固化片，主要由铜箔、树脂、玻璃纤维布等物质构成，玻璃纤维的制造技术水平直接影响到这些电子元器件的最终质量和技术水平，所以玻璃纤维的制造是电子工业产业链中很重要的一个环节。
背景技术：
传统的玻璃纤维均是从高温熔化的玻璃窑炉中拉出细丝来，将多条细丝捻成一股，再将一股一股的纤维织成布状，即可成为我们俗称的玻璃纤维布。玻璃纤维布经过一系列的处理后，进行树脂含浸，含浸有树脂的玻璃纤维经过低温烘烤后，成为半固化状态的片状物质，即半固化片(英文简称为pp)，半固化片两面覆以铜箔再施以高温高压，就可以成为印制线路板的最主要原材料覆铜板，印制线路板或IC封装载板就是由制作了图形的覆铜板和半固化片经高温压合在一起后再经过一系列的加工处理而制得的。从高温熔化的玻璃窑炉中拉出细玻璃丝，其表面是光滑的，虽然经过一系列的物理及化学处理，但其表面与树脂之间的结合力终究不能达到很高的水平，不能满足世界高速发展的电子工业的需求，所以不断提高覆铜板的制造技术水平是业界迫切的工作。本发明涉及一种如何提高玻璃纤维布与树脂之间的结合力的技术，从而可以使得印制线路板或IC封装载板的重要原材料的制造技术水平走上一个新的台阶，以满足高速发展的电子工业的需求。

发明内容
本发明解决的技术问题是依现有的生产工艺水平，树脂与玻璃纤维之间的结合力有限，从而导致印制线路板的制造技术无法更进一步发展。本发明从原料的生产过程进行控制，提高了树脂与玻璃纤维之间的结合力，使得电子产品的原材料得到更高技术的发展，满足世界高速发展的电子工业的需求。本发明的技术方案是提供一种表面粗化的玻璃纤维制造技术，其特征在于，对应用于电子产品中的印制线路板以及IC封装载板等电子元器件中必须的半固化片和覆铜板等原材料，在制备这些原材料之前，将构成这些原材料的主要物质之一玻璃纤维，采用化学侵蚀的方法将玻璃纤维的表面咬蚀粗糙，以提高玻璃纤维与树脂之间的结合力。本发明的进一步技术方案是采用含有氟的化学药品对玻璃纤维表面进行咬蚀，从而使得原来较光滑的玻璃纤维表面变得粗糙。本发明的进一步技术方案是咬蚀玻璃纤维所采用的含有氟化学药品中最少包含氟化氢的成份。
本发明的进一步技术方案是咬蚀玻璃纤维所采用的含氟化学药品为最少一种处于气体状态的物质。本发明的进一步技术方案是先对玻璃纤维进行长时间的高温烘烤，之后采用具有酸性的化学药品对玻璃纤维表面进行咬蚀，从而使得原来较光滑的玻璃纤维表面变得粗糖。本发明的进一步技术方案是咬蚀玻璃纤维所采用的具有酸性的化学药品中最少包含氯化氢的成份。本发明的进一步技术方案是咬蚀玻璃纤维所采用的具有酸性的化学药品中最少包含H2SO4的成份。本发明的进一步技术方案是此技术最少包含如下的步骤褪浆一玻璃纤维表面进行咬蚀粗化一矽烷偶合处理。
本发明的进一步技术方案是此技术最少包含如下的步骤褪浆一开纤处理一玻璃纤维表面进行咬蚀粗化一矽烷偶合处理。本发明的进一步技术方案是在矽烷偶合处理步骤之前对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化处理。本发明的进一步技术方案是在拉制出玻璃纤维之后、浆纱处理步骤之前对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化处理。本发明的进一步技术方案是在对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理过程中最少包含如下的子步骤咬蚀一清洗一烘干。本发明的进一步技术方案是在对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理过程中最少包含如下的子步骤咬蚀一清洗。本发明的进一步技术方案是采用化学侵蚀的方法将玻璃纤维表面咬蚀粗糙，咬蚀进玻璃纤维表面的深度控制在占玻璃纤维直径的1% 20%的范围之间。本发明获得的效果是通过对玻璃纤维的表面进行粗化，从而提高了树脂与玻璃纤维之间的结合力，使得电子产品的原材料得到更高技术的发展，满足世界高速发展的电子工业的需求。


图I为表面粗化的玻璃纤维制造技术的工艺流程图之一。图2为表面粗化的玻璃纤维制造技术的工艺流程图之二。图3为“玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”工艺的具体流程图之一。图4为“玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”工艺的具体流程图之二。图5为未经过粗化的玻璃纤维及其表面的片断示意图。图6为已经过粗化的玻璃纤维及其表面的片断示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施事例，对本发明技术方案进一步说明。玻璃纤维玻璃是一种混合物，其定义是“无机物经高温融熔混合后，再冷却成为一种非结晶型态的坚硬物体”。被抽成细丝(Filament)当成纺织的纤维原料的新用途之开发成功則于1939年才正式進入玻璃纤维时代。玻璃纤维可以分为两种情况一种是连续式的，用于织造玻纤布(Cloth or Fabric);另一种是不连续定长式，胶合在一起成片状称为玻璃席(Mat)。许多根玻璃纤维丝组成一束，再将一束一束的玻璃纤维丝按经向和纬向交叉编织成布状，即可得到玻璃纤维布。目前市场上玻璃纤维布使用在覆铜板(英文简称CCL)和印制线路板(英文简称PCB)行業上，等级为E-Grade即电子级材料，它是由电子级玻璃纤维纱编织及经过一系列处理而制作成的布状材料。常用的玻璃纤维布种有7628、2116、1080等，其为代号，无实
质数字意义。详细规格及组成如下
布种布基重纱种类密度(彳数/in) 单纤直径__(g/m2) 经向纬向经向纬向__Um) 7638 255. O ECG75 ECG3744__26__9
7628 208. O ECG75 ECG7544__33__9
7667 234, O ECG67 ECG6744__36__9
1506 162.0 ECGllO ECGllQ47__46__9
2116 105. O ECE225 ECE22560__59__7
108048. O ECD450 ECD45060__49__5
10624. 4 ECD900 ECD90056__56__5_
101__16. 3 ECD1800 ECD180075__75__5原有的玻璃纤维制作过程有回潮一整经一浆纱一综框一上纬纱一织布一褪楽· 一还布检验一 夕烧处理-成品检验等。具体说明如下回潮原玻纤极脆且易断裂，在下一個工序时易产生毛羽、破丝、断纱等异常，所以在投用前要经过回潮处理。回潮的目的是让湿气在玻纤表面凝结成水膜，增強玻纤的柔順性。整经玻璃纤维布是由经纱(Warp)及纬纱(Fill)所纵横交织而成的，因经纱的长度很长，关系着布料的整体品质。故需就所织出布幅宽度，将所买來的原纱重新加以密集间隔排列，也就是重新将多卷原纱同时平行排绕在等待织布的经轴上(Warp beam)。纬纱則是直接绕在纬管上(Qvill or bobbin)去织布即可。由于经纱已经过整理，且纱数也比纬纱多，故耐力強度都比纬纱好，因而印制线路板受力较大的方向，应以经向为宜。浆纱浆纱是把重新汇集排列过的经纱，还要做一次上浆的处理(Sizing)称为“浆经”。目的就是为了增加润滑及減少磨損。此等浆料在织成布之后，还要退浆处理，以得到洁净的玻璃表面。此种上浆处理的張力控制要特别小心，以防其断裂而影响布的品质。上过浆的经纱还要通过一个挤轮(Nip Roll)把多余的浆料挤掉，然后再通过热蒸气的烘干后，即可进行综框的操作(Entering)。
综框又称综纱。此一动作是把每支经纱都穿入带头的钢扣中，使能在织布机内(Loom)进行上下提动。同时，还需上纬纱，上纬纱是把原裝的生纱重新直接绕在纬管上，织布时由“梭子”或压缩空气的带动，往复奔驰于经纱之间，并与之形成一上一下的穿越交织，各种前处理到此已完成织布的准备工作了。织布目前常用的织布方法均为以压缩空气或水來带动纬纱纱之无梭织布法。织布方法有多种不同型式，但用于基板的玻璃布，却自始至终都只用一种平织法即将经纬纱上下交错编织，平织法其布之尺寸最具安定性也最不易变形，而且重量及厚度也最均勻。褪浆又称烧洁。当玻璃纤维布已编织完成，就要把为制程方便而暂时涂上的浆料除掉，以得到洁净的玻璃纤维布，使其能再做进一步的矽偶合处理。因玻璃纤维布不会燃烧，但其表面所附着的有机物却会被分解成为气体而脱离，如此即可得到清洁的玻璃纤维布。通常会分为两步处理，首先是连续有氧焚烧，炉温达593 816°C，可烧掉91 98%的浆料，然后再长时间低温批处理；其次是非连续的批式处理，它是把玻璃布重行缠绕在多孔的金属筒上再放进烘炉内，在260°C 371°C中烧55 80小时，使布中的有机物由进一步 挥发至接近完全没有。批式低温处理法使浆料中的油脂及挥发份慢慢离开，不致造成大量热能涌入而生成应有抗拉強度的降低。坯布检验这个步骤中，采用人工检验的方式，确认玻璃纤维布的品质是否完全符合标准，对于不符合的产品，需挑出，或分等级处理。矽烷处理又称矽烷偶合处理。因为玻璃表面是十分光滑的，其它物质如水、树脂等不容易将玻璃表面或者是玻璃纤维表面很好地润湿，这样树脂与玻璃纤维之间就不能很好地结合在一起，从而产生品质问题。矽烷处理是在玻璃纤维表面的涂上一种“偶合”性的皮层，让树脂除了原來机械之特性外，再提供一种分子级的“化学键接力”，在温度剧变下维持二者的结合強度，故又可称之为“附着力促进剂”(Adhesion promoter)。矽烷处理层倘能保护玻璃表面，使其在水份的包围下不致失去与树脂的附着力，进而可维持介电物质之绝缘性。此种偶合剂基本上为一种混成的物质(Hybrid Material),其分子中一端具有一种反应力很強的有机官能基，另一端则为无机性的功能团，中间则是矽烷的主干。此种介于两者间的单分子层“偶合皮膜”，在B-stage之胶片完工时即已形成了。其如上述之矽烷化物偶合劑分子結构如=X-Si-R-(0CH3) 3，X为胺基、环氧基及苯乙烯等。故原有的玻璃纤维制作存在的问题是因为玻璃纤维原本就是光滑的，虽然经过了一系列的加工过程，以及经过了矽烷处理，但玻璃纤维表面的光滑特性并没有改变，树脂与玻璃纤维之间的结合力会因为玻璃纤维表面光滑的特性而导致其结合力大小只能达到某一个值，很难再向上突破了。目前人们想了许多办法去提高这种结合力和结合效果，如调整树脂的配方，但只是简单的调整树脂中的配方比例是没有办法达到提高这种结合力的，除非是树脂的种类发生了变化，即采用了更优质的树脂种类，这样结合力自然就上去了，但这样的做法却会同时带来原材料的成本也大大上升的后果，这是没有办法大范围地推广应用的。还有的在玻璃纤维布褪浆之后，采用了增加喷水针刺法(英文为=Water JetNeedling)进行再加工，使经纱与纬纱裸露在布面的部份均匀开纤，形成扁平状。根据加工程度的深浅，可将这种布分为两类一类只开纤；另一类除开纤外，经纬纱还起毛(部份单丝断裂)，使布面形成一层均匀密布的细密茸毛，故称之为起毛布。而在未经喷水加工处理的普通玻璃布中，经纱和纬纱中的单纤维紧密抱合，经纬纱交迭部隆起，四角形成空隙。开纤布和起毛布因为玻璃纱被松开摊平，经纬纱交迭部的突起明显减缓，空隙闭塞或缩小，因而布面平滑性大大提高。经过这样的处理的玻璃纤维，树脂与玻璃纤维之间的结合力也可以获得增加，而且成本也不会大幅增加，但是经过这样的处理之后，仍无法满足电子产品日益发展的而对原材料的技术特征的不断变得严格的要求。所以，本发明中提出的解决方案是，在进行矽烷偶合处理前，将玻璃纤维表面咬蚀粗糙，树脂与玻璃纤维之间的接触面大大增加，它们之间的结合力自然也就大大增加了，而且成本不会有太大的增幅。以下给出如何实现将玻璃纤维表面咬蚀粗糙的具体方案。咬蚀方案一采用含有氟的化学药品对玻璃纤维表面进行咬蚀，从而使得原来较光滑的玻璃纤维表面变得粗糙。含氟物质可以对玻璃类的物质进行腐蚀，从而造成刻蚀的效果，而氟化氢是最常用且较易得到的一种物质，氟化氢及其与其他物质的混合物均可以对玻璃类的物质进行腐蚀，所以，咬蚀玻璃纤维所采用的含有氟化学药品中最少包含氟化氢的成份即可以实现对玻璃的咬蚀。咬蚀玻璃纤维所采用的含氟化学药品可以是处于液态 的物质，也可以是处于气态的物质，如果是液态物质时，需将玻璃纤维丝浸泡在含氟的液体中，以实现对玻璃纤维的咬蚀；如果是气态物质时，需将玻璃纤维丝置于含氟的气体中，以实现对玻璃纤维的咬蚀。采用气态物质咬蚀的好处是，咬蚀完毕后，可以无须烘干，而玻璃纤维仍是干燥的；如果采用液态物质咬蚀时，玻璃纤维或者是玻璃纤维布本身会含浸及粘附上液体，这些液体会被输送到下一个处理工序造成对下工序的污染，而且在运送过程中，液体中所含有的含氟物质会继续咬蚀玻璃纤维，造成咬蚀不均匀或者失控，不利于生产平稳进行。更重要的是，玻璃纤维不容易被液态物质浸润，在局部位置可能无法被液体浸泡到而导致咬蚀效果很差或者根本就没有咬蚀过，这样的结果就是没有起到处理的作用，产品的品质也是没有保证的。如果采用气态物质咬蚀玻璃纤维，当玻璃纤维被置于气态含氟物质中时，就会马上被咬蚀，不存在无法浸润的问题。另外，采用气态含氟物质咬蚀玻璃纤维，还可以使得玻璃纤维的表面更加粗糙，从而使得玻璃纤维与树脂之间的结合力更加强。严格控制咬蚀进玻璃纤维表面的深度在占玻璃纤维直径的1% 20%的范围之间，可以获得较好的粗化效果，且不会导致其他问题。如图5中的I所示，I是未经过粗化处理的玻璃纤维的片断的示意图，其表面是光滑的；如图6所示，I经过了粗化处理后，其表面变得比较粗糙，a和b分别表示在玻璃纤维表面上、下两个位置的咬蚀量，正常生产条件下，a与b是基本相等的，此咬蚀量控制在O. 02微米至2微米之间即可。在生产过程中，气态含氟物质需配合以适当的鼓动或吹动，以使得玻璃纤维处于浓度均匀的气态含氟物质空间中，同时利于咬蚀反应的进行。还有，含氟物质是有毒有害物质，不可以直接排到空气中或外界环境中，需配合以足够的回收系统以完成这样的目的。咬蚀方案二采用具有酸性的化学药品对玻璃纤维表面进行咬蚀，从而使得原来较光滑的玻璃纤维表面变得粗糙。咬蚀玻璃纤维所采用的具有酸性的化学药品可以采用包含氯化氢的成份的物质，也可以采用包含硫酸(H2SO4)或者是其他酸的成份、或者由一种以上的酸混合而成的物质，在咬蚀过程中需配合以适当的加热，以加速粗化咬蚀玻璃纤维的过程。我们知道，构成玻璃的成份主要有以下Si02、A1203、B2O3> CaO, MgO, R2O,正常条件制造出来的玻璃，这些成份会被均匀地混合在一起，形成均匀的整体构成，即属于未分相的玻璃。如将玻璃在400 650°C温度下进行热处理，它会转变成Na2O-B2O3与SiO2两个相，即分相的玻璃。使含硼酸与碱金属氧化物的玻璃相和硅酸质的玻璃相的粒度约为几十埃的数量级，形成两种玻璃相混杂的精细结构，这样的玻璃在90°C下用盐酸及热水等处理，把可溶性的Na2O-B2O3玻璃相溶解出来，余下的就成为以SiO2为主要成份，它是保持了玻璃的原有形状的具有微孔状的玻璃，其表面即具有粗糙的特性。当然，也可以采用含有硫酸或者是其他酸的溶液作这种处理，但处理速度会慢些。根据使用场合和需要，控制热处理时间和温度等的变化，可以改变微孔的孔径、孔分布、孔容积，制成孔径均一的微孔。过度处理，会导致整根玻璃纤维中可溶性的Na2O-B2O3玻璃相都被咬蚀掉，使得玻璃纤维变成如同海棉状的多孔状丝条状物质，不仅机械强度大大下降而没法满足要求，而且极容易吸潮以及储藏污染物，在印制线路板的制造过程中，吸潮会导致印制线路板本身带有水汽，在制造中程中会反复遇到水及需烘烤等处理，烘烤时水份蒸发出从而导致爆板、分层等问题，大量的品质问题就会随之而来。严格控制咬蚀进玻璃纤维表面的深度在占玻璃纤维直径的1% 20%的范围之间，既可获得粗糙的玻璃纤维表面，又可以确保不会发生后续的品质问题，从而符合印制线路板行业的使用。如图5中的I所示，I是未经过粗化处理的玻璃纤维的片断的示意图，其表面是光滑的；如图6所示，I经过了粗化处理后，其表面变得比较粗糙，a和b分别表示在玻璃纤维表面上、下两个位置的咬蚀量，正常生产条件下，a与b是基本相等的，此咬蚀 量控制在O. 02微米至2微米之间即可。对于O. 02微米至2微米之间的咬蚀量的控制，可以依据不同直径的玻璃纤维大小、不同的粗化度要求而设定不同的考取蚀量。如果玻璃纤维的直径较大时，咬蚀量可以选取较大一些，从而选择咬蚀量O. 02微米至2微米之间偏上限的数值；如果玻璃纤维的直径较小时，咬蚀量可以选取较小一些，从而选择咬蚀量O. 02微米至2微米之间偏下限的数值，如果这时选择偏大的咬蚀量，其带来的结果就是玻璃纤维被过度粗化。咬蚀量的选择是一个动态的数值，玻璃纤维直径的大小是最大的参考依据，通常如果咬蚀量不超过10%的玻璃纤维直径大小，不会导致问题，最极端的情况下不可以超过20%的玻璃纤维直径大小；但也需要按制在I %的玻璃纤维直径大小以上才能保证较获得较良好的咬蚀效果，这样树脂与玻璃纤维之间的结合力才有保证。如果咬蚀量超出20%的玻璃纤维直径大小，这时玻璃纤维的机械强度会在大下降，在后续的制造工序中，玻璃纤维很容易断裂。处理流程一此技术最少包含如下的步骤褪浆一玻璃纤维表面进行咬蚀粗化一矽烷偶合处理。原有的玻璃纤维制作过程有回潮一整经一浆纱一综框一上纬纱一织布一褪浆一坯布检验一矽烷处理一成品检验等。因为坯布检验步骤只是一个检验步骤，并没有实质性的加工过程，所以在本发明的处理流程中没有将“坯布检验”步骤写在其中而忽略掉，但不能认为加入这个步骤是一种创新而获得新的专利权利。本流程的核心内容是在褪浆之后、矽烷处理之前，加上“玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”的处理步骤。对于加入其他的处理步骤，道理同样。如图I中所示，具体处理步骤说明如下步骤100 :褪浆，又称烧洁。当玻璃纤维布已编织完成，就要把为制程方便而暂时涂上的浆料除掉，以得到洁净的玻璃纤维布，使其能再做进一步的矽偶合处理。因玻璃纤维布不会燃烧，但其表面所附着的有机物却会被分解成为气体而脱离，如此即可得到清洁的玻璃纤维布。通常会分为两步处理，首先是连续有氧焚烧，炉温达593 816°C，可烧掉91 98%的浆料，然后再长时间低温批处理；其次是非连续的批式处理，它是把玻璃布重行缠绕在多孔的金属筒上再放进烘炉内，在260°C 371 °C中烧55 100小时，使布中的有机物由进一步挥发至接近完全没有。批式低温处理法使浆料中的油脂及挥发份慢慢离开，不致造成大量热能涌入而生成应有抗拉強度的降低。也可以采用过烧的生产方法，即是在第二步的热处理中，将温度提高至400°C 650°C持续高温烧60 100小时，使得玻璃纤维布经受长时间的高温，从而形成过烧的情况。经过这样的温度处理后，实际上玻璃中的晶体结构从单相转变成了两相结构，即Na2O-B2O3与SiO2两个相，分了相的玻璃纤维，其机械强度会下降。但在酸性物质的处理下，在与酸性物质反应过的地方，这种玻璃纤维中的Na2O-B2O3会被溶解掉，只留下的SiO2结构，从而形成具有粗糙的表面的玻璃纤维，如加强酸性处理，整个玻璃纤维都会变成具有微孔结构的纤维丝。步骤200 :玻璃纤维表面进行咬蚀粗化。第一种方法可以采用含氟的物质进行咬蚀，这种含氟物质首选是气体状态，其处理效果最好。另一种方法是采用酸性物质处理，要进行这种处理前，需对玻璃纤维进行分相处理。在对“玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”的处理步骤中，还需要其他相关配合的处理，这些处理会在下面的“处理子流程一”和“处理子流程二”中进行详细说明。步骤300 :又称矽烷偶合处理。因为玻璃表面是十分光滑的，其它物质如水、树脂 等不容易将玻璃表面或者是玻璃纤维表面很好地润湿，这样树脂与玻璃纤维之间就不能很好地结合在一起，从而产生品质问题。矽烷处理是在玻璃纤维表面的涂上一种“偶合”性的皮层，让树脂除了原來机械之特性外，再提供一种分子级的“化学键接力”，在温度剧变下维持二者的结合強度，故又可称之为“附着力促进剂”(Adhesion promoter)。矽烷处理层倘能保护玻璃表面，使其在水份的包围下不致失去与树脂的附着力，进而可维持介电物质之绝缘性。此种偶合剂基本上为一种混成的物质(Hybrid Material),其分子中一端具有一种反应力很強的有机官能基，另一端则为无机性的功能团，中间则是矽烷的主干。此种介于两者间的单分子层“偶合皮膜”，在B-stage之胶片完工时即已形成了。其如上述之矽烷化物偶合劑分子結构如=X-Si-R-(0CH3) 3，X为胺基、环氧基及苯乙烯等。处理流程二 此技术最少包含如下的步骤褪浆一开纤处理一玻璃纤维表面进行咬蚀粗化一矽烷偶合处理。此流程与“处理流程一”相比，增加了开纤处理，目的是将纤维束打散，进一步增加树脂与玻璃纤维之间的结合力。原有的玻璃纤维制作过程有回潮一整经一楽■纱一综框一上讳纱一织布一裡楽开纤处理一还布检验一5夕烧处理一成品检验等，当然也可以变化一下，变成以下制作过程回潮一整经一浆纱一综框一上纬纱一织布一褪楽_—还布检验一开纤处一 夕烧处理一成品检验等。因为还布检验步骤只是一个检验步骤，并没有实质性的加工过程，所以在本发明的处理流程中没有将“坯布检验”步骤写在其中而忽略掉，但不能认为加入这个步骤是一种创新而获得新的专利权利。本流程的核心内容是在矽烷处理之前，加上“玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”的处理步骤。对于加入其他的处理步骤，道理同样。如图2中所示，具体处理步骤说明如下步骤100 :褪浆，又称烧洁。当玻璃纤维布已编织完成，就要把为制程方便而暂时涂上的浆料除掉，以得到洁净的玻璃纤维布，使其能再做进一步的矽偶合处理。因玻璃纤维布不会燃烧，但其表面所附着的有机物却会被分解成为气体而脱离，如此即可得到清洁的玻璃纤维布。通常分为两步处理，首先是连续有氧焚烧，炉温达593 816°C，可烧掉91 98%的浆料，然后再长时间低温批处理；其次是非连续的批式处理，它是把玻璃布重行缠绕在多孔的金属筒上再放进烘炉内，在260°C 371 °C中烧55 100小时，使布中的有机物由进一步挥发至接近完全没有。批式低温处理法使浆料中的油脂及挥发份慢慢离开，不致造成大量热能涌入而生成应有抗拉強度的降低。也可以采用过烧的生产方法，即是在第二步的热处理中，将温度提高至400°C 650°C持续高温烧60 100小时，使得玻璃纤维布经受长时间的高温，从而形成过烧的情况。经过这样的温度处理后，实际上玻璃中的晶体结构从单相转变成了两相结构，即Na2O-B2O3与SiO2两个相，分了相的玻璃纤维，其机械强度会下降。但在酸性物质的处理下，在与酸性物质反应过的地方，这种玻璃纤维中的Na2O-B2O3会被溶解掉，只留下的SiO2结构，从而形成具有粗糙的表面的玻璃纤维，如加强酸性处理，整个玻璃纤维都会变成具有微孔结构的纤维丝。步骤150 :开纤处理。开纤处理又称“喷水针刺法”(英文为Water Jet Needling)进行再加工，使经纱与纬纱裸露在布面的部份均匀开纤，形成扁平状。根据加工程度的深浅，可将这种布分为两类一类只开纤；另一类除开纤外，经纬纱还起毛(部份单丝断裂)，使布面形成一层均匀密布的细密茸毛，故称之为起毛布。而在未经喷水加工处理的普通玻璃布中，经纱和纬纱中的单纤维紧密抱合，经纬纱交迭部隆起，四角形成空隙。开纤布和起毛布因为玻璃纱被松开摊平，经纬纱交迭部的突起明显减缓，空隙闭塞或缩小，因而布面平滑性大大提高。 步骤200 :玻璃纤维表面进行咬蚀粗化。第一种方法可以采用含氟的物质进行咬蚀，这种含氟物质首选是气体状态，其处理效果最好。另一种方法是采用酸性物质处理，要进行这种处理前，需对玻璃纤维进行分相处理。在对“玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”的处理步骤中，还需要其他相关配合的处理，这些处理会在下面的“处理子流程一”和“处理子流程二”中进行详细说明。步骤300 :又称矽烷偶合处理。因为玻璃表面是十分光滑的，其它物质如水、树脂等不容易将玻璃表面或者是玻璃纤维表面很好地润湿，这样树脂与玻璃纤维之间就不能很好地结合在一起，从而产生品质问题。矽烷处理是在玻璃纤维表面的涂上一种“偶合”性的皮层，让树脂除了原來机械之特性外，再提供一种分子级的“化学键接力”，在温度剧变下维持二者的结合強度，故又可称之为“附着力促进剂”(Adhesion promoter)。矽烷处理层倘能保护玻璃表面，使其在水份的包围下不致失去与树脂的附着力，进而可维持介电物质之绝缘性。此种偶合剂基本上为一种混成的物质(Hybrid Material),其分子中一端具有一种反应力很強的有机官能基，另一端则为无机性的功能团，中间则是矽烷的主干。此种介于两者间的单分子层“偶合皮膜”，在B-stage之胶片完工时即已形成了。其如上述之矽烷化物偶合剂分子結构如=X-Si-R-(0CH3) 3，X为胺基、环氧基及苯乙烯等。需要说明的是，上述两种流程步骤并不能完全描述出本发明方案的权利要求范围，因为拥有业界经验的人，稍加改动，即可以获得与上述描述的流程不相同的发明内容，但不能认为这是一种创新。本发明的核心内容包括以下最核心的内容是对玻璃纤维表面进行咬蚀处理，这种对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理步骤可以作为褪浆处理步骤之后、矽烷偶合处理步骤之前的任意一个步骤或者子步骤，在原理上和作用上都是可行的。矽烷处理是在玻璃纤维表面的涂上一种“偶合”性的皮层，以增强树脂与玻璃纤维之间的结合力，如果将对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理放在矽烷处理之后是毫无意义的，而且矽烷处理后玻璃纤维表面被涂上的皮层会阻挡对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化处理进行。而较为方便可靠的处理方式就是将“对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”处理步骤放在即将进行逾烷偶合处理之前，因为这时玻璃纤维已经被织成布状，不需耗费大量的成本和精力就可以完成“对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”处理。还可以将“对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”处理步骤放在拉制出玻璃纤维之后、浆纱处理步骤之前之间的任意一位置，这在原理上和作用上都是可行的。浆纱是把重新汇集排列过的经纱，做一次上浆的处理(Sizing)称为“浆经”，目的就是为了增加润滑及減少磨損。如果将对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理放在浆纱之后、褪浆之前是毫无意义的，浆纱后玻璃纤维表面被涂上的皮层会阻挡对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化处理的进行。“对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”处理步骤放在浆纱处理步骤之前不好之处在于这时玻璃纤维还没有被织成布状，这时的玻璃纤维仍是单条的，需耗费大量的人力和成本逐条地或者小批地进行“对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”处理，这种操作变得较不方便。但也存在好处，因为是逐条的或者小批地进行咬蚀粗化处理，处理的效果会非常的好及均匀性极佳，而织成布状的玻璃纤维因为存在纵横交迭位以及纤维丝之间的堆迭效应，堆迭较厚、位置比较靠里的纤维丝的咬蚀粗化效果会比较差，而处于外侧的则比较好。所以，如果要从处理效果这个角度看的话，在拉制出玻璃纤维之后、浆纱处理步骤之前之间的任意一位置进行“对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”处理是比较好的选择。比较方便的做法是可以在刚拉出玻璃纤维丝后，在玻璃纤维丝所经过的路径上立即进行“对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化”处理，但 是完成了咬蚀处理后的玻璃纤维其机械强度会下降，在后续处理过程中会比较容易断裂。处理子流程一在对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理过程中最少包含如下的子步骤咬蚀一清洗一烘干。如图3中所示，具体处理步骤说明如下步骤500:咬蚀。氢氟酸能够溶解很多其他酸都不能溶解的玻璃(二氧化硅)，生成气态的四氟化硅，在咬蚀的子步骤中，存在反应方程式如下SiO2 (s)+4HF(气态)一SiF4(气态)+2H20(液态)。如采用酸性物质咬蚀玻璃纤维，在咬蚀的子步骤中，存在反应方程式如下Na20+2HCl — 2NC1+H20, B203+6HC1 — 2BC13+3H20，所生成的物质均是可溶的。步骤600 :清洗。被气态含氟物质咬蚀后的玻璃纤维表面，会残存含氟物质，需进行清洗处理在清洗过程中，这些残存物质就会被清洗到清洗液中，同时，残留的含氟物质(如气体的氟化氢)也会被吸收到清洗液中，从而避免污染环境。这种清洗可以采用具有碱性的物质，它可以是包含钠、钾或者钙的成份在内的物质，如碳酸钠、碳酸氢纳、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾等物质或者它们的混和物，清洗完后，还需采用清水进行清洗，以洗去多余的清洗液。如采用酸性物质咬蚀玻璃纤维，玻璃纤维浸泡在溶液中，会带有溶液的成份，必须清洗干净才能进入下一个工序。清洗时只采用水即可以了。步骤700 :烘干。清洗之后进行烘干处理，完成烘干后，就可以进入到下一个处理步骤。烘干子步骤的好处是，可以使得玻璃纤维进入下一工序前，变得洁净，且在进行下一工序前可以长时间放置。处理子流程二 ；在对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理过程中最少包含如下的子步骤咬蚀一清洗。如图4中所示，具体处理步骤说明如下步骤500 :咬蚀。氢氟酸能够溶解很多其他酸都不能溶解的玻璃(二氧化硅)，生成气态的四氟化硅，在咬蚀的子步骤中，存在反应方程式如下=SiO2 (固态)+4HF(气态)一SiF4(气态)+2H20(液态)。如采用酸性物质咬蚀玻璃纤维，在咬蚀的子步骤中，存在反应方程式如下Na20+2HCl — 2NC1+H20, B203+6HC1 — 2BC13+3H20，所生成的物质均是可溶的。步骤600:清洗。被气态含氟物质咬蚀后的玻璃纤维表面，会残存含氟物质，需进行清洗处理，在清洗过程中，这些残存物质就会被清洗到清洗液中，同时，残留的含氟物质(如气体的氟化氢)也会被吸收到清洗液中，从而避免污染环境。这种清洗可以采用具有碱性的物质，它可以是包含钠、钾或者钙的成份在内的物质，如碳酸钠、碳酸氢纳、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾等物质或者它们的混和物，清洗完后，还需采用清水进行清洗，以洗去多余的清洗液。如采用酸性物质咬蚀玻璃纤维，玻璃纤维浸泡在溶液中，会带有溶液的成份，必须清洗干净才能进入下一个工序。清洗时采用水即可以了。对于连续生产的生产线，下一工序是矽烷处理，如果是连续生产过程，实际上无需进行烘干即可，这样可以节省能源及减少处步骤。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
1.ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术，其特征在于，对应用于电子产品中的印制线路板以及IC封装载板等电子元器件中必须的半固化片和覆铜板等原材料，在制备这些原材料之前，将构成这些原材料的主要物质之一玻璃纤维，采用化学侵蚀的方法将玻璃纤维的表面咬蚀粗糙，以提高玻璃纤维与树脂之间的结合力。
2.根据权利要求I所述的ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术中的采用化学侵蚀的方法将玻璃纤维的表面咬蚀粗糙，其特征在于，采用最少含有氟的化学药品对玻璃纤维表面进行咬蚀，从而使得原来较光滑的玻璃纤维表面变得粗糙。
3.根据权利要求2所述的最少含有氟的化学药品，其特征在干，咬蚀玻璃纤维所采用的含有氟化学药品中最少包含氟化氢的成份。
4.根据权利要求2所述的最少含有氟的化学药品，其特征在干，咬蚀玻璃纤维所采用的含氟化学药品为最少ー种处于气体状态的物质。
5.根据权利要求I所述的ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术中的采用化学侵蚀的方法将玻璃纤维的表面咬蚀粗糙，其特征在于，先对玻璃纤维进行长时间的高温烘烤，之后采用具有酸性的化学药品对玻璃纤维表面进行咬蚀，从而使得原来较光滑的玻璃纤维表面变得粗糙。
6.根据权利要求5所述的采用化学侵蚀的方法将玻璃纤维的表面咬蚀粗糙中的具有酸性的化学药品，其特征在于，咬蚀玻璃纤维所采用的具有酸性的化学药品中最少包含氯化氢的成份。
7.根据权利要求5所述的采用化学侵蚀的方法将玻璃纤维的表面咬蚀粗糙中的具有酸性的化学药品，其特征在于，咬蚀玻璃纤维所采用的具有酸性的化学药品中最少包含H2SO4的成份。
8.根据权利要求I所述的ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术，其特征在于，此技术最少包含如下的步骤褪浆一玻璃纤维表面进行咬蚀粗化一矽烷偶合处理。
9.根据权利要求I所述的ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术，其特征在于，此技术最少包含如下的步骤褪浆一开纤处理一玻璃纤维表面进行咬蚀粗化一矽烷偶合处理。
10.根据权利要求I所述的ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术，其特征在于，在褪浆处理步骤之后、矽烷偶合处理步骤之前对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化处理。
11.根据权利要求I所述的ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术，其特征在于，在拉制出玻璃纤维之后、浆纱处理步骤之前对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化处理。
12.根据权利要求8、权利要求9、权利要求10和权利要求11所述的ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术中的制作步骤，其特征在干，在对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理过程中最少包含如下的子步骤咬蚀一清洗一烘干。
13.根据权利要求8、权利要求9、权利要求10和权利要求11所述的ー种表面粗化的玻璃纤维制造技术中的制作步骤，其特征在干，在对玻璃纤维表面进行咬蚀粗化的处理过程中最少包含如下的子步骤咬蚀一清洗。
14.根据权利要求I所述的ー种氟表面粗化的玻璃纤维制造技术，其特征在于，采用化学侵蚀的方法将玻璃纤维表面咬蚀粗糙，咬蚀进玻璃纤维表面的深度控制在占玻璃纤维直径的I % 20%的范围之间。
全文摘要
本发明涉及一种如何提高玻璃纤维布与树脂之间的结合力的技术，它采用化学药品侵蚀的方法将玻璃纤维表面咬蚀粗糙，从而使得玻璃纤维与树脂之间的结合力更佳，大大提高了电子元器件原材料的制造技术水平。采用这样的材料制作的印制线路板以及IC封装载板，可以获得更好的生产良率及更高的制作能力，满足电子工业高速的发展需求。
文档编号C03C15/00GK102775071SQ20111012013
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者代芳, 刘香兰, 刘香利, 戴成 申请人:代芳