臺灣博碩士論文加值系統

摘要
印刷電路板在電子產品中扮演相當重要的角色，其中以銅箔基板為最主要的產品，而銅箔基板的製作過程是先將樹脂含浸玻纖布後，再以熱壓的方式貼上銅箔，蝕刻留下所需的線路後，依功能需求可製成各式各樣的板材。當銅箔基板應用於家電類電子產品中多屬單面板；在工業、通信及一些較精密的消費性電子產品則為雙層板；在電腦、通訊、自動控制設備甚至是軍事航空所需的為多層板。
當產品越趨於輕、薄、短、小，則銅箔基板本身材料的特性對於尺寸安定性、耐熱性與吸水率的要求就愈嚴苛。故本論文研究的目的是希望藉由改質型層狀黏土的添加，利用有機無機奈米混成效應，改善並提升銅箔基板材料之性能，包括降低熱膨脹係數、減少基板吸水率、難燃性質的提升、以及增長過錫爐時爆板所需的時間。
本研究中，首先製備有機改質型蒙脫土，再添加到Novalac系統樹脂中，探討改質劑種類對黏土插層的影響，並反應得到C階段（post cure）的產物。在樣品的檢測上，首先利用XRD測定，了解黏土在Novalac樹脂中的分散情形，再利用熱重分析儀及動態機械分析儀觀察其熱穩定性，探討玻璃轉移溫度（Tg）的變化；並利用飽和壓力鍋測試檢測其吸水率的改善程度1，並以過錫爐的方法測試爆板時間；熱機械分析儀檢測可得熱膨脹係數。同時，以自行合成之難燃劑改質蒙脫土添加於樹脂中，對於基板的難燃性質以限氧指數檢測，可獲得顯著的提升。

Abstract
Printed circuit board（PCB）plays an important role in electronic products, and Copper Clad Laminate, called CCL, is one of the major components. CCL made by 3 stages as show blow. Stage A, the glass fiber is coated by epoxy slurry, which contains monomer、initiator、curing agent and solvent. Stage B, the coated glass fiber is cooked until preprag formation. Stage C, the preprag is covered with copper foil and post cured under pressure and degas. After etching copper foil and forming circuit <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=map&v=56">map</a>, the printed circuit board, applied to general electronic products, is made by single-sided CCL. For the application of industrial and communication devices, PCB is made by double-sided CCL. However, multilayer CCL is for the application of <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=personal&v=56">personal</a> <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=computer&v=56">computer</a>, communication device, automatic control equipment even for <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=military&v=56">military</a> or airplane.
In this study, the applied clay, which intercalated with different types of curing agents, mixed with novalac resin, and prepared the novalac/clay nanocomposites. Therefore, the properties of CCL have been improved in CTE, <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=water&v=56">water</a> uptaken ratio, flame retardant, and thermal stability. These properties were identified by the analysis of TGA、DMA、DSC、PCT and LOI.

目錄
中文摘要…………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………III
謝誌……………………………………………………………………IV
目錄……………………………………………………………………VII
第一章 緒論
1.1銅箔基板…………………………………………………………1
1.1.1銅箔基板簡介………………………………………………1
1.1.2銅箔基板的組成……………………………………………6
1.1.3銅箔基板製作過程…………………………………………8
1.1.4印刷電路板市場分析………………………………………10
1.2研究動機…………………………………………………………12
第二章 原理與文獻回顧
2.1環氧樹脂簡介……………………………………………………14
2.2蒙脫土簡介………………………………………………………16
2.3高分子奈米複合材料……………………………………………20
2.3.1奈米複合材料結構種類……………………………………21
2.3.2製備高分子黏土奈米複合材料的方法……………………23
2.4高分子材料難燃技術……………………………………………27
2.4.1前言…………………………………………………………27
2.4.2高分子燃燒原理……………………………………………28
2.4.3難燃劑的定義及分類………………………………………30
2.4.4難燃劑的應用………………………………………………31
2.4.5高分子阻燃理論……………………………………………32
2.4.6高分子難燃方法……………………………………………33
2.4.6.1不燃性焦炭層…………………………………………33
2.4.6.2降低可燃性氣體濃度…………………………………33
2.4.6.3產生吸熱反應…………………………………………34
2.4.6.4熱屏障玻璃層的產生…………………………………34
2.4.6.5不燃性氣體之生成……………………………………35
第三章 實驗藥品與儀器
3.1實驗藥品…………………………………………………………36
3.2實驗儀器…………………………………………………………38
3.3實驗檢測方法……………………………………………………42
3.3.1膠化試驗機…………………………………………………42
3.3.2熱重分析儀…………………………………………………42
3.3.3Thermo mechanical Analyzer ……………………………42
3.3.4示差掃瞄熱卡計……………………………………………43
3.3.5 Dynamic Mechanical Analysis …………………………43
3.3.6萬能拉力機…………………………………………………43
3.3.7廣角X光粉末繞射儀………………………………………44
3.3.8穿透式電子顯微鏡…………………………………………44
3.3.9氧極限指數儀………………………………………………44
第四章 實驗部分
4.1Epoxy/Clay奈米複材在構裝材料的應用與開發………………45
4.1.1有機蒙脫土之製備…………………………………………45
4.1.2環氧樹脂奈米複合材料之製備……………………………48
4.2奈米層狀難燃性機能材…………………………………………50
4.2.1自由基難燃前驅物之合成…………………………………50
4.2.1.1 HAB合成方法…………………………………………51
4.2.1.2 MAB合成方法…………………………………………52
4.2.2有機蒙脫土之製備…………………………………………54
4.2.3環氧樹脂奈米複合材料之製備……………………………56
第五章 結果與討論
5.1Epoxy/Clay奈米複材在構裝材料的應用與開發………………58
5.1.1有機蒙脫土之鑑定…………………………………………58
5.1.1.1廣角X光粉末繞射儀…………………………………58
5.1.1.2熱重分析儀……………………………………………61
5.1.1.3傅立葉紅外線光譜儀…………………………………63
5.1.2環氧樹脂奈米複合材料性質之檢測………………………64
5.1.2.1膠化時間………………………………………………64
5.1.2.2有機蒙脫土在環氧樹脂奈米複合材料中分散情形…66
5.1.2.3環氧樹脂奈米複合材料熱性質分析…………………69
5.2抗爆板……………………………………………………………73
5.3奈米層狀難燃性機能材…………………………………………78
5.3.1自由基難燃前驅物結構鑑定………………………………78
5.3.1.1 HAB結構鑑定…………………………………………78
5.3.1.2 MAB結構鑑定…………………………………………79
5.3.2自由基難燃前驅物改質蒙脫土性質鑑定…………………80
5.3.2.1廣角X光粉末繞射儀…………………………………80
5.3.2.2熱重分析儀……………………………………………80
5.3.2.3傅立葉紅外線光譜儀…………………………………81
5.3.3自由基難燃前驅物蒙脫土環氧樹脂奈米複合材料………82
5.3.3.1有機蒙脫土在環氧樹脂中分散情形…………………82
5.3.3.2難燃環氧樹脂奈米複合材料熱穩定性………………83
5.3.3.3極限氧指數（LOI）……………………………………86
第六章 結論
第七章 參考文獻

















圖索引
圖1 銅箔基板製作過程…………………………………………………9
圖2 印刷電路板成長率………………………………………………11
圖3 環氧樹脂硬化機制………………………………………………15
圖4 蒙脫土結構………………………………………………………18
圖5 蒙脫土插層機制…………………………………………………19
圖6 蒙脫土結構………………………………………………………19
圖7 黏土在高分子中的分散情形……………………………………22
圖8 即時聚合法及熔融混摻法聚合過程……………………………23
圖9 界面活性劑微胞法高分子結晶成長方向示意圖………………24
圖10 Driving force concept示意圖………………………………25
圖11 Double layered surfactant repulsion示意圖……………26
圖12 高分子巨觀燃燒結構……………………………………………29
圖13一般難燃劑分類………………………………………………30
圖14 難燃劑在產業中所佔的比例……………………………………31
圖15 有機蒙脫土製備流程……………………………………………47
圖16 環氧樹脂塊材製作方法…………………………………………49
圖17 難燃前驅物反應機構……………………………………………50
圖18 自由基難燃前驅物合成方法……………………………………53
圖19 自由基前驅物有機蒙脫土製備流程……………………………55
圖20 自由基難燃前驅物環氧樹脂塊材製作方法……………………57
圖21 改質劑分子理論大小……………………………………………60
圖22 單改質劑有機蒙脫土WAXRD繞射圖……………………………93
圖23 2-MI/BEN有機蒙脫土WAXRD繞射圖…………………………93
圖24 2-PI/BEN有機蒙脫土WAXRD繞射圖…………………………94
圖25 單改質劑有機蒙脫土TGA圖譜………………………………94
圖26 2-MI/BEN有機蒙脫土TGA圖譜………………………………95
圖27 2-PI/BEN有機蒙脫土TGA圖譜………………………………95
圖28 單改質劑有機蒙脫土IR圖譜…………………………………96
圖29 2-MI/BEN有機蒙脫土IR圖譜…………………………………96
圖30 2-PI/BEN有機蒙脫土IR圖譜…………………………………97
圖31 2-MI有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖……………………97
圖32 2-PI有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖……………………98
圖33 BEN有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖………………………98
圖34 MB3：7有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖…………………99
圖35 MB5：5有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖…………………99
圖36 MB7：3有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖…………………100
圖37 PB3：7有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖…………………100
圖38 PB5：5有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖…………………101
圖39 PB7：3有機蒙脫土環氧樹脂WAXRD繞射圖…………………101
圖40 MB55-Clay epoxy TEM照片…………………………………102
圖41 MB55-Clay epoxy TEM照片…………………………………102
圖42 PB55-Clay epoxy TEM照片…………………………………103
圖43 PB55-Clay epoxy TEM照片…………………………………103
圖44 2-MI有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜…………………………104
圖45 2-PI有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜…………………………104
圖46 BEN有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜…………………………105
圖47 MB3：7有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜………………………105
圖48 MB5：5有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜………………………106
圖49 MB7：3有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜………………………106
圖50 PB3：7有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜………………………107
圖51 PB5：5有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜………………………107
圖52 PB7：3有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜………………………108
圖53 2-MI/BEN不同比例有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜…………108
圖54 2-PI/BEN不同比例有機蒙脫土環氧樹脂TGA圖譜…………109
圖55 2-MI有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜…………………………109
圖56 2-PI有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜…………………………110
圖57 BEN有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜…………………………110
圖58 MB3：7有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜………………………111
圖59 MB5：5有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜………………………111
圖60 MB7：3有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜………………………112
圖61 PB3：7有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜………………………112
圖62 PB5：5有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜………………………113
圖63 PB7：3有機蒙脫土環氧樹脂DMA圖譜………………………113
圖64 2-PI 改質蒙脫土5wt% PCB WAXRD繞射圖…………………114
圖65 PB73 改質蒙脫土3wt% PCB WAXRD繞射圖…………………114
圖66 PB73 3wt PCB TEM照片………………………………………115
圖67 PB73 3wt PCB TEM照片………………………………………115
圖68 HAB 1H NMR spectrum………………………………………116
圖69 HAB 13C NMR spectrum………………………………………117
圖70 HAB IR spectrum …………………………………………118
圖71 MAB 1H NMR spectrum………………………………………119
圖72 MAB 13C NMR spectrum………………………………………120
圖73 MAB IR spectrum………………………………………………121
圖74 自由基難燃前驅物改質蒙脫土WAXRD繞射圖………………122
圖75 自由基難燃前驅物有機蒙脫土TGA圖譜……………………122
圖76 自由基難燃前驅物有機蒙脫土IR圖譜 ……………………123
圖77 DDSMAB WAXRD繞射圖…………………………………………123
圖78 DDSHAB WAXRD繞射圖…………………………………………124
圖79 DDSHAB TEM照片………………………………………………125
圖80 DDSHAB TEM照片………………………………………………125
圖81 DDSMAB TEM照片………………………………………………126
圖82 DDSMAB TEM照片………………………………………………126
圖83 DDSMAB TGA 圖譜……………………………………………127
圖84 DDSHAB TGA 圖譜……………………………………………127
圖85 DDSMAB DSC 圖譜……………………………………………128
圖86 DDSHAB DSC 圖譜……………………………………………128
圖87 DDSMAB DMA 圖譜……………………………………………129
圖88 DDSHAB DMA 圖譜……………………………………………129






表索引
表1 各種基板規格及用途分析………………………………………4
表2 印刷電路板分類表………………………………………………5
表3 塑膠燃燒過程……………………………………………………29
表4 改質劑添加量整理表……………………………………………46
表5 改質型蒙脫土層間距……………………………………………60
表6 改質型蒙脫土中插層量計算結果………………………………63
表7 改質型蒙脫土5wt(%)添加量膠化時間整理表………………66
表8 奈米複材熱性質數據整理表……………………………………72
表9 基板性質整理……………………………………………………77
表10 難燃型奈米複材熱分析檢測結果………………………………85
表11 極限氧指數結果…………………………………………………87

第七章 參考文獻
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