Interfacial adhesion in printed circuit boards

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Die Oberflächenmodifizierung von Kupferfolien mit verschiedenen monomeren und polymeren Molekülen wird mittels Flüssigphasenreaktion durchgeführt und mit Hauptaugenmerk auf die Adhäsionsverbesserung von Kupfer/FR-4-Prepreg-Verbunden diskutiert. Die Vorbereitung der Substrate basiert auf einem für die Industrie üblichen Verfahren, welche die Oxidation der Kupferoberfläche vor dem eigentlichen Modifizierungsschritt verhindert. Die Analyse und Charakterisierung der Oberflächen nach der Behandlung erfolgt mit verschiedenen physikalisch-chemischen Methoden. Die modifizierten Kupfersubstrate werden mit Standard FR-4-Materialien, die bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet werden, laminiert. Die Zu- bzw Abnahme der Adhäsionskraft wurde bestimmt, indem sie mit Kupfer/Prepreg Proben verglichen wurde, bei denen keine zusätzliche Zwischenschicht eingebracht worden war. Die Zuverlässigkeit der hergestellten Muster wurde bei Temperaturen von bis zu 260 °C und hohen Feuchtigkeitsniveaus (80 %) durch Qualitäts-Prüfverfahren der Leiterplattenindustrie ermittelt. Unter speziellen Vorraussetzungen und Materialkombinationen konnte eine Verbesserung der Grenzflächenhaftung festgestellt werden. Jedoch konnte die Stabilität der Proben über einen langen Zeitraum nicht gewährleistet werden, wenn diese Proben Hitze und hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wurden. In der Literatur werden verschiedene Möglichkeiten beschrieben, wie es zu Adhäsionsverlust zwischen Kupfer und Epoxiden kommen kann. Auf Grund dessen wird im zweiten Teil dieser Arbeit versucht, eine vorrangige Fehlerquelle für die Delamination zu finden. Die Delaminierung ist ein komplexes Phänomen, welches von den Eigenschaften des Prepreg Systems (z. B. Härtungsmittel, Feuchtigkeitsabsorption, ...), der Kupferoberfläche (Dicke der Oxidschicht, Art von Oxid) und den Wechselwirkungen zwischen beiden abhängt. Die durchgeführten Experimente zeigten keinen Abbau der FR-4-Materialien bei Temperaturen, welche beim Reflow-Verfahren erreicht werden. Darüber hinaus konnte kein Zusammenhang zwischen der Luftfeuchte während der Lagerung der Prepregs und der Haftfestigkeit hergestellt werden. Es wurde gezeigt, dass die KPFM Technik für die Querschnittsanalyse eine vielversprechende Messmethode ist. Das Rasterkraftmikroskop wurde mit einer Heizplatte erweitert, sodass die Grenzschicht während Heiz- und Kühlzyklen in situ betrachtet werden konnten. Die Ergebnisse der Oberflächenmodifizierung und der Analyse der Grenzflächen in Kombination mit den Erkenntnissen, welche durch Literaturrecherchen gewonnen wurden, sind ein weiterer Schritt vorwärts in Richtung einer neuen Technologie, welche, basierend auf chemischen Bindungen, die Haftung in einem Kupfer/Epoxid Harz Verbund verstärkt.

Details

Titel in ÜbersetzungGrenzflächenadhäsion in Leiterplatten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kern, Wolfgang, Beurteiler A (intern)
  • Ribitsch, Volker, Beurteiler B (extern), Externe Person
StatusVeröffentlicht - 2017