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环氧树脂:供应链和电子领域应用

十二月 02, 2016 | I-Connect007
环氧树脂:供应链和电子领域应用

最近,我有幸拜读了第七版的印刷电路手册,其中第一次包含了供应链的部分,是由Tim Rogers编写的《管理印刷电路供应链》,在手册的第二部分3-8章节。我很高兴看到手册第一次对这个重要的问题进行单独、明确的阐述,因为这对于PCB制造商的成功来说至关重要。

 

供应链基础结构的可行性有很多方面,包括供应商评估与选择、合同制造事项、可制造性设计、数据格式和交换、工艺和品质控制、审计、测试、检验、绩效管理、供应商距离和仓储等等。

从PCB制造所需要的材料和加工方面来说,我尝试找到一个合适并且重要的材料例子来研究,并且选择了在电子封装领域最为普遍的材料之一——环氧树脂。印刷电路手册中的关于供应链的章节着眼于更通用的问题,而不会涵盖如此具体的例子,所以我自己进行了研究。因为我只打算投入有限的时间来进行这个研究,所以如果调查结果的信息因兼并、并购、改名或其他情况造成的不完全客观、不是最新的情况,还请各位见谅。

 

环氧树脂是大家所熟知的基材(也称为层压板,覆铜层压板)的一种成分,其在FR-4基材结构中是基础。

层压板的制造和预浸料(Bondply)

环氧树脂通常是热固性树脂。树脂和固化剂预混合并溶解在酮、酯、醇这类低沸点溶剂中,并放在通过连续的玻璃织布的引导槽中。溶解的树脂和分散的填充剂覆盖在会被输送到“处理塔”的玻璃纤维上,在其中经过多种不同温度的区域,树脂被部分热固化,成为“预浸料”。接下来溶剂蒸发,干燥的预浸料被卷成大卷,切成片状并夹在从大卷铜箔上剪切下的铜层当中。接下来几个这样的封装会被放入层压机中,在其中通过特定的工艺时间、温度、压力曲线来固化树脂和粘接铜层,制成覆铜层压板。层压工序后,大块的覆铜层压板被分成较小的板。板边缘可以进行斜切处理。电路层(内层)可以通过交替预浸料和铜箔的顺序来放置多层。这种多层叠层是通过使预浸料软化,与铜互相粘合的多层层压机中实现的,并在最后的层压过程中完全固化。在多层层压之后,多层被分开,处理边缘并进行其他的处理(钻孔,镀通孔,外层电路化等)。

层压板制造材料供应商

在制造层压板过程中使用的材料来自广泛的供应商。全球有不到10家玻璃纤维供应商(来源: PLUS 4/2012, pg. 809),而玻璃纤维织物供应商更少。生产玻璃纤维需要非常多的能源,并且需要定期停产对炉进行重新包层,这有可能会造成6至9个月时间的停产。最知名的玻璃纤维织物供应商是Asahi-Schwebel。树脂的供应商有Nan Ya Plastics Corp、Specialty Chemicals、Dow Chemicals、The Sanmu Group、Hitachi、Mitsubishi Gas和Huntsman等。能提供特种树脂的定制复合特种化学供应商的数量更少。如球形表面涂覆二氧化硅填充料这类高性能填充料大部分是由日本公司供应。铜箔供应商则包含Circuit Foil Luxembourg(现在是韩国Doosan Group的子公司)、Shanghai Metal Corp.、Circuit Foil Corp., USA(现在是JiangXi Copper Yates Copper Foil Co. Ltd.)。

深入了解环氧树脂供应链

对于环氧树脂供应链,我们还能向上游继续调查,研究如表氯醇(及其原料烯丙基氯)、双酚A(及其原料丙酮和苯酚)、以及各种固化剂的供应和质量,但由于本文研究的目的,我不打算继续深入。

很典型的是每个公司的PCB制造增值工序以及他们专长方面各不相同,所以使用多个供应商的供应链能形成联合,使用如树脂、补强材料、固化剂、阻燃剂和铜这类基础材料生产如覆铜层压板、预浸料、介电膜和Bondply这类最终产品。市场中例外的产品很少,如Nan Ya的垂直整合FR-4生产。因此,对于树脂供应商来说,与介电配料员和定制员取得联系,充分了解不同工艺、OEM需求、最终用途条件下的材料需求,并查看标准和测试方法,拜访生产设施,这些措施都非常重要。很多时候介电配料都是PCB制造商来进行的。图1是环氧树脂价值链的一个例子,其对于其他种类的树脂来说也同样适用。

图2是各种应用的概述,展示了环氧树脂供应链在电子封装中的重要性,

图1:环氧树脂价值链范例

图2:由环氧树脂作为基础材料的电子设备的例子

 

环氧树脂基材层压板、预浸料、树脂涂覆箔、电介质膜和阻焊膜的供应商如下所示。其中有一些供应商还提供高端非环氧树脂基材的层压板。

  • 环氧树脂基材层压板、预浸料、树脂涂覆箔、电介质膜和阻焊膜供应商:

– Nan Ya Plastic Corp. (台湾,垂直整合)

– Isola (美国和德国)

– Kingboard (中国,垂直整合)

– Risho Kogyo (日本)

– Nikkan Industries (日本)

– Park Electrochemical Corp. (NELCO)美国

– Taiwan Union Techn. Corp (TUC), 台湾

– Iteq (台湾)

– Mitsubishi Gas Chemical Comp. (日本)

– Sengyi Sci. Tech (中国,从Dow、Hexion、Huntsman购买树脂)

– Mitsui Chemicals (日本,高Tg层压板)

– Matsushita (日本)

– Hitachi Chemical (日本)

– S+S Technology Corp (台湾)

– Elite Mtl. Company, Ltd (台湾)

– EIT (Endicott Interconnect Technologies), 美国

– Taiwan Leader (台湾)

  • 环氧树脂,粘合剂,模塑料,底部填充胶,圆顶封装体:

– CCP (长春集团,台湾), 与Sumitomo Bakelite合资企业,环氧树脂,模塑化合物;

– Schenectady International (美国); 电子用环氧树脂

– Namics Techn. Inc. (日本),底部填充,圆顶封装体,粘合剂,芯片粘接

– Shin Etsu Polymer Co., Ltd (日本)

– Shin Etsu MicroSi Inc. (日本); 模塑料

– Ajinomoto (日本); 组合介电膜

– Taiyo Ink (日本); 阻焊膜

– Sumitomo Chemical (日本); 环氧树脂

– Sumitomo Bakelite (日本); 粘合剂膜,模塑料

– Epoxies, Etc… (美国); 环氧树脂配方

– Epotek (Epoxy Technology Inc.) (美国); 环氧树脂胶粘剂,芯片粘接

– Lord Corp. (美国); 树脂配方

– Epolab Chemical Industries Inc. (台湾)

– AI Technology, Inc. (美国), 芯片粘接,胶带,环氧树脂柔性基板。

– Ablestik (National Starch & Chem., now Henkel), 德国,芯片粘接剂,底部填充

– Loctite (Henkel), 德国; 灌封胶,底部填充胶,模塑料

– Delo (德国); 芯片灌封胶

– CVC Specialty Chemicals (美国); 特种环氧树脂,弹性体改性环氧树脂,杜邦公司提供的多功能苯酚CVC

– Master Bond Inc. (美国); 芯片灌封胶

主要公司(层压板生产商)

以下总结(表1)列出了一些最知名的覆铜板生产企业。

表1

这份列表包括所有类型的层压板制造商(例如低性能、高性能、刚性和柔性层压板)。

总结

从PCB制造商的角度来看,环氧树脂供应链的问题对其来说是间接问题,是层压板品质、供应和成本等因素的一部分。然而,环氧树脂的可靠性及其供应会严重影响层压板供应商的选择,特别是考虑到对基础材料的不断变化的要求。在不断变化的市场环境中,在除了电子的其他市场的环氧树脂和铜的使用会影响这些材料的价格,但这个问题超越电子产品供应链的范围了。

举一个例子,最大的环氧树脂市场是油漆和涂料市场,而不是电子应用,并且很难预测由于环氧树脂中的双酚A健康问题导致的价格和供应的问题。智利的铜产量全球第一,可能会影响铜价,但可能性较小。同样,如电动汽车增长造成对铜的需求增大和风力发电机增长对环氧树脂的需求增大,铜和环氧树脂的市场情况变化是需要注意的,但电子供应链管理者对这些情况无计可施。

Karl Dietz是Karl Dietz Consulting LLC的总裁。他提供电路板及基板制造技术领域的咨询服务和教程。要查看他的专栏文章或联系他,请点击此处

还可以通过电话(001)919-870-6230联系到Dietz。 


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