氧化诱导时间和氧化诱导温度测试方法在覆铜板中应用

杨中强 颜善银 李杜业 李 远（广东生益科技股份有限公司，国家电子电路基材工程技术研究中心，广东 东莞 523808）

氧化诱导时间和氧化诱导温度测试方法在覆铜板中应用

杨中强 颜善银 李杜业 李 远
（广东生益科技股份有限公司，国家电子电路基材工程技术研究中心，广东 东莞 523808）

文章介绍了用差示扫描量热法（DSC）测试氧化诱导时间和氧化诱导温度的测试原理和方法。结合作者在覆铜板工作的实际经验，指出了UL认证在研发工作中的局限性，并以简单例子阐述了氧化诱导时间测试方法在覆铜板中的应用。

氧化诱导时间；氧化诱导温度；覆铜板；测试方法

覆铜板制造行业一直受到电子整机产品、半导体制造技术、电子安装技术及印制电路板制造技术的革新与发展所驱动。由于电子产品的长期耐热氧老化性能是用户关注的性能，覆铜板又是其极为重要的基础材料，对覆铜板耐热氧老化进行研究变得极其重要[1]。众所周知，对覆铜板耐热氧老化进行测试最知名的方法就是进行UL认证[2]，但是UL认证测试周期长、测试费用昂贵、需要的样品数量多、认证过程复杂[3][4]。覆铜板产品出口，特别是印制线路板或其终端产品出口，必须进行UL认证，但是在覆铜板研发阶段，尤其是在进行配方筛选时，UL认证方法显然不可行，必须寻找一种可以快速测试的方法。

现简要介绍塑料行业中耐热氧老化的测试方法，即氧化诱导时间和氧化诱导温度测试方法[5]-[8]，并将此方法引入覆铜板领域，同时以几个简要的测试例子，来说明氧化诱导时间和氧化诱导温度测试方法在覆铜板中的应用。

1 术语定义[5]

氧化诱导时间（Oxidation Induction Time），即等温OIT（isothermal OIT），指稳定化材料耐氧化分解的一种相对变量。在常压、氧气或空气气氛及规定温度下，通过量热法测定材料出现氧化放热的时间，以分（min）表示。

氧化诱导温度（Oxidation Induction Temperature），即动态OIT（dynamic OIT），指稳定化材料耐氧化分解的一种相对变量。在常压、氧气或空气气氛中，以规定的速率升温，通过量热法测定材料出现氧化放热的温度，以摄氏度（℃）表示。

2 测试原理[5]

在氧气或空气气氛中，在规定的温度下恒温或以恒定的速率升温时，测定试样中的抗氧化稳定体系抑制其氧化所需的时间或温度。氧化诱导时间或氧化诱导温度是评价被测材料稳定水平（或程度）的一种手段。试验温度越高氧化诱导时间越短；升温速率越快氧化诱导温度也越高。氧化诱导时间或氧化诱导温度还与试样承受氧化的表面积有关。另外，在纯氧中测试会比普通大气环境下测得的氧化诱导时间短或氧化诱导温度低。

氧化诱导时间（等温OIT）测试原理：试样和参比物在惰性气氛（氮气）中以恒定的速率升温。达到规定温度时，切换成相同流速的氧气或空气。然后将试样保持在该恒定温度下，直到在热分析曲线上显示出氧化反应。等温OIT就是开始通氧气或空气到氧化反应开始的时间间隔。氧化的起始点是由试样放热的突增来表明的，可通过差示扫描量热法（DSC）观察。

氧化诱导温度（动态OIT）测试原理：试样和参比物在氧气或空气气氛中以恒定的速率升温，直到在热分析曲线上显示出氧化反应。动态OIT就是氧化反应开始时的温度。氧化的起始点是由试样放热的突增来表明的，可通过差示扫描量热法（DSC）观察。

3 测试覆铜板的等温OIT

现有A、B、C、D、E五种覆铜板，其中A为现有的覆铜板产品，B、C、D、E为改进配方之后的覆铜板样品，为了识别改进配方之后的覆铜板样品中耐热氧老化性能最好的样品，分别将五种覆铜板进行了等温OIT测试，测试结果见图1和表1，结合表1的数据和图1的曲线图，可知，覆铜板样品E的耐热氧老化性能最好。

4 测试覆铜板配方原材料的等温OIT

上文中A、B、C、D、E五种覆铜板，配方中最主要的差异，就是有一种原材料不一样，其他配方组份都完全一样，A、B、C、D、E五种覆铜板中不同的原材料分别是a、b、c、d、e，原材料a、b、c、d、e都不参与化学交联反应，只与配方中其他原材料进行物理混合。于是将原材料a、b、c、d、e粉碎，模压成相同的小圆片，分别测试等温OIT，测试结果见图2和表2，结合表2的数据和图2的曲线图，可知，原材料e的耐热氧老化性能最好。原材料e对应的覆铜板样品E的耐热氧老化性能也是最好的，覆铜板和原材料的测试结果是一致的。值得注意的是，测试覆铜板配方原材料的等温OIT，原材料一定不能参与化学交联反应，否则，测试结果没有任何参考意义。

图1 覆铜板在180℃时的等温OIT（min）

表1 覆铜板在180℃时的等温OIT（min）

图2 覆铜板原材料在210℃时的等温OIT（min）

表2 覆铜板原材料在210℃时的等温OIT（min）

5 测试覆铜板的动态OIT

为了使得上文中得到的结论更加牢靠，将改进配方之后的B、C、D、E覆铜板样品进行动态OIT测试，测试结果见图3和表3，结合表3的数据和图3的曲线图，可知，覆铜板样品E的耐热氧老化性能还是最好的。至此，可以确定B、C、D、E覆铜板样品中，覆铜板样品E的耐热氧老化性能是最优的，为配方的筛选提供了依据，因此，可以将覆铜板产品A中的原材料a换为原材料e，提高覆铜板产品的耐热氧老化性能。

图3 覆铜板在氧气氛中升温测试的动态OIT（℃）

表3 覆铜板在氧气氛中升温测试的动态OIT（℃）

6 结语

氧化诱导时间（等温OIT）和氧化诱导温度（动态OIT）测试方法虽然是塑料行业的测试方法，但是完全可以借鉴到覆铜板行业，用于快速测试覆铜板的耐热氧老化性能，为配方的筛选提供有力的依据，指导研发工作的快速开展。尽管OIT测试原理和测试方法都比较简单，而且省时省力，但是OIT测试在覆铜板行业应用的文献非常少，希望将OIT测试方法引入覆铜板行业，并进行丰富和发展，形成覆铜板行业相应的测试标准或企业内部的测试标准。

[1]冯志新,官健,谢宇芳. 环氧树脂覆铜板(CCL)耐热老化的研究[J]. 合成材料老化与应用, 2012, 41(6): 9-11.

[2]UL 746B, Polymeric Materials–Long Term Property Evaluations[S]. Underwriters Laboratories Inc., 2010.

[3]董霏. 目前CCL企业UL认证问题[J]. 覆铜板资讯, 2009(2):42-44.

[4]陈诚. UL简介与CCL认可[J]. 印制电路信息, 2004(1):62-69.

[5]GB/T 19466.6-2009, 塑料差示扫描量热法(DSC) 第6部分:氧化诱导时间(等温OIT)和氧化诱导温度(动态OIT)的测定[S]. 北京:中国标准出版社, 2009.

[6]张立军,刘丽军,姜进宪,刘红岩,孙松义. 差示扫描量热法测定塑料的氧化诱导时间和氧化诱导温度[J]. 橡塑技术与装备, 2010,36(6):12-15.

[7]张立军,马子贵,姜进宪,于静. 塑料氧化诱导时间和氧化诱导温度的标准试验方法综述[J]. 橡塑技术与装备, 2009,35(3):5-9.

[8]李震环. 国内外测定氧化诱导时间试验方法标准综述[J]. 中国标准化, 2005(4): 29-32.

杨中强，高级工程师，主要从事电子电路基材技术研发和管理工作。

Application of oxidation induction time and oxidation induction temperature test methods in Copper Clad Laminate

YANG Zhong-qiang YAN Shan-yin LI Du-ye LI Yuan

The principles and methods of oxidation induction time (isothermal OIT) and oxidation induction temperature (dynamic OIT) measured by differential scanning calorimetry (DSC) were introduced in this paper. Combined with the author's practical experience of copper clad laminate, the limitation of UL certification in the research and development was pointed out; and application of OIT test methods in copper clad laminate was presented through a few simple examples.

Oxidation Induction Time; Oxidation Induction Temperature; Copper Clad Laminate; Test Methods

TN41

A

1009-0096（2014）08-0026-02