PCB板材质选择及工艺要求

PCB材质选择及工艺要求www.513040.comPCB基材的分类：1:按增强材料不同（最常用的分类方法）纸基板（FR-1,FR-2,FR-3)环氧玻纤布基板（FR-4,FR-5)复合基板(CEM-1,CEM-3)HDI板材（RCC)特殊基材(金属类基材、陶瓷类基材、热塑性基材等)2:按树脂不同来分酚酫树脂板环氧树脂板聚脂树脂板BT树脂板PI树脂板3:按阻燃性能来分阻燃型（UL94-VO,UL94-V1)非阻燃型（UL94-HB级）www.513040.com非阻燃型阻燃型（V-0、V-1）刚性板纸基板XPC、XXXPCFR-1、FR-2、FR-3复合基板CEM-2、CEM-4CEM-1、CEM-3CEM-5玻纤布基板G-10、G-11FR-4、FR-5PI板、PTFE板、BT板、PPE（PPO）板、CE板等。涂树脂铜箔（RCC）、金属基板、陶瓷基板等(特殊材料）柔性板聚酯薄膜柔性覆铜板、聚酰亚胺薄膜柔性覆铜板www.513040.com环氧玻纤布基板（FR-4,FR-5)(1)环氧玻纤布覆铜板强度高，耐热性好，介电性好，基板通孔可金属化，实现双面和多层印刷层与层间的电路导通，环氧玻纤布覆铜板是覆铜板所有品质中用途最广、用量最大的一类。广泛用于移动通讯，数字电视，卫星，雷达等产品中。在全世界各类覆铜板中，纸基覆铜板和环氧玻纤布覆铜板约占92%(2)在NEMA标准中，环氧玻纤布覆铜板有四种型号：G10(不组燃）、G11(保留热强度，不阻燃）、FR-4（阻燃）、FR-5(保留热强度，阻燃）。目前环氧玻纤布覆铜板中，FR-4板用量占90%以上，它已经发展成为可适用于不同用途环氧玻纤布覆铜板的总称；www.513040.com环氧玻纤布基板主要组成:E型玻纤布型号7628、2116、1080、3313、1500、106等环氧树脂双官能团树脂、多官能团树脂；铜箔电解铜箔（1/3OZ,1/2OZ,10Z,20Z,30Z,50Z)压延铜箔（主要应用在绕性覆铜板上）固化剂DICYNOVOLAC玻璃布www.513040.com玻璃布常见的半固化片规格：型号10802116L2116A2116H15007628L7628A7628H7628M厚度mil344.55677.59.38www.513040.com铜箔按照铜箔的不同制法可分为压延铜箔和电解铜箔两大类。（1）压延铜箔是将铜板经过多次重复辊轧而制成的原箔（也叫毛箔），根据要求进行粗化处理。由于压延加工工艺的限制，其宽度很难满足刚性覆铜板的要求，所以在刚性覆铜板上使用极少；由于压延铜箔耐折性和弹性系数大于电解铜箔，故适于柔性覆铜箔上；（2）电解铜箔是将铜先溶解制成溶液，再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下，电沉积而制成铜箔，然后根据要求对原箔进行表面处理、耐热层处理和防氧化等一系列的表面处理。www.513040.com复合基板面料和芯料由不同的增强材料构成的刚性覆铜板，称为复合基覆铜板。这类板主要是CEM系列覆铜板。其中CEM-1(环氧纸基芯料)和CEM-3(环氧玻璃无纺布芯料)是CEM中两个重要的品种。具有优异的机械加工性，适合冲孔工艺；由于增强材料的限制，一般板材最薄厚度为0.6mm，最厚为2.0mm;填料的不同可以使得基材有不同功能：如适合LED用的白板、黑板；家电行业用的高CTI板等等；CEM-1CEM-1覆铜板的结构：由两种不同的基材组成，即面料是玻纤布，芯料是纸或玻璃纸，树脂均是环氧树脂。产品以单面覆铜板为主；CEM-1覆铜板的特点：产品的主要性能优于纸基覆铜板；具有优异的机械加工性；成本低于玻纤覆铜板；CEM-3CEM-3是性能水平、价格介于CEM-1和FR-4之间的复合型覆铜板层压板，这种板材用浸渍环氧树脂的玻纤布作板面，环氧树脂玻纤纸作芯料，单面或双面覆盖铜箔后热压而成。www.513040.com复合基板CEM增强材料料玻璃纸或纤维纸CEM-3玻璃纸CEM-1纤维纸玻璃布7628为主要填料氢氧化铝、滑石粉等等www.513040.com积层电路板板材：覆铜箔树脂RCC覆铜箔树脂RCC定义：RCC是在极薄的电解铜箔（厚度一般不超过18um)的粗化面上精密涂覆上一层或两层特殊的环氧树脂或其他高性能树脂（树脂厚度一般60-80um），经烘箱干燥脱去溶剂、树脂半固片达到B阶形成的。RCC在HDI多层板的制作过程中，取代传统的黏结片与铜箔的作用，作为绝缘介质的导电层，可以采用非机械钻孔技术（通常为激光成孔等新技术）形成微孔，达到电气连通，从而实现印制板的高密度化。www.513040.com积层电路板板材：覆铜箔树脂RCC覆铜箔树脂RCCRCC的组成：RCC是在超薄铜箔的粗化面上涂覆一层能满足特定性能要求的高性能树脂组合物，然后经烘箱干燥半固化，在铜箔的粗化面上形成一层厚度均匀的树脂而构成，结构图如下：树脂层30-100um铜箔一般9、12、18umwww.513040.com普通基材常见的性能指标Tg温度介电常数DK热膨胀系数UV阻挡性能www.513040.com基材常见的性能指标：Tg温度玻璃化转变温度（Tg)目前FR-4板的Tg值一般在130-140度，而在印制板制程中，有几个工序的问题会超过此范围，对制品的加工效果及最终状态会产生一定的影响。因此，提高Tg是提高FR-4耐热性的一个主要方法。其中一个重要手段就是提高固化体系的关联密度或在树脂配方中增加芳香基的含量。在一般FR-4树脂配方中，引入部分三官能团及多功能团的环氧树脂或是引入部分酚酫型环氧树脂，把Tg值提高到160-200度左右www.513040.com基材常见的性能指标：介电常数DK介电常数随着电子技术的迅速发展，信息处理和信息传播速度提高，为了扩大通讯通道，使用频率向高频领域转移，它要求基板材料具有较低的介电常数e和低介电损耗正切tg。只有降低e才能获得高的信号传播速度，也只有降低tg,才能减少信号传播损失。越低信号传播损失越少.www.513040.com基材常见的性能指标：热膨胀系数热膨胀系数（CTE）随着印制板精密化、多层化以及BGA,CSP等技术的发展，对覆铜板尺寸的稳定性提出了更高的要求。覆铜板的尺寸稳定性虽然和生产工艺有关，但主要还是取决于构成覆铜板的三种原材料：树脂、增强材料、铜箔。通常采取的方法是（1）对树脂进行改性，如改性环氧树脂（2）降低树脂的含量比例,但这样会降低基板的电绝缘性能和化学性能；铜箔对覆铜板的尺寸稳定性影响比较小。www.513040.com基材常见的性能指标：UV阻挡性能UV阻挡性能近年来，在电路板制作过程中，随着光敏阻焊剂的推广使用，为了避免两面相互影响产生重影，要求所有基板必须具有屏蔽UV的功能。阻挡紫外光透过的方法很多，一般可以对玻纤布和环氧树脂中一种或两种进行改性，如使用具有UV-BLOCK和自动化光学检测功能的环氧树脂。www.513040.com几种高性能板材耐CAF板材聚四氟乙烯板材(PTFE)BT板材符合ROHS标准板材无卤素板材www.513040.com高性能板材：耐CAF板材耐CAF板材随着电子工业的飞速发展，电子产品轻、薄、短、小化，PCB的孔间距和线间距就会变的越来越小，线路也越来越细密，这样一来PCB的耐离子迁移性能就变的越来越重视。离子迁移（ConductiveAnodicFilament简称CAF），最先是由贝尔实验室的研究人员于1955年发现的，它是指金属离子在电场的作用下在非金属介质中发生的电迁移化学反应，从而在电路的阳极、阴极间形成一个导电通道而导致电路短路耐CAF板材迁移的形式离子迁移的形式有孔与孔（HoleToHole）、孔与线（HoleToLine）、线与线（LineToLine）、层与层（LayerToLayer），其中最容易发生在孔与孔之间。www.513040.com离子迁移对电子产品的危害1）电子产品信号变差，性能下降，可靠性下降。2）电子产品使用寿命缩短。3）能耗提高。4）绝缘破坏，可能出现短路而发生火灾安全问题。www.513040.com高性能板材：聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE铁氟龙):是高频板印制板的主要基材聚四氟乙烯分子是对称结构且具有优势的物理、化学和电器性能，在所有树脂中，PTFE的介电常数和介质损耗角正切最小。www.513040.com高性能板材：BTBTBT板全名覆铜箔聚酰亚胺玻璃纤维层亚板。BT板具有很高的Tg、优秀的介电性能、低热膨胀率、良好的机械特性等性能。使其在HDI板中得到了广泛的应用。经过不断的发展，现在已经有10多个品种：高性能覆铜板、芯片载板、高频覆铜板、涂树脂铜箔等。www.513040.comROHS标准ROHS标准定义RoHS是《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》(theRestrictionoftheuseofcertainhazardoussubstancesinelectricalandelectronicequipment)的英文缩写。此指令主要是对产品中的铅、汞、镉、六价铬、聚溴联苯(PBB)及聚溴联苯醚(PBDE)含量进行限制。不符合ROHS标准有害物质RoHS一共列出六种有害物质，包括：铅Pb，镉Cd，汞Hg，六价铬Cr6＋，聚溴联苯PBB，聚溴联苯醚PBDE。ROHS标准实施时间欧盟在2006年7月1日实施RoHS，届时，不符合标准的电气电子产品将不允许进入欧盟市场。ROHS工艺实施目前印制板采用的无铅化表面处理方法有涂覆可焊性有机保护层（OSP）、电镀镍/金，化学镀镍/金、电镀锡、化学镀锡、化学镀银、热风整平无铅焊锡等。这些表面处理方法有的在印制板产品得到大量应用，有的还在推广中。无铅焊锡热风整平工艺与设备也已进入试用之中。www.513040.com板材的发展趋势：两大发展趋势无卤化；无铅化；www.513040.com无卤素板材无卤素板材定义：①阻燃性要达到UL94V-0级。②不含卤素（JPCA标准:Cl≤900ppm、Br≤900ppm)、锑、红磷等，板材燃烧时发烟量少、难闻气味少。③在生产、加工、应用、火灾、废弃处理（回收、掩埋、燃烧）过程中，不会产生对人体和环境有害的物质。④具有一般性能与普通板材相同，达到IPC-4101标准。⑤PCB加工性与普通板材基本相同。⑥以后它还要求节能、能回收利用。www.513040.com无铅化无铅化：(1)印制板上涂覆锡铅焊料早就存在，并且是目前应用最多、可焊性最有效的印制板连接盘保护层。印制板表面涂覆锡铅焊料的工艺方法有热风整平锡铅焊料或电镀锡铅合金，根据欧盟和有关国家法规在国家法规在2006年7月前完全被取消。目前印制板采用的无铅化表面处理方法有涂覆可焊性有机保护层（OSP）、电镀镍/金，化学镀镍/金、电镀锡、化学镀锡、化学镀银、热风整平无铅焊锡等。这些表面处理方法有的在印制板产品得到大量应用，有的还在推广中。无铅焊锡热风整平工艺与设备也已进入试用之中。(2)代替锡铅焊料的无铅焊料，有锡银焊料、锡银铅焊料、锡锌焊料，锡铋焊料、锡银铋焊料等等。现在推广应用较多的是锡银铜焊料（95.5Sn/4Ag/0.5Cu），熔点在217℃。这种无铅焊料的熔点比锡铅焊料（63Sn/37Pb）熔点183℃，高出34℃，无疑在焊接时温度要提高，印制板的耐温性也要提高。无铅焊料的焊接温度比通常锡铅焊料的焊接温度要高出30℃-40℃，要求印制板基材玻璃化转化温度（Tg）高，耐热性好；也要求多层板层压与金属化孔可靠，不可出现受热分层或孔壁断裂。这是无铅化对印制板性能的新要求。www.513040.com常用PCB板的性能比较www.513040.com常见的PCB表面处理工艺有：热风整平有机涂覆（OSP）化学镀镍/浸金浸银，浸锡电镀镍金（电镀金）化学镀钯www.513040.com热风整平热风整平又名热风焊料整平，它是在PCB表明涂覆熔锡焊料,并用加热压缩空气吹平的工艺，使其形成一层即抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊