PCB覆铜板的品种分类

覆铜板的品种分类对于覆铜板产品的类型、品种，常按不同的规则有不同的分类。一、按覆铜板的机械刚性划分印制电路板用基板材料（BaseMaterial），在整个PCB制造材料中是首位的重要基础原材料。它担负着PCB的导电、绝缘、支撑三大功效。PCB的性能、品质、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及长期可靠性等，在很大程度上取决于它所用的基板材料。为现今PCB用基板材料的主要产品形式是覆铜板。按覆铜板的机械刚性划分，它可分为两大主要类别：一类是刚性覆铜板(RigidCopperCladLaminate)，另一类是挠性覆铜板（FlexibleCopperCladLaminate，缩写为FCCL）。目前在PCB制造中使用量最大的是刚性有机树脂覆铜板。它多是由电解铜箔（作为导电材料）、片状纤维材料（作为增强材料、或称为补强材料）、有机树脂（作为绝缘材料及粘接剂）三大原材料所组成的。CCL的制造过程，是将增强材料浸以有机树脂，经干燥加工形成半固化片。将数张半固化片叠合在一起的坯料，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料。各个品种的覆铜板之所以在性能上的不同，主要是表现在它所使用的纤维增强材料和树脂上的差异。往往将这些增强材料、树脂不同组成的覆铜板，这样的称谓：“〇〇〇基（基材）△△△树脂型覆铜板”。在刚性有机树脂覆铜板中，主要有纸基酚醛型CCL、纸基环氧型CCL、玻纤布基环氧CCL、玻纤布基高性能树脂型CCL、合成纤维基环氧型CCL、复合基环氧型CCL等品种。在刚性无机树脂覆铜板中，主要有：陶瓷基CCL（包括氧化铝基CCL、氮化铝基CCL、炭化硅素基CCL等）、金属基CCL（包括金属基板、包覆型金属基板、金属芯基板）、其它无机类基CCL（例如有二氧化硅基CCL等）。陶瓷基覆铜板（DBC）是由陶瓷基材、键合粘接层及导电层（铜箔）而构成的。陶瓷种类有很多，可按此加以分类。如有Al2O3、SiO2、MgO、Al2O3?SiO2、AlN、SiC、BN、ZnO、BeO、MgO?Cr2O3等种类的陶瓷片。目前采用最多、应用最广的是Al2O3陶瓷片。还可按键合的工艺不同划分为直接键合法和粘接层压键合法两大类。金属基覆铜板，一般是由金属板、绝缘介质和导电层（一般为铜箔）三部分组成。即将表面经过化学或电化学处理的金属基板的一面或两面覆以绝缘介质层和铜箔、经热压复合而成。由于金属基覆铜板在其结构、组成及性能上有所不同，又分为多种。从结构上划分为金属基覆铜板（metalbasecopper-cladlaminate）、金属芯基覆铜板（metalcorecopper-cladlaminate）、包覆型金属基板。从金属基板的组成上划分为铝基覆铜板；铁基覆铜板；铜基覆铜板；钼基覆铜板等。从性能上划分为通用型金属基覆铜板；阻燃型金属基覆铜板；高耐热型金属基覆铜板；高导热型金属基覆铜板；超导热型金属基覆铜板；高频型金属基覆铜板；多层金属基覆铜板等。金属基覆铜板具有优异的散热性、良好的机械加工特性、优异的尺寸稳定性、电磁屏蔽性等。在挠性覆铜板（FlexibleCopperCladLaminate，FCCL）中，主要有：聚酯基膜挠性CCL、聚酰亚胺基膜挠性CCL（又分为二层型、三层型两大类）、液晶聚合物基膜挠性CCL、玻纤布基环氧型挠性CCL（一般板厚在60-30μm）、有机纤维无纺布基环氧型挠性CCL等。各种覆铜板基板材料的典型组成结构见表1-3-1。表1-3-1常见的各种基板材料的典型组成结构图1-3-1给出了目前印制电路用覆铜板的各类品种。图1-3-1印制电路用覆铜板的各类品种二、按照使用不同主体树脂的品种划分覆铜板主体树脂使用某种树脂，一般就习惯的将这种覆铜板也可称为某树脂型覆铜板。目前最常见的覆铜板用主体树脂有：酚醛树脂、环氧树脂（EP）、聚酰亚胺树脂（PI）、聚酯树脂（PET）、聚苯醚树脂（PPO或PPE）、氰酸酯树脂（CE）、聚四氟乙烯树脂（PTFE）、双马来酰亚胺三嗪树脂（BT）等。其中改性环氧树脂、PI、PPO或PPE、CE、PTFE、BT树脂由于它们所制出的覆铜板具有某一项（或多项）的高出一般水平的性能，因此这些覆铜板又全称为玻纤布基高性能树脂型覆铜板。三、按照覆铜板的某一项性能差异的品种划分覆铜板若按某一项性能差异进行分类，是可以分为不少的小品种。了解这些品种，对于选择CCL是较有所帮助的。在这里只举几个常见的这种分类的例子。（一）按阻燃特性的等级划分按照UL标准（UL94、UL746E等）规定，对CCL阻燃性等级进行划分，可将刚性CCL划分为四类不同的阻燃等级：即UL-94V0级；UL-94V1级；UL-94V2级以及UL-94HB级。一般讲，按照UL标准检测达到阻燃HB级的覆铜板，称为非阻燃类板（俗称HB板）。达到UL标准中的垂直燃烧法的燃烧性要求的覆铜板（阻燃特性最佳的等级为UL-94V0级），称为阻燃类板（俗称V0板）。这种“HB板”和“V0板”的通俗叫法，在我国对纸基覆铜板分类称谓上，十分流行。在挠性覆铜板中，由于在测定阻燃性的方法上有差别，因此它达到的UL94要求的最好阻燃等级时，用UL94-VTM-0级表示（相当于刚性CCL的UL-94V0级）。（二）按介电常数的高低对板进行分类介电常数（用“ε”或“Dk”）和介质损耗角正切（用“tanδ”或“Df”）是表征基板材料介电性能的主要性能项目。根据PCB的不同应用领域的需求，对CCL的介电性要求也有所不同。在高频电路用基板材料方面，对介电性能有更高的需要，所以也将高介电性能板称为高频基板材料。高频基板材料，一般要求介电常数在GHz下稳定在3左右。介质损耗角正切等于或小于10-3。近年埋入无源元器件多层板得到发展，埋入电容多层板制造所用的一种新型基板材料，是高介电常数的覆铜板。在美国、日本等国家真正进入市场的高ε性覆铜板产品，其介电常数最高也只能达到40左右。在今后几年中，通过进一步的对此开发、改进，有望有ε接近为50的这类覆铜板产品的问世。而从长远发展来看，用此工艺法制成为的埋入电容基板，需要基板材料生产厂家可提供ε为100以上的覆铜板。因此，可以将不同介电常数性的覆铜板，分为一般Dk型CCL、低Dk型CCL和高Dk型CCL三个品种。（三）按CTI的高低对板进行分类覆铜板的耐漏电起痕性是PCB用CCL中目前较重要一项电气性能。它常用相比漏电起痕指数（ComparativeTrackingIndex，简称CTI）来衡量。一般用IEC112作为对CCL评价CTI性的测定方法。IEC112标准对CTI指标的定义，是这样表述的：在对CCL的CTI测试过程中，试验样品绝缘层表面受到50滴电解液（一般为0.1%的氯化铵水溶液）,而没有出现漏电痕迹现象的最大电压值(一般以伏表示).IEC950还根据在上述的实验条件下,基板所经受住的不同电压值，规定、划分出了的三个CTI的等级.即Ⅰ级(CTI≥600V)、Ⅱ级(600VCTI≥400V)、Ⅲ级(400VCTI≥175V)。按照IEC的标准，某种CCL的CTI的等级越小，就说明它的耐漏电起痕性越好。用IEC112方法对常见的各类基板材料的测试，可以得出：传统的纸基酚醛型覆铜板（XPC、FR-1等）的CTI≦150V，玻纤布基环氧型覆铜板（FR-4）及常见复合基环氧型覆铜板（CEM-1、CEM-3）的CTI在175-225V，为CTI等级中的Ⅲ级。为了提高PCB的绝缘可靠性、安全性，近年来许多电子产品整机厂家要求PCB采用高CTI的覆铜板。高CTI是指CTI≧600V（IEC112法），即达到CTI的Ⅰ级水平。在上述三大类常见的覆铜板中，目前世界上都分别开发出，并形成商品化了CTI大于600V的品种。（四）按CTE的大小对板进行分类由于有机树脂封装载板的发展，近年出现了许多低膨胀系数（CoefficientofThermalExpansion，简称CTE）的覆铜板纷纷问世。成为一类独具特性的基板材料产品。一般FR-4板在X、Y方向的CTE在（14-18）ppm/℃。尽管目前世界PCB业和CCL业还未对低膨胀系数性的CCL有明确的规定，但一般讲，低CTE型CCL，它的CTE应该在8ppm/℃（X、Y方向）以下。有的PCB厂家还对低CTE性的覆铜板，在厚度方向（Z方向）上的CTE也有要求。（五）按Tg的高低对板进行分类玻璃化温度（Tg）是描述绝缘材料达到某一温度后，由玻璃态转变为橡胶态，此时温度称为玻璃化温度。一般绝缘材料当温度在Tg以上时，许多性能发生急剧变化。Tg是衡量、表征一些玻纤布基覆铜板耐热性的重要项目。但对于纸基覆铜板（如XPC、FR-1等）、复合基覆铜板（如CEM-1、CEM-3）来说，用Tg衡量它们的耐热性并不适用。在IPC－4101标准中，对玻纤布基各类覆铜板，规定了最低Tg指标值，或Tg的指标范围。这实际上，是用Tg划分出各类型板的耐热性的等级。1996年5月下旬，在瑞士巴塞尔召开的IPC技术/市场审议会上，许多代表建议今后依据覆铜板的Tg来划分板材耐热性的档次。从PCB设计和制造选择不同等级的耐热性基板材料的实际角度讲，目前世界上（特别是欧、美），通常将刚性玻纤布基覆铜板按Tg划分为四个档次。这种档次的划分及所包括的主要采用的不同树脂类型的覆铜板例举，见表1-3-2。习惯上，属于第三、第四档次的Tg要求的基板（Tg＞170℃）称为高耐热性覆铜板。近年来，业界对CCL的耐热性，一般又以热分解温度Td划分。表1-3-2各种覆铜板按Tg划分档次和举例档次Tg（TMA法）主要包含的不同树脂类型的覆铜板例举第一档次125～130℃一般FR-4板（环氧）第二档次135～140℃改性FR-4板（多官能团或酚醛型环氧树脂对一般FR-4树脂体系的改性）第三档次170℃左右FR-5板高耐热性树脂改性FR-4板PPE改性环氧板PPE改性BT板热固性PPE板环氧改性BT板环氧改性氰酸酯板环氧改性PI板等等第四档次200℃以上聚酰亚胺（PI）板BT板改性BT板马来酸酐缩亚胺-苯乙烯（MS）板新型PPE板氰酸酯板等等