PCB及材料介绍-060804

主題：PCB材料介紹PCB結構
依銅箔製程，分為兩類：(1)電鍍銅箔(2)輾軋銅箔銅箔介紹硬板用銅箔軟板、高頻細線路板用銅箔應用領域延展性較差、殘留應力高無法撓曲價格便宜、尺寸及厚度可選擇性較多電鍍銅箔與基材附著力差、銅箔寬度受限、成本較高延展性佳、表面稜線少輾軋銅箔缺點優點製做方式最常使用於基板上的銅箔就是ED銅。利用各種廢棄之電線電纜熔解成硫酸銅鍍液，在特殊深入地下的大型鍍槽中，陰陽極距非常短，以非常高的速度沖動鍍液，以600ASF之高電流密度，將柱狀(Columnar)結晶的銅層鍍在表面非常光滑又經鈍化的(passivated)不銹鋼大桶狀之轉胴輪上(Drum)，因鈍化處理過的不銹鋼胴輪上對銅層之附著力並不好，故鍍面可自轉輪上撕下，如此所鍍得的連續銅層，可由轉輪速度、電流密度而得不同厚度之銅箔，貼在轉胴之光滑銅箔表面稱為光面(Drumside)，另一面對鍍液之粗糙結晶表面稱為毛面(Matteside)。1.電鍍法(ElectrodepositedMethod)銅箔是將銅塊經多次輾軋製作而成，其所輾出之寬度受到技術限制很難達到標準尺寸基板的要求(3呎*4呎)，而且很容易在輾製過程中造成報廢，因表面粗糙度不夠，所以與樹脂之結合能力比較不好，而且製造過程中所受應力需要做熱處理之回火軔化(HeattreatmentorAnnealing)，故其成本較高。2.輾軋法(Rolled-orWroughtMethod)銅箔一般所說的薄銅箔是指0.5oz(17.5micron)以下。目前常見規格為3/8oz、1/4oz、1/8oz，因本身太薄，需要另加載體(Carrier)才能做各種操作(稱複合式copperfoil),否則很容易造成損傷。所用之載體有兩類，一類是以傳統ED銅箔為載體，厚約2.1mil。另一類載體是鋁箔，厚度約3mil.兩者使用之前須將載體撕離。超薄銅箔銅箔厚度定義與規格介紹銅箔厚度習慣上是用“重量”當成“厚度”的標示值。如:1oz銅箔，是指面積在1ft2，而重量為1oz時之厚度。103.0(4.05)68.6(2.70)34.3(1.35)25.7(1.01)標示厚度mil(mm)3oz2oz1oz3/4oz銅箔厚度通用術語0.68(17.2)1/2oz0.47(12.0)3/8oz0.36(9.0)1/4oz0.20(5.0)1/8oz標示厚度mil(mm)銅箔厚度通用術語銅箔特性規格膠片(PP)介紹膠片(PP)=樹脂+補強材料“Prepreg”是“preimpregnated”的縮寫，意指玻璃纖維或其它纖維等補強材料含浸於液態樹脂中，經加熱部份聚合，成為B-stage之半固化片。膠片製作流程示意圖CuttingRESINHARDENERACCELERATORMIXINGGlassFiberTreating產出膠片0.0015-0.002570-8056X561060.0022-0.003055-7060X4710800.0030-0.004050-6540X3921120.0040-0.005055-6060X5821160.0062-0.007535-5044X3276280.0012-0.002270-8060X52104厚度(inch)含膠量(%)每吋中的紗數(經X緯)膠片代號FR4基板常用膠片結構依用途，玻璃紗分為四類:A:高鹼性，C:抗化性，E:電子用途，S:高強度補強材料:玻纖布銅箔基板（Copper-cladLaminate）簡稱CCL，為PC板的重要機構元件。它是由銅箔（皮）、樹脂（肉）、補強材料（骨骼)、及其它功能補強添加物（組織）組成。基板介紹桌上型電腦、筆記型電腦、掌上型電腦、硬碟機、文書處理機、呼叫器、行動電話、IC卡、數位電視音響、傳真機、汽車工業、軍用設備玻纖布環氧樹脂多層板(FR4&FR5)介面卡、電腦週邊設備、通訊設備、無線電話機、手錶、遊樂器玻纖布環氧樹脂單、雙面板(FR4)電視、顯示器、電源供應器、高級音響、電話機、遊樂器、汽車用電子產品、滑鼠、電子記事本環氧樹脂複合基材單、雙面板(CEM1&CEM3)電視、顯示器、電源供應器、音響、影印機、錄放影機、計算機、電話機、遊樂器、鍵盤紙質酚醛樹脂單、雙面板(FR1＆FR2)應用領域PC板種類層數PlyingupLaminationInspection產出基板膠片、基板製作流程示意圖CuttingRESINHARDENERACCELERATORMIXINGGlassFiberTreating產出膠片PC板疊構方式1/2oz1080R/C62%MF7628R/C43%MF0.0371/1L2/L37628R/C43%MF1080R/C62%MF1/2oz基板組成比較無玻纖布環氧樹脂G-10玻纖布基板無紙纖維酚醛樹脂XPC紙質基板補強材料有紙纖維環氧樹脂FR3FR5FR4CEM3CEM1FR2FR1NEMA代號有短玻纖/玻纖布環氧樹脂有紙纖維修飾酚醛樹脂難燃劑樹脂基板類別有玻纖布環氧樹脂有玻纖布環氧樹脂有紙纖維/玻纖布環氧樹脂複合基板有紙纖維酚醛樹脂註:銅箔可依客戶需求，搭配選用。人類最早開發成功而又商業化的聚合物。是由液態的酚及甲醛，在酸性或鹼性的催化條件下發生立體架橋的連續反應而硬化成為固態的合成材料。酚醛樹脂是目前印刷線路板業用最廣的基材絕緣材料。在液態時稱為清漆或稱凡立水（Varnish)或稱為A-stage，將玻璃布含浸樹脂半乾成膠片，稱B-stageprepreg，此膠片經高溫後樹脂會再軟化成局部流動且有黏性的型態，便於進行雙面基板或多層板壓合,經此壓合再硬化而無法回復之最終狀態稱為C-stage。環氧樹脂BT樹脂也是一種熱固型樹脂，是日本三菱瓦斯化成公司(MitsubishiGasChemicalCo.)在1980年研製成功。是由Bismaleimide及TrigzineResinmonomer二者反應聚合而成。BT/EPOXY樹脂基板特性比較XPC紙質銅箔基板N/A無Pass5.60.071.3103104105-/108-/104-/1041041041031031022.5.17.1表面電阻(MΩ)-/107-/106-/1061061061041041032.5.17.1體積電阻(MΩ/cm)135-175≧110≧100N/AN/AN/AN/AN/ATMATgRange(。C)同上510無同上同上同上同上5102.3.10耐燃性Ave:secInd:sec0.0220.0350.0350.0350.0350.040.0450.062.5.5.3逸散常數(at1MHz)0.350.350.350.50.511.35.62.6.2.1吸濕率(%)Pass5.4105G-10玻纖布環氧樹脂基板2.4.13.12.5.5.32.4.8介質常數(at1MHz)Pass4.8125FR3FR5FR4CEM3CEM1FR2FR1ID(NEMA)Pass5.4105Pass5105熱應力(Visual)抗撕強度(kg/m)(afterthermalstress)基板類別Pass4.1145Pass5.4105Pass5.4105環氧樹脂複合基板Pass6105耐燃性耐燃性等級：依UL94，具有HB、V0、V1及V2四級耐燃性產品：移除火源後，產品具有自熄效果耐燃性試驗方法：IPC-TM-6502.3.10(UL94)耐燃機制與難燃劑磷化物、氫氧化物促使或本身形成一固體層，阻止可燃物與氧氣接觸的機會無機填充料氮、矽、磷鹵素難燃劑添加無機填充料，降低可燃性難燃劑燃燒後產生不可燃氣體，減低可燃物濃度終止放熱反應、降低可燃性耐燃機制何謂Tg?1.在加溫過程中，高分子聚合物從原本具塑膠性質(硬、脆)轉為橡膠性質(軟、韌)時的溫度，即Tg。2.Tg與樹脂分子量、交聯程度、側鏈有關，可用DSC法(熱容量變化)、TMA法(體積膨脹變化)測定。3.Tg愈高，表示硬化愈完全且耐熱性愈好，在Z方向膨脹愈小，尺寸安定性愈佳，而耐熱、耐化性亦會增強。玻纖布廠商:台灣玻璃(TaiwanGlass)、橡樹工業(AllledSignal)、南亞必成(PGA)、建榮工業(Baotek)等。玻纖絲製造廠商:福隆、橡樹工業(AllledSignal)、台灣玻璃、南亞必成等。基板(CCL)供應商:合正、南亞、聯茂、宏仁、台光、台燿等。台灣PC板上游供應商防焊油墨，俗稱“綠漆”(SoldermaskorSolderResist)，乃由於主漆中多加入綠色顏料，適合肉眼檢查。油墨基本功能為防止銅面氧化、焊錫，以永久保護作業板。防焊油墨介紹油墨生產製程一、原料混合二、計量三、攪拌四、研磨防焊品質及應用產品軍用及太空電子設備電腦、通訊設備、商用機器及儀器類電視、玩具應用產品高信賴度長時間連續操作之設備厚度1mil以上Class3一般工業電子線路板厚度0.5mil以上Class2低階消費性電子產品有漆覆蓋即可Class1產品類型膜厚要求等級依據IPC-SM-840C，各級防焊膜厚品質要求及目前應用產品，如下所列1.傳統環氧樹脂IR烘烤型2.UV硬化型3.液態感光型(LPISM-LiquidPhotoImagableSolderMask)防焊油墨的種類UV、熱烘烤、感光防焊油墨比較表主成份種類附著性用途硬化條件解析度製作流程熱烘烤油墨環氧樹脂雙液型優單、雙熱固佳短UV油墨壓克力環氧樹脂單液型可單光固佳最短感光防焊油墨壓克力環氧樹脂雙液型佳單、雙、多熱固、光固優長目前,以液態感光型為防焊製程最常使用之油墨.液態感光油墨有三種名稱:－液態感光油墨(LiquidPhotoimagableResistInk)－液態光阻油墨(LiquidPhotoResistInk)－濕膜(WetFilm以別於DryFilm)液態感光型油墨液態感光油墨結構PolymerA:感光性樹脂PolymerB:熱硬化樹脂成分名稱成分說明功能合成樹脂壓克力樹脂、環氧樹脂使油墨硬化光起始劑感光劑啟動UV硬化動作色料綠粉..等識別、美觀介面活性劑消泡劑..等消泡平坦..等填充劑填充粉、搖變粉..等尺寸安定性、印刷性..等溶劑酯類…等流動性、乾燥性..等液態感光綠漆化學組成及功能1.浸塗型(DipCoating)2.滾塗型(RollerCoating)3.簾塗型(CurtainCoating)4.靜電噴塗型(ElectrostaticSpraying)5.電著型(Electrodeposition)6.印刷型(ScreenPrinting)液態感光型油墨依防焊製程塗佈方式分類－感光度&解像度-Photosensitivity&Resolution－附著能力&平坦性-Adhesion&Leveling－耐酸鹼蝕刻-Acid&AlkalinResistance－安定性-Stability－操作條件範圍-WideOperatingCondition－去墨性-InkRemoving液態感光油墨之製程適用性評估要點防焊油墨性能測試項目化鎳金測試抗化鎳金能力鍍金測試抗鍍金能力助焊劑Dip測試抗助焊劑力MethyleneCloride，30minDip抗溶劑力5%w/w，30minDip抗鹼能力10%HCl或H2SO4，30minDip抗酸能力漂錫260。C,10sec,5cycle耐焊性Pencilmethod硬度Tapetest附著力測試方法測試項目PCB特性的現在與未來演變的指標•IPC-4101A硬質多層板之基材規範•IPC-6011電路板概述式性能規範•IPC-6012A硬質電路板之資格認可與性能檢驗規範•IPC-A-600F電路板品質允收規範•IPC-TM-650電路板測試方法•ANSI/J-STD-003電路板焊錫性規範PCBPCBPCBPCB常用規範常用規範常用規範常用規範IPC原為美國“印刷電路板協會”(InstituteofPrintedCircuit)之簡稱，創會時僅六個團體會員。經多年努力成長與吸收外國成員，現已發展到六千餘團體會員之大型國際學術組織，並改名為“TheInstituteforI