线路板铜箔、基材板料及其规范

线路板铜箔、基材板料及其规范1、AramidFiber聚醯胺纤维此聚醯胺纤维系杜邦公司所开发，商品名称为Kevelar。其强度与轫性都非常好，可用做防弹衣、降落伞或鱼网之纤维材料，并能代替玻纤而用于电路板之基材。日本业者曾用以制成高功能树脂之胶片(TA-01)与基板(TL-01)，其等热胀系数(TCE)仅6ppm/℃,Tg194℃，在尺寸安定性上非常良好，有利于密距多脚SMD的焊接可靠度。2、BaseMaterial基材指板材的树脂及补强材料部份，可当做为铜线路与导体的载体及绝缘材料。3、Bulge鼓起，凸出多指表面的薄层，受到内在局部性压力而向外鼓出，一般对铜皮的展性(Ductility)进行试验时，即使用加色的高压液体，对其施压而令铜皮凸起到破裂为止，称BulgeTest。4、ButterCoat外表树脂层指基板去掉铜皮之后，玻纤布外表的树脂层而言。5、CatalyzedBoard，CatalyzedSubstrate(orMaterial)催化板材是一种CC-4(CopperComplexer#4)加成法制程所用的无铜箔板材，系由美国PCK公司在1964年所推出的。其原理是将具有活性的化学品，均匀的混在板材树脂中，使“化学铜镀层”能直接在板材上生长。目前这种全加成法的电路板，以日本日立化成的产量最多，国内日立化成公司亦有生产。6、Clad/Cladding披覆是以薄层金属披覆在其他材料的外表，做为护面或其他功用，电路板上游的基板(Laminates)即采用铜箔在基材板上披覆，故正式学名应称为“铜箔披覆积层板CCL”(CopperCladedLaminates)，而大陆业者即称其为“覆铜板”。7、Ceramics陶瓷主要是由黏土(Clay)、长石(Feldspar)及砂(Sand)三者混合烧制而成的绝缘材料，其种类及用途都非常广泛，如插座、高压绝缘碍子，或新式的电路板材(如日本富士通的62层板)等，其耐热性良好、膨胀系数低、耐用性也不错。常用者有Alumina(三氧化二铝)，Beryllia(铍土、氧化铍Be0)及氧化镁等多种单用或混合的材料。8、ColumnarStructure柱状组织指电镀铜皮(E.D.Foil)在高速镀铜(1000ASF以上)中所出现的结晶组织而言，此种铜层组织之物性甚差，各种机械性能也远不如正常速度镀铜(25ASF)之无特定结晶组织的铜层，在热应力中亦容易发生断裂。9、CoefficientofThermalExpansion热膨胀系数指各种物料在受热后，其每单位温度上升之间所发生的尺寸变化，一般缩写简称CTE，但也可称TCE。10、CopperFoil铜箔，铜皮是CCL铜箔基板外表所压覆的金属铜层。PCB工业所需的铜箔可由电镀方式(Electrodeposited)，或以辗压方式(Rolled)所取得，前者可用在一般硬质电路板，后者则可用于软板上。11、Composites，(CEM-1，CEM-3)复合板材指基板底材是由玻纤布及纤玻席(零散短纤)所共同组成的，所用的树脂仍为环氧树脂。此种板材的两面外层，仍使用玻纤布所含浸的胶片(Prepreg)与铜箔压合，内部则用短纤席材含浸树脂而成Web(网片)。若其“席材”纤维仍为玻纤时，其板材称CEM-3(CompositeEpoxyMaterial)；若席材为纸纤时，则称之为CEM-1。此为美国NEMA规范LI1-1989中所记载。12、Copper-Invar-Copper(CIC)综合夹心板Invar是一种含镍40～50%、含铁50～60%的合金，其热胀系数(CTE)很低，又不易生锈，故常用于卷尺或砝码等产品，电子工业中常用以制做IC的脚架(LeedFrame)。与另一种铁钴镍合金Kovar齐名。将Invar充做中层而于两表面再压贴上铜层，使形成厚度比例为20/60/20之综合金层板。此板之弹性模数很低，可做为某些高阶多层板的金属夹心(MetalCore)，以减少在X、Y方向的膨胀，让各种SMD锡膏焊点更具可靠度。不过这种具有夹心的多层板其重量将很重，在Z方向的膨胀反不易控制，热胀过度时容易断孔(见左图)。此金属夹心板后来又有一种替代品“铜”(MoCu;70/30)板，重量较轻，热胀性亦低，但价格却较贵。13、CoreMaterial内层板材，核材指多层板之内层薄基板或一般基板，除去外覆铜箔后之树脂与补强材部份。14、DielectricBreakdownVoltage介质崩溃电压由两导体及其间介质所组成的电场，当其电场强度超过该介质所能忍受的极限时(即两导体之电位差增大到了介质所能绝缘的极限)，则将迫使通过介质中的电流突然增大，此种在高电压下造成绝缘失效的情形称为“介质崩溃”。而造成其崩溃的起码电压称为“介质崩溃电压DielectricBreakdownVoltage”，简称“溃电压”。15、DielectricConstant，ε，介质常数是指每“单位体积”的绝缘物质，在每一单位之“电位梯度”下所能储蓄“静电能量”(ElectrostaticEnergy)的多寡而言。此词尚另有同义字“透电率”(Permittivity日文称为诱电率)，由字面上较易体会其中含义。当绝缘板材之“透电率”愈大(表示品质愈不好)，而两逼近之导线中有电流工作时，就愈难到达彻底绝缘的效果，换言之就愈容易产生某种程度的漏电。故绝缘材料的“介质常数”(或透电率)要愈小愈好。目前各板材中以铁氟龙(PTFE)，在1MHz频率下所测得介质常数的2.5为最好，FR-4约为4.7。16、DielectricStrength介质强度指导体之间的介质，在各种高电压下仍能够维持正常绝缘功能，而尚不致出现“崩溃”，其所能维持的“最高电压”(DielectricWithstandVoltage)称为“介质强度”。其实也就是前述“溃电压”的另一种说法而已。17、Dielectric介质是“介电物质”的简称，原指电容器两极板之间的绝缘物，现已泛指任何两导体之间的绝缘物质而言，如各种树脂与配合的棉纸，以及玻纤布等皆属之。18、DoubleTreatedFoil双面处理铜箔指电镀铜箔除在毛面(MatteSide)上进行纯铜小瘤状及锌化处理，以增加附着力外,并于光面上(DrumSide)也进行此种瘤化处理，如此将可使多层板之内层铜面不必再做黑化处理，并使尺寸更为安定，附着力也更好。但成本却比一般单面处理者贵了很多。19、DrumSide铜箔光面电镀铜箔是在硫酸铜液中以高电流密度(约1000ASF),于不锈钢阴极轮(Drum)光滑的“钛质胴面”上镀出铜箔，经撕下后的铜箔会有面向镀液的粗糙毛面，及紧贴轮体的光滑胴面，后者即称为“DrumSide”。20、Ductility展性在电路板工业中是指铜箔或电镀铜层的一种物理性质，是一种平面性的扩展能力，与延伸性(Elongation)合称“延展性”。一般铜层展性的测法，是在特定的设备上以液压方式由内向外发生推挤力量，令某一圆面铜箔向上鼓起突出，而测其破裂前的最高高度，即为其展性的数值。此种展性试验称为“HydralicBuldgeTest”液压鼓出试验。21、Elongation延伸性，延伸率常指金属在拉张力(Tension)下会变长，直到断裂发生前其已伸长的部份，所占原始长度之百分比，称为延伸性。22、FlamePoint自燃点在无外来之明焰下，指可燃物料在高温中瞬间引发同时自燃之最低温度。23、FlammabilityRate燃性等级及指电路板板材之耐燃性的难燃性的程度。在按既定的试验步骤（如UL-94或NEMA的LI1-1988中的7.11所明定者）执行样板试验之后，其板材所能达到的何种规定等级而言。实用中此字的含意是指”耐燃性”等级。24、G-10这是出自NEMA(NationalElectricalManufacturersAssociation，为美国业界一民间组织)规范“LI1-1989”1.7节中的术语，其最直接的定义是“由连续玻纤所织成的玻纤布，与环氧树脂粘结剂(Binder)所复合而成的材料”。对于其“板材”品质而言，该规范指出在室温中需具备良好的机械强度，且不论在干湿环境中，其电性强度都要很好。G-10与FR-4在组成上都几手完全相同，其最大不同之处就是在环氧树脂配方中的“耐燃”(FlameResistorRetardent)剂上。G-10完全未加耐燃剂，而FR-4则大约加入20％重量比的“溴”做为耐燃剂，以便能通过LI-1-1989以及UL-94在V-0或V-1级的要求。一般说来，所有的电路板客户几乎都对耐燃性很重视，故一律要求使用FR-4板材。其实有得也有失，G-10在介质常数及铜皮附着力上就比FR-4要好。但由于市场的需求关系，目前G-10几乎已经从业界消失了。25、FlexuralStrength抗挠强度将电路板基材板，取其宽１吋，长2.5~6吋（按厚度而定）的样片，在其两端下方各置一支点，在其中央点连续施加压力，直到样片断裂为止。迫使其断裂的最低压力强度称为抗挠强度。此抗挠性强弱的表达，以板材之单位截面积中所能承受的力量，做为强度单位居要（Lbin2）。抗挠强度是硬质基板材料之重要机械性质之一。此术语又可称为FlexuralYieldStrength挠屈强度，其试验条件如下：标示宽度长度支点施力厚度(吋)(吋)跨距速度(吋)(吋)(吋/分)0.030or0.03112.50.6250.0250.060or0.0621310.0260.090or0.09313.51.50.0400.120or0.1251420.0530.240or0.2500.5640.10626、HTE(HighTemperatureElongation)高温延伸性在电路板工业中，指电镀铜皮(EDFoil)在高温中所展现的延伸性。凡0.5oz或1oz铜皮在180℃中，其延伸性能达到2.0％及3.0％以上时，则可按IPC-CF-150E归类为HTE-TypeE之类级。27、HydraulicBulgeTest液压鼓起试验是对金属薄层所具展性(Ductility)的一种试验法。所谓展性是指在平面上X及Y方向所同时扩展的性能(另延伸性或延性Elongation，则是指线性的延长而已)。这种“液压鼓起试验”的做法是将待试的圆形金属薄皮，蒙在液体挤出口的试验头上，再于金属箔上另加一金属固定环，将金属箔夹牢在试验头上。试验时将液体由小口强力挤出，直接压迫到金属箔而迫其鼓起，直到破裂前所呈现的“高度值”，即为展性好坏的数据。28、Hygroscopic吸湿性指物质从空气中吸收水气的特性。29、Invar殷钢是由63.8％的铁，36％的镍以及0.2％的碳所组成的合金，因其膨胀系数很低故又称尽“不胀钢”。在电子工业中可当做“绕线电阻器”中的电阻线。在电路板工业中，则可用于要求散热及尺寸安定性严格的高级板类，如具有“金属夹心层”(MetalCore)之复合板，其中之夹心层即由Copper-Invar-Copper等三层薄金属所粘合所组成的。LaminateVoid板材空洞；30、LaminationVoid压合空洞指完工的基板或多层板中，某些区域在树脂硬化后，尚残留有气泡未及时赶出板外，最后终于形成板材之空洞。此种空洞存在板材中，将会影响其结构强度及绝缘性。若此缺陷不幸恰好出现在钻孔的孔壁上时，则将形成无法镀满的破洞(PlatingVoid)，容易在下游组装焊接时形成“吹孔”而影响焊锡性。又LaminationVoid则常指多层压合时赶气不及所产生的“空洞”。31、Laminate(s)基板、积层板是指用以制造电路板的基材板，简称基板。基板的构造是由树脂、玻纤布、玻纤席,或白牛皮纸所组成的胶片(Prepreg)做为粘合剂层。即将多张胶片与外覆铜箔先经叠合，再于高温高压中压合而成的复合板材。其正式学名称为铜箔基板CCL(CopperCladedLaminates)。32、LossTangent(TanδDf)损失正切本词之同义字另有：LossFactor损失因素，Dis