PCB基材及工艺

PCB用基板材料PCB基材及工艺林启武PCB用基板材料®双面PCB用基材组成双面覆铜板单面PCB用基材组成单面覆铜板多层PCB用基材组成铜箔半固化片芯板铜箔半固化片覆铜板半固片铜箔PCB用基板材料®覆铜板半固化片PCB用基板材料®半固化片在多层电路板层压时使用的半固化片，是覆铜板在制作过程中的半成品。经过处理的玻璃纤维布浸渍上树脂胶液，再经热处理预烘制成的薄片材料称为半固化片在环氧玻纤布覆铜板生产过程中，玻纤布经上胶机上胶并烘干至“B”阶（B”阶是指高分子物已经相当部分关联，但此时物料仍然处于可溶、可熔状态），此种半成品俗称黏结片。它有两种用途，一是直接用于压制覆铜板，通常称为黏结片；另一种直接作为商品出售，供应印制板厂，该片用于多层板的压合，通常称为半固化片；半固化片半固化片生产车间PCB用基板材料®树脂基板材料生产过程中，高分子树脂（PolymerResin)是重要的原料之一，根据不同类型的基板要求，可以采用不同的树脂，常用的有：酚酫树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂，聚酯树脂以及一些特殊树脂如PI、PTFE、BT、PPE。PCB用基板材料®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。PCB用基板材料®PCB用基材的分类：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）PCB用基板材料®阻燃等级阻燃等级，即物质具有的或材料经处理后具有的明显推迟火焰蔓延的性质，并以此划分的等级制度。1、HB：UL94标准中最底的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品，燃烧速度小于40毫米每分钟；小于3毫米厚的样品，燃烧速度小于70毫米每分钟；或者在100毫米的标志前熄灭。2、V-2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。3、V-1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。4、V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。不能有燃烧物掉下PCB用基板材料®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。柔性板聚酯薄膜挠性覆铜板、聚酰亚胺薄膜挠性覆铜板PCB用基板材料®纸基板1基材以纤维纸作增强材料，浸入树脂溶液（酚醛树脂、环氧树脂等）干燥加工后，覆以涂胶的电解铜箔，经高温高压压制而成2主要品种有FR-1FR-2FR-3（阻燃类）XPCXXXPC（非阻燃类）3全球纸基板85%以上的市场在亚洲，最常用的是FR-1和XPCPCB用基板材料®FR-1(FR-2):阻燃覆铜箔改性酚醛纸层压板特点:主要是单面板一般电性能成本低廉用途:电视机,收录机,VCD,收音机,键盘,鼠标,显示器,计算器等低温、经济型电源板铜箔酚醛树脂+浸渍纤维纸PCB用基板材料®特点:主要是单面板高电性能成本低廉用途:电视机,收录机,VCD,收音机,键盘,鼠标,显示器,计算器等铜箔环氧树脂+浸渍纤维纸FR-3:阻燃覆铜箔环氧纸层压板PCB用基板材料®基板性能对比表FR1FR2FR3剥离强度Kg/m105105125体积电阻率MΩ-CM103104104表面电阻MΩ102103103击穿电压KV最小51530介电常数1MHZ6.05.04.8耐热性差差一般吸水性%最大5.61.31.0价格120-160120-160175PCB用基板材料®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)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；PCB用基板材料®环氧玻纤布基板主要组成:E型玻纤布(GlassFiberPaper)型号7628、2116、1080、3313、1500、106等环氧树脂（Resin）双官能团树脂、多官能团树脂；铜箔（Copper）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PCB用基板材料®纤维布常见的规格型号10802116L2116A2116H15007628L7628A7628H7628M厚度mil344.55677.59.38PCB用基板材料®FR-4:阻燃覆铜箔环氧玻纤布层压板特点:机械强度高耐热性能好介电常数低基板通孔可以镀金属用途广泛用途:通讯,移动通讯,电脑,数字电视,数控音响等常规电源板铜箔铜箔环氧树脂+玻璃纤维PCB用基板材料®FR-4规格用途厚度范围单位：mm内层0.10.150.20.250.30.350.40.450.50.60.70.8外层0.81.01.21.51.62.02.43.03.2PCB用基板材料®FR-5:阻燃覆铜箔耐热环氧玻纤布层压板特点:高温(135-175℃)下具有:优良的机械性能优良的尺寸稳定性良好的电性能用途:CSP,BGA,MUM等工作状态下处于高温条件下铜箔芳香基多官能环氧树脂+玻璃纤维铜箔PCB用基板材料®基板性能对比表FR4FR5剥离强度Kg/m105105体积电阻率MΩ-CM106106表面电阻MΩ104104击穿电压KV最小4040介电常数1MHZ5.4----耐热性260340吸水性%最大0.35----Tg值℃最小120175PCB用基板材料®复合基板(compositeepoxymaterial)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。PCB用基板材料®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、滑石粉等等玻纤纸PCB用基板材料®铜箔玻璃布面料芯料玻璃布面料铜箔复合基板结构PCB用基板材料®CEM-1覆铜板生产流程玻纤布上胶芯料一遍上胶（水溶性树脂）面料树脂木浆纸纸二遍上胶（环氧树脂）铜箔组合面料CEM-1覆铜板热压PCB用基板材料®CEM-1:阻燃覆铜箔环氧纸芯/玻纤布面复合层压板特点:主要性能优于纸基覆铜板具有优秀的机械加工性成本低于玻纤布覆铜板用途:主要用于高频特性要求高的PCB上例如:电视,VCD,汽车电子,洗衣机环氧树脂+玻璃纤维铜箔木浆纸+环氧树脂PCB用基板材料®CEM-3:阻燃覆铜箔环氧玻纤纸芯/玻纤布面复合层压板特点:基本特性与FR-4相当,优于纸基覆铜板与CEM-1优良的机械加工特性可以按FR-4的工艺流程加工可进行孔金属化表面平整度优于FR-4,布纹浅质量比FR-4轻成本低于玻纤布覆铜板用途:高档家用电器,电脑,通信设备,汽车设备,电源基板球泡灯板、T8灯板环氧树脂+玻璃纤维铜箔玻璃纤维纸+环氧树脂PCB用基板材料®基板性能对比表CEM-1CEM-3剥离强度Kg/m105105体积电阻率MΩ-CM103104表面电阻MΩ102103击穿电压KV最小515介电常数1MHZ6.05.0热应力:在260℃下10S目测合格目测合格吸水性%最大5.61.3Tg值℃最小无无PCB用基板材料®金属基板金属基板是一种金属线路板材料，属于电子通用元件，由导热绝缘层、金属板及金属箔组成，具有特殊的导磁性、优良的散热性、机械强度高、加工性能好等特点。PCB用基板材料®金属基覆铜板特点:优良的散热性能良好的机械加工性能优异的尺寸稳定性能电磁屏蔽性能电磁特性用途:工业电源设备-大功率晶体管汽车-点火器计算机-CPU板电源-系列稳压力器射灯灯板铜箔金属基板:铝,铜,铁,钼等导热绝缘层PCB用基板材料®铝基板性能参数PCB用基板材料®柔性线路板柔性线路板：是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。简称软板或FPC，具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点.英文FlexiblePrintedCircuit，缩写FPC，俗称软板。PCB用基板材料®柔性覆铜板特点:优异的挠曲性能耐化学性能较好的电性能用途:用于电子设备中需要弯曲的部分:例如打印机,摄像机,手机,笔记本电脑等A60-1050300°灯板PCB用基板材料®根据需求的不同，柔性电路板使用的板材也不一样。可以从应用的场合及成本等方面加以综合考虑。常用的有Polyimide（聚酰亚胺，分有胶和无胶）和Polyester（聚酯）。这几种材料的特性比较如下表所示PCB用基板材料®PCB用基板材料®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120-140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。PCB用基板材料®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。(关于介电常数e和介电损耗正切tg和传播速度、传播损失的关系详见特殊板材：PTFE一章)PCB用基板材料®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