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电子产品结构材料特性和选择方法第七讲印制板材料（1课时）第七讲印制板7.印制板7.1印制板的种类、名称和代号7.2印制板的重要参数7.3IPC标准7.4常用印制板的比较和选用第七讲印制板材料互连网时代，知识的传播呈几何级数增长,面对众多的信息,如何找到最权威的信息,如何找到最有用的资料如何最快速的掌握一门技术,变成一种必须要研究的课题。对印制板来说，通过学习先进的IPC系列标准来掌握印制板的技术就是一种好的方法。第七讲印制板材料7.1印制板的种类、名称和代号1.印制板的种类*印制板按结构形态分为：刚性板、挠性板、刚挠板。*刚性板中基材分为酚醛、环氧树脂、陶瓷板、金属板等。*刚性板中添加材料为纸、玻璃纤维布。*刚性板中的铜箔按IPC-CF-150G《印制线路板用金属箔》标准，将铜箔分为两个类型，TYPEE表示电镀铜箔，TYPEW表示辗轧铜箔。其中共分为八个等级，class1～4是电镀铜箔，class5～8是辗轧铜箔。第七讲印制板材料*电镀法(ElectrodepositedMethod)是最常使用的方法。其优点是价格便宜，可有各种尺寸与厚度；缺点是延展性差，无法挠曲，容易折断。*碾轧法(Rolled-orWroughtMethod)是将铜板经多次碾轧制作而成，其优点是延展性好，适合挠性板在动态环境下使用，铜箔不易折断；缺点是其成本较高，受扎制工艺限制其宽度和厚度尺寸受限，与基材的剥离强度较差。*铜箔厚度通常规格有18，35，70微米（m）三种，即0.5、1、2盎司（oz），一盎司铜箔是指一平方英尺铺上重量一盎司的铜，即1oz/ft2。35微米以下厚的称为超薄铜箔，只能用电解法制造。第七讲印制板材料2.印制板在生产的不同阶段有不同的名称*覆铜箔板（Coppercladlaminate，CCL)：多以绝缘材料为基材，表面覆铜箔的薄板。*印制板（Printedcircuitboard，PCB)：覆铜箔板上经过印刷和蚀刻等工序而获得的印制电路板，简称印制板。*印制板组件(Printedcircuitboardassembly，PCBA)：在印制板上焊接元器件后的组件。印制板组件已超出了材料选择范畴，所以本章主要讨论前二者的相关内容。第七讲印制板材料3.各国印制板标准的分类代号对照参见参考书表8-1.第七讲印制板材料7.2印制板的重要参数1.弯曲和扭曲印制板的弯曲（Bow）是沿着一个方向的变形，而扭曲（Twist）则是沿着对角线的翘曲，它有两个方向的变形。所以弯曲是指印制板的单向弧度变形，扭曲是指印制板的多向变形。在IPC-TM-650《试验方法手册》标准中第2.4.22条中规定了弯曲和扭曲的容许值为0.75%.第七讲印制板材料2．剥离强度剥离强度表示了铜箔与基材粘接力的大小。对大多数常用的基板来说，1oz厚度的铜箔的最小剥离强度是0.143kg/mm，剥离强度值随铜箔厚度和材质的变化而变化。例如，2oz的铜箔对于FR-3、FR-4和FR-5等基材，最小需要O.1756kg/mm的剥离强度，而对于G-10和G-11等基材，最小需要为0.1964kg/mm的剥离强度。在IPC-TM-650《试验方法手册》标准中第2.4.8～2.4.9条，说明了剥离强度或铜粘接强度的基本测试方法。第七讲印制板材料3．玻璃化温度*玻璃化转变温度(Glasstransitiontemperature，Tg)。简单的说就是基板开始软化的最低温度。基板材料的玻璃化转变温度在120-180℃之间（TMA测试法）。*从防止印制板变形角度来看，基板材料的玻璃化温度越高越好。这样印制板在受潮烘烤、SMT回流焊和波峰焊时不容易变形。印制板的工作温度应远小于玻璃化温度。第七讲印制板材料4．壁厚*印制板壁厚分为A.基板厚度、B.覆铜箔厚度、C.涂敷层厚度、D.印制板总厚度(D=A+B+C)，对精细结构的产品，如超薄手机，需要非常精细的计算每种壁厚所占的厚度。*刚性基板厚度通常是0.1～2.4mm之间，其中1.5～1.6mm壁厚对单面双面板用得最普遍。基板壁厚是印制板的主要壁厚。这个壁厚的确定主要是依据结构的刚度和强度以及电路层数的需求。印制板的标称厚度也是指基板厚度。第七讲印制板材料5．介电常数*介电常数（Dk）的物理意义在塑料材料一节已介绍。不同的基板材料有不同的介电常数。印制基板提供的电路性能必须能够使信号传输过程中不发生反射现象，信号保持完整，传输损耗低起到匹配阻抗的作用，这样才能得到完整、可靠、精确，无干扰的传输信号。*介电常数决定了电信号在该介质中传播的速度。电信号传播的速度与介电常数平方根成反比。介电常数越低，信号传送速度越快。第七讲印制板材料6．吸水率*基板的吸水率必须尽可能地低。如果吸水率过高，水分可能引起焊接过程中加热的基板起泡。*一般印制板在焊接前均为真空包装，对于裸露存放在湿度大于30%环境中4小时以上的印制板，在焊接前需烘烤去除水分才能得到好的焊接质量，特别是对于表面贴装工艺（SMT）制程更是要执行此工序。*一般印制板的包装有湿度试纸，可供判断印制板湿度是否符合要求。第七讲印制板材料7.3IPC标准7.3.1IPC组织简介1．IPC的历史IPC标准已为国际印制板行业和电子行业所通用。1957年9月，美国六家印制板企业建立了印制电路协会（InstituteofPrintedCircuits,IPC）。后来由于成员增加，涉及范围扩大，因而于1977年改名为电子电路互连与封装协会（TheInstituteforInterconnectingandPackagingElectronicCircuits，IPC）。1998年，再次改名为电子工业装连协会（AssociationConnectingElectronicsIndustries，IPC）至今。但从始至今其简称IPC一直未变。第七讲印制板材料2.IPC标准的权威性*IPC制订的标准大部分已被采纳为ANSI标准，有的还为美国国防部批准，取代相应的MIL标准。例如，IPC-D-275取代了MIL-STD-275；IPC-4101取代了MIL-S-13949；在MIL-P-55110《印制电路板总规范》中所使用的试验方法绝大多数直接引用IPC-TM-650《试验方法手册》。*在国际上，它是原世界印制电路大会(PrintedCircuitWorldConvention)现为世界电子电路大会(WorldElectronicCircuitconference,WECC)的主办单位之一，与其他相关国际组织及其它国家的行业组织有密切联系。第七讲印制板材料*印制板行业的其它国际和国内印制板标准基本被IPC标准所覆盖，而且IPC标准的可执行性做的最好。其中以制订印制板制造及其组装方面的标准规范最具权威性。所以要想成为印制板材料选择和设计的专家，熟悉和掌握这些标准是基础和捷径。7.3.2IPC标准族见表7-1。第七讲印制板材料表7-1常用IPC标准分类目录第七讲印制板材料表7-1常用IPC标准分类目录（续表）第七讲印制板材料ttu表7-1常用IPC标准分类目录（续表）第七讲印制板材料7.4常用印制板的比较和选用7.4.1印制板种类细分一个大类的印制板种类中，还有很多种牌号，它们的性能和价格也有较大差距。在选用时要区分它们之间的差别。常用的印制板种类中，90%以上的产品为玻纤布-环氧树脂覆铜板（FR-4）。当前FR-4类产品已发展为一大类可适用于不同用途的环氧玻纤覆铜板的总称。具体牌号有几十种，性能差异很大。印制板的参数和种类细分分别参见参考书表8-2、8-4.第七讲印制板材料7.4.2印制板知名厂商*根据世界著名的专业电子行业调研机构Prismark公司发布的信息，在2008年下述公司均是名列前茅的厂商。*在全球范围印制板的技术以日系厂商领先，其中包括（NipponMektron）、揖斐电（Ibiden）住友电设（CMK）和松下電工等公司。还有美国的伟创力（Flextronics-Multek）等。*其次为台湾厂商，其中包括欣興（Unimicron）南電（Nanya）、健鼎（Tripod）等公司，还有香港建滔（KBGroup），韩国三星(SamsungElectro-Mech)等公司。第七讲印制板材料小结：•通过IPC系列标准掌握PCB技术是条捷径。•FR4PCB只是个大类，其包含几十个牌号，性能大不同。•PCB的热变形和翘曲是结构工程师重点要关注的问题。•从列举的PCB知名厂商可以知道自己公司处于何种位置。•PCB的防潮很重要，如果受潮需要按标准烘烤才能使用。•刚性PCB可以做到20-40层，产商较多；挠性板做到4层以上只有少数厂商可做。