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线路板基础教材(二)第一章 印制电路板基板材料基本分类表分类材质名称代码特征刚性覆铜薄板纸基板酚醛树脂覆铜箔板FR-1经济性，阻燃FR-2高电性，阻燃(冷冲)XXXPC高电性(冷冲)XPC经济性经济性(冷冲)环氧树脂覆铜箔板FR-3高电性，阻燃聚酯树脂覆铜箔板玻璃布基板玻璃布环氧树脂覆铜箔板FR-4耐热玻璃布-环氧树脂覆铜箔板FR-5G11玻璃布-聚酰亚胺树脂覆铜箔板GPY玻璃布-聚四氟乙烯树脂覆铜箔板复合材料基板环氧树脂类纸（芯）-玻璃布（面）-环氧树脂覆铜箔板CEM-1，CEM-2(CEM-1阻燃)；(CEM-2非阻燃)玻璃毡（芯）-玻璃布（面）-环氧树脂覆铜箔板CEM3阻燃聚酯树脂类玻璃毡（芯）-玻璃布（面）-聚酯树脂覆铜箔板玻璃纤维（芯）-玻璃布（面）-聚酯树脂覆铜板特殊基板金属类基板金属芯型金属芯型包覆金属型陶瓷类基板氧化铝基板氮化铝基板AIN碳化硅基板SIC低温烧制基板耐热热塑性基板聚砜类树脂聚醚酮树脂挠性覆铜箔板聚酯树脂覆铜箔板聚酰亚胺覆铜箔板 单面电路板制造基础教材(一)第一章 1 名词解释概论印制线路在绝缘材料表面上，提供元器件（包括屏蔽元件）之间电器连接的导电图形。印制电路在绝缘材料表面上，按预定的设计，用印制的方法制作成印制线路，印制元件，或由两者组合而成的电路，称为印制电路。印制线路/线路板已经完成印制线路或印制电路加工的绝缘板的统称。低密度印制板大批量生产印制板，在2.54毫米标准坐标网格交点上的两个盘之间布设一根导线，导线宽度大于0.3毫米(12/12mil)。中密度印制板大批量生产印制板，在2.54毫米标准坐标网格交点上的两个盘之间布设两根导线，导线宽度大约为0.2毫米(8/8mil)。高密度印制板大批量生产印制板，在2.54毫米标准坐标网格交点上的两个盘之间布设三根导线，导线宽度为0.10.15毫米(4-6/4-6mil)。2 印制电路按所用基材和导电图形各分几类？按所用基材：刚性、挠性、刚挠性；按导电图形：单面、双面、多层。3 简述印制电路的作用及印制电路产业的特点？首先，为晶体管、集成电路、电阻、电容、电感等元器件提供了固定和装配的机械支撑。其次，它实现了晶体管、集成电路、电阻、电容、电感等元件之间的布线和电气连接、电绝缘、满足其电气特性。最后，为电子装配工艺中元件的检查、维修提供了识别字符和图形，为波峰焊接提供了阻焊图形。高技术、高投入、高风险、高利润。4 印制电路制造工艺分类主要分为那两种方法？各自的优点是什么？加成法：避免大量蚀刻铜，降低了成本。简化了生产工序，提高了生产效率。能达到齐平导线和齐平表面。提高了金属化孔的可靠性。减成法：工艺成熟、稳定和可靠。5 印制电路制造的加成法工艺分为几类？分别写出其流程？全加成法：钻孔、成像、增粘处理（负相）、化学镀铜、去除抗蚀剂。半加成法：钻孔、催化处理和增粘处理、化学镀铜、成像（电镀抗蚀剂）、图形电镀铜（负相）、去除抗蚀剂、差分蚀刻。部分加成法：成像（抗蚀刻）、蚀刻铜（正相）、去除抗蚀层、全板涂覆电镀抗蚀剂、钻孔、孔内化学镀铜、去除电镀抗蚀剂。6 减成法工艺中印制电路分为几类？写出全板电镀和图形电镀的工艺流程。非穿孔镀印制板、穿孔镀印制板、穿孔镀印制板和表面安装印制板。全板电镀（掩蔽法）：双面覆铜板下料、钻孔、孔金属化、全板电镀加厚、表面处理、贴光致掩蔽型干膜、制正相导线图形、蚀刻、去膜、插头电镀、外形加工、检验、印制阻焊涂料、热风整平、网印制标记符号、成品。图形电镀（裸铜覆阻焊膜）：双面覆铜板下料、冲定位孔、数控钻孔、检验、去毛刺、化学镀薄铜、电镀薄铜、检验、刷板、贴膜（或网印）、曝光显影（或固化）、检验修版、图形电镀铜、图形电镀锡铅合金、去膜（或去除印料）、检验修版、蚀刻、退铅锡、通断路测试、清洗、阻焊图形、插头镀镍/金、插头贴胶带、热风整平、清洗、网印制标记符号、外形加工、清洗干燥、检验、包装、成品。7 电镀技术可分为哪几种技术？常规孔化电镀技术、直接电镀技术、导电胶技术。8 柔性印制板的主要特点有哪些？其基材有哪些？可弯曲折叠，减小体积；重量轻，配线一致性好，可靠性高。9 简述刚柔性印制板的主要特点，用途？刚柔部分连成一体，省去了连接器，连接可靠，减轻重量、组装小型化。主要用于医疗电子仪器、计算机及其外设、通讯设备、航天航空设备和国防军事设备。10 简述导电胶印制板特点？加工工艺简单，生产效率高、成本低，废水少。11 什么是多重布线印制板？将金属导线直接分层布设在绝缘基板上而制成的印制板。12 什么是金属基印制板？其主要特点是什么？金属基底印制板和金属芯印制板的统称。13 什么是单面多层印制板？其主要特点是什么？在单面印制板上制造多层线路板。特点：不但能抑制内部的电磁波向外辐射，而且能防止外界电磁波对它的干扰，不需要孔金属化，成本低，重量轻，能够薄型化。14 简述积层式多层印制电路定义及制造？ 在已完成的多层板内层上以积层的方式交替制作绝缘层和导电层，层间自由的应用盲孔进行导通，从而制成的高密度多层布线的印制板。第二章1 简述一般覆铜箔板是怎样制成的？一般覆铜箔板是用增强材料（玻璃纤维布、玻璃毡、浸渍纤维纸等），浸以树脂粘合剂，通过烘干、裁剪、叠合成坯料，然后覆上铜箔，用钢板作为模具，在热压机中经高温高压成形而制成的。2 覆铜箔板的品种按板的刚、柔程度，增强材料的不同，分别可分为那几类？按板的刚、柔程度可分为刚性覆铜箔板和挠性覆铜箔板。按增强材料的不同，可分为：纸基、玻璃布基、复合基（CEM系列等）和特殊材料基（陶瓷、金属基等）四大类。3 简述国标GB/T4721-92的意义。产品型号第一个字母 ，C，即表示覆铜箔。第二、三两个字母，表示基材所用的树脂；第四、五两个字母，表示基材所用的增强材料；在字母末尾，用一短横线连着两位数字，表示同类型而不同性能的产品编号。4 下列英文缩写分别表示什么？JIS，ASTM，NEMA，MIL，IPC，ANSI，IEC，BSJIS 日本工业标准ASTM 美国材料实验学会标准。NEMA 美国制造协会标准MIL 美国军用标准IPC 美国电路互连与封装协会标准ANSI 美国国家标准协会标准UL 美国保险协会实验室标准IEC 国际电工委员会标准BS 英国标准协会标准DIN 德国标准协会标准VDE 德国电器标准CSA 加拿大标准协会标准AS 澳大利亚标准协会标准5 简述UL标准与质量安全认证机构？UL是“保险商实验室”的英文开头。UL 机构现已发布了约六千件安全标准文件。与覆铜箔板有关内容的标准，包含在U1746中。6 铜箔按不同制法可分为那两大类？在IPC标准中有分别称为什么？分为压延铜箔和电解铜箔两大类。在IPC 标准中分别称为W类和E 类7 简述压延铜箔和电解铜箔的性能特点和制法。压延铜箔是将铜板经过多次重复辊扎而制成的。它如同电解铜箔一样，在毛箔生产完成后，还要进行粗化处理。压延铜箔的耐折性和弹性系数大于电解铜箔，铜纯度高于电解铜箔，在毛面上比电解铜箔光滑。8 简述电解铜箔的各种技术性能及其覆铜箔板性能的影响？A 厚度。B 外观。C 抗张强度与延伸率。高温下的延伸率和抗张强度低，会引起半的尺寸稳定性和平整性变查，PCB的金属化孔的质量下降以及使用PCB时产生铜箔断裂问题。D 抗剥强度。低粗化度的LP、VLP、SLP型铜箔在制作精细线条的印制板和多层板上，其抗剥强度性能比一般铜箔（STD型）、HTZ型更好。E 耐折性。电解铜箔纵向和横向差异，横向略高于纵向。F 表面粗糙度。G 蚀刻性。H 抗高温氧化性。除上述八项铜箔主要技术性能外，还有铜箔的可塑性、UV油墨的附着性，铜箔的质量电镀系数，铜箔的色相等。9 简述玻璃纤维布的性能？基本性能的项目有：经杀、纬纱的种类、织布的密度（经纬纱根数）、厚度、单位面积的重量、幅宽以及断裂强度（抗张强度）等。10 按NEMA标准，一般用纸基覆铜箔板按其功能划分常见的有那些？常见的有：XPC、XXXPC、FR-1（XPC-FR）、FR-2（XXXPC-FR）、FR-3等品种。11 试比较一般纸基覆铜箔板与环氧玻璃布基覆铜箔板？一般纸基覆铜箔板与环氧玻璃布基覆铜箔板相比，具有价格低，PCB可冲孔加工等优点。但一些介电性能、机械性能不如环氧玻璃布基板。吸水性较高也是此类板的突出特点。12 简述酚醛纸基覆铜箔板的性能？一类是基本性能。主要包括介电性能、机械性能、物理性能、阻燃性等。另一类是应用性能。包括：板的冲孔加工性、加工板的尺寸变化和平整性方面的变化、板在不同条件下的吸水性、板的冲击强度、板在高温下的耐浸焊性和铜箔剥离强度的变化等。13 简述一般玻璃布基覆铜箔板的特性？一般玻璃布基覆铜箔板的增强材料采用E型玻璃纤维布，常用牌号（按IPC标准）为：7628、2116、1080三种。常采用的电解粗化铜箔为0.018毫米、0.035毫米、0.070毫米三种。14 一般FR-4板分为那两种，其板厚范围一般是多少？ FR-4刚性板。板厚范围：0.8-3.2毫米，另一种为多层线路板芯部用的薄型板。板厚范围：0.1-0.75毫米。15 什么叫复合基材覆铜板CEM-3？复合基材覆铜箔板CEM-3，几美国NEMA标准中定义的composite Epoxy Material Grade-3型板材，简称CEM-3。16 简述CEM-3的性能特点和用途。由于板芯的玻璃布用玻纤非织布代替，机械强度有所下降；但改善了冲剪性能，很多装配孔可以冲制，提高功效；同时非织布对钻头的磨损量小，明显改善了板材的钻孔性能。如果采用长轴钻头，可以将五块板重叠钻孔。非织布结构比玻璃布疏松，有利于树脂液浸渍、板材的湿、耐热性显著提高。已经在民用及工业电子产品中被采用，为满足电子产品轻、薄、短、小化和多功能、高可靠性的要求，必须适合表面贴装技术及多层印制电路板技术，尺寸变化率小，绝缘性能高、平整性好、耐热性、铜箔粘接强度及通孔可靠性要高。2002/6/21點閱數: 667印刷電路板產業報告寶來證券結 論： 2001年全球經濟衰退，造成PC及網路通訊景氣不佳，嚴重衝擊到電子產業上游之印刷電路板產業，全球印刷電路板產值較2000年下降約19.8%，但隨著通路、製造商庫存降至正常水位，PC及手機產業出現復甦走勢，在2002年全球經濟逐漸復甦下，PCB產業將觸底回升。在北美PCB B/B Ratio呈向上趨勢下，PCB產業景氣在2002年應是逐季復甦，台灣PCB廠商出貨量可望在2002年出現改善，但獲利成長動力將來自於成長性較高的產品如LCD Monitor、NB、手機等產品。在PCB選股方面，建議以轉機性題材、業績逐季上揚、多元化及高成長性產品個股如楠梓電、欣興、雅新為主。 印刷電路板之應用市場： 印刷電路板（Printed Circuit Board；PCB）又稱電子系統產品之母，嵌載各式電子零組件，提供中繼傳輸平台，是所有電子產品的必備零組件，其品質與設計與電子產品性能優劣有十分密切的關係。根據Dataquest的統計資料顯示，印刷電路板應用於通訊、電腦及週邊的資訊相關產品比重最高，達7-8成以上(圖一)，因此印刷電路板之發展榮枯與電腦資訊產業之發展息息相關。 隨著科技的進步，印刷電路板應用更加廣泛，近年的低價電腦盛行，更帶動了PCB需求，1999年全球印刷電路板約有36%使用於資訊產品(圖一)，此外，近年來由於行動電話的快速發展，以行動電話、基地台等通訊用的電路板也隨之成長。日本早期著重於家電產品，近年來更積極發展消費性電子產品如數位像機、PDA、電視遊戲機、機器狗等產品，輕薄短小、多功能的印刷電路板也因此更加蓬勃。 圖一、全球印刷電路板應用市場資料來源：Dataquest 2000/11、寶來證券研發部整理 ?印刷電路板種類： 印刷電路板依其原料，可分為紙基板、複合基板、軟性印刷電路板及硬質印刷電路板4大類(表一)，其中以紙基板、軟性印刷電路板及硬質印刷電路板三種使用最為普遍。紙基板係由日本於19531955年研發出應用於收音機上，其基板的材料為絕緣紙、酚醛樹脂及電解銅箔，目前消費性電子產品，幾乎延續採用此種基板。軟性印刷電路板主要應用市場以印表機、硬碟機、筆記型電腦等為主，其基板的材料為高分子薄膜、聚亞醯胺、壓延銅箔。硬質印刷電路板依照層數可略分三大類：單面板、雙面板及多層板，其基板的材料為玻纖布、環氧樹脂、電解銅箔。由於電子產品走向多功能、小型化，過去的單面板已無法承擔日益複雜的線路，於是出現雙面板及多層板，目前國內生產單面板的比重也已大為減少。近年，電子產品朝輕薄短小發展，高密度佈線、小孔趨勢的薄型多層板亦成為炙手可熱商品。 表一、基板的種類、原料及用途資料來源：ITIS、寶來證券研發部整理 ?印刷電路板製程發展： 為因應資訊、通訊、IA等產業可攜性、輕薄短小、多功能及價格低廉的要求，印刷電路板亦走向高密度佈線、細線小孔化、複合多層化、薄板化發展，在層數上最主要應用技術為增層式多層板技術(Build Up)及高密度互連技術(High Density Interconnection；HDI）。目前台灣於多層印刷電路板的線寬/間距方面，已有5mil/5mil的量產能力，多家台灣印刷電路板亦擁有高密度製程（HDI）的埋孔、盲孔技術，以應用於通訊領域居多(表二)。此外，傳統IC封裝因半導體製程不斷精進，原有之導線架已逐步為IC載板所取代，目前市面上常見到應用IC載板的IC構裝技術，有球腳格狀陣列封裝（Ball Grid Array；BGA）、覆晶封裝（Flip Chip；FC）、晶片尺寸封裝（Chip Scale Package；CSP）、陣列腳位排列封裝（Pin Grid Array Package；）、柱柵陣列封裝（Column Grid Array；CGA）與堆疊式封裝（Stacked IC Package）等多種。 BGA、Flip Chip等IC載板封裝因具有優異的性能、高層次的技術，產品又具高毛利，也順勢成為新一代PCB封裝技術的寵兒，因此目前增層、HDI 、BGA、Flip Chip已確定為印刷電路板產業未來發展的契機。 表二、台灣電路板廠商技術能力現況資料來源：TPCA、IT IS 計畫、寶來證券研發部整理 一、增層法 所謂增層法，係在傳統壓合之多層板外面，再以背膠銅箔(RCC)或銅箔加膠片增層(Build Up)，其與內在Core板的互連係採Microvia微盲孔(Photovia或Laser Via)之途徑。這種非機械鑽孔方式，以及壓合後再增層一、二次者稱之。使用增層可以增加更多的佈局、佈線空間，且電性更好，故個人電子產品如手機板、筆記型電腦與大型傳輸板類(如Router、Network等)都採用增層法。 二、高密度互連技術(High Density Interconnection；HDI） HDI指印刷電路板上具有微孔，孔徑6mil以下、孔環環徑10mil，且接點密度在130點/吋平方以上，佈線密度在117 /吋平方以上者，稱為HDI的印刷電路板。它的特色是可高密度佈線、細線小孔化、且使用雷射鑽孔機的鑽孔較為精準，惟缺點為雷射機台成本較傳統機械鑽孔機台高出許多。 三、覆晶封裝（Flip Chip；FC）Flip Chip覆晶封裝的過程中，IC會被翻覆過來，使面朝下讓IC上的接合點直接和基板的接合點連接。這種技術的最大好處是可以降低晶片和基板間的傳輸距離，降低封裝後尺寸的大小，使封裝後的尺寸可以接近封裝前。(圖二) 圖二、Flip Chip 技術示意圖資料來源：寶來證券研發部整理 四、有球腳格狀陣列封裝（Ball Grid Array；BGA） BGA是以塑膠基板及錫球取代了傳統的導線架，形成支點及銲點。在超過300腳數的封裝上，BGA提供了較佳的解決方式，且BGA封裝可縮小面積，使得BGA成為一種有潛力的封裝形式。BGA以載板使用的材料區分，可分為PBGA(Plastic BGA)、TBGA(Tape BGA)等，以鑽孔方式區分可分為LBGA(Laser BGA)、VBGA(Photovia BGA)。目前台灣生產BGA載板的公司有全懋、耀文、群策、日月宏等。(圖三) 圖三、BGA技術示意圖 資料來源：寶來證券研發部整理 ?印刷電路板產業規模及市場概況： 2000年全球景氣擴張、網路盛行、加上Y2K效應，PCB產業呈現高度成長，根據N. T. Information資料顯示2000年全球印刷電路板產值達425.4億美元，台灣產值也在該年大幅成長37.5%，達到46億美元(約1,485億新台幣)。由於2000年廠商大幅擴充產能陸續開出，2001年受全球不景氣影響，各產業普遍呈現下滑的現象，包括：資訊、通訊、消費、網路等產品市況不佳，連帶的PCB產業需求受到影響，加上價格大幅下跌的情形下，根據N. T. Information預估2001年全球印刷電路板產值為341.3億美元，較2000年衰退19.8%，其中北美市場較2000年下跌24.6%，日本市場更下跌25%，工研院統計台灣產值也急速萎縮至1,290億新台幣，較2000年衰退13.13%。(圖四) 圖四、全球印刷電路板產值 單位：百萬美元資料來源：N. T. Information Ltd、TPCA 2002年隨著通路、製造商庫存降至正常水位，PC及手機產業出現復甦走勢，加上全球經濟逐漸復甦，PCB產業應將觸底回升。依據美國印刷電路板協會IPC調查，美國PCB業界的接單/出貨值（B/B Ratio）年平均值從2000年的1