板材系列专题培训一(工程部)PPT课件.ppt

中京电子科技股份有限公司 基板专题培训制作 工程部讲解 黄生荣 1 我们都知道吗 什么是FR 4 什么是94V 0 什么是HB 什么是板材CTE 什么是Z轴膨胀 Alpha1 Alpha2 50 260 百分数 什么是导热系数 2 第一章 基板总体分类 3 1 基板概念 印刷电路板是以覆铜箔基板 Copper cladLaminate简称CCL 做为原料而制造的电器或电子的重要机构元件 故从事电路板制造业者必须对基板有所了解 基板一种基础工业材料 是由介电层 树脂Resin 玻璃纤维Glassfiber 及高纯度的导体 铜箔Copperfoil 二者所构成的复合材料 Compositematerial 4 2 介电层 树脂 目前已使用于线路板之树脂类别很多 如酚醛树脂 Phenolic 环氧树脂 Epoxy 聚亚酰胺 Polyimide 聚四氟乙烯 Polytetrafluorethylene 简称PTFE或称TEFLON BT树脂 BismaleimideTriazine 等皆为热固型的树脂 ThermosettedPlasticResin 5 3 酚醛树脂PhenolicResin 是人类最早开发成功而又商业化的聚合物 是由液态的酚 phenol 及液态的甲醛 Formaldehyde俗称Formalin 两种便宜的化学品 在酸性或碱性的催化条件下发生立体架桥 Crosslinkage 的连续反应而硬化成为固态的合成材料 后经过改良成为电木板或尿素板 6 3 1酚醛树脂基板 美国电子制造业协会 NEMA NationlElectricalManufacturersAssociation 简称NEMA 将不同的組合冠以不同的编号代字而行业所广用 如NEMA对于酚醛树脂板的分类及代码 纸质基板代字的第一个 X 是表示机械性用途 第二个 X 是表示可用电性用途 第三个 X 是表示可用有无线电波及高湿度的场所 P 表示需要加热才能冲板子 否则材料会破裂 C 表示可以冷冲加工 FR 表示树脂中加有不易著火的物质使基板有难燃 FlameRetardent 或抗燃 Flameresistance 性 纸质板中最畅销的是XXXPC及FR 1 前者在温度25 以上 厚度在62MIL以下就可以模冲成型很方便 后者的組合与前完全相同 只是在树脂中加有三氧化二锑增加其难燃性 7 3 2常用酚醛树脂基板 一 XPCGrade 通常应用在低电压 低电流不会引起火源的消费性电子产品 如玩具 手提收音机 电话机 計算机 遥控器及钟表等等 UL94对XPCGrade要求只须达到HB难燃等級即可 行业内俗称HB板 用于单面板 8 3 3常用酚醛树脂基板 二 FR 1Grade 电气性 难燃性优于XPCGrade 广泛使用於电流及电压比XPCGrade稍高的电器用品 如彩色电視机 监视器 VTR 家庭音响 洗衣机及吸尘器等等 UL94要求FR 1难燃性有V 0 V 1与V 2不同等级 不過由於三种等级板材价位差异不大 而且考虑安全起见 目前电气界几乎全采用V 0级板材 行业内俗称V 0板 用于单面板 双面银胶灌孔和碳油灌孔板 9 3 4常用酚醛树脂基板 三 FR 2Grade 在与FR 1比较下 除电气性能要求稍高外 其他物性并沒有特別之处 近年來在纸质基板业者努力研究改进FR 1技术 FR 1与FR 2的性质界线已渐渐模糊 现在FR 2等級板材在偏高价格因素下已经被FR 1所取代 10 4 环氧树脂EpoxyResin 是目前印刷线路板业用途最广的底材 在液态時称为清漆或称凡立水 Varnish 或称为A stage 玻璃布在浸胶半干成胶片后再经过高温软化液化而呈現黏著性而用於双面基板制作或多层板之压合用称B stageprepreg 经过压合再硬化而无法回复的最终状态称为C stage 11 4 1传统环氧树脂的組成及其性质 用于基板之环氧树脂之单体一向都是BisphenolA及Epichlorohydrin用dicy做為架桥剂所形成的聚合物 为了通过燃性实验 Flammabilitytest 将上述仍在液态的树脂再与Tetrabromo BisphenolA反应而成为最熟知FR 4传统环氧树脂 主要成份如下 单体 BisphenolA Epichlorohydrin架桥剂 即硬化剂 双氰Dicyandiamide简称Dicy速化剂 Accelerator Benzyl Dimethylamine BDMA 及2 Methylimidazole 2 MI 溶剂 Ethyleneglycolmonomethylether EGMME Dimethylformamide DMF 及稀释剂Acetone MEK 填充剂 Additive 碳酸钙 矽化物 及氢氧化鋁或化物等增加难燃效果填充剂可调整其Tg 12 4 1 1单体及低分子量之树脂 典型的传统树脂一般称为双功能的环氧树脂 DifunctionalEpoxyResin 为了达到使用安全的目的 特余树脂的分子结构中加入溴原子 使产生部份碳溴结合而呈现难燃的效果 也就是说当出现燃烧的条件或环境时 它要不容易被点燃 万一已点燃在燃烧环境消失后 能自己熄灭而不再继续燃烧 此种难燃材炓在NEMA规范中称为FR 4 不含溴的树脂在NEMA规范中称为G 10 此种含溴环氧树脂的优点很多如介质常数很低 与铜箔的附著力很强 与玻璃纤维结合后之绕性强度很不错等 13 4 1 2架桥剂 硬化剂 环氧树脂的架桥剂一向都是Dicy 它是一种隐性的 latent 催化剂 在高溫160 之下才发挥其架桥作用 常溫中很安定 故多层板B stage的胶片才不致无法储存 但Dicy的缺点却也不少 第一是吸水性强 Hygroscopicity 第二个缺点是难溶性 溶不掉自然难以在液态树脂中发挥作用 速化剂用以加速epoxy与dicy之间的架桥反应 最常用的有兩种即BDMA及2 MI 14 4 2Tg玻璃态转化温度 高分子聚合物因温度之逐渐上升导致其物理性质渐起变化 由常温是的无定形或部份结晶的坚硬及脆性 如玻璃一般的物质而转成为一种黏度非常高 柔软如橡皮一般的另一种状态 目前普通FR4之Tg約在130 140 之间 已被使用多年 但近年來由于电子产品各种性能要求愈來愈高 要求TG值有的甚至达到200 以上 详细见后节 15 5 聚亚酰胺树Polyimide PI PI的Tg约260 左右 在高温下所表現的良好性质 如良好的挠性 铜箔抗撕強度 抗化性 介电性 尺寸安定性皆远优於FR4 钻孔时不容易产生胶渣 对內层与孔壁之连通性自然比FR4好 而且由于耐热性良好 其尺寸之变化甚少 以X及Y方向之变化而言 对细线路更为有利 不会因膨胀太大而降低了与铜皮之间的附著力 就Z方向而言可大大的減少孔壁铜层断裂的机会 主要用于挠性板 16 6 聚四氟乙烯 PTFE 商品名为Teflon铁氟龙 其最大的特点是阻抗很高 Impedance 对高频微波 microwave 通信用途上是无法取代的PTFE树脂与玻璃纤维间的附著力问题 此树脂很难渗入玻璃束中 因其抗化性特强 许多湿式制程中都无法使其反应及活化 在做镀通孔時所得的铜孔壁无法固著在底材上 很难通过此四氟乙烯材料分子结构 非常强劲无法用一般机械或化学法加以攻击 Tg很低只有19 故在常温時呈可挠性 也使线路的附著力及尺寸安定性不好 17 7 BT EPOXY树脂 BT樹脂通常和环氧树脂混合而制成基板 A 优点 a Tg点高达180 耐热性非常好 BT作成的板材 铜箔的抗撕強度 peelStrength 挠性强度亦非常理想钻孔后的胶渣 Smear 很少b 可进行难燃处理 以达到UL94V 0的要求c 介质常数及散失因子小 因此对于高频及高速传输的电路板非常有利 d 耐化性 抗溶剂性良好 e 绝缘性好 18 7 1BT EPOXY树脂应用 1 COB设计的电路板由于wirebonding过程的高温 會使板子表面变软而致打线失败 BT EPOXY高性能板材可克服此点 2 BGA PGA MCM Ls等半导体封装载板半导体封装测试中 有兩个很重要的常见问题 一是漏点现象 或称CAF ConductiveAnodicFilament 一是爆米花現象 受湿气及高温冲击 這兩点也是BT EPOXY板材可以避免的 19 第二章 基板主要技术参数 20 1 介质常数DielectricConstant Dk 名词解释 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 值 又称 容电率 Permittivity 日文称为诱电率 21 1 1理解及意义 当线路板绝缘层的 容电率 较大时 即表示讯号线中的传输能量已有不少被蓄容在板材中 如此将造成 讯号完整性 SignalIntegrity 的品質不良 与传播速率 PropagationVelocity 的减慢 换言之表示已有部分传输能量被不当浪費或容存在介质材料中了 所以绝缘材料的 介质常数 或容电率 越低 对讯号传输的品质才会更好 22 1 2理解及意义 1 水渠流水通过干涸土渠和水泥混泥土处理过的沟渠水的流速和损耗 2 马路汽车在泥泞崎岖不平的公路和宽阔平整的水泥大道上的行驶速度 其车速之部份能量會被吸收 车速也会随之变慢 23 1 3原理 相对容电率 即介质常数 太大时 所造成讯号传播速率变慢的效果 可利用著名的MaxwellEquation加以說明 Vp C rVp 电波传播速率C 光速 r 周围介质之相对容电率此式若用在空气之场合时 r 1 此即说明了空气中的电波速率等于光速 24 1 4板材介质特性原因 绝缘板材之所以出现这种不良的 容电 效果 主要是因为板材本身分子中具有极性 polarity 所致 由于其极性的存在 于是又产生一种电双极式的 偶极矩 DipoleMoment 例如纯水25 於Benzene中之数值即为1 36 进而造成平行金属板间之介质材料 对静电电荷产生 蓄或容 的负面效果 极性越大時Dk也越大 容蓄的静电电荷也越多 纯水本身的Dk常高达75 故板材必须尽量避免吸水 才不致升高Dk而减缓了讯号的传输速度 以及对特性阻抗控制等品质 25 1 5几种树脂的介质常数 树脂种类介质常数聚四氟乙烯PTFE2 1聚苯醚PPO2 45氰酸酯2 9聚丁二烯3 0环氧树脂3 9通过对树脂进行改性和调整配方可以得到更佳的介质常数 26 2 介质损耗LossTanget 此参数最简单直接了当的定义是 讯号线中已漏失 Loss 到绝缘板材中的能量 对尚存在 Stored 线中能量之比值 讯号线于工作中已漏掉或已損失掉的能量 就传输本身而言可称之 虚值 而剩下仍可用以尚存在线中能量則可稱之為 实值 所謂的Df 就是将虚值 比上实 如此所得的比值正是 散失因素 的基本定义 以普通FR 4为例IPC 4101B其规格值为小于0 035 KB 6160板材标称值为0 022 27 2 1业界术语 当此词Df用于讯号之高速传输 指数位逻辑领域 与高频传播 指RF射頻领域 等资讯与通讯业中 尚另有三个常见的同义字 如损失因素 LossFactor 介质损失 DielectricLoss 以及损 散 失正切LossTangent 日文称为损失正接 等三种不同說法 甚至IC业界更简称为Loss而已 其意思都是一样的 28 2 2应用理解 对高频 HighFrequency 讯号欲从板面往空中飞出而言 板材Df要越低越好 例如800MHz時最好不要超过0 01 否则将对射频 RF 的通讯 信 产品具有不良影响 且频率越高时 板材的Df要越小才行 正如同飞机要起飞时 其滑行的跑道一定要非常坚硬 才不致造成能量的无法发挥 29 2 3对应策略 高频讯号传输的能量 工作中常会发生各种不当的损失 其一是往介質板材中漏失 称为DielectricLoss 其二是在导体中发热的损失 称为ConductorLoss 其三是形成电磁波往空气中損失称为RadiationLoss 前者可改用Df較低的板材 介质常数较低 制作高频线路板 以減少损失 至於导体的损失 则可另以压延铜箔或低棱线铜箔 取代明显柱狀结晶的粗糙电解铜箔E D Foil 而辐射损失则需另加屏蔽罩 Shielding 同时起到放辐射作用 30 3 燃烧性Flammability 本参数是指板材树脂的 难燃性 Inflammability 而言 重要规范与規格的來源有二 即 1 UL 94andUL 796 2 NEMALI1 1989 常见的FR 4 FR 5等术语即出自NEMA的规范 为了安全起见 电子产品的用料都须达到 难燃 或 抗燃 的效果 即指火源消失后须具自熄Self Distinguish的性质 以減少火灾发生时的危险性 是产品品质以外的安全规定 业界常说 本公司产品品质均已符合UL的规定 其实是一种不太准确讲法 31 3 1试验方法 试验方法 可按UL 94或NEMALI1 1989定义 不过IPC TM 650的2 3 10做法是引用前者 其无铜试样之尺寸为 5吋X5吋 厚度视产品而不同 每次做5样 每样试烧两次 燃烧对燃料 火焰 热量都有具体要求 试烧时将火焰置于之试样下约10 0 5秒后 即移出火源 立即用秒表记下火焰之延烧秒数 直到火焰停止后又立即送回火苗至试样下方 再做第二次试烧 如此每样烧两次 五样共烧10次 根据NEMA之规定 10次延烧总秒数低于50秒者称为V 0级 低于250秒者称为V 1级 凡符合V 1级难燃性的环氧树脂 即可称为FR 4级树脂 但IPC 4101 21中的报告方式 是采 平均燃秒 上限不可超过5秒 与 单独燃秒 上限不可超过10秒 作为计录 32 3 3溴化物抗燃说明 一般性环氧树脂 是由丙二酚 BisphenolA 与环氧氯丙烷 EpichloroHydrin 二者所聚合而成 并不具难燃性 FlameRetardent 无法符合UL 94的规定 但若将 丙二酚 先行溴化反应 而改质成为 四溴丙二酚 再混入液态环氧树脂 A stage 使其溴含量之重量比达20 以上时 即可通过UL 94起码之V 1规定 而成为难燃性的FR 4了 33 3 4二恶因Dioxin 电子产品一旦发生火灾或燃烧处理废板材之际 若其反应温度在850 以下时 将会有产生 戴奥辛 Dioxin 剧毒的危险裂解物 故为了工安 环保 与生态环境起见 业界已有共识 将自2004年起 计划逐渐淘汰 face out 溴素 是卤素的一种 的使用 总行动称为HalogenFree 卤素 氟氯溴碘砹 34 3 5难燃原理与商品 1 捕捉燃烧中出现的自由基 FreeRadical 指H 阻碍燃烧的进行传统FR 4环氧树脂所加入的溴 Br 会在高温中形成HBr 亦即对H之可燃性自由基加以捕捉 使燃烧不易进行 此即为添加卤素 Halogen 达到难燃的目的 除溴之外尚可添加毒性较少的氯 或卤素之磷系等均可 35 3 5难燃原理与商品 2 添加氢氧化物等助剂 使在燃烧过程中本身进行脱水反应 而得以降温及阻绝氧气与可燃物之结合 而达难燃之目的不过此等添加物 如Al OH 3 会增加板材的 极性 Polarity 有损板材的电气性质 只能用于品级较低的PCB中 36 3 5难燃原理与商品 3 加入不可燃的氮或硅或磷 以冲淡可燃物减少燃性此种含氮物等又分有机物与无机物两类 日本已有商品 整体效果较好 如日立化成的多层板材MCL RO 67G即为典型例子 37 3 5难燃原理与商品 4 燃烧中产生覆盖物阻绝与氧气的供应而达难燃 如磷化物于高温中形成聚磷酸之焦膜 覆盖可燃物 断绝氧气减少其燃性但此系亦会产有害的红磷附产物 并不见得比原来的卤素好到哪去 38 3 5难燃原理与商品 5 大量加入无机填充料 Filler 减少有机可燃物之比率以降低燃性 如日立化成所新推出的封装材料MCL E 679F G 中 即加入体积比60 80 小粒状的无机填充料 但却先对其做过特殊的表面处理 FICS 使与树脂主构体之间产生更好的亲和力 且分散力也更好 39 4 玻璃态转化温度 TG 聚合高分子材料或树脂等会因温度的升降 而造成其物性的变化 当其在常温时 通常会呈现一种非结晶无定形态的脆硬 玻璃 状固体 但当在高温时却将转变成为一种如同 橡胶 状的弹性固体 这种由常温 玻璃态 转变成物性明显不同的高温 橡胶态 过程中 其狭窄之温变过度区域 特称为 玻璃态转化温度 可简写成Tg 但严格来说 以示其转态的温度并非只在某一温度点上 而是狭窄的温变范围 40 4 1玻璃态转化温度 TG 意义 Tg较高的板材 其热胀系数 CTE 较低 耐热性良好 硬挺性也好 板材之尺度安定性改善 且吸湿率亦较低 耐化性 ChemicalResistance含耐溶剂性 提升 各种电性性能亦较好 且不易出现白点白斑等缺点 故一般业者常要求板材在成本范围内 须尽量提高其TG 以减少制程的变异与板材品质的不稳 41 4 2玻璃态转化温度 TG 影响 这种状态 转换 的温度带虽非聚合物的熔点 但却可明显看出橡胶态的热胀系数 CTE 要高于玻璃态的3或4倍 凡板材的Tg不够高时 在高温的强烈Z轴膨胀应力下 可能会造成PTH孔铜壁的断裂 现行FR4之平均Tg已可135 而CEM 1亦有110 且在板厚之降低与镀铜品质的改善下 断孔的机率较低 42 4 2玻璃态转化温度测定 DSC DSC系指DifferentialScanningCalorimetry 示差扫瞄卡计 是在量测升温中板材之 热容量 Heatcapacity 变化 即Heatflow变化 系在其变化最大的斜率处 以切线方式找出居中值即可 本法由于板材升温中 其热容量变化并不大 故对Tg测定的灵敏度较差 43 4 2玻璃态转化温度测定 TMA TMA系指ThermalMechanicalAnalysis 热机械分析法 是量测升温中板材 热胀系数 CTE 的变化 通常样板厚度在50mil以上者 本法测试之准确度要比DSC法更好 44 4 2玻璃态转化温度测定 DMA DMA系指DynamicMechanicalAnalysis 动态热机械分析法 是检测升温中聚合物在 粘弹性变化 方面的数据 或量测升温中板材在模数 Modulus 与硬挺性 Stiffness 方面的变化 其灵敏度最好 是三种方法中测值较高的一种 如同样品之TMA测值为145 DSC约为150 而DMA则约为165 到底哪一种最准确 还没有一个统一的认识 45 5 抗撕强度PeelStrength 此词也称剥离强度是指铜箔对基材板的附着力或固着力而言 常以每吋宽度铜箔垂直撕起所需的力量做为表达单位 这当然不仅量测原板材的情形 也还要仿真电路板制程的高温环境 热应力 湿制程化学槽液等的各种折磨 以及耐溶剂的考验 然后检视其铜箔附着力是否发生劣化 因为当线路愈来愈细密时 其附着力的稳定性将更加重要 而并非原板材铜箔附着力平均值很高就算OK 46 5 1抗撕强度要求举例 标准棱线抓地力较强之铜箔 即IPC CF 150之Grade1 分三种情况 1 热应力试验后 288 漂锡10秒钟 薄板者须超过80 m 或4 47磅 吋 厚板者须超过105 m 或5 87磅 吋 2 于125 高温中 薄板与厚板均须超过70 m 约4lb in 3 经湿制程考验后 薄板须超过55 m 或3 08lb in 厚板须超过80 m 或4 47lb in 47 6 体积电阻率VolumeResistivity 体积电阻率 也就是 比绝缘 SpecificInsulation 值 系指板材在三度空间各边长1cm的块状绝缘体上 分别自其两对面所测得电阻值大小之谓也 因目前基材板的技术已非常进步 据说基本绝缘品质想要不及格还不太容易 IPC 4101在其表5中对此项基板品质项目要求大于1 106 要求12个月才测一次 由此可见本项并不重要 KB 6160标称值1 108 48 7 表面电阻率SurfaceResistivity 系量测单一板面上 相邻10mil两导体间之表面电阻率 IPC 4101亦将此项目收纳在其表5中 要求值大于104 测试方法与12个月测试之频度 也与体积电阻完全相同 早年树脂的生产技术自然不如目前远甚 时常担心树脂或玻纤布中夹杂有离子性的残渣 一旦如此将造成板材绝缘品质的劣化 是故早年的老旧规范中 都加设了上述两项绝缘品质之 电阻率 规格 49 8 吸水率 MoistureAbsorption 此项品质系订定于IPC 4101之表5 须每三个月取4个样板去做试验 又按IPC 4101 21对FR 4基板的规定 厚度低于0 78mm 30 5mil 的薄板要求吸湿率不可超过0 80 30 5mil以上的厚板则须低于0 35 KB 6160标称分别为0 21 和0 19 远低于要求值 目前由于树脂配方技术与胶片含浸工程的长足进步 一般商品板材之吸水率都远于规格值 换句话说吸水率早已不是问题了 50 8 1吸水率测试方法 按IPC TM 650手册之2 6 2 1方法去进行 其做法是裁取2吋X2吋的样板 板边四面都要用400号砂纸小心磨平 再将两面铜箔蚀刻掉 洗净后放置在105 110 烤箱中烘烤1小时 取出后于干燥皿中冷到室温 再精称其重量到0 1mg 之后的吸水实验也很简单 即将样板浸在23 1 的蒸馏水中24小时 取出后立即擦干并立即精秤即可 51 8 2应用理论解释 首先水分子是一种 极性 颇强的化合物 其 相对容电率 介质常数Dk 高达75 故板材吸水后所制作的多层板传输线 必然会造成讯号传播速率 Vp 的降低 其次是板材所可能吸到水份 经过钻孔镀孔以及众多的湿式流程 怎么可能会不吸入离子性漏电的物质 是故有了水后 玻纤丝阳极性漏电 之缺失 CAF 就难免不会发生了 再次吸了水的板材遇到瞬间高温焊接或喷锡时 还会产生爆板的恶果 这就是对基材板严格要求吸水率够低的三种主要原因 52 9 抗弯强度FlexuralStrength 是指基材板所在承受多少重量之下 而尚不致折断的机械强度 也就是说做成电路板后 可以承载多少组件而不变形的能力 IPC 4101 21中即已列入现行的允收规格长方向之下限为4 23X107kg m2 横方向之下限为3 52X107kg m2 KB 6160标称值 Warp 大于565N mm2 Fill 大于416N mm2 1Kg 9 8N 53 10 耐电弧性ArcResistance 是对无铜箔之清洁厚板面上 以高电压低电流 0 1A以下 的两个钨金属平面之电极测头 在0 25的跨距下 当开动测试机时即产生空中之电弧 不久即会自动消失于板材中 此时板材即将有电弧之轨迹 Tracksing 出现 于是记录下空中电弧消失前所经历的 秒数 即为 耐电弧 的数据 21号规格单要求应在60秒以上 KB 6160标称值为125Sec 54 11 热应力ThermalStress 系取2inX2in各种厚度之板材 有铜箔与无铜箔者分别试验 也就是在288 的锡池表面漂浮10秒钟 洗净之后在正常视力下 左右眼各为2 0 2 0 检查板面之外观 或另用4倍与10倍放大镜观察板面 是否出现炭化 Charing 表面污染 树脂损伤 树脂变软 爆板分层 起泡 织纹显露 瑕疵扩大 白点 白斑与坑陷等缺点 至于有铜箔者则只检查是否起泡或分层即可 此项品质与树脂之Tg及板材吸水率有关 目视标准可参考IPC A 600F之各种图标 55 12 介质强度DielectricStrength 本词又称为ElectricStrength抗电强度 系量测板材在Z方向抵抗高电压的能力 本项品质之衡量 是将已发生打穿的直流电压实测数据 除以板厚所得数据volt mil或volt mm为单位 此项试验只针对薄板 31mil以下 而做 实验须按IPC TM 650之2 5 6 2法 1997 8 去进行 21号规格单要求 及格标准之下限2 90X104V mm KB 6164标称值为45KV mm 56 13 比较性漏电指数ComparativeTrackingIndex CTI是针对一般家电用品 或其它高电压 110V 220V 电器品 所用单面基材板之品质项目 因不属于计算机信息或通讯之领域 故IPC 4101并未将之纳入 反倒是国际电工委员会 IEC 已收纳于其IEC STD 112之中 系仿真完工电路板在使用环境中遭到污染 致使板面线路间距处出现漏电短路 且发热烧焦的情形 是比较各种板材能否耐得恶劣环境的侵犯 能否减少危险机率之试验 也就是在最坏的打算下 看看电路板之板材能否过关的试验 57 13 1CTI试验方法 在裸基材的板面上 在相距4mm之两点 以60度的方向在100g的力量下刺入板材 电极尖端之锥度30 刺定后在两点之间不断滴下0 1 的氯化铵溶液 每30秒1滴 并通入高电压 100 600V 之交流电进行试验 可先试用300V并使出现1安培的电流 因板面上已有氯化铵溶液 故通电中会出现电阻而发热 逐使溶液被蒸发走掉 于是又续滴下溶液直到50滴时 看看板材本身会不会漏电 一旦当绝缘板材出现0 1A的漏电并超过0 5秒以上者 即纪录为故障 此时蜂鸣器会发出叫声 测试仪器也会自动记录下发生故障时已滴下的总滴数 58 13 2CTI要求值 板材CTI的品质是指50滴仍未故障者 其所呈现的外加电压数值 若上述300V可顺利过关时 还可再增加电压为400V 500V 或600V等 直到出现故障前之最高电压 即为该板材的CTI数据 一般规定FR 4及格标准是200 400V 而CEM 1也是200 400V 但日本业界有时会要求到800V之严格标准 KB 6167标称值为大于175V 59 14 热胀系数 CTE CTE为热膨胀系数 CoefficientofThermalExpansion 的简称 PCB在X Y 方向受到有玻纤维布的钳制 以致CTE不大 約在12 15ppm 左右 但板厚Z方向在无拘束下將扩大为55 60ppm 60 14 1Z 轴CTE Z轴CTE採 热机分析法 ThermalMechanicalAnalysis简称TMA 量測板材Tg以內的热膨胀系数 1 CTE 及Tg以上的热膨胀系数 2 CTE 目前 1 CTE之上限为60ppm 而 2 CTE之上限为300ppm 其中 2 CTE更受重视更关键 50 260 之Z軸整體CTE亦很重要 以IPC4101新規範 一般Tg之Z軸CTE上限為4 MidTg為3 5 HighTg則為3 61 14 2Z 轴CTE意义 当焊接温度升高 由于材料的CET不匹配 尤其是Z方向 易造成多层结构的PCB金属化孔镀层断裂 一般玻璃转化温度Tg前后 都要求有较低的CTE常用FR4的Tg在135摄氏度左右 Tg下树脂 玻璃纤维与铜的CTE相似 而在Tg 260摄氏度间Z轴CTE相差较大 无铅化用PCB应转向使用Tg较高的FR4 FR5或CEMn基材有助于降低不匹配产生的应力 62 15 耐热裂时间 T260 T288 T300 以TMA法將板材逐步加热到260 288 或300 之定点溫度 然后观察板材在此強熱环境中 能夠抵抗Z轴膨胀多久而不致裂开 此种忍耐時間即定义为 耐裂时间 63 15 1耐热裂时间要求 目前新版IPC暂定 一般TG T260为30分钟 T288为5分钟 MidTG T260为30分钟 T288为5分钟 HighTG T260为30分钟 T288为15分钟 T300為2分钟 KB6160标称 T260 20分钟 T288 3分钟KB6165标称 T260 50分钟 T288 23分钟KB6167标称 T260 50分钟 T288 30分钟 64 15 2TG与耐热裂时间 一般认为 材料的耐熱性往往以Tg为指标 Tg越高则耐热性越佳 事实上 此观念不完全正确 因为传