PCB基板及基本介绍.doc

基板和FR4的介绍字体大小：大 | 中 | 小 2008-04-25 10:15 - 阅读：228 - 评论：0什么是基板什么是基板,基板就是制造PCB的基本材料,我们一般时说什么是基板的情况下,指的基板就是覆铜箔层压板,本文介绍什么是基板,基板的发展历史,以及基板的分类方法以及执行标准。一、什么是基板现今，印制电路板已成为绝大多数电子产品不可缺少的主要组件。单、双面印制板在制造中是在基板材料-覆铜箔层压板(Copper-(2lad I。aminates，CCI。)上，有选择地进行孔加工、化学镀铜、电镀铜、蚀刻等加工，得到所需电路图形。另一类多层印制板的制造，也是以内芯薄型覆铜箔板为底基，将导电图形层与半固化片(Pregpreg)交替地经一次性层压黏合在一起，形成3层以上导电图形层间互连。因此可以看出，作为印制板制造中的基板材料，无论是覆铜箔板还是半固化片在印制板中都起着十分重要的作用。它具有导电、绝缘和支撑三个方面的功能。印制板的性能、质量、制造中的加工性、制造成本、制造水平等，在很大程度上取决于基板材料。 二、基板的发展历史 基板材料技术与生产，已历经半世纪的发展，全世界年产量已达29亿平方米，这一发展时刻被电子整机产品、半导体制造技术、电子安装技术、印制电路板技术的革新发展所驱动。 自1943年用酚醛树脂基材制作的覆铜箔板开始进入实用化以来，基板材料的发展非常迅速。1959年，美国得克萨斯仪器公司制作出第一块集成电路，对印制板提出了更高的高密度组装要求，进而促进了多层板的产生。1961年，美国Hazeltine Corpot ation公司开发成功用金属化通孔工艺法的多层板技术。1977年，BT树脂实现了工业化生产，给世界多层板发展又提供了一种高低Tg的新型基板材料。 1990年日本IBM公司公布了用感光树脂作绝缘层的积层法多层板新技术，1997年，包括积层多层板在内的高密度互连的多层板技术走向发展成熟期。与此同时，以BGA、CSP为典型代表的塑料封装基板有了迅猛的发展。20世纪90年代后期，一些不含溴、锑的绿色阻燃等新型基板迅速兴起，走向市场。 我国基板材料业经40多年的发展，目前已形成年产值约90亿元的生产规模。2000年，我国大陆覆铜板总产量已达到6400万平方米，创产值55亿元。其中纸基覆铜板的产量已跻身世界第三位。 但是在技术水平、产品品种、特别是新型基板的发展上，与国外先进国家还存在相当大的差距。三、基板的分类一般印制板用基板材料可分为两大类：刚性基板材料和柔性基板材料。一般刚性基板材料的重要品种是覆铜板。它是用增强材料(Reinforeing Material)，浸以树脂胶黏剂，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加工而制成的。一般的多层板用的半固化片，则是覆铜板在制作过程中的半成品(多为玻璃布浸以树脂，经干燥加工而成)。 覆铜箔板的分类方法有多种。一般按板的增强材料不同，可划分为：纸基、玻璃纤维布基、复合基(CEM系列)、积层多层板基和特殊材料基(陶瓷、金属芯基等)五大类。若按板所采用的树脂胶黏剂不同进行分类，常见的纸基CCI。有：酚醛树脂(XPc、XxxPC、FR一1、FR一2等)、环氧树脂(FE一3)、聚酯树脂等各种类型。常见的玻璃纤维布基CCL有环氧树脂(FR-4、FR-5)，它是目前最广泛使用的玻璃纤维布基类型。另外还有其他特殊性树脂(以玻璃纤维布、聚基酰胺纤维、无纺布等为增加材料)：双马来酰亚胺改性三嗪树脂(BT)、聚酰亚胺树脂(PI)、二亚苯基醚树脂(PPO)、马来酸酐亚胺苯乙烯树脂(MS)、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂等。按CCL的阻燃性能分类，可分为阻燃型(UL94一VO、UL94一V1级)和非阻燃型(UL94一HB级)两类板。近一二年，随着对环保问题更加重视，在阻燃型CCL中又分出一种新型不含溴类物的CCL品种，可称为“绿色型阻燃cCL”。随着电子产品技术的高速发展，对cCL有更高的性能要求。因此，从CCL的性能分类，又分为一般性能CCL、低介电常数CCL、高耐热性的CCL(一般板的L在150以上)、低热膨胀系数的CCL(一般用于封装基板上)等类型。四、基板执行的标准随着电子技术的发展和不断进步，对印制板基板材料不断提出新要求，从而，促进覆铜箔板标准的不断发展。目前，基板材料的主要标准如下。1）、基板国家标准 目前，我国有关基板材料的国家标准有GBT47214722 1992及GB 472347251992，中国台湾地区的覆铜箔板标准为CNS标准，是以日本JIs标准为蓝本制定的，于1983年发布。1）其他国家标准 主要标准有：日本的JIS标准，美国的ASTM、NEMA、MIL、IPc、ANSI、UL标准，英国的Bs标准，德国的DIN、VDE标准，法国的NFC、UTE标准，加拿大的CSA标准，澳大利亚的AS标准，前苏联的FOCT标准，国际的IEC标准等，详见表各国标准名称汇总标准简称 标准名称 制定标准的部门JIS-日本工业标准-(财)日本规格协会ASTM-美国材料实验室学会标准-American Society fof Testing and Materials NEMA-美国电气制造协会标准-Nafiomll Electrical Manufactures Aociation-MH-美国军用标准-Department of Defense Military Specific tions and StandardsIPC-美国电路互连与封装协会标准-The Institrue for Interoonnecting and packing EIectronics CircuitsANSl-美国国家标准协会标准-American National Standard InstituteFR4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此目前一般电路板所用的FR4等级材料就有非常多的种类，但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。它主是一种环氧树脂经与玻璃纤维经高温高压后的一种耐火材料，也是我们目前制作PCB的一种主要材质。耐热能到300来度，工作频率可以到几个GHz，介电常数4.3左右。玻璃纤维一些共同的特性如下所述： a.高强度：和其它纺织用纤维比较，玻璃有极高强度。在某些应用上，其强度/重量比甚至超过铁丝。 b.抗热与火：玻璃纤维为无机物，因此不会燃烧 c.抗化性：可耐大部份的化学品，也不为霉菌，细菌的渗入及昆虫的功击。 d.防潮：玻璃并不吸水，即使在很潮湿的环境，依然保持它的机械强度。 e.热性质：玻纤有很低的熬线性膨胀系数，及高的热导系数，因此在高温环境下有极佳的表现。 f.电性：由于玻璃纤维的不导电性，是一个很好的绝缘物质的选择。 PCB基材所选择使用的E级玻璃，最主要的是其非常优秀的抗水性。因此在非常潮湿，恶劣的环境下，仍然保有非常好的电性及物性一如尺寸稳定度。FR-4之定义出自NEMA规范:LI1-1983, 指玻纤环氧树脂的试烧样本, 其尺寸为5吋长, 0.5吋宽, 厚度不拘的无铜基板, 以特定的本生灯, 在样本斜放45度的试烧下将其点燃, 随即移开火源而让已加有耐燃剂(如20%的溴)的板材自行熄灭, 并以码表记下离火后的 “延烧” 的秒数. 经过十次试烧后其总延烧的秒数低于50秒者称为V-0, 低于250秒者称为V-1. 凡合乎V-1的玻纤环氧树脂板材, 皆称为FR-4.PCB除了常用的FR-4材质外, 其它还有高功能高Tg树脂, 如: BT, Polymide, Cyanate Ester及PTFE等. 但是FR-4的低价位, 良好接着力, 低吸湿性等优点是其它树脂所比不上的, 因此大部分的PCB都是使用FR-4材质制作铜箔基板（Copper-clad Laminate）简称CCL，为P C板的重要机构组件。它是由铜箔（皮） 、树脂（肉） 、 补强材料（骨骼)、及其它功能补强添加物（组织）组成。PC板种类层数应用领域纸质酚醛树脂单、双面板(FR1FR2)电视、显示器、电源供应器、音响、复印机、录放机、计算器、电话机、游乐器、键盘环氧树脂复合基材单、双面板(CE