基材及工艺设计工艺标准

PCB专业知识第二回PCB用基板材料，程杰业务经理/营销部方东炙技术服务工程师/工艺部，由双面PCB用基材构成的双面印刷基板单面印刷基板单面印刷基板多层印刷基板构成的铜箔预浸基板霸铜板的主要生产设备，生益科技自动剪切线， 在22222蚊、蚊、蚊、蚊、埃、埃、埃、埃、埃、6环氧玻璃纤维布霸权铜板的生产过程中，玻璃纤维布通过浆机干燥到“b”层(b )层与高分子物相当有关，但此时材料还处于可溶、可溶的状态，因此它有两种用途，一种是直接压制霸权铜板，所以通常被称为粘接片的另一种是直接作为商品出售，供应给印刷电路板工厂，该片用于多层板的压接，通常被称为半硬化片的英语名称都是prepreg。 他们的生产过程是一样的。 预浸料、预浸料制造工厂、PCB用基材分类： 1、按加强材料(最常用的分类方法)纸基板(FR-1、FR-2、FR-3 )环氧玻璃布基板(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、按树脂分别为酚醛树脂板环氧树脂板聚酯树脂板BT树脂板PI树脂板3、阻燃性别为阻燃性类型(UL94-VO， UL94-V1)非燃性型(UL94-HB级)、环氧玻璃布基板(FR-4 FR-5)(1)环氧玻璃复铜板强度高、耐热性高、介电性高，基板通孔可金属化，实现两面与多层印刷层之间的电路导通，环氧玻璃复铜板为复铜板的全质量广泛应用于移动通信、数字电视、卫星、雷达等产品。 全球各类粘结铜板中，纸基粘结铜板和环氧粘结铜板约占92% (按NEMA标准，环氧粘结铜板有G10 (不燃)、G11 (保持热强度，不保持阻燃性)、FR-4 (阻燃性)、FR-5 (保持热强度，保持阻燃性) 4种。 现在，在环氧玻璃基板中，FR-4基板的使用量占90%以上，其已经发展成可应用于各种用途的环氧玻璃基板的总称，环氧玻璃布基板主要是：E型玻璃布(GlassFiberPaper )型号7628、2116、1080 铜箔(Copper )电解铜箔(1/3OZ、1/2OZ、10Z、20Z、30Z、50Z )轧制铜箔(主要适用于卷绕性铜板)硬化剂DICYNOVOLAC、玻璃布、玻璃布常见的半硬化片的规格、树脂基板材料的制造过程中，高分子树脂(PolymerResin ) 是重要的原料之一，可根据不同种类的基板要求采用不同的树脂，常用的是酚醛酱油树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚酯树脂、PI、PTFE、BT、PPE等特殊树脂。 铜箔根据铜箔的制法分为轧制铜箔和电解铜箔两种。 (1)轧制铜箔是将铜板多次辊轧而制成的原箔(也称为毛箔)，根据需要进行粗化处理。 由于轧制加工技术的限制，其宽度难以满足刚性铜板的要求，因此在刚性铜板中使用极少的轧制铜箔的耐折性和弹性系数大于电解铜箔，因此适合于柔性铜箔的(2)电解铜箔溶解铜而制成溶液，利用专用的电解设备直流电沉积硫酸铜电解液而制成铜箔，之后，根据需要由芯材与复合基板(compositeepoxymaterial )的坯料不同的加强材料构成的刚性铜板被称为复合基板的铜板。 这种木板主要是CEM系列霸铜板。 其中CEM-1 (环氧纸基芯材)和CEM-3 (环氧玻璃无纺布芯材)是CEM中的两个重要品种。由于具有优异的机械加工性、适合冲裁技术的加强材料的限制，一般板材的最薄厚度为0.6mm、最厚厚度为2.0mm的填料的不同可以使基材具有不同的功能：例如LED用白板， 黑板家电行业用的高CTI板等CEM-1CEM-1霸铜板的结构：由两种不同的基材构成，面料为玻璃布，芯材为纸或玻璃纸，树脂为环氧树脂。 产品以单面垄断铜板为主的CEM-1铜板的特征：产品的主要性能优于纸基铜板，具有优异的机械加工性，成本低于玻璃纤维霸权铜板，CEM-3CEM-3为性能水平，CEM-1与FR-4之间有价格的复合型粘结铜板层压板， 该板材是将浸渍了环氧树脂的玻璃布复盖在板面上，将环氧树脂的玻璃纸复盖在芯材上，复盖一面或两面的粘合铜箔后进行热压。 复合基板CEM增强材料玻璃纸或玻璃纸CEM-3玻璃纸CEM-1玻璃纸玻璃布7628为主要填料氢氧化铝、滑石等玻璃纸、复合基板结构、CCL厚度分布范围、FR-4Min.0.05mmtoMax.3.2mm， CEM-3Min.0.6mmtoMax.1.6mm层叠基板板材：霸铜箔树脂RCC霸铜箔树脂RCC的定义： RCC是在极薄的电解铜箔(厚度一般为18um以下)的粗化面精密地涂布特殊的环氧树脂或其他高性能树脂(树脂厚度一般为60-80um )，在烘箱中干燥而除去溶剂，树脂半固化片RCC在HDI多层板的制作过程中，作为绝缘介质的导电层，采用非机械钻孔技术(通常为激光成孔等新技术)来代替以往的粘接片和铜箔的作用，形成微细孔，实现电连通，能够实现印刷基板的高密度化。 层叠基板片：铜箔树脂RCC铜箔树脂RCCRCC的组成： RCC是在极薄铜箔的粗化面涂布满足特定性能要求的高性能树脂组合物，在烘箱中干燥半固化，在铜箔的粗化面形成均匀厚度的树脂而构成的，结构图如下：树脂层30-100um铜箔一般为9，12， 18um一般FR-4(S1141 )的性能指标、基材常见的性能指标： Tg温度玻璃化转变温度(Tg )当前FR-4板的Tg值一般为130度至140度，但在印刷电路板工序中，若干工序的问题超出该范围，对产品的加工效果和最终状态产生一定影响。 因此，提高Tg是提高FR-4耐热性的主要方法之一。 其重要手段之一是提高固化体系的相关密度，或增加树脂配方中芳基的含量。 在一般的FR-4树脂配方中，导入三官能团和多功能基团的环氧树脂的一部分，或者导入酚醛型环氧树脂的一部分，将Tg值提高到160-200度左右。 另外，基材常见的性能指标：介电常数DK的介电常数随着电子技术的快速发展，信息处理和信息传播速度提高，通信路径扩大，使用频率转移到高频区域，因此基板材料要求低介电常数e和低介电损耗角正切tg。 只需要降低e，就可以获得高的信号传播速度，并且只需要降低tg，就可以减少信号传播损耗。 (介电常数e与介电损耗角正切tg与传播速度、传播损耗的关系详见特殊板材： PTFE章)，基材常见的性能指标：热膨胀系数热膨胀系数(CTE )随着印刷电路板的精密化、多层化、BGA、CSP等技术的发展，对霸铜板尺寸的稳定性提出了更高的要求霸铜板的尺寸稳定性与生产技术有关，主要依赖于构成霸铜板的3种材料、树脂、加强材料和铜箔。 一般采用的方法是： (1)如改性环氧树脂(2)那样通过改性树脂来降低树脂的含有比例，但是降低基板的电绝缘性能和化学性能的铜箔对铜板的尺寸稳定性的影响比较小。 TMA图表、基材常见性能指标： UV阻挡性能UV阻挡性能今年在电路板制作过程中，随着感光阻焊剂的普及，为了避免双面相互影响的重影，所有基板都必须具有UV阻挡功能。阻止紫外光透过的方法很多，一般可以改变玻璃布和环氧树脂中的一方或双方。 例如，使用具有UV-BLOCK和自动光学检测功能环氧树脂。 一些高性能板材耐CAF板材的无卤板材ROHS标准和符合ROHS标准的板材聚四氟乙烯(PTFE)PPE玻璃纤维布霸铜板BT，高性能板材：耐CAF板材耐CAF板材随着电子工业的快速发展，电子产品变轻、薄、短、小， PCB孔隙和线隙越来越小，线路也越来越细，PCB的抗离子迁移性能越来越受到重视。 离子迁移(ConductiveAnodicFilament简称CAF )是指最初贝尔实验室研究人员于1955年发现的金属离子在电场作用下在非金属介质中发生的电化学反应，在电路阳极与阴极之间形成导电通路，使电路短路。 为什么要提出抗离子迁移性？ 随着电子产品的多功能化和轻薄小型化，布线板的布线和孔越来越细，绝缘距离进一步缩短，对绝缘基材的绝缘性能要求更高。 特别是在湿润环境下，在基材的吸湿性、玻璃与树脂界面的结合最弱这一点上，可水解的游离离子逐渐聚集在基材中，这些离子通过电场在电极间移动而形成导电通路，电极间距离越小，形成通路的时间越短，基材的绝缘破坏越快。 以往由于线路密度小，电子产品使用10万小时以上也没有问题，但现在密度高的话，1万小时内可能会发生绝缘性能下降的现象。 因此，对基材提出了抗离子迁移性问题。离子迁移对电子产品的危害，1 )电子产品信号变差，性能下降，可靠性下降。 2 )缩短电子产品的寿命。 3 )能源消耗量增加。 4 )绝缘破坏可能会发生短路引起火灾的安全问题。 高性能板材：耐CAF板材向耐CAF板材迁移形式的离子迁移形式有孔与孔、孔与线、线与线、层与层，其中最容易发生在孔与孔之间。 下图所示的：离子移动的4个情况，a )空穴间b )导线和空穴c )层间d )导线之间， 测试条件： 85、85%RH、dc50 vsampleeconstruction:th-th 0.65 mm、Space0.25mm、L-L0.10mmSampleType:FR-4S1170、普通FR-4S1141、CAFFR-4S1141KF 板材发展趋势：两大发展趋势为无卤化无铅化，ROHS标准ROHS为电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令 (therestricationoftheuseofcertainhazardussubssstanceselectrinelectricallandelect ) 该指令主要限制产品中铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯(PBB )和多溴联苯醚(PBDE )的含量。 不适合ROHS的有害物质ROHS中，列举了铅Pb、镉Cd、水银Hg、六价铬Cr6、多溴联苯PBB、多溴二苯醚PBDE等6种有害物质。 ROHS标准实施时间EU于2006年7月1日实施ROHS，此时不满足标准的电气电子产品不允许进入EU市场。 ROHS工艺目前印刷电路板采用的无铅化表面处理方法有包复焊锡性有机保护层(OSP )、电镀镍/金、化学镀镍/金、电镀锡、化学镀锡、化学镀银、热风平板无铅焊锡等。 这些表面处理方法有大量应用于印刷电路板产品，也有普及的。 无铅焊料热风整平技术和设备也在试用中。 板材的发展趋势：无卤素和无铅无效的6种有害物质与印刷电路板直接相关的是铅、多溴联苯(PBB )和多溴联苯醚(PBDE )。 铅是用于印刷电路板的板面连接盘的可焊锡被复层，通过热风使锡焊料平整，或者镀锡而形成的PBB和PBDE系溴化物是作为印刷电路板基材使用的铜箔层压板和预浸料的阻燃剂，混合在树脂中。性能板材：无卤素板材无卤素板材环保铜板envirtionprocenvirtionclenerationprocenvirtionclenvirtionclenvirtionclenvirtioncle Anna 调和型垄断铜板EnvironmentallyConsciousCCL环境友好型垄断铜板Environment-FriendlyCCL、高性能板材：无卤素板材定义：阻燃性达到UL94V-0级。 不含卤素(JPCA规格：Cl900ppm、Br900ppm )、锑、红磷等板材燃烧时的冒烟量少，不舒服的气味少。 在生产、加工、应用、火灾、废弃处理(回收、填埋、燃烧)过程中，不会产生对人体和环境有害的物质。 一般性能与普通板材相同，达到IPC-4101标准。 PCB的加工性与普通板材基本相同。 今后还要求节能、回收利用。 高性能板材：无卤板材无卤板材的开发背景(1) :电子工业的迅速发展，导致了电子产品废弃物(WEEE )的急剧增加。 据统计，欧盟每年产生的WEEE达到600万吨(每人14公斤)，预计今后两三年将达到约900万吨的废弃电器，在处理循环利用时，铅水银等重金属和卤素污染环境(水土空气等)。 有关资料显示，中国每年丢弃数千吨印刷线路板，混入一般生活垃圾。 高性能板材：无卤板材无卤板材的开发背景(二):上世纪七八十年代，德国和意大利阻燃剂专家认为吸入Sb2O3粉尘可导致肺癌。 1982年，瑞士联邦研究所发现，含卤素化合物不完全燃烧时(燃烧温度510630)会产生二恶英。 1985年，德国绿色和平组织成员从含溴化合物材料的燃烧产物中检测出二恶英。 同时，荷兰牧场主要反映了在燃烧含溴化合物废弃物时，烟尘中检测出了二恶英的化学构成物质。 20世纪90年代中期，日本厚生省指出焚烧废气中发现了二恶英。 不仅要求高性能板材：无卤素板材如何制作无卤素PCB板对环境友好PCB，还要求对所使用的化学原料和制造工艺的环境友好化，例如，以亚磷酸钠或硼氢化物为还原剂进行无电解镀铜，将有害的甲醛代替铅锡合金镀层镀锡