第4章印制电路板-1

1、第第4 4章章 印制电路板印制电路板Printed Printed C Circuit ircuit B Boardoard（PCBPCB）具有印制电路的绝缘基板称为印制电路板（Printed Circuit Board），简称PCB制造工艺较复杂小批量生产不经济可靠性高，一致性稳定性好，机械强度高、耐振、耐冲击，体积小重量轻，便于标准化，便于维修，用铜量小等印制板的特点优点优点：缺缺点点：010203一、印制板的构成单面铜箔。适用于对电性能要求不高的收音机、收录机、电视机、仪器和仪表等。两面都有印制导线的印制电路板。适用于对电性能要求较高的通信设备、计算机、仪器和仪表等。三层以上印制导线的印

2、制电路板。广泛使用的有四层、六层、八层，更多层的也有使用。以软层状塑料或其他软质绝缘材料为基材制成的印制电路板。它可以分为单面、双面和多层3大类。具有挠性，能折叠、弯曲、卷绕。在电子计算机、自动化仪表、通信设备中应用广泛。二、印制板的种类n如将印制电路板的印制导线嵌入绝缘基板，使导线与基板表面平齐，就构成了平面印制电路板 。n在平面印制电路板的导线上都电镀一层耐磨的金属，通常用于转换开关、电子计算机的键盘等。 一种特殊印制板平面印制板三、覆铜板的种类与选用n覆以铜箔的绝缘层压板称为覆铜箔层压板，简称覆铜板。它是用腐蚀铜箔法制作电路板的主要材料。n覆铜板的种类很多，按基材的品种可分为纸基板和玻璃

3、布板；按黏结树脂来分有酚醛、环氧酚醛、聚四氟乙烯等。覆铜板示意图单面覆铜板 双面覆铜板 铜箔半固化片覆铜板半固化片铜箔覆铜板示意图多层板 半固化片 在多层电路板层压时使用的半固化片，是覆铜板在制作过程中的半成品。 在环氧玻纤布覆铜板生产过程中，玻纤布经上胶机上胶并烘干至“B”阶（ B”阶是指高分子物已经相当部分关联，但此时物料仍然处于可溶、可熔状态），此种半成品俗称黏结片。它有两种用途，一是直接用于压制覆铜板，通常称为黏结片；另一种直接作为商品出售，供应印制板厂，该片用于多层板的压合，通常称为半固化片；二者的英文名均为prepreg。它们的生产过程是一样的。半固化片半固化片半固化片生产车间半固

4、化片生产车间常见的半固化片规格上胶机压机覆铜板主要生产设备自动分发线小板自动开料机覆铜板的剪裁人工切割机器切割1.1.常用覆铜板的种类酚醛纸基覆铜板环氧玻璃布覆铜板 聚四氟乙烯玻璃布覆铜板 环氧酚醛玻璃布覆铜板 用浸渍过酚醛树脂的绝缘纸或纤维板作为基板，用浸渍过酚醛树脂的绝缘纸或纤维板作为基板，两面加无碱玻璃布，并在一面或两面覆以电解紫两面加无碱玻璃布，并在一面或两面覆以电解紫铜箔，经热压而成的板状制品。铜箔，经热压而成的板状制品。用浸渍过环氧树脂的无碱玻璃布板作为基板，一面或两面覆以电解紫铜箔经热压而成的层压制品。由浸渍双氰胺固化剂的环氧树脂的玻璃布板作为基板，一面或两面覆以电解紫铜箔经热压

5、而成。以无碱玻璃布浸渍聚四氟乙烯分散乳液为基材，覆以经氧化处理的电解紫铜箔，经热压而成的层压板，是一种耐高温和高绝缘的新型材料。此外此外还有聚苯乙烯覆铜板、软性聚酯覆铜板等还有聚苯乙烯覆铜板、软性聚酯覆铜板等几种常用覆铜板的性能特点 1、按增强材料不同（最常用的分类方法） 纸基板（FR-1,FR-2,FR-3) 环氧玻纤布基板（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、按树脂不同来分 酚酫树脂板 环氧树脂板 聚脂树脂板 BT树脂板 PI树脂板3、按阻燃性能来分 阻燃型（UL94-VO,UL94-V1) 非

6、阻燃型（UL94-HB级）PCB用基材的分类型号7628、2116、1080、3313、1500、106等电解铜箔压延铜箔（主要应用在挠性覆铜板上）DICY、NOVOLAC双官能团树脂、多官能团树脂环氧玻纤布基板主要组成环氧玻纤布基板（FR-4,FR-5)(1)环氧玻纤布覆铜板强度高，耐热性好，介电性好，基板通孔可金属化，实现双面和多层印刷层与层间的电路导通，环氧玻纤布覆铜板是覆铜板所有品质中用途最广、用量最大的一类。广泛用于移动通讯，数字电视，卫星，雷达等产品中。在全世界各类覆铜板中，纸基覆铜板和环氧玻纤布覆铜板约占92%(2)在NEMA标准中，环氧玻纤布覆铜板有四种型号：G10(不阻燃）、

7、G11(保留热强度，不阻燃）、FR-4（阻燃）、FR-5(保留热强度，阻燃）。目前环氧玻纤布覆铜板中，FR-4板用量占90%以上，它已经发展成为可适用于不同用途环氧玻纤布覆铜板的总称；树脂 基板材料生产过程中，高分子树脂（Polymer Resin)是重要的原料之一，根据不同类型的基板要求，可以采用不同的树脂，常用的有：酚酫树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂，聚酯树脂以及一些特殊树脂如PI、PTFE、BT、PPE。铜箔 按照铜箔的不同制法可分为压延铜箔和电解铜箔两大类。（1）压延铜箔是将铜板经过多次重复辊轧而制成的原箔（也叫毛箔），根据要求进行粗化处理。由于压延加工工艺的限制，其宽度很难满足刚性

8、覆铜板的要求，所以在刚性覆铜板上使用极少；由于压延铜箔耐折性和弹性系数大于电解铜箔，故适于柔性覆铜箔上； （2）电解铜箔是将铜先溶解制成溶液，再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下，电沉积而制成铜箔，然后根据要求对原箔进行表面处理、耐热层处理和防氧化等一系列的表面处理。2 2覆铜板的选用抗剥强度电气性能（工作频率范围、介质损耗、绝缘电阻和耐压强度）耐浸焊性（耐热性）翘曲度（又叫弯曲度）耐化学熔剂性能2.2.覆铜板的选用四、板材的发展趋势板材两大发展趋势无卤化无铅化v ROHSROHS标准定义标准定义 RoHSRoHS是是电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令电气、电子设备中限制使

9、用某些有害物质指令(the (the Restriction of the use of certain hazardous substances in Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronicelectrical and electronic equipment equipment) )的英文缩写。此指令主要是对的英文缩写。此指令主要是对产品中的铅、汞、镉、六价铬、聚溴联苯产品中的铅、汞、镉、六价铬、聚溴联苯(PBB)(PBB)及聚溴联苯醚及聚溴联苯醚(PBDE)(P

10、BDE)含含量进行限制。量进行限制。v 不符合不符合ROHSROHS标准标准有害物质有害物质 RoHSRoHS一共列出六种有害物质，包括：铅一共列出六种有害物质，包括：铅PbPb，镉，镉CdCd，汞，汞HgHg，六价铬，六价铬Cr6Cr6，聚溴联苯聚溴联苯PBBPBB，聚溴联苯醚，聚溴联苯醚PBDEPBDE。 ROHSROHS标准标准v ROHSROHS标准标准实施时间实施时间 欧盟在欧盟在20062006年年7 7月月1 1日实施日实施RoHSRoHS，不符合标准的电气电子产品将不，不符合标准的电气电子产品将不允许进入欧盟市场。允许进入欧盟市场。v ROHSROHS工艺实施工艺实施 目前印制

11、板采用的无铅化表面处理方法有涂覆可焊性有机保护目前印制板采用的无铅化表面处理方法有涂覆可焊性有机保护层（层（OSPOSP）、电镀镍）、电镀镍/ /金，化学镀镍金，化学镀镍/ /金、电镀锡、化学镀锡、化学镀金、电镀锡、化学镀锡、化学镀银、热风整平无铅焊锡等。这些表面处理方法有的在印制板产品得到银、热风整平无铅焊锡等。这些表面处理方法有的在印制板产品得到大量应用，有的还在推广中。大量应用，有的还在推广中。板材的发展趋势：无卤和无铅 被列入禁用的六种有害物质与印制板直接相关的是铅、聚溴联苯（PBB）和聚溴二苯醚（PBDE）。铅是用于印制板板面连接盘上可焊性锡铅涂覆层，由热风整平锡铅焊料或电镀锡铅形成

12、；PBB与PBDE类溴化物是用作印制板基材覆铜箔层压板与半固化片的阻燃剂，被混合在树脂中。高性能板材:无卤素板材t无卤素板材，还有以下的其他称呼： 环保型覆铜板 Environmental Protection CCL 无卤型覆铜板 Halogen-Free CCL 绿色覆铜板 Green CCL 无卤无锑型覆铜板 Halogen/Antimony Free CCL 环境调和型覆铜板 Environmentally Conscious CCL 环境友好型覆铜板 Environment-Friendly CCL高性能板材：无卤素板材无卤素板材定义： 阻燃性达到UL94 V-0级。 不含卤素（JP

13、CA标准: Cl900ppm、Br900ppm)、锑、 红磷等，板材燃烧时发烟量少、 难闻气味少。 在生产、加工、应用、火灾、废弃处理（回收、掩埋、 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加工性与普通板材基本相同。 以后它还要求节能、能回收利用。高性能板材:无卤素板材无卤素板材开发背景（一）： 电子工业的飞速发展，导致了电气电子产品废弃物（WEEE）骤增。n据统计，欧盟每年产生的WEEE高达六百万吨（人均14kg）。n报废的电器在处理、回收利用时，含有的铅、汞等重金属和卤素会对环境 (水、土壤、空气等)造成污染。n据有关资

14、料显示，我国每年有数千吨印制线路板遗弃并混进一般生活垃圾。 高性能板材:无卤素板材无卤素板材开发背景(二)：n上世纪七、八十年代，德国和意大利有专家认为吸入阻燃剂Sb2O3粉尘会致肺癌。n1982年，瑞士联邦研究所发现，含卤化合物不完全燃烧时（燃烧温度510630）会产生二噁英。n1985年，德国绿色和平组织员在含溴化合物材料燃烧产物中检查出二噁英。 同时，荷兰牧场主反映，燃烧含溴化合物废弃产品时，检测到烟尘中有二噁英化学结构物质。n上世纪九十年代中期，日本厚生省指出，在焚烧炉废气中发现二噁英。高性能板材:无卤素板材如何制作无卤素PCB板 环保型PCB不仅要求采用环保型覆铜板，也要求所用化学原

15、料和制作工艺的环保化，例，用次亚磷酸钠或硼氢化物作还原剂进行化学镀铜，而不用有害的甲醛；采用羟基磺酸来取代氟硼酸；用锡镀层取代铅锡合金镀层等；采用无氟无铅镀锡；采用银浆贯孔工艺；采用无铅焊接工艺（Pb-free）等等。板材的发展趋势：无铅化n无铅化： (1)印制板上涂覆锡铅焊料早就存在，并且是目前应用最多、可焊性最有效的印制板连接盘保护层。印制板表面涂覆锡铅焊料的工艺方法有热风整平锡铅焊料或电镀锡铅合金，根据欧盟和有关国家法规在国家法规在2006年7月前完全被取消。 目前印制板采用的无铅化表面处理方法有涂覆可焊性有机保护层（OSP）、电镀镍/金，化学镀镍/金、电镀锡、化学镀锡、化学镀银、热风整平无铅焊锡等。这些表面处理方法有的在印制板产品得到大量应用，有的还在推广中。n二恶英(Dioxin)，又称二氧杂芑(q)，是一种无色无味、毒性 严 重 的 脂 溶 性 物 质 ， 二 恶 英 实 际 上 是 二 噁 英 类（Dioxins）一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物。二噁英包括210种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累，对人体危害严重。板材的发展趋势：无铅化n无铅