IEC 61249-2-532025 印制板和其它互连结构用材料 第2-53部分增强基材包层和未包层 规定可燃性的聚四氟乙烯未填充层压板（垂直燃烧试验） 铜包层标准立项发展报告

印制板和其它互连结构用材料第2-53部分：增强基材包层和未包层规定可燃性的聚四氟乙烯未填充层压板（垂直燃烧试验）铜包层标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Materialsforprintedboardsandotherinterconnectingstructures-Part2-53:Reinforcedbasematerialscladandunclad-PTFEunfilledlaminatesheetsofdefinedflammability(verticalburningtest),copper-clad摘要随着第五代移动通信（5G）、高速数据中心、卫星通信及毫米波雷达等新兴技术的迅猛发展，高频高速印制电路板（PCB）的市场需求呈爆发式增长。聚四氟乙烯（PTFE）未填充层压板因其优异的介电性能、极低的介电常数和介电损耗因子，以及卓越的热稳定性和化学惰性，已成为高频高速互连结构中不可替代的关键基础材料。然而，PTFE材料固有的可燃性特征对其在高可靠性电子设备中的安全应用构成重大挑战，亟需统一且严格的国际标准加以规范和引导。本标准项目《印制板和其它互连结构用材料第2-53部分：增强基材包层和未包层规定可燃性的聚四氟乙烯未填充层压板（垂直燃烧试验）铜包层》（IEC61249-2-53:2025）由国际电工委员会（IEC）归口管理，旨在确立该类层压板在规定可燃性条件下的垂直燃烧试验方法、性能要求及相应的铜箔覆层技术规范。本报告系统梳理了标准立项的背景依据、关键技术内容、国内外产业现状及标准实施意义，并对主要参与单位及未来发展方向进行了深入分析。本标准的发布实施将有效填补PTFE未填充层压板在可燃性国际标准领域的空白，对引导产业升级、保障电子设备安全、促进国际贸易便利化具有重要的战略价值和现实意义。关键词：印制板；互连结构；增强基材；聚四氟乙烯；未填充层压板；可燃性等级；垂直燃烧试验；铜包层Keywords:printedboards;interconnectingstructures;reinforcedbasematerials;PTFE;unfilledlaminate;flammabilityrating;verticalburningtest;copper-cladAbstractWiththerapidadvancementofemergingtechnologiessuchasfifth-generationmobilecommunications(5G),high-speeddatacenters,satellitecommunications,andmillimeter-waveradar,themarketdemandforhigh-frequencyandhigh-speedprintedcircuitboards(PCBs)hasexperiencedexplosivegrowth.Duetoitsexceptionaldielectricproperties,extremelylowdielectricconstantanddissipationfactor,aswellasoutstandingthermalstabilityandchemicalinertness,polytetrafluoroethylene(PTFE)unfilledlaminatehasbecomeanirreplaceablekeybasematerialinhigh-frequencyandhigh-speedinterconnectionstructures.However,theinherentflammabilitycharacteristicsofPTFEmaterialsposesignificantchallengestotheirsafeapplicationinhigh-reliabilityelectronicequipment,necessitatingunifiedandrigorousinternationalstandardsforregulationandguidance.Thestandardproject"Materialsforprintedboardsandotherinterconnectingstructures–Part2-53:Reinforcedbasematerialscladandunclad–PTFEunfilledlaminatesheetsofdefinedflammability(verticalburningtest),copper-clad"(IEC61249-2-53:2025),underthejurisdictionoftheInternationalElectrotechnicalCommission(IEC),aimstoestablishtheverticalburningtestmethods,performancerequirements,andcorrespondingcopperfoilcladdingtechnicalspecificationsforsuchlaminatesunderdefinedflammabilityconditions.Thisreportsystematicallyreviewsthebackgroundbasisforthestandardprojectinitiation,keytechnicalcontents,currentdomesticandinternationalindustrystatus,andthesignificanceofthestandardimplementation,andfurtherprovidesanin-depthanalysisofthemainparticipatingorganizationsandfuturedevelopmentdirections.ThereleaseandimplementationofthisstandardwilleffectivelyfillthegapintheinternationalstandardsystemforPTFEunfilledlaminatesregardingflammability,andwillholdsignificantstrategicvalueandpracticalsignificanceforguidingindustrialupgrading,ensuringthesafetyofelectronicequipment,andpromotingthefacilitationofinternationaltrade.一、标准立项背景与意义1.1高频高速时代的材料需求当前，全球电子信息产业正经历深刻的技术变革。第五代移动通信（5G）网络的大规模商用部署、第六代移动通信（6G）技术的预研推进、人工智能算力基础设施的加速建设，以及智能网联汽车、物联网等应用场景的持续拓展，共同驱动着电子互连技术向更高频率、更高速率、更高密度方向演进。在高频信号传输场景中，普通FR-4环氧玻璃布层压板因其较高的介电常数（Dk≈4.2-4.8）和较大的介电损耗因子（Df≈0.015-0.020），已无法满足信号完整性和传输损耗的严格要求，特别是在10GHz以上频段，传统材料的介电损耗问题尤为突出。聚四氟乙烯（PTFE，Polytetrafluoroethylene）作为一种含氟高分子材料，其分子结构中碳-氟键的高键能和低极化率赋予了其极为优异的介电特性——介电常数可低至2.0-2.1，介电损耗因子在10GHz频率下仅为0.0002-0.0004，堪称目前所有商用印制板基材中介电性能最为优越的材料之一。此外，PTFE材料还具备优异的耐热性能（长期使用温度可达260℃）、卓越的化学稳定性（耐几乎所有的酸、碱、溶剂）、极低的吸湿率（<0.03%）以及优异的耐候性和抗老化性能。这些综合性能优势使PTFE基层压板成为5G基站天线、雷达系统、高速背板、卫星通信设备、航空航天电子系统等高可靠性应用场景的理想基板材料。1.2PTFE未填充层压板的产品特征在实际工程应用中，根据增强材料和填充体系的不同，PTFE基覆铜板可分为多种类型。其中，PTFE未填充层压板（PTFEunfilledlaminatesheets）特指以PTFE为主体材料、不含硅酸盐或陶瓷等无机填料成分的层压板产品。该材料通常以玻璃布或其它合成纤维织物作为增强材料，通过浸渍PTFE分散液后经高温烧结压制而成。与填充型PTFE覆铜板相比，未填充PTFE层压板在介电常数方面具有更低的数值（通常在2.0-2.2之间），适用于需要极低介电常数以及极窄介电常数公差的特定高频应用场景。然而，PTFE材料的极限氧指数（LOI）虽高达95%以上，但其在UL94垂直燃烧试验中的表现仍有其特性，且不同厚度的未填充层压板在垂直燃烧试验中的表现可能存在差异。此外，纯PTFE材料在燃烧过程中虽不熔滴，但因其燃烧产物特性，规范的燃烧分级对于产品应用的安全性评估十分关键。因此，对其可燃性进行明确分级和试验方法规范，是实现该类材料安全可靠应用的必要条件。1.3标准立项的必要性与紧迫性截至本标准立项之前，在IEC61249（印制板和其它互连结构用材料）标准系列框架内，尚无专门针对PTFE未填充层压板可燃性（垂直燃烧试验）和铜箔覆层的统一国际标准。尽管美国UL94标准（UL94StandardforSafetyofFlammabilityofPlasticMaterialsforPartsinDevicesandAppliances）和IPC-4103系列标准中已包含部分高频基材的可燃性要求，但这些标准在适用范围、试验方法细节和性能指标方面与IEC体系存在差异，且各制造商的产品规格书在燃烧性能测试方法和接受准则方面不尽一致，导致市场流通产品的可燃性水平参差不齐，给用户选材和应用设计带来了诸多困难。具体而言，本标准的立项和实施具有以下重要价值：第一，填补标准空白。该标准是IEC61249-2系列中首个专门针对聚四氟乙烯未填充层压板在可燃性（垂直燃烧试验）方面作出明确规范的标准文件，填补了IEC标准体系中对PTFE未填充层压板可燃性要求的空白，使该类材料的标准体系更加系统和完善。第二，统一技术要求。标准确立了对PTFE未填充层压板在规定可燃性条件下的垂直燃烧性能要求，明确了试验方法、试样制备、状态调节条件和性能判定准则，为全球范围内的材料制造商、印制板加工企业、电子产品设计单位以及第三方检测认证机构提供了统一的技术依据。第三，保障应用安全。借助清晰的燃烧等级分类，电子设备设计人员可在材料选型阶段即对不同供应商的PTFE未填充层压板进行安全性和可靠性评估，从而有效降低电子设备因材料燃烧导致的安全风险。第四，促进国际贸易。作为一项国际标准，IEC61249-2-53:2025的发布为全球PTFE未填充层压板产品提供了统一的质量评价依据，有助于消除各国家和地区的技术性贸易壁垒，促进高频基板材料在全球范围内的流通和贸易便利化。同时，该标准也可作为区域标准、国家标准乃至企业标准制定的参考依据和采信基础。二、标准主要技术内容2.1标准框架与适用范围IEC61249-2-53:2025属于IEC61249“印制板和其它互连结构用材料”系列标准的第2-53部分，同时也是IEC61249-2系列中第一个专门针对含氟聚合物基材的标准文件。该标准的主要内容涵盖以下几个方面：-材料定义与分类：明确定义了“PTFE未填充层压板”的技术内涵——即以聚四氟乙烯为主体聚合物、不含无机填料（如二氧化硅、氧化铝、钛酸钡等）的层压板材料。板中可包含玻璃布或其它增强纤维织物以提升机械强度和尺寸稳定性。-产品结构形式：标准适用于铜包层（copper-clad）和未包层（unclad）两种形式的PTFE未填充层压板，覆盖了工程应用中常见的两种供应形态。铜包层层压板根据应用需求可进一步分为单面覆铜和双面覆铜两种类型。铜箔可以是电解铜箔或压延铜箔，其表面处理方式可为标准铜箔、低粗糙度铜箔或超低粗糙度铜箔等不同等级，以兼顾高频信号传输对铜箔粗糙度（即导体损耗）的严格要求。-厚度范围：标准通常适用于标称厚度在0.05mm至3.20mm范围内的层压板产品，不同厚度梯度的产品在垂直燃烧性能上的表现可能存在差异，因此标准对不同的厚度等级分别提出了相应的性能要求和判定准则。-可燃性等级体系：标准规定了垂直燃烧试验的具体方法，参考了IEC60695-11-10（基于UL94的垂直燃烧试验方法）等基础安全标准的试验原理和方法要求。标准中将层压板材料按照垂直燃烧试验结果划分为V-0、V-1和V-2三个等级，其中V-0等级要求最高，代表着材料在两次10秒火焰施加后的总燃烧时间不超过50秒，且单次燃烧时间不超过10秒，无熔滴引燃脱脂棉的现象。2.2垂直燃烧试验方法关键参数在垂直燃烧试验方面，IEC61249-2-53:2025对试验方法和判定准则作出了详细的技术规定，其关键技术要素包括：-试样尺寸与制备：试样条的标准尺寸为长125mm±5mm、宽13mm±0.5mm，试样厚度与材料实际供应厚度一致。试样边缘应平滑、无毛刺，表面应清洁、无油污及污染。每组的试样数量按照标准规定执行，通常测试5个试样，并允许在结果不理想时按标准规定进行重复试验。-状态调节条件：试样在测试前需在标准大气条件下进行状态调节，通常要求温度为23℃±2℃、相对湿度为50%±5%，调节时间不少于48小时。对于PTFE材料，由于其对水分吸收极低，状态调节过程对性能影响较小，但仍应按标准要求严格执行以确保试验结果的可靠性和可重复性。-燃烧试验步骤：试样垂直夹持在试验箱中，火焰高度为20mm±1mm的工业级甲烷（或热值相当的天然气/丙烷）本生灯火焰施加于试样下端，火焰施加时间为10s±0.5s，移开火焰后记录余焰时间；随后在余焰熄灭后对同一试样再次施加火焰10s±0.5s，记录第一次余焰时间t₁、第二次余焰时间t₂以及第二次施加火焰后的余焰加余辉时间t₃。-等级判定准则：V-0等级的判定要求为：任意试样的t₁或t₂均不超过10s，五个试样的总余焰时间不超过50s，任意试样的t₁+t₂不超过30s，任意试样在第二次施加火焰后的余焰加余辉时间（t₂+t₃）不超过30s，且无任一试样燃烧蔓延至固定夹具，无熔滴引燃下方脱脂棉。-V-1和V-2等级的在判定条件上有所放宽，V-1等级要求任意试样t₁或t₂不超过30s、总余焰时间不超过250s、t₂+t₃不超过60s；V-2等级与V-1的要求基本相同，但允许出现熔滴引燃脱脂棉的现象。2.3铜箔覆层性能要求对于铜包层形式的PTFE未填充层压板产品，标准在可燃性要求之外还对铜箔覆层的相关性能作出了技术规范。其中核心的铜箔性能要求包括：-铜箔厚度：常规铜箔厚度规格包括12μm（1/3oz）、18μm（1/2oz）、35μm（1oz）、70μm（2oz）等，标准中对铜箔标称厚度及允许偏差作出了明确规定。对于高频应用，铜箔厚度的均匀性直接关系到传输线的阻抗一致性。-铜箔剥离强度：规定了铜箔与PTFE层压板基材之间的剥离强度要求，通常采用热风焊料浮焊前和浮焊后两种状态进行测试。由于PTFE材料具有低表面能和优异的化学惰性，铜箔与其之间的结合力通常较低，因此标准对该项指标给出明确要求，确保铜箔与基材的界面结合可靠性。层压板制造商通常需通过表面化学处理（如钠萘溶液蚀刻处理或等离子体处理）来改善PTFE表面的湿润性和粘结性能。-耐热性要求（浮焊试验）：规定铜包层层压板在经过288℃±5℃的熔融焊料浮焊10s（或按产品规格书确定）后，不应出现分层、起泡、白斑等缺陷。该测试用于评价层压板在焊接过程中的耐热可靠性。-尺寸稳定性：对层压板在X方向和Y方向的热膨胀和尺寸变化提出了相应要求，以确保在多层板压合和多工序加工中的尺寸精度。2.4其它关键性能要求除可燃性和铜箔性能外，标准中还对该类层压板产品的其它关键性能作出了相关要求，以全面保障产品的质量水平，主要包括：-介电性能要求：虽然IEC61249-2-53以可燃性试验作为主要规范对象，但标准中也以资料性附录的形式推荐了在特定频率（如1MHz和10GHz）下介电常数和介电损耗因子的典型参考值，为用户选材和应用设计提供有益参考。未填充PTFE层压板在10GHz频率下的介电常数典型值为2.02至2.10，介电损耗因子典型值为0.0002至0.0008。-吸水率要求：规定了材料的最大吸水率，通常不超过0.05%，以确保在潮湿环境中的电气性能稳定性。-弯曲强度：规定了层压板的弯曲强度下限值，以保障在印制板加工和装配过程中的力学可靠性。但由于PTFE材料本质上的刚性和强度低于环氧树脂材料，该项要求通常设定了合理的下限，以兼顾材料的工艺适应性和最终应用的可靠性要求。-翘曲度和扭曲度：规定了层压板的平整度要求。PTFE材料的线热膨胀系数较高（约100-200ppm/℃），在加工过程中的温度波动容易引发翘曲变形问题，因此该项要求对于保证后续印制板加工的质量一致性具有重要意义。三、国内外产业现状与标准发展态势3.1全球PTFE高频基板产业格局从全球市场格局来看，PTFE基高频覆铜板产业呈现高度集中的态势。长期以来，美国Rogers公司以其RO4000系列、RT/duroid系列等高端高频材料占据全球市场的领先地位，是PTFE高频基板领域的标杆企业。其RT/duroid5880（PTFE/玻