PCB电路板材质费下载

《PCB电路板材质费下载》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PCB电路板材质费下载（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、PCB 电板材质印刷电板是以铜箔基板 Copper-clad Laminate 简称 CCL 做为原而制造的电器或电子的重要机构组件故从事电板之上下游业者必须对基板有所解:有那些种类的基板它们是如何制造出来的使用于何种产品 它们各有那些优点如此才能选择适当的基板.表 3.1 简单出同基板的适用场合.基板工业是一种材的基础工业 是由介电层树脂 Resin 玻璃纤维 Glass fiber 及高纯的导体铜箔 Copper foil 二者所构成的复合材 Composite material其所牵涉的论及实务输于电板本身的制作. 以下即针对这二个主要组成做深入浅出的探讨.3.1 介电层3.1.1 树脂

2、 Resin3.1.1.1 前言 目前已使用于线板之树脂类别很多如酚醛树脂 Phonetic 、环氧树脂 Epoxy 、聚亚醯胺树脂 Polyamide 、聚四氟乙烯Polytetrafluorethylene简称 PTFE或称 TEFLONB 一三氮树脂Bismaleimide Triazine 简称 BT 等皆为热固型的树脂Thermosetted Plastic Resin.3.1.1.2 酚醛树脂 Phenolic Resin 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 两种宜的化学品 在酸性或碱性的催化

3、条件下发生体架桥 Crosslinkage 的连续反应而硬化成为固态的合成材.其反应化学式见图 3.11910 有一家叫 Bakelite 公司加入帆布纤维而做成一种坚硬强固绝缘性又好的材称为 Bakelite俗名为电木板或素板. 美国电子制造业协会NEMA-Nationl Electrical Manufacturers Association 将同的组合冠以同的编号代字而为业者所广用 现将酚醛树脂之各产品代字表如表 NEMA 对于酚醛树脂板的分类及代码表中纸质基板代字的第一个 quotXquot 是表示机械性用途第二个 quotXquot 是表示可用电性用途. 第三个 quotXquot

4、是表示可用有无线电波及高湿的场所. quotPquot 表示需要加热才能冲板子 Punchable 否则材会破 quotCquot 表示可以冲加工 coldpunchable quotFRquot 表示树脂中加有着火的物质使基板有难燃 Flame Retardent或抗燃Flame resistance 性. 纸质板中最畅销的是 XXXPC 及 FR-2前者在温 25 以上厚在.062in 以下就可以冲制成型很方后者的组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.以下介绍几个较常使用纸质基板及其特殊用途:A 常使用纸质基板a. XPC Grade:通常应用在低电压、低电会引起火源的消

5、费性电子产品 如玩具、手提收音机、 机、计算器、遥控器及钟表等等.UL94 对 XPC Grade 要求只须达到 HB 难燃等级即可.b. FR-1 Grade:电气性、难燃性优于 XPC Grade广泛使用于电及电压比 XPC Grade稍高的电器用品如彩色电视机、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 同等级过由于三种等级板材价位差异大而且考虑安全起见目前电器界几乎全采用 V-0 级板材.c. FR-2 Grade:在与 FR-1 比较下除电气性能要求稍高外其它物性并没有特别之处近来在纸质基板业者努研究改进 FR-1 技

6、术FR-1 与 FR-2 的性质界线已渐模糊FR-2 等级板材在久将来可能会在偏高价格因素下被 FR-1 所取代.B. 其它特殊用途:a. 铜镀通孔用纸质基板 主要目的是计划取代部份物性要求并高的 FR-4 板材以低 PCB 的成 本.b. 银贯孔用纸质基板 时下最取代部份物性要求并很高的 FR-4 作通孔板材就是银贯孔用纸质基板印刷电板两面线的导通可直接借由印刷方式将银胶Silver Paste 涂布于孔壁上经由高温硬化即成为导通体像一般 FR-4 板材的铜镀通 孔需经由活化、化学铜、电镀铜、锡铅等繁杂手续.b-1 基板材质 1 尺寸安定性:除要意 X、Y 轴纤维方向与横方向外要注意 Z 轴

7、板材厚方向因热胀缩及加热减因素容造成银胶导体的断. 2 电气与吸水性: 许多绝缘体在吸湿状态下低绝缘性以致提供属在电位差趋动下 发生移的现象FR-4 在尺寸安性、 电气性与吸水性方面都比 FR-1及 XPC 佳所以生产银贯孔印刷电板时要选用特制 FR-1 及 XPC 的纸质基板 .板材.b.-2 导体材质1 导体材质 银及碳墨贯孔印刷电的导电方式是用银及石墨微镶嵌在聚合体内 藉由微的接触来导电而铜镀通孔印刷电板则是借由铜本身是连贯的 结晶体而产生非常顺畅的导电性. 2 延展性:铜镀通孔上的铜是一种连续性的结晶体有非常好的延展性会像银、 碳墨胶在热胀缩时容发生界面的分离而低导电.3 移性: 银、

8、铜都是属材质容发性氧化、还原作用造成锈化及移现象因电位差的同银比铜在电位差趋动下容发生银迁移Silver Migration.c. 碳墨贯孔Carbon Through Hole用纸质基板. 碳墨胶油墨中的石墨具有像银的移特性石墨所担当的角色仅仅是作简单的讯号传递者所以 PCB 业界对积层板除碳墨胶与基材的密着性、翘 曲外并没有特别要求.石墨因有好的耐磨性所以 Carbon Paste 最早期 是被应用来取代 Key Pad 及手指上的镀而后延伸到扮演跳线功能.碳墨贯孔印刷电板的负载电通常设计的很低所以业界大都采用 XPC 等级至于厚方面在考虑轻、薄、短、小与印刷贯孔性因素下常通选用 0.8、

9、1.0 或 1.2mm 厚板材.d. 室温冲孔用纸质基板 其特征是纸质基板表面温约 40以下即可作 Pitch 为1.78mm 的 IC 密 集孔的冲模孔间会发生痕并且以减低冲模时纸质基板却所造成线 精准的偏差该类纸质基板非常适用于细线及大面积的印刷电板.e. 抗电压Anti-Track用纸质基板 人类的生活越趋精致对物品的要求且也就越讲就短小轻薄当印刷电板的线设计越密集线距也就越小且在高功能性的要求下电负载变大 那么线间就容因发生电弧破坏基材的绝缘性而造成电纸质基板业界为解决该类问题有供应采用特殊背胶的铜箔所制成的抗电压 用纸质基板2.1.2 环氧树脂 Epoxy Resin 是目前印刷线板

10、业用途最广的底材.在液态时称为清漆或称凡水Varnish 或称为 A-stage 玻璃布在浸胶半干成胶片后再经高温软化液化而呈现黏着性而用于双面基板制作或多层板之压合用称 B-stageprepreg 经此压合再硬化而无法回复之最终状态称为 C-stage.2.1.2.1 传统环氧树脂的组成及其性质用于基板之环氧树脂之单体一向都是 Bisphenol A 及 Epichlorohydrin 用 dicy 做为架桥剂所形成的聚合物.为通过燃性试验Flammability test 将上述仍在液态的树脂再与 Tetrabromo-Bisphenol A 反应而成为最熟知 FR-4 传统环氧树脂.现

11、将产品之主要成份于后: 单体 -Bisphenol A 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 -Ethylene glycol monomethy ether EGMME Dimethy formamide DMF 及稀释剂 Acetone MEK.填充剂Additive -碳酸钙、硅化物、 及氢氧化铝 或 化物等增加难燃效果. 填充剂可调整其 Tg.A. 单体及低分子之树脂 典型的传统树脂一般称

12、为双功能的环气树脂 Difunctional Epoxy Resin见图 3.2.为达到使用安全的目的特于树脂的分子结构中加入溴原子使产生部份碳溴之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容被点燃万一已点燃在燃烧环境消失后能自己熄灭而再继续延烧.见图 3.3.此种难燃材炓在 NEMA 规范中称为 FR-4.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电常数很低与铜箔的附着很强与玻璃纤维结合后之挠性强很错等.B. 架桥剂硬化剂 环氧树脂的架桥剂一向都是 Dicey它是一种隐性的 latent 催化剂 在高温160之下才发挥其架桥作用常温中很安定故

13、多层板 B-stage 的胶片才致无法储存. 但 Dicey 的缺点却也少第一是吸水性 Hygroscopicity第二个缺点是难溶性.溶掉自然难以在液态树脂中发挥作用.早期的基板商并解下游电板装配工业问题那时的 dicey 磨的是很细其溶掉的部份混在底材中经长时间聚集的吸水后会发生针状的再结晶 造成许多爆板的问题.当然现在的基板制造商都很清处它的严重性因此已改善此点.C. 速化剂用以加速 epoxy 与 dicey 之间的架桥反应 最常用的有两种即 BDMA 及 2-MI.D. Tg 玻璃态转化温高分子聚合物因温之逐渐上升导致其物性质渐起变化由常温时之无定形或部份结晶之坚硬及脆性如玻璃一般的

14、物质而转成为一种黏滞非常高柔软如橡皮一般的另一种状态.传统 FR4 之 Tg 约在 115-120之间已被使用多但近来由于电子产品各种性能要求愈来愈高所以对材的特性也要求日益严苛如抗湿性、抗化性、抗溶剂性、抗热性 尺寸安定性等都要求改进以适应广泛的用途 而这些性质都与树脂的 Tg 有关 Tg 提高之后上述各种性质也都自然变好.如 Tg 提高后 a.其耐热性增强 使基板在 X 及 Y 方向的膨胀减少使得板子在受热后铜线与基材之间附着致减弱太多使线有较好的附着. b.在 Z 方向的膨胀减小后使得通孔之孔壁受热后被底材所断.c. Tg 增高后其树脂中架桥之密必定提高很多使其有好的抗水性及防溶剂性使板

15、子受热后发生白点或织纹显而有好的强及介电性.至于尺寸的安定性由于自动插装或表面装配之严格要求就为重要.因而近来如何提高环氧树脂之Tg 是基板材所追求的要务.E. FR4 难燃性环氧树脂 传统的环氧树脂遇到高温着火后无外在因素予以扑灭时会停的一直燃烧下去直到分子中的碳氢氧或氮燃烧完毕为止.在其分子中以溴取代氢的位置使可燃的碳氢键化合物一部份改换成可燃的碳溴键化合物则可大大的低其可燃性.此种加溴之树脂难燃性自然增强很多但却低树脂与铜皮以及玻璃间的黏着而且万一着火后会放出剧毒的溴气会带来的后果.3.1.2.2 高性能环氧树脂Multifunctional Epoxy 传统的 FR4 对今日高性能的线

16、板而言已经从心 故有各种同的树脂与原有的环氧树脂混合以提升其基板之各种性质A. Novolac 最早被引进的是酚醛树脂中的一种叫 Novolac 者 由 Novolac 与环氧氯丙烷所形成的酯类称为 Epoxy Novolacs见图 3.4 之反应式. 将此种聚合物混入 FR4 之 、树脂 可大大改善其抗水性 抗化性及尺寸安定性 Tg 也随之提高缺点是酚醛树脂本身的硬及脆性都很高而钻头加之抗化性能增强对于因钻孔而造成的胶渣 Smear 除去而造成多层板 PTH 制程之困扰.B. Tetrafunctional Epoxy 另一种常被添加于 FR4 中的是所谓 quot 四功能的环氧树脂 quot TetrafunctionalEpoxy Resin .其与传统 quot 双功能 quot 环氧树脂同之处是具体空间架桥 见图3.5Tg 较高能抗较差的热环境且抗溶剂性、抗化性、抗湿性及尺寸安定性也好很多而且会发生像 Novolac 那样的缺点.最早是美国一家叫 Polyclad 的基板厂所引进的.四功能比起 Novolac 来还有一种优点就是有好的均匀混