PCB基材及工艺设计工艺标准ppt课件

1、 PCB用基板材料PCB专业知识第二讲 PCB用基板资料程 杰 业务经理/市场部方东炜 技术效力工程师/工艺部 PCB用基板材料双面PCB用基材组成 双面覆铜板单面PCB用基材组成 单面覆铜板多层PCB用基材组成 铜箔 半固化片 芯板铜箔半固化片覆铜板半固片铜箔 PCB用基板材料覆铜板覆铜板半固化片半固化片 PCB用基板材料覆铜板消费流程 PCB用基板材料上胶机压机覆铜板主要消费设备覆铜板主要消费设备 PCB用基板材料生益CCL自动分发线生益小板自动开料机 PCB用基板材料半固化片 在多层电路板层压时运用的半固化片，是覆铜板在制造过程中的半废品。 在环氧玻纤布覆铜板消费过程中，玻纤布经上胶机上

2、胶并烘干至“B阶 B阶是指高分子物曾经相当部分关联，但此时物料依然处于可溶、可熔形状，此种半废品俗称黏结片。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卖，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。它们的消费过程是一样的。半固化片半固化片半固化片消费车间半固化片消费车间 PCB用基板材料PCB用基材的分类： 1、按加强资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

3、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)非阻燃型UL94-HB级 PCB用基板材料非阻燃型阻燃型（V-0、V-1）刚性板纸基板XPC、XXXPC复合基板CEM-2、CEM-4玻纤布基板G-10、G-11挠性板聚酯薄膜挠性覆铜板、聚酰亚胺薄膜挠性覆铜板 PCB用基板材料环氧玻纤布基板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一切质量中用途最广、用量最大的一类。广泛用于挪动通讯，数字电视，卫星，雷达等产品中。在全世界

4、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规范中，环氧玻纤布覆铜板有四种型号：G10(不组燃、G11(保管热强度，不阻燃、FR-4阻燃、FR-5(保管热强度，阻燃。目前环氧玻纤布覆铜板中，FR-4板用量占90%以上，它曾经开展成为可适用于不同用途环氧玻纤布覆铜板的总称； PCB用基板材料环氧玻纤布基板主要组成: E型玻纤布(Glass Fiber Paper)型号 7628、2116、1080、3313、1500、106等 环氧树脂 Resin 双官能团树脂、多官能团树脂； 铜箔Copper 电解铜箔1/3OZ,1/2OZ,1 0Z,2 0Z,3 0Z,5 0Z) 压

5、延铜箔主要运用在绕性覆铜板上 固化剂 DICY NOVOLAC 玻璃布 PCB用基板材料玻璃布 常见的半固化片规格型号10802116L2116A2116H15007628L7628A7628H7628M厚度mil344.55677.59.38 PCB用基板材料树脂 基板资料消费过程中，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。 PCB用基板材料铜箔 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反复辊轧

6、而制成的原箔也叫毛箔，根据要求进展粗化处置。由于压延加工工艺的限制，其宽度很难满足刚性覆铜板的要求，所以在刚性覆铜板上运用极少；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，再在公用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下，电堆积而制成铜箔，然后根据要求对原箔进展外表处置、耐热层处置和防氧化等一系列的外表处置。 PCB用基板材料复合基板(composite epoxy material)面料和芯料由不同的加强资料构成的刚性覆铜板，称为复合基覆铜板。这类板主要是CEM系列覆铜板。其中CEM-1(环氧纸基芯料)和CEM-3(环氧玻璃无纺布芯料)是

7、CEM中两个重要的种类。具有优良的机械加工性，适宜冲孔工艺；由于加强资料的限制，普通板材最薄厚度为0.6mm，最厚为2.0mm;填料的不同可以使得基材有不同功能：如适宜LED用的白板、黑板；家电行业用的高CTI板等等； CEM-1CEM-1覆铜板的构造：由两种不同的基材组成，即面料是玻纤布，芯料是纸或玻璃纸，树脂均是环氧树脂。产品以单面覆铜板为主；CEM-1覆铜板的特点：产品的主要性能优于纸基覆铜板；具有优良的机械加工性；本钱低于玻纤覆铜板； CEM-3CEM-3是性能程度、价钱介于CEM-1和FR-4之间的复合型覆铜板层压板，这种板材用浸渍环氧树脂的玻纤布作板面，环氧树脂玻纤纸作芯料，单面或

8、双面覆盖铜箔后热压而成。 PCB用基板材料复合基板CEM加强资料料 玻璃纸或纤维纸 CEM-3 玻璃纸 CEM-1 纤维纸 玻璃布 7628为主要 填料 氢氧化铝、滑石粉等等玻纤纸 PCB用基板材料铜箔玻璃布面料芯料玻璃布面料铜箔复合基板构造 PCB用基板材料CEM-1覆覆 铜铜 板板 生生 产产流流 程程玻 纤 布上 胶芯 料一 遍 上 胶 （ 水 溶 性 树 脂 ）面 料 树 脂木 浆 纸 纸二 遍 上 胶 （ 环 氧 树 脂 ）铜 箔组 合面 料CEM-1覆 铜 板热 压 PCB用基板材料CCL厚度分布范围厚度分布范围FR-4 Min. 0.05mm to Max. 3.2mmCEM-3

9、 Min. 0.6mm to Max. 1.6mm PCB用基板材料积层电路板板材：覆铜箔树脂RCC 覆铜箔树脂RCC 定义：RCC是在极薄的电解铜箔厚度普通不超越18um)的粗 化面上精细涂覆上一层或两层特殊的环氧树脂或其他高性能树脂树脂厚度普通60-80um，经烘箱枯燥脱去溶剂、树脂半固片到达B阶构成的。RCC在HDI多层板的制造过程中，取代传统的黏结片与铜箔的作用，作为绝缘介质的导电层，可以采用非机械钻孔技术通常为激光成孔等新技术构成微孔，到达电气连通，从而实现印制板的高密度化。 PCB用基板材料积层电路板板材：覆铜箔树脂RCC 覆铜箔树脂RCC RCC的组成：RCC是在超薄铜箔的粗化面

10、上涂覆一层能满足特定性能要求的高性能树脂组合物，然后经烘箱枯燥半固化，在铜箔的粗化面上构成一层厚度均匀的树脂而构成，构造图如下： 树脂层30-100um铜箔普通9、12、18um PCB用基板材料生益普通FR-4 (S1141)性能目的 PCB用基板材料基材常见的性能目的：Tg温度 玻璃化转变温度Tg) 目前FR-4板的Tg值普通在130-140度，而在印制板制程中，有几 个工序的问题会超越此范围，对制品的加工效果及最终形状会产生一定的影响。因此，提高Tg是提高FR-4耐热性的一个主要方法。其中一个重要手段就是提高固化体系的关联密度或在树脂配方中添加芳香基的含量。在普通FR-4树脂配方中，引入

11、部分三官能团及多功能团的环氧树脂或是引入部分酚酫型环氧树脂，把Tg值提高到160-200度左右。 PCB用基板材料?176.99C(I)?170.43C?182.38C?177.30C(I)?171.75C?178.88C?-0.35?-0.30?-0.25?-0.20?热流(W/g)?80?100?120?140?160?180?200?温度(C)?样品: 7A?大小: 18.5000 mg?方法: DSC220?DSC?目录: D:检验结果DSC检验结果7A?运行日期: 2005-01-11 14:37?仪器: DSC Q10 V9.0 Build 275?向上放热?Universal V

12、4.1D TA Instruments PCB用基板材料基材常见的性能目的：介电常数DK介电常数 随着电子技术的迅速开展，信息处置和信息传播速度提高，为了扩展通讯通道，运用频率向高频领域转移，它要求基板资料具有较低的介电常数e和低介电损耗正切tg。只需降低e才干获得高的信号传播速度，也只需降低tg,才干减少信号传播损失。 (关于介电常数e和介电损耗正切tg和传播速度、传播损失的关系详见特殊板材：PTFE一章) PCB用基板材料基材常见的性能目的：热膨胀系数 热膨胀系数CTE 随着印制板精细化、多层化以及BGA,CSP等技术的开展，对覆铜板尺寸的稳定性提出了更高的要求。覆铜板的尺寸稳定性虽然和消

13、费工艺有关，但主要还是取决于构成覆铜板的三种原资料：树脂、加强资料、铜箔。通常采取的方法是1对树脂进展改性，如改性环氧树脂2降低树脂的含量比例,但这样会降低基板的电绝缘性能和化学性能；铜箔对覆铜板的尺寸稳定性影响比较小。 PCB用基板材料S1170与普通F R - 4 的 TMA 曲线01020304050607080050100150200250300温度（C ）尺寸变化值( u m )普通F R -4S1170TMA曲线图 PCB用基板材料基材常见的性能目的：UV阻挠性能 UV阻挠性能 今年来，在电路板制造过程中，随着光敏阻焊剂的推行运用，为了防止两面相互影响产生重影，要求一切基板必需具有

14、屏蔽UV的功能。 阻挠紫外光透过的方法很多，普通可以对玻纤布和环氧树脂中一种或两种进展改性，如使器具有UV-BLOCK和自动化光学检测功能的环氧树脂。 PCB用基板材料几种高性能板材耐CAF板材无卤素板材ROHS规范和符合ROHS规范板材聚四氟乙烯(PTFE)PPE玻纤布覆铜板BT PCB用基板材料高性能板材：耐CAF板材耐CAF板材 随着电子工业的飞速开展，电子产品轻、薄、短、小化，PCB的孔间距和线间距就会变的越来越小，线路也越来越细密，这样一来PCB的耐离子迁移性能就变的越来越注重。离子迁移Conductive Anodic Filament 简称CAF，最先是由贝尔实验室的研讨人员于1

15、955年发现的，它是指金属离子在电场的作用下在非金属介质中发生的电迁移化学反响，从而在电路的阳极、阴极间构成一个导电通道而导致电路短路。 PCB用基板材料为什么会提出耐离子迁移性？随着电子产品的多功能化与轻薄小型化，使得线路板的线路与孔越来越细密，绝缘间隔更加短小，这对绝缘基材的绝缘性能要求更高。特别是在潮湿环境下，由于基材的吸潮性，玻璃与树脂界面结合为最薄弱点，基材中可水解的游离离子缓慢聚集，这些离子在电场作用下在电极间挪动而构成导电通道 ，假设电极间间隔越小，构成通道时间越短，基材绝缘破坏越快。过去由于线路密度小，电子产品运用10万小时以上也没有问题，如今密度高也许1万小时就发生绝缘性能下

16、降的景象。因此对基材提出了耐离子迁移的问题。 PCB用基板材料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电子产品运用寿命缩短。3能耗提高。4绝缘破坏，能够出现短路而发生火灾平安问题。 PCB用基板材料高性能板材：耐CAF板材 耐CAF板材迁移的方式 离子迁移的方式有孔与孔Hole To Hole、孔与线Hole To Line、线与线 Line To Line、层与层Layer To Layer，其中最容易发生在孔与孔之间。如以下图所示: PCB用基板材料离子迁移的四种情形a孔间 b导线与孔 c层间 d导线间Anode CathodeE-glass fibers10

17、m m dia.PWBCAF Anode CathodePWBCAFE-glass fibers10 m m dia.Anode CathodePWBCAFE-glass fibers10 mm dia.(a)(d)(b)(c)AnodeCathode PCB用基板材料 Test Condition ：85、85%RH，DC 50V Sample Construction ：TH-TH 0.65 mm, Space 0.25 mm, L-L 0.10 mm Sample Type：FR-4 S1170 PCB用基板材料普通S1141和S1141KF耐离子迁移产品对比图1.00E+081.10E

18、+092.10E+093.10E+094.10E+095.10E+096.10E+097.10E+098.10E+099.10E+091.01E+101h62h123h184h245h306h367h428h489h550h611h672h733h794h855h916h977h时间电阻值(欧姆)普通FR-4 S1141耐CAF FR-4 S1141 KF PCB用基板材料板材的开展趋势：两大开展趋势 无卤化； 无铅化； PCB用基板材料ROHS规范 ROHS规范定义 RoHS是(the Restriction of the use of certain hazardous substance

19、s in electrical and electronic equipment)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(PBB)及聚溴联苯醚(PBDE)含量进展限制。 不符合ROHS规范有害物质 RoHS一共列出六种有害物质，包括：铅Pb，镉Cd，汞Hg，六价铬Cr6，聚溴联苯PBB，聚溴联苯醚PBDE。 ROHS规范实施时间 欧盟将在2019年7月1日实施RoHS，届时，不符合规范的电气电子产品将不允许进入欧盟市场。 ROHS工艺实施 目前印制板采用的无铅化外表处置方法有涂覆可焊性有机维护层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

20、锡等。这些外表处置方法有的在印制板产品得到大量运用，有的还在推行中。无铅焊锡热风整平工艺与设备也已进入试用之中。 PCB用基板材料板材的开展趋势：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衔接盘上可焊性锡铅涂覆层，有热风整平锡铅焊料或电镀锡铅构成；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。 PCB用基板材料性能板材:无卤素板材无卤素板材，还有以下的其他称谓： 环保型覆铜板 Environmental Protection CCL 无卤型覆铜板 Halogen-Free CCL

21、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 PCB用基板材料高性能板材：无卤素板材无卤素板材定义： 阻燃性到达UL94 V-0级。 不含卤素JPCA规范: Cl900ppm、Br900ppm)、锑、 红磷等，板材熄灭时发烟量少、 难闻气味少。 在消费、加工、运用、火灾、废弃处置回收、掩埋、 熄灭 过程中，不会产生对人体和环境有害的物 质。 普通性能与普通板材一样，到达IPC-4101规范。 P

22、CB加工性与普通板材根本一样。 以后它还要求节能、能回收利用。 PCB用基板材料高性能板材:无卤素板材无卤素板材开发背景一： 电子工业的飞速开展，导致了电气电子产品废弃物WEEE骤增。据统计，欧盟每年产生的WEEE高达六百万吨人均14kg，估计未来2-3年将增至约900万吨！报废的电器在处置、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)呵斥污染。据有关资料显示，我国每年有数千吨印制线路板遗弃并混进普通生活渣滓。 PCB用基板材料高性能板材:无卤素板材无卤素板材开发背景(二)：上世纪七、八十年代，德国和意大利阻燃剂有专家以为吸入Sb2O3粉尘会致肺癌。1982年，瑞士联邦

23、研讨所发现，含卤化合物不完全熄灭时熄灭温度510630会产生二噁英。1985年，德国绿色和平组织员在含溴化合物资料熄灭产物中检查出二噁英。 同时，荷兰牧场主反映，熄灭含溴化合物废弃产品时，检测到烟尘中有二噁英化学构造物质。上世纪九十年代中期，日本厚生省指出，在熄灭炉废气中发现二噁英。 PCB用基板材料高性能板材:无卤素板材如何制造无卤素PCB板 环保型PCB不仅要求采用环保型覆铜板，也要求所用化学原料和制造工艺的环保化，例，用次亚磷酸钠或硼氢化物作复原剂进展化学镀铜，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。 PCB用基板材料板材的开展趋势：无铅化无铅化： (1)印制板上涂覆锡铅焊料早就存在，并且是目前运用最多、可焊性最有效的印制板衔接盘维护层。印制板外表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2019年7月前将完全被取消。 目前印制板采用的无铅化外表处置方法有涂覆可焊性有机维护层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。这些外表处置方法有的在印制板产品得到大量运用，有的还在推行中。无铅焊锡热风整平工艺与设备也已进入