《CB基材及工艺设计》课件

CB基材及工艺设计本课件主要介绍CB基材的种类、特性、应用及工艺设计，以及相关的材料选择、制备工艺和性能测试。课程目标11.了解CB基材的分类和特性深入理解各种CB基材的组成、结构、性能和应用，并掌握其选用原则。22.掌握CB基材的工艺设计学习CB基材的加工工艺流程，包括表面处理、层压、成型等步骤，并能够根据需求进行工艺设计。33.熟悉CB基材在PCB制造中的应用了解CB基材在印刷电路板制造过程中的作用，并掌握其与其他材料的配合使用。44.培养独立分析问题和解决问题的能力通过案例分析和实践操作，培养学生对CB基材的理解和应用能力，并能够独立解决实际问题。CB基材简介CB基材是指用于制造印刷电路板(PCB)的核心材料。CB基材通常由铜箔、绝缘基材和预浸料组成，它们共同决定了PCB的性能和功能。CB基材是PCB制造的基础，它决定了PCB的电气性能、机械强度、热性能和抗化学性等关键属性。CB基材分类有机基材主要由树脂、玻璃纤维布和填料组成。陶瓷基材以陶瓷材料为基材，具有优异的耐高温、耐腐蚀等性能。金属基材采用金属材料作为基材，具有良好的导电性和导热性。复合基材将两种或多种材料组合在一起，以提高其性能。铜箔铜箔类型铜箔分为电解铜箔和轧制铜箔，电解铜箔精度更高，应用于高密度电路板，轧制铜箔成本更低，应用于低密度电路板。厚度和宽度铜箔的厚度和宽度会影响电路板的性能，厚度较厚的铜箔可以提高电路板的导电性，宽度较厚的铜箔可以提高电路板的电流承载能力。表面处理工艺铜箔表面处理可以提高铜箔的耐蚀性，常见的表面处理工艺包括电镀、化学镀和物理镀等。绝缘基材绝缘基材是PCB的重要组成部分，用于隔离导体，防止电流短路。常见绝缘基材有环氧树脂板、聚酰亚胺板、聚四氟乙烯板等。绝缘基材的性能指标包括介电常数、介电强度、耐热性、耐湿性、耐化学性等，对PCB的性能影响很大。预浸料预浸料卷材预浸料通常以卷材形式提供，便于加工和存储。层压板预浸料通过层压工艺制成多层板，用于制造各种电子产品。显微镜下的预浸料预浸料由树脂和纤维材料组成，树脂浸润纤维形成均匀的结构。PCB制造工艺流程1基材制备包括铜箔、绝缘基材和预浸料的准备工作。铜箔要进行表面处理，以提高附着力。绝缘基材需要根据需求选择不同的材质和厚度。预浸料则要进行均匀浸渍，确保树脂的分布均匀。2覆铜板制作将铜箔压合在绝缘基材上，形成覆铜板。可制作单面、双面或多层覆铜板，根据电路设计需求进行选择。3成型工艺覆铜板经过钻孔、镀孔、蚀刻等步骤，形成电路的形状。表面处理可以提高PCB的耐腐蚀性和防氧化性。4表面贴装在PCB上贴装电子元器件，包括芯片、电阻、电容等。贴装过程需要精确控制，以确保元器件的牢固性和可靠性。5测试与包装完成所有步骤后，需要进行测试，以确保PCB的质量和性能符合要求。最后进行包装，以便运输和储存。铜箔拉伸初始状态铜箔卷材进入拉伸机，并被夹紧在拉伸辊之间。拉伸过程通过调整拉伸辊之间的距离，对铜箔进行拉伸，使铜箔的厚度变薄。拉伸效果拉伸后的铜箔具有更高的延展性和韧性，可以更好地满足电路板的制作要求。质量控制拉伸过程中需要严格控制拉伸速度、温度和拉伸倍数，以确保铜箔的均匀性和质量。铜箔表面处理1粗化处理增加表面粗糙度2清洁处理去除表面污染物3电镀处理增强表面电镀性能4保护处理防止氧化腐蚀铜箔表面处理是PCB制造中的重要环节。它通过一系列物理和化学处理，改善铜箔表面的物理和化学性质，以满足不同应用需求。基材表面处理1清洁去除表面污染物2粗化提高表面粗糙度3微蚀去除氧化层4镀前处理为后续镀层做准备基材表面处理步骤，确保表面清洁，提高附着力。表面清洁去除表面污染物，如油污、灰尘等。粗化提高表面粗糙度，增强附着力。微蚀去除氧化层，提高镀层质量。镀前处理为后续镀层做准备，如镀锡或镀镍。预浸料制备1原材料准备选择合适的树脂、玻璃纤维布等材料。2混合搅拌将树脂和溶剂混合，并加入固化剂等添加剂。3浸渍将玻璃纤维布浸泡在树脂混合液中。4干燥固化将浸渍好的玻璃纤维布进行干燥和固化。预浸料制备是PCB生产的重要环节之一。它涉及多个步骤，包括原材料准备、混合搅拌、浸渍和干燥固化等。制备工艺对预浸料的性能和质量起着关键作用。预浸料性能检测预浸料性能检测是PCB制造的关键步骤之一，直接影响PCB的最终质量和可靠性。1机械性能抗拉强度、弯曲强度、剪切强度等2电气性能介电常数、介电损耗、击穿电压等3热性能玻璃化转变温度、热膨胀系数等4化学性能耐溶剂性、耐湿性、耐腐蚀性等5外观性能颜色、光泽度、表面平整度等通过严格的检测，确保预浸料符合设计要求，为后续PCB制造提供可靠保障。单面覆铜板制作基材裁切将绝缘基材裁剪成所需尺寸，确保尺寸精度和表面清洁。铜箔粘合将铜箔与基材表面紧密粘合，使用专用胶水，确保粘合牢固，无气泡。热压成型将铜箔与基材在热压机中进行热压，使铜箔与基材牢固结合，同时消除气泡。表面处理对单面覆铜板进行表面处理，如除油、研磨等，以提高表面质量。检验包装对单面覆铜板进行检验，确保符合质量标准，然后进行包装。双面覆铜板制作1层压将单面覆铜板与预浸料叠加，经过高温高压层压而成，使铜箔与基材牢固结合。2钻孔在层压好的双面覆铜板上钻孔，以便后续的电路连接。3镀孔通过电镀工艺在钻孔的孔壁上镀上一层金属，提高其导电性。多层板制作1内层制作铜箔、绝缘基材、预浸料等层压在一起，形成多层结构。2层压将内层进行层压，使多个内层紧密结合在一起。3钻孔在层压后的多层板上进行钻孔，形成通孔，连接各个层。4电镀在通孔内进行电镀，形成导电路径，连接各个层。5外层制作在多层板的表面制作外层电路。多层板制作工艺复杂，需要严格控制各步骤的精度和质量，以确保最终产品的性能和可靠性。PCB成型工艺1层压将铜箔、绝缘基材、预浸料按照设计叠加，在高温高压下压制成型，形成多层电路板。2钻孔在层压后的板材上钻孔，为元器件的引线和过孔提供通道。3镀孔通过电镀将金属层沉积在钻孔壁上，形成导电层。4蚀刻使用化学方法去除不需要的铜箔，留下电路图形。5表面处理对PCB表面进行处理，增强其耐腐蚀性和可焊性，便于元器件焊接。6丝印将阻焊油墨印刷在PCB表面，形成阻焊层，防止电路图形被腐蚀。钻孔1钻孔PCB钻孔是一种重要的工艺2钻头选择合适的钻头3钻孔参数设置钻孔速度、深度等4钻孔质量确保孔径、位置精度钻孔是PCB制造过程中的一项重要工艺，它决定了PCB的连接能力和性能。选择合适的钻头和钻孔参数是获得高质量钻孔的关键。镀孔目的将钻孔中的铜填充到所需厚度，确保电路连接可靠。工艺流程包括预处理、化学镀铜、电镀铜、后处理等步骤。化学镀铜利用化学反应在孔壁上沉积一层铜，形成薄铜层。电镀铜在电解液中进行电化学反应，在化学镀铜层上沉积厚铜层。后处理包括清洗、干燥等步骤，确保镀层质量。蚀刻1化学蚀刻使用化学溶液溶解不需要的铜。2曝光显影通过光刻技术将电路图形转移到覆铜板上。3图形设计根据电路图设计PCB的图形。蚀刻是PCB制造中的重要步骤，通过蚀刻去除不需要的铜，最终形成电路板的图形。表面处理1电镀电镀可以增强PCB的耐腐蚀性、导电性和焊接性。2喷涂喷涂可以为PCB提供保护层，防止氧化和腐蚀。3氧化氧化可以提高PCB的耐腐蚀性和耐磨性。丝印1丝网印刷将电路图图形转移到PCB2油墨印刷使用特殊油墨进行印刷3烘烤固化将油墨固定在PCB上4清洗去除多余油墨丝印是PCB制造中的关键工艺之一。丝印工艺将电路图图形转移到PCB上，通过使用特殊油墨印刷，再进行烘烤固化，最后清洗去除多余油墨，最终形成所需的电路图案。吸波材料吸波材料简介吸波材料是指能吸收电磁波的材料。它能将照射到其表面的电磁波能量转化为热能或其他形式的能量，从而降低反射波的强度，达到隐形或抗干扰的效果。应用领域吸波材料广泛应用于军事、电子、通讯等领域。例如，在军事领域，吸波材料用于隐形飞机、舰艇、导弹等武器装备，以降低雷达探测的概率。分类吸波材料可分为磁性吸波材料、介质吸波材料和复合吸波材料。不同的吸波材料具有不同的吸收频率和吸收效率。导热材料导热性能导热材料可以有效地将热量从热源传递到散热器，降低器件温度，提高可靠性。类型常见导热材料包括导热硅脂、导热垫、导热石墨片，以及导热金属材料等。绝缘材料阻碍电流绝缘材料可以阻止电流在不同导体之间流动，确保电路的正常运作。保护安全绝缘材料可以防止漏电，降低触电风险，保障人身安全。广泛应用各种类型的绝缘材料广泛应用于电子设备、电气设备以及各种电气系统中。柔性基材柔性电路板柔性电路板（FPC）采用柔性基材，可弯曲折叠，应用于可穿戴设备、智能手机等。应用领域可穿戴设备智能手机平板电脑医疗设备阻燃基材阻燃特性阻燃基材可以有效地抑制燃烧，防止火灾蔓延，提高产品安全性。应用领域广泛应用于消费电子、汽车、航空航天等领域，提高产品安全性。环保要求阻燃基材的环保性能受到越来越重视，环保材料的使用是发展方向。材料种类常见的阻燃基材包括玻璃纤维、陶瓷纤维、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺等。环保PCB设计环保材料选择环保材料，例如无铅合金，无卤阻燃剂。绿色制造减少废弃物排放，优化生产流程。节能减排降低能耗，减少二氧化碳排放。回收利用提高PCB的回收率，减少资源浪费。未来发展趋势高密度互连小型化和高集成度是趋势，PCB设计将更加复杂，高密度互连技术将成为关键。柔性电路板柔性电路板应用领域不断扩大，可弯曲、折叠的特性将为电子设备带来更多可能性。智能制造数字化和自动化将推动PCB制造向智能化方向发展，提高生产效率和产品质量。