PCB板材质选择及工艺要求

PCB材质选择及工艺要求 www.513040.com PCB基材的分类： 1:按增强 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 不同（最常用的分类 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ） 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) 非阻燃型（UL94-HB级） www.513040.com 非阻燃型 阻燃型（V-0、V-1） 刚性板 纸基板 XPC、XXXPC FR-1、FR-2、FR-3 复合基板 CEM-2、CEM-4 CEM-1、CEM-3 CEM-5 玻纤布基板 G-10、G-11 FR-4、FR-5 PI板、PTFE板、BT板、PPE（PPO）板、CE板 等。 涂树脂铜箔（RCC）、金属基板、陶瓷基板等(特殊材料） 柔性板 聚酯薄膜柔性覆铜板、聚酰亚胺薄膜柔性覆铜板 www.513040.com 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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中，环氧玻纤布覆铜板有四种型号：G10(不组燃）、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； www.513040.com 环氧玻纤布基板主要组成: E型玻纤布型号 7628、2116、1080、3313、1500、106等 环氧树脂 双官能团树脂、多官能团树脂； 铜箔 电解铜箔（1/3OZ,1/2OZ,1 0Z,2 0Z,3 0Z,5 0Z) 压延铜箔（主要应用在绕性覆铜板上） 固化剂 DICY NOVOLAC 玻璃布 www.513040.com 玻璃布 常见的半固化片规格： 型号 1080 2116L 2116A 2116H 1500 7628L 7628A 7628H 7628M 厚度 mil 3 4 4.5 5 6 7 7.5 9.3 8 www.513040.com 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。 www.513040.com 复合基板 面料和芯料由不同的增强材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CEM中两个重要的品种。 具有优异的机械加工性，适合冲孔工艺； 由于增强材料的限制，一般板材最薄厚度为0.6mm，最厚为2.0mm; 填料的不同可以使得基材有不同功能：如适合LED用的白板、黑板； 家电行业用的高CTI板等等； CEM-1 CEM-1覆铜板的结构：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；具有优异的 机械加工性；成本低于玻纤覆铜板； CEM-3 CEM-3是性能水平、价格介于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，单面或双面覆盖铜箔后热压而成。 www.513040.com 复合基板CEM增强材料料 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 www.513040.com 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 度一般不超过18um)的粗化面上精密涂覆上 一层或两层特殊的环氧树脂或其他高性能树 脂（树脂厚度一般60-80um），经烘箱干燥 脱去溶剂、树脂半固片达到B阶形成的。RCC 在HDI多层板的制作过程中，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）形成微孔，达到电气连通，从而 实现印制板的高密度化。 www.513040.com 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，然后经烘箱干燥半固化，在铜箔的粗化面上形成一 层厚度均匀的树脂而构成，结构图如下： 树脂层30-100um 铜箔一般9、12、18um www.513040.com 普通基材常见的性能指标  Tg温度 介电常数DK 热膨胀系数  UV阻挡性能 www.513040.com 基材常见的性能指标：Tg温度 玻璃化转变温度（Tg) 目前FR-4板的Tg值一般在130-140度，而在印制板制程中 ，有几个工序的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 会超过此范围，对制品的加工效果及 最终状态会产生一定的影响。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增加芳香基的含量。在一般 FR-4树脂配方中，引入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 www.513040.com 基材常见的性能指标：介电常数DK 介电常数 随着电子技术的迅速发展，信息处理和信息传播 速度提高，为了扩大通讯通道，使用频率向高频 领域转移，它要求基板材料具有较低的介电常数e 和低介电损耗正切tg。只有降低e才能获得高的信 号传播速度，也只有降低tg,才能减少信号传播损 失。越低信号传播损失越少. www.513040.com 基材常见的性能指标：热膨胀系数 热膨胀系数（CTE） 随着印制板精密化、多层化以及BGA,CSP等技术 的发展，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生产工艺有关， 但主要还是取决于构成覆铜板的三种原材料：树 脂、增强材料、铜箔。通常采取的方法是（1）对 树脂进行改性，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。 www.513040.com 基材常见的性能指标：UV阻挡性能 UV阻挡性能 近年来，在电路板制作过程中，随着光敏阻焊剂的推广 使用，为了避免两面相互影响产生重影，要求所有基板必 须具有屏蔽UV的功能。 阻挡紫外光透过的方法很多，一般可以对玻纤布和环氧 树脂中一种或两种进行改性，如使用具有UV-BLOCK和自动 化光学检测功能的环氧树脂。 www.513040.com 几种高性能板材  耐CAF板材  聚四氟乙烯板材(PTFE)  BT板材  符合ROHS标准板材  无卤素板材 www.513040.com 高性能板材：耐CAF板材 耐CAF板材 随着电子工业的飞速发展，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重视。离子迁移（Conductive Anodic Filament 简称CAF），最先是由贝尔实验室的研究人员于 1955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应，从而在电路的阳极、阴极间形成一个导 电通道而导致电路短路 耐CAF板材迁移的形式 离子迁移的形式有孔与孔（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。 www.513040.com 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）电子产品使用寿命缩短。  3）能耗提高。  4）绝缘破坏，可能出现短路而发生火灾安全问题。 www.513040.com 高性能板材：聚四氟乙烯 聚四氟乙烯(PTFE铁氟龙):是高频板印制 板的主要基材 聚四氟乙烯分子是对称结构且具有优势的物 理、化学和电器性能，在所有树脂中，PTFE的 介电常数和介质损耗角正切最小。 www.513040.com 高性能板材：BT BT BT板全名覆铜箔聚酰亚胺玻璃纤维层亚板。 BT板具有很高的Tg、优秀的介电性能、低热膨 胀率、良好的机械特性等性能。使其在HDI板中 得到了广泛的应用。经过不断的发展，现在已 经有10多个品种：高性能覆铜板、芯片载板、 高频覆铜板、涂树脂铜箔等。 www.513040.com ROHS标准 ROHS标准定义 RoHS是《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》(the Restriction of the use of certain hazardous substances 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)含量进行限制。 不符合ROHS标准有害物质 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标准实施时间 欧盟在2006年7月1日实施RoHS，届时，不符合标准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。无铅焊锡热风整平工艺与设 备也已进入试用之中。 www.513040.com 板材的发展趋势：两大发展趋势  无卤化；  无铅化； www.513040.com 无卤素板材 无卤素板材定义： ①阻燃性要达到UL94 V-0级。 ②不含卤素（JPCA标准: Cl≤900ppm、Br≤900ppm)、锑、 红磷等，板材 燃烧时发烟量少、难闻气味少。 ③ 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。 ④具有一般性能与普通板材相同，达到IPC-4101标准。 ⑤ PCB加工性与普通板材基本相同。 ⑥以后它还要求节能、能回收利用。 www.513040.com 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。无铅 焊锡热风整平工艺与设备也已进入试用之中。 (2)代替锡铅焊料的无铅焊料，有锡银焊料、锡银铅焊料、锡锌焊料，锡铋焊 料、锡银铋焊料等等。现在推广应用较多的是锡银铜焊料（95.5Sn/4Ag/0.5Cu ），熔点在217℃。这种无铅焊料的熔点比锡铅焊料（63Sn/37Pb）熔点183℃ ，高出34℃，无疑在焊接时温度要提高，印制板的耐温性也要提高。无铅焊料 的焊接温度比通常锡铅焊料的焊接温度要高出30℃-40℃，要求印制板基材玻 璃化转化温度（Tg）高，耐热性好；也要求多层板层压与金属化孔可靠，不 可出现受热分层或孔壁断裂。这是无铅化对印制板性能的新要求。 www.513040.com 常用PCB板的性能比较 www.513040.com 常见的PCB表面处理工艺有： 热风整平 有机涂覆（OSP） 化学镀镍/浸金 浸银， 浸锡 电镀镍金（电镀金）  化学镀钯 www.513040.com 热风整平 热风整平又名热风焊料整平，它是在PCB表明涂覆熔锡焊料,并用加热压缩空气吹 平的工艺，使其形成一层即抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整 平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属化合物，其厚度大约有1～2mil。PCB进行热风 整平时要浸在熔化的焊料中，风刀在焊料凝固之前吹平液态焊料，并能够将铜面上 焊料的弯月状最小化和阻止焊料桥接。热风整平分为垂直式和水平式两种，一般认 为水平式较好，主要是水平式热风整平镀层比较均匀，可实现自动化生产。其一般 流程为：微蚀-->预热-->涂覆助焊剂-->喷锡-->清洗 www.513040.com 有机涂覆 OSP OSP不同于其它表面处理工艺之处为：它是在铜和空气间充当阻隔层； 简单地说，OSP 就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。这层膜具有防氧化，耐热 冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；同时又 必须在后续的焊接高温中，能很容易被助焊剂所迅速清除，以便焊接。有机涂覆工艺简 单，成本低廉，使得其在业界被广泛使用。早期的有机涂覆分子是起防锈作用的咪唑和 苯并三唑，最新的分子主要是苯并咪唑。为了保证可以进行多次回流焊，铜面上只有一 层的有机涂覆层是不行的，必须有很多层，这就是为什么化学槽中通常需要添加铜液。 在涂覆第一层之后，涂覆层吸附铜；接着第二层的有机涂覆分子与铜结合，直至二十甚 至上百次的有机涂覆分子集结在铜面。其一般流程为：脱脂-->微蚀-->酸洗-->纯水清洗- ->有机涂覆-->清洗，过程控制相对其他表明处理工艺较为容易. www.513040.com 化学镀镍/浸金（又称化学金） 化学镀镍/浸金实在铜面上包裹一层厚厚的，电性能良好的镍金合金并可以长期保护PCB 。不像OSP那样仅作为防锈阻隔层，其能够在PCB长期使用过程中有用并实现良好的电 性能。另外它也具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性.镀镍的原因是由于 金和铜之间会相互扩散，而镍层可以阻止其之间的扩散，如果没有镍层的阻隔，金将会 在数小时内扩散到铜中去。化学镀镍/浸金的另一个好处是镍的强度，仅仅5um厚度的 镍就可以控制高温下Z方向的膨胀。此外化学镀镍/浸金也可以阻止铜的溶解，这将有益 于无铅焊接.其一般流程为：脱酸洗清洁-->微蚀-->预浸-->活化-->化学镀镍-->化学浸金 ；其过程中有6个化学槽，涉及到近百种化学品，过程比较复杂。 www.513040.com 浸银 浸银工艺介于OSP和化学镀镍/浸金之间，工艺较简单、快速。浸银不是给PCB穿上厚厚 的盔甲，即使暴露在热、湿和污染的环境中，仍能提供很好的电性能和保持良好的可焊 性，但会失去光泽。因为银层下面没有镍，所以浸银不具备化学镀镍/浸金所有的好的 物理强度.浸银是置换反应，它几乎是亚微米级的纯银涂覆。有时浸银过程中还包含一 些有机物，主要是防止银腐蚀和消除银迁移问题，一般很难量测出来这一薄层的有机物 ， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明有机体的重量少于1%。 www.513040.com 浸锡 由于目前所有焊料是以锡为基础的，所以锡层能与任何类型的焊料相匹配，从这一点 来看，浸锡工艺极具发展前景。但以前的PCB经浸锡工艺后易出现锡须，在焊接过程中 锡须和锡迁移会带来可靠性问题，因此限制了浸锡工艺的采用。后在浸锡溶液中加入了 有机添加剂，使锡层结构呈颗粒状结构，克服了之前的问题,而且还具有好的热稳定性 和可焊性。浸锡工艺可以形成平坦的铜锡金属间化合物， 这个特性使得浸锡具有和热风 整平一样的好的可焊性而没有热风整平令人头疼的平坦性问题；也没有化学镀镍/浸金 金属间的扩散问题；只是浸锡板不可以存储太久. www.513040.com 电镀镍金（电镀金） 电镀镍金是PCB表面处理工艺的鼻祖，自从PCB出现它就出现，慢慢演化出其它工艺。 电镀镍金就是在PCB表面导体先电镀上一层镍之后再电镀上一层金， 镀镍主要是防止金和铜之间的扩散。现在的电镀镍金有两类：镀软金（纯金，金表明看 起来不亮）和镀硬金（表面平滑坚硬，耐磨，含有钴等其它元素，表面看起来较光亮） . 软金主要用于芯片封装时打金线；硬金主要用在非焊接处的电性互连（如金手指）。 正常情况下，焊接会导致电镀金变脆，这将缩短使用寿命，因而要避免在电镀金上进行 焊接；而化学镀./浸金由于金很薄且一致，变脆现象很少发生。 www.513040.com 化学镀钯 化学镀钯的过程与化学镀镍的过程相近似。主要过程 是通过还原剂（如次磷酸二氢钠）使钯离子在催化的 表面还原成钯，新生的钯可称为推动反应的催化剂， 因而可得到任意厚度的镀钯层。化学镀钯的优点为良 好的焊接可靠性、热稳定性、表面平整性。 www.513040.com 防焊油墨及丝印 绿色 蓝色 黑色 白色 红色 丝印常用白色及黑色. www.513040.com 常用PCB板的厚度  0.2mm  0.4mm  0.6mm  0.8mm  1.0mm  1.2mm  1.6mm  1.8mm  2.0mm www.513040.com 不同材质的PCB参考价格  CEM-1------- -40*48-----140元（含17%增值税）  CEM-3------- -40*48-----200元（含17%增值税）  FR-4 1.6mm---- ---40*48-----207元（含17%增值税）(平方米/未税价)  FR-4 1.2mm -------40*48-----190元（含17%增值税）(平方米/未税价)  FR-4 1.0mm -------40*48-----170元（含17%增值税）(平方米/未税价)  FR-4 0.8mm -------40*48-----165元（含17%增值税）(平方米/未税价)  FR-4 0.6mm -------40*48-----150元（含17%增值税）(平方米/未税价)  FR-4 0.4mm -------40*48-----135元（含17%增值税）(平方米/未税价) www.513040.com The End Thanks