PCB材质选择及工艺要求

PCB基材的分类：
1:按增强材料不同（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:按树脂不同来分
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。
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。

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；

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Байду номын сангаас
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。

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。

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
CEM-5
G-10、G-11
FR-4、FR-5
玻纤布基板 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）
聚酯薄膜柔性覆铜板、聚酰亚胺薄膜柔性覆铜板

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%
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）

刚性板 柔性板
非阻燃型
阻燃型（V-0、V-1）
纸基板
XPC、XXXPC FR-1、FR-2、FR-3
复合基板 CEM-2、CEM-4 CEM-1、CEM-3

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

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

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。

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。

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。

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

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

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。
(2)在NEMA标准中，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；

环氧玻纤布基板主要组成:
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。

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。
常见的半固化片规格：
型号 1080 2116L 2116A 2116H 1500 7628L 7628A 7628H 7628M
厚度 3
4
mil
4.5
5
6
7
7.5
9.3
8

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），
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。

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

积层电路板板材：覆铜箔树脂