（１ ）基 材 的ＣＴＥ会带来板面尺寸的改变和影
时的耐热性ＣＩＥ即提高基板材料的高温软化温度或 响。当基材的Ｔｇ温度低时，高温焊接等会引起高
粘弹性温度 ），从而保证高性能板在焊接时具有较 性能多层板变形（以弓曲和扭曲为特征 ）而影响高
小或极小的形变，使 ＳＭＤ等引脚与板面焊盘之间 性能板的可靠＇阻 以剪切应力和拉应力为特征 ）。而
总工程师。
数量的通孔插装元器件 （如ＤＩＰ）和表面贴装元器
件（ＳＭＤ）。这些ＤＩＰ和ＳＭＤ元器件是要经过高温
焊接 （如波峰焊接 、热风焊接、红外焊接或汽相焊 接等 ）到这些高性能多层板的板面上。
由于 层 数 多、厚度厚和面积大的高性能板 ，在 高温焊接时，需要有更多的热容量，因此要求提供 更多的热量 ，或者说要求在高温焊接时间更长或更 高温度来进行焊接，才能保证焊接的可靠性，否则， 采用常规ＰＣＢ的焊接温度和焊接时间，往往会造成
的推广应用和规定的开展 ，今少刮４会使用无铅焊料
目前 ， 大 多数用的 ＰＣＢ基材中的树脂在Ｔｇ温
的焊接，因此，高温焊接温度还会再增加２０－３０℃． 度以下时，树脂的ＣＴＥ处＝１＝４ｄ ）－：１（Ｏｐｐｍ／℃之间，
因此，采用好的耐热性或更可高Ｔｇ温度的基板材 但温度超过 Ｔｇ温度时，树脂的 ＣＴＥ大多超过
从上 述 可 知，高性能板上焊盘与ＳＭＤ引脚之
Ｉ旬界面形成的剪切应力大小是与两者 ＣＴＥ差额和 焊料固化 （或熔化 ）温度成正比的。同时，对于插 件板 （Ｓｕｂ－ＰＣＢ）来说，发生焊接点处开路而造成
的失效较易于补救，如更换一块好的插件板上去， 或者如前面所述的 自动切断而转接到备份插件板 （Ｓｕｂ－ＰＣＢ） ，或者自动调整到其它插件板上进行运 行 ，从而不会影响系统的运行与操作，这对于通讯
△Ｃ Ｔ Ｅ＝ （．１．３－：１．７ｐｐｍ／｀Ｃ－５－７ｐｐｍ／｀Ｃ）（２３０℃一
２００Ｃ）
以最 小 计 时，则 △ ＣＴ Ｅ ＝ ６－－１０ｐｐｍ／｀Ｃｘ ２ ．１００Ｃ
＝１ ２６ ０－ －２ １０ ０ｐ ｐｍ
这便 可 理 解 ，在高温焊接时，贴装在高性能板
氧 ／ＰＰ ０ 树 脂 焊 盘 上 的 Ｓ Ｍ Ｄ 引 脚 位置并不是设计时（或常温时 ）
表 ２所示。
表 ２ ＰＣ Ｂ 层 数 与 基 材 丁９的基本关系
层数
＜“》层 １０２０层
＞２０层
基材Ｔｇ温度 １３（）一１Ｓ０℃ １ ５１１ －２ １１０ ｀ １８ （１－２５０｀Ｃ
相应的树脂 环氧树脂或 高Ｔｇ或改 环氧／ＰＰＯ树
体系
改性环氧树 性环氧树１Ｌ＇．， 脂，ＰＩ树脂等
脂 田 ’树 脂 ， 环
４
万方数据
印制电路信息 （２００３Ｎ ｏ．７）
综述 与评论
同步，因此，在焊接点处就会出现ＳＭＤ引脚要阻
止高性能板焊盘位置尺寸的收缩 ，从而在焊接点处 形成一个剪切内应力，也可称为热残余（留 ）应力， 因为这是由于热或温度在不同 ＣＴＥ物质的界而上 形成的应力。
这种 在 焊 点处 （ＳＭＤ引脚和高性能板焊盘间 界面处 ）的剪切应力的大小取决于两者ＣＴＥ差别大 小和焊料固化温度的高低。当焊接处的剪切应力大 于焊料粘结力（ＳＭＤ引脚和高性能板焊盘之间，特 别是高密度而小焊点情况 ）时，则会发生断裂而开
形成最小的剪切应力和拉应力、提高焊接点质量 在本节所讲的是基材的热膨胀系粼 即热膨胀和冷
（或均匀一致性 ），从而提高这些高性能多层板的组 收缩问题，当然也有少数材料是相反的，即热缩冷
装可靠性和使用寿命。，
胀现象，如芳伦、Ａｒａｍｉｄｅ等 ）带来高性能板尺寸
同时 ， 还 应看到，随着环保 （或绿色 ）型产品 变化对高温焊接和使用可靠性问题。
印制电路信息 （２００３Ｎ ｏ．７）
综述 与评论
高性能板对覆铜板的基本要求‘上）
（江南计算技术研 究所 ２１４０８３） 林金堵
摘 要 本文评述了高性能板对覆铜板的基本要求，即对履铜板的Ｔｇ温度、热膨胀系数ＣＴＥ、介电常数 ＃ｒ、离子迁移 以Ｆ等的新要求。同时，对覆铜板介质层厚度的均匀性和平整度有了更高的要求，而特种覆铜板材料将会迅速增加。
２ 低热膨胀系数 （ＣＴＥ）基板材料
低的 热 膨 胀系数 （ＣＴＥ）又可称为低的温度膨 胀系数 （ＴＣＥ），一般规律是高Ｔｇ树脂的基板材料 也具有低的热膨胀系数。
要求焊盘的正确位置上 ，而是会产生最小偏差
１．２６０－２．ＬＯＯｐｐｎ：的尺寸位置上。但是，在高温焊接
后，接着把温度冷却下来，将熔化的焊料固化 （设 焊料固化温度为１．８３｀Ｃ ），从而使ＳＭＤ引脚处高性 能板上焊盘间牢固结合着，然后再一起冷却到室
“虚焊”等影响焊接可靠性。这意味着，高性能板在
焊接元器件时，要求有更长 （更高 ）预热温度时间 以及更长 （更高 ）高温焊接温度与时间，因此，高 Ｊ性能板比起常规 ＰＣＢ应具有更好的耐热性或更高
的Ｔｇ温度才行。
同时 ， 如 果采用耐热性差或 Ｔｇ温度低的基材
来形成的高性能板，会在高温焊接时，易于或过早
温度和耐热性能如表 ．Ｉ所示。
多层板上的表面贴装元器件（ＳＭＤ）的引脚的ＣＴＥ
表 １ 为 ５－ ７ｐ ｐ ｍ／ ｀Ｃ ｏ 因 此 ，高性能板的 Ｘ，Ｙ 向的 ＣＴＥ
基板类型 Ｉ＇ｌｌ／玻纤布 ＢＴ／玻纤布
Ｔｇ（℃ ）
好
２２１１－－２６０
．
２２０ ２２５
ＰＰＥ／玻纤布
料来制造这些高性能多层板是根本的出路。
２００ｐｐｍ／｀Ｃ。而基材，Ｉ“玻纤布的ＣＴＥ为５－７ｐｐｍ／｀Ｃｏ
基板 的 Ｔ ｇ温度或耐热性能主要是由基板中所 而由树脂和玻纤布组成的基材，其Ｘ，Ｙ 向的ＣＴＥ
采用的树脂类型来决定的，常用的基板材料的Ｔｇ 大多处于１３－１７ｐｐｍ／℃之间。但是，表面贴装在高
Ｋｅ ｙｗ ｏｒｄｓｈ ｉｇｈ－Ｔｇ；Ｃ ＴＥ； ＃ｒ；ｉｏｎ－ｍｉｇｒａｔｉｏｎ（ＣＡＦ）；ｄ ｉｅｌｅｃｔｒｉｃｔｈ ｉｃｋｎｅｓｓ；ｓ ｐｅｃｉａｌ－ＣＣＬ
本文 所 述 的高性能板是指 ＨＤＩ／ＢＵＭ板 、集成 元件 （现指埋入无源元件 ）多层板和高多层板 （母 板或背板和高密度的插件板等 ）以及特种印制板等 为主体的高性能多层印制板。这些高性能板对覆铜 板材料的主要要求有：（：ｌ）高耐热性或高Ｔｇ温度； （２）高尺寸稳定性或低ＣＴＥ特性；（３）低的介电常 数和高的介电常数；（４）耐ＣＡＦ或耐离子迁移性； （Ｓ）介质层厚度均匀性和平整度；（６）特种覆铜板 材料 ，如导热覆铜材料、平而电阻和平面电容材料
出现 “软化”（粘弹性 ）状态。产生大的形变 （如弓 曲、扭曲等 ），从而造成元器件引脚与板而焊盘之
间距离尺寸不均匀，从而形成焊接质量不一致，甚
至焊接不五 特别是大尺寸的多引脚的器件 ）问题。 而更令人担心的是，虽然勉强焊接上了，但由于焊 接温度较高和高温焊接时间较长而引起残留的热、 机应力，从而会在元器件引脚与焊盘之间形成大的
关键 词 高丁。温度 热膨胀系数 介电常数（相对 ） 离子迁移（阳极移生长 ）介质层厚度 特种覆铜板材料
ＢａｓｉｃＤ ｅｍａｎｄｓｏ ｆＣ ＣＬｆ ｏｒＨ ｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＰ ＣＢ
Ｌｉｎ Ｊｉｎｄｕ
Ａｂ ｓｔｒａｔｅ Ｔｈｉｓｐ ａｐｅｒｄ ｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈ ｅｂ ａｓｉｃｄ ｅｍａｎｄｓｏ ｆＣ ＣＬｆ ｏｒｈ ｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＰ ＣＢ，ｉ．ｅ ｈ ｉｇｈｅｒｐ ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏ ｆＴ ｇ， ＣＴＥ，歇 ＣＡＦｅ ｔｃ．Ａ ｔｔｈ ｅｓａ ｍｅｔｉ ｍｅ，ｈｉ ｇｈｅｒｄ ｅｍａｎｄｓｆｏ ｒｅｖ ｅｎｅｓｓａｎ ｄｃ ｏｐｌａｎａｒｉｔｙｏ ｆｔｈ ｅｄ ｉｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｔｈ ｉｃｋｎｅｓｓ，ａｎ ｄｔｈ ｅｓｐ ｅｃｉａｌ ＣＣＬＭ ａｔｅｒｉａｌｓａｒ ｅｒａ ｐｉｄｌｙｉｎ ｃｒｅａｓｉｎｇ
和巨型计算机的运行是多么重要。
但是 对 于 以母板或背板形成的系统 （Ｓｕｂ－ ｓｙｓｔｅｍ）结构来说，如果母板或背板上焊点处开路 而发生的故障，尽管可像插件板那样，采用备份子 系统（Ｓｕｂ－ｓｙｓｔｅｍ）或自动调整到其它子系统上进 行运转来补救 ，但带来的可能是整个系统或子系统 的失效，其损失就要大得多，补救也复杂得多。因 此 ，随着环保型焊料的推广应用和规定，其高温焊 接用焊料的熔化 （固化 ）温度还会提高，而焊点密 度提高和焊点面积的减小 ，采用低ＣＴＥ基板材料来 制造高性能多层板更显得越来越重要。
和贴装的ＳＭＤ的ＣＴＥ之间最小差别为６－８ｐｐｍ／ｃＣ， 最大差别为１０－１２ｐｐｍ／｀Ｃ。所以，降低基板材料的 ＣＴＥ，并尽量接近或等于ＳＭＤ引脚的ＣＴＥ是提高 高性能板焊接和使用可靠性的关键问题。
因为 在 高 性能板上焊接 ＳＭＤ的过程中，它是 一个加热到高温焊接 （焊料熔化 ）温度进行焊接， 然后冷却 （凝固 ）到室温的过程。在这个焊接过程 中，高性能板和ＳＭＤ元器件将同时加热，设室温 为２００Ｃ，高温焊接温度为２３０｀Ｃ，由于两者ＣＴＥ不 同，即高性能板的Ｘ，ＹＩ句受热尺寸伸长将大于ＳＭＤ 元器件引脚 Ｘ，Ｙ 向的伸长 ，其差别△ＣＴＥ为：
（２ ）基 材 热膨胀系数 （ＣＴＥ）对层间对位度带 来的影响。大家知道 ，基材的介质层是由玻纤布浸
涂树脂来形成的，而树脂的ＣＴＥ比起玻纤布的ＣＴＥ
要大得多。由两者组成的基材 ，其ＣＴＥ并不是简单 的由树脂ＣＴＥ和玻纤布ＣＴＥ的 “加权和”结果，而
万方数据
主要是由玻纤布的ＣＴＥ起着 （Ｘ，Ｙ 方向 ）主要作 用。大量试验和应用结果表明，由玻纤布和树脂组 成的基材，其ＣＴＥ大多数处于１３－１７ｐｐｍ／ＯＣ （Ｘ、 Ｙ方向 ）之间，而 Ｚ向的ＣＴＥ是由树脂之 ＣＴＥ起 决定的影响。这是因为树脂浸涂于玻纤布中，经烘 干后再与铜箔于高温层压成覆铜层板基材。在这个 过程中，由于树脂在高温层压时，先熔化膨胀而后 发生固化反应引起尺寸收缩 ，所以在固化反应和冷 却过程中，除了有冷却的收缩外，还有固化反应的 收缩，而基材中的玻纤布又阻止树脂进一步收缩。 所以固化后状态的基材之ＣＴＥ呈现为１３－－１７ｐｐｍ／ｃＣ （与树脂类型和玻纤布类型、结构等有关 ）之间，而 不是按玻纤布和树脂的ＣＴＥ之间的简单 “加权和”