PCB基板材料的分类与品种

根据PCB的不同要求和档次，主要基板材料———覆铜板有很多产品品种。它们按不同的规则有不同的分类。
(1)按覆铜板不同的机械刚性划分按覆铜板的机械刚性划分，可分为刚性覆铜板和挠性覆铜板。通常刚性覆铜板采用间歇式层压成型的方式。挠性覆铜板大量使用的是在聚酰亚胺或聚酯的薄膜上覆以铜箔而构成。其成品很柔软，具有优异的耐折性。近年在带载式半导体封装(TBA)等的发展下，为配合它对有机树脂带状封装基板的需要，还出现了环氧树脂—玻纤布基、液晶聚合物薄膜等薄型覆铜箔带形态的产品。
(2)按不同的绝缘材料、结构划分
按不同的绝缘材料、结构，可分为有机树脂类覆铜板、金属基（芯）覆铜板、陶瓷基覆铜板。这三大类覆铜板的结构及材料组成见图2-1所示。



金属基覆铜板一般是由金属基板、绝缘介质和导电层（一般为铜箔）三部分组成。即将表面经过化学或电化学处理的金属基板的一面或两面覆以绝缘介质层和铜箔、经热压复合而成。根据金属基覆铜板在其结构、组成及性能上有所不同，又分为多种。从结构上划分为金属基板、包覆型金属基板、金属芯基板。从金属基板的组成上划分为铝基覆铜板；铁基覆铜板；铜基覆铜板；钼基覆铜板等。从性能上划分为通用型金属基覆铜板；阻燃型金属基覆铜板；高耐热型金属基覆铜板；高导热型金属基覆铜板；超导热型金属基覆铜板；高频型金属基覆铜板；多层金属基覆铜板等。金属基覆铜板具有优异的散热性；良好的机械加工特性；优异的尺寸稳定性；电磁屏蔽性；电磁性等。
陶瓷基覆铜板(DBC)是由陶瓷基材、键合粘接层及导电层（铜箔）而构成的。陶瓷种类有很多，可按所用材料的种类加以分类。如有Al2O3,SiO,MgO,Al2O3,SiC,AIN,ZnO,BeO,MgO,Cr2O3等种类的陶瓷片。目前采用最多、应用最广的是,-".%陶瓷片。还可按键合的工艺不同，而划分为直接键合法和粘接层压键合法两大类。
(3)按不同的绝缘层的厚度划分
按覆铜板的厚度可分为常规板和薄型板。一般将厚度（不含铜箔厚度）小于0.8mm的环氧树脂覆铜板，称为薄板(IPC标准为0.5mm)。环氧玻纤布基覆铜板的厚度0.8mm以下薄型板可适用于冲孔加工，并且它还可作为多层板制作中所需的内芯板材。
(4)按所采用不同的增强材料划分
这种划分，当覆铜板使用某种增强材料，就将该覆铜板称为某种材料基板。常用的不同增强材料的刚性有机树脂覆铜板有三大类：玻纤布基覆铜板；纸基覆铜板；复合基覆铜板。另外还有特殊增强材料构成的覆铜板还有：芳酰胺纤维无纺布基覆铜板、合成纤维基覆铜板等。
对纤维增强

材料而言，存在着有机纤维增强材料和无机增强材料之分。在近年发展起来CO2激光成孔加工PCB制造中，采用有机纤维增强材料(如：芳酰胺纤维增强材料)，由于对激光光源吸收能力强，而有利于这种激光成孔加工。目前覆铜板所用的增强材料，绝大多数仍是无机的增强材料。常见的无机增强材料有电子级（又称为E级）玻璃纤维布（简称为玻纤布）、电子级（E级）玻璃纤维纸（简称为玻纤纸，又称为玻纤无纺布，玻璃毡、玻璃纸）。
所谓复合基覆铜板，主要是指绝缘基材是由表面层和芯层采用了两种不同的增强材料所组成的覆铜板。在复合基覆铜板中，最常见的是CEM-1（阻燃覆铜箔改性环氧玻纤布面、纸芯复合基材层压板）和CEM-3（阻燃覆铜箔环氧玻纤布面、玻纤纸芯复合基材层压板）两大类型.
（&）按所采用的绝缘树脂划分
覆铜板主体树脂使用某种树脂，就将该覆铜板称为某树脂型的覆铜板。目前最常见的主体树脂有：酚醛树脂、环氧树脂(EP)、聚酰亚胺树脂(PI)、聚酯树脂(PET)、聚苯醚树脂(PPO或)、氰酸酯树脂(CE)、聚四氟乙烯树脂(PTFE)、双马来酰亚胺三嗪树脂(BT)。
综合上述的按采用不同增强材料和采用不同绝缘树脂的两种分类原则，可以将刚性覆铜板划分为五大类。这五大类分别为：纸基覆铜板；玻纤布基覆铜板；复合基覆铜板；积层法多层板用基板材料；特殊基覆铜板。这五大类各类基板材料的分类及它们各自所包括的具体主要




图2-2按采用不同增强材料和采用不同绝缘树脂分类的各种基板材料品种见图2-2所示。
(6)按阻燃特性的等级划分
UL标准（UL94,UL746E等）对基板材料阻燃特性划分出不同的阻燃等级。即UL标准将基板材料划分为四类不同的阻燃等级是：UL-94VO级；UL-94V1级；UL-94V2级以及UL-HB级。一般讲，按照UL标准所规定的实验方法检测，达到阻燃UL-HB级的覆铜板，称为非阻燃性类覆铜板（俗称HB板）。达到UL标准中的垂直燃烧法的燃烧性要求的覆铜板（阻燃特性最佳的等级为UL-94VO级），并且将它称为具有阻燃性类覆铜板（俗称VO板）。这种“HB板”和“VO板”的通俗叫法，在我国对纸基覆铜板阻燃分类品种的称谓上，还是十分流行的。
(7)按覆铜板的某个特殊性能划分
按覆铜板的某个特殊性能去划分不同等级的覆铜板，主要表现在一些比较高档次的板材上。下面仅举几种这样的分类品种。
1.按Tg的不同分类
玻璃化温度（Tg）是描述有机绝缘树脂达到某一温度点后，分子形态由玻璃态转变为橡胶态。达到此点的温度称为玻璃化温度。Tg是衡量、表征一些玻纤布基覆铜板的耐热性的重要项目。一般基材的绝缘树脂上

升到Tg以上时，许多性能会发生急剧的变化。因此，Tg越高，这种绝缘材料原有的各种性能的稳定性就越好。另一方面，具有高Tg的材料，一般比低Tg的材料具有更好的尺寸稳定性和机械强度保持率。加之该优良性能可在更大的温度范围内保持，这对制造高密度、高精度、高可靠性的印制电路板是很重要的。
可以根据不同的$%，划分不同耐热特性档次的覆铜板。例如在IPC 4101 A标准中，将一般覆铜箔环氧玻璃布层压板（含卤型 FR-4）按不同的Tg特性范围划分成为三个档次。即：为IPC-4101/21为Tg在110-150℃的FR-4板 IPC-4101/24为Tg在150-200℃的FR-4)板;IPC-4101/26为Tg在170-220℃的FR-4)板。


2.按有无卤素存在的分类
世界有关研究实验表明，在含有卤素的化合物或树脂作为阻燃剂的电气产品（包括印制电路板基材），在废弃后的焚烧中会产生二恶英有害物质。因而开发、使用无卤化的PCB基板材料是当前CCL业和PCB业一项很重要的工作。自20世纪90年代中后期出现了“绿色化”基板材料———无卤化基板材料。从而以此特性为准，将基板材料划分为含卤型基板材料和无卤化基板材料。
评价无卤化的基板材料的主要是依据日本印制电路板工业会(JPCA)在1999年11月编制并发布的有关无卤化覆铜板标准中所提出的“无卤化特性”所作的定义。即：无卤化的基板材料是在其树脂中的“氯含量或溴含量小于0.09wt%。在IPC-4101标准中，还更具体的将无卤化的PCB基板材料根据其树脂中所用的阻燃剂种类的不同，划分为三个不同的无卤化的品种。即非卤非锑的含磷型无卤化基板材料（不含无机填料）、非卤非锑的含磷型无卤化基板材料（含有无机填料）、非卤非锑非磷型的无卤化基板材料。而最后的一种，更有利于环保的要求。从目前的覆铜板阻燃技术开发进展来看，今后在运用纳米材料新技术上实现这种高性能的“绿色化”基板材料，将是一条很好的途径。
3.按基板材料的线膨胀系数大小的分类
在PCB的加工中和使用中，为了保证它的通孔可靠性、以及确保基板材料尺寸在加工过程中的稳定性，有的PCB在设计、制造上对所用的基板材料的低热膨胀性有了更严的要求（特别是表现在半导体封装基板用基板材料上）。因而一种新兴的基板材料———低热膨胀性的基板材料，近年正在迅速崛起。这样，一般目前习惯地将具有热膨胀系数（CTE）在12ppm/℃（板的X,Y方向）以下特性的基板材料，定为低CTE基板材料。
4.纸基板按冲孔预热温度高低的分类
纸基覆铜板的孔加工多为冲孔加工的方式。为了保证基板的冲孔加工的质量（孔间不产生裂纹、层间不分离、孔的四周不出现白圈、

孔内壁光滑等），就须在冲孔前先进行对板的预热处理。而预热处理的温度高低直接影响着基板的尺寸精度、板的平整度、孔内径的收缩情况等。例如，以日本松下电工公司的R-8700纸基覆铜板（FR-1）产品，在冲孔加工的板表面温度为30℃下进行冲孔加工，它的孔收缩量为0.138mm（孔直径为0.10mm）；在50℃下的冲孔加工，孔收缩为0.150mm；在70℃下的冲孔加工，孔收缩量为0.165mm。因而在纸基覆铜板的冲孔加工性上，按照板的可以达到优异冲孔质量而在冲孔前所进行预热处理的温度（以板表面温度为计），采划分出两种不同冲孔特性的纸基覆铜板品种。习惯上，将冲孔前预热处理的板表面温度为30-70℃下进行冲孔加工，可以达到优秀的冲孔质量的覆铜板称为低温冲孔型板。而在70℃以上的进行预热冲孔加工的板称为高温冲孔型板。在可达到优良的冲孔质量的前提下，冲孔加工预热处理的温度越低越表明这种板在冲孔特性上越是优异。
5.按耐漏电痕迹性高低的分类
基板材料的漏电痕迹是指电子产品在使用过程中，在PCB的线路表面间隔的位置上，由于长时间地受到尘粒的堆积、水分的结露等影响而形成碳化导电电路的痕迹，这种漏电痕迹的出现，会在施加了电压下，放出火花、造成绝缘性能的破坏。因此，覆铜板的耐漏电痕迹性是一个很重要的安全特性项目。特别是应用于高湿、外露、高压等恶劣条件下的PCB更有此方面的要求。
耐漏电痕迹性，一般用相比起痕指数（Commparative Tracking Index简称CTI）来表示。IEC112标准中的对CTI指标的定义是：在实验过程中，材料受到50滴电解液（一般为0.1%的氯化铵水溶液）而没有出现漏电痕迹现象的最大电压值（一般以伏表示）。IEC950还根据在上述实验条件下，基板所经受住的不同电压值，规定、划分出了基板材料的三个CTI的等级。即Ⅰ级（CTI>=600V）、Ⅱ级（600V>CTI>=400V）、Ⅲ级（400V>CTI>=175V）。一种基板材料的%05 的等级越小，说明它的耐漏电痕迹性越高。