PCB基材及工艺设计工艺标准

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半固化片
在多层电路板层压时使用的半固化片， 是覆铜板在制作过程中的半成品。
在环氧玻纤布覆铜板生产过程中，玻 纤布经上胶机上胶并烘干至“B”阶（ B”阶是指高分子物已经相当部分关联， 但此时物料仍然处于可溶、可熔状态）， 此种半成品俗称黏结片。它有两种用途， 一是直接用于压制覆铜板，通常称为黏结 片；另一种直接作为商品出售，供应印制 板厂，该片用于多层板的压合，通常称为 半固化片；二者的英文名均为prepreg。 它们的生产过程是一样的。
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TMA曲线图
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基材常见的性能指标：UV阻挡性能
UV阻挡性能
今年来，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UVBLOCK和自动化光学检测功能的环氧树脂。
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。
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%
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CCL厚度分布范围
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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。
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2021年2月23日星期二
双面PCB用基材组成 双面覆铜板
单面PCB用基材组成 单面覆铜板
多层PCB用基材组成 铜箔 半固化片 芯板
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铜箔 半固化片 覆铜板 半固片 铜箔
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覆铜板
半固化片
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；
固化剂 DICY NOVOLAC
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玻璃布
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 3
4
mil
4.5
5
6
7
7.5
9.3
8
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树脂
基板材料生产过程中，高分子树脂（Polymer Resin)是重 要的原料之一，根据不同类型的基板要求，可以采用不同 的树脂，常用的有：酚酫树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛 树脂，聚酯树脂以及一些特殊树脂如PI、PTFE、BT、 PPE。
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铜箔
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。
半固化片
半固化片生产车间
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PCB用基材的分类：
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
¡ 过去由于线路密度小，电子产品使用10万小时以上 也没有问题，现在密度高也许1万小时就发生绝缘 性能下降的现象。因此对基材提出了耐离子迁移的 问题。
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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
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覆铜板生产流程
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覆铜板主要生产设备
压机
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上胶机
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生益科技自动剪切线 ↓生益小板自动开料机
↑生益CCL自动分发线
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全问题。
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高性能板材：耐CAF板材
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。如下图所示:
复合基板 CEM-2、CEM-4 CEM-1、CEM-3
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。
聚酯薄膜挠性覆铜板、聚酰亚胺薄膜挠性覆铜板
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为什么会提出耐离子迁移性？
¡ 随着电子产品的多功能化与轻薄小型化，使得线路 板的线路与孔越来越细密，绝缘距离更加短小，这 对绝缘基材的绝缘性能要求更高。
¡ 特别是在潮湿环境下，由于基材的吸潮性，玻璃与 树脂界面结合为最薄弱点，基材中可水解的游离离 子缓慢聚集，这些离子在电场作用下在电极间移动 而形成导电通道 ，如果电极间距离越小，形成通道 时间越短，基材绝缘破坏越快。
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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
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生益普通FR-4 (S1141)性能指标
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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。
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）
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刚性板 挠性板
非阻燃型
阻燃型（V-0、V-1）
纸基板
XPC、XXXPC FR-1、FR-2、FR-3
CEM-1覆铜板的特ห้องสมุดไป่ตู้：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。
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环氧玻纤布基板主要组成:
E型玻纤布(Glass Fiber Paper)型号 7628、2116、1080、3313、1500、106等
环氧树脂（ Resin） 双官能团树脂、多官能团树脂；
铜箔（Copper） 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）
(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；
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几种高性能板材
¡ 耐CAF板材 ¡ 无卤素板材 ¡ ROHS标准和符合ROHS标准板材 ¡ 聚四氟乙烯(PTFE) ¡ PPE玻纤布覆铜板 ¡ BT
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高性能板材：耐CAF板材
耐CAF板材
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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。 (关于介电常数e和介电损耗正切tg和传播速度、传播损失 的关系详见特殊板材：PTFE一章)
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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。
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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
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玻纤纸
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复合基板结构
铜箔
玻璃布面料
芯料
玻璃布面料
铜箔
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复合基板(composite epoxy material)
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。