信息材料 chapter 2-3 十二 pcb 材料、辅材及rfid.ppt
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十一、 PCB 材料、辅材及相关工艺,1. 覆铜板、銅箔基板(Copper Clad Laminate; CCL )2. 线路油（抗蚀剂）3. 阻焊剂,印刷電路板(Printed Circuit Boards),PCB (Printed Circuit Board)，中文稱為”印刷電路板” 或PWB（Printed Wire Board)，利用印刷技術製作的電路產品它取代了1940年代以前以銅線配電的方式，使大量生產複製速度加快，產品體積縮小，方便性提昇單價降低等優點 将电子零器件的连接线路以印刷或影印的方式呈现于绝缘基材的表面或内部，称之为PCB基本性能： 耐热 高机械强度 低电阻 低杂讯 层间、线间 绝缘性优良 有良好的可組裝性(連結到下一級封裝) What’s PCB?,流行方向：高密度化（高分辨率）、超薄化、多层化、柔性化未来发展：光电子信号接口、光学信号接口、生物信号接口印刷電路板的分類,,,,印刷電路板結構分類,The thin copper-clad laminate used for innerlayers is cut to size, baked to remove stresses and the surface cleaned to remove any contaminants from the copper surface.,In imaging, the circuitry is transferred to the thin core panels. The first step is to hot roll laminate an ultraviolet light sensitive dry photopolymer resist to the panels.,,,,,光固化,Buried Vias,Blind Vias,多層PCB,電路板導通孔結構趨勢,線路製作流程,,印制电路板的种类,PCB基板分类,印刷電路板之前身—銅箔基板(Copper Clad Laminate, CCL)是由各種補強材(玻璃纖維布)，基材(高分子樹脂)及銅箔所構成。
銅箔基板（CCL）是電子產業中應用最多的複合材料，主要是以樹脂（包括環氧樹脂、酚醛樹脂、聚亞醯胺樹脂等）加入補強性的材料（玻璃布、絕緣紙等），在高溫高壓環境下，於單面或雙面覆加銅箔而成，其中銅箔係作為各項電子零組件的線路連接導體用，而補強材料形成的積層板則做為支撐與絕緣之用銅箔基板為PCB的重要上游原料，生產過程中乃利用各種具絕緣性與支撐性的材質，透過樹脂黏合片疊合形成積層板，再於表面覆加銅箔而得名覆铜板的典型流程：,英文名为“Prepreg”又有人称之为“bonding sheet” （粘接片）、半固化片是 含 浸 机 生 产 的 成 品 印刷电路板材质,銅箔基板是構成印刷電路板的主要材料它是基材加入補強材疊合製成板狀(Laminate)再於表面貼合銅箔而成基材一般係指高分子樹脂(resin)而言，常用的有環氧樹脂(epoxy)、酚醛樹脂(phenolic resin)、聚胺甲醛(melamine)、矽酮(silicon)及鐵氟龍(Teflon)等配合固化交联剂補強材料則有玻璃纖維布(glass cloth)、玻璃纖維蓆(mat)、絕緣紙(paper)甚至帆布(canvas)、亞麻布等。
銅箔(copper foil)，係在一浸漬於硫酸電解液的滾輪上鍍銅，電鍍銅膜之好處是在電鍍過程中，表面趨於粗糙，容易與基材板貼合树脂种类酚醛树脂（ Phenolic ）环氧树脂（ epoxy ）聚酰亚胺树脂（ Polyimide ）聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，简称PTFE或称TEFLON）B一三氮 树脂（Bismaleimide Triazine 简称 BT ）皆为热固型的树脂（Thermosetted plastic resin）传统型树脂组成成份硬化剂 -双氰胺 Dicyandiamide简称Dicy催化剂 (Accelerator)--2- Methylimidazole ( 2-MI )溶剂 --Ethylene glycol monomethyl ether（乙二醇甲醚） Dimethyl formamide (二甲基甲酰胺) 及稀释剂 Acetone ,MEK填充剂(filler) --碳酸钙、硅化物、 及氢氧化铝 等增加难燃效果 填充剂可调整其Tg.,環氧樹脂與硬化劑反應後其硬化物具備以下特性：1.硬化時，沒有揮發物，收縮率小，尺寸安定性良好。
2.卓越的電氣性質和機械性質3.耐水及耐化學藥品性4.與金屬、木材、混凝土、陶瓷、玻璃等材質的接著力強5.硬度、堅韌、耐磨性優越6.具多樣性，選擇不同硬化劑，可得各種不同性質的硬化物7.可選擇添加各種稀釋劑、變性劑、填充劑等，改善性質8.貯存安定性高各种环氧树脂基料,各种环氧树脂结构,邻甲酚醛环氧树脂,氟化环氧树脂,,,溴化环氧树脂,铜箔的分类,按 生产工艺 分为两个类型TYPE E -电镀铜箔; TYPE W-压延铜箔按八个等级分class 1 到 class 4 是电镀铜箔; class 5 到 class 8 是压延铜箔.,一般基材板所使用的銅箔，以電解銅箔（ED Foil）為大宗；而HTE銅High Temperature Elonga-tion；Grade 3）或LP銅箔（Low Profile）則是少數對物性相當講究的高階多層板才會使用至於在銅箔厚度上，以0.5盎斯（OZ ; 0.7mil）及1盎斯的使用量最大，而兩者最大區隔在於：前者主要用於多層板外層的大型壓合製程，後者使用則在單雙面板及薄基板（Thin Core）的應用較廣 電解銅箔由於兩面粗糙度不同，較粗糙的一面再經處理後，與預浸基材熱壓時，可和樹脂產生很大接著力，較適合做為FR-4等硬質銅箔基板之原料。
壓延銅箔因無粗糙面，雖經處理，其和樹脂之接著力仍要比電解銅箔低，但因其物性較同重量的電解銅箔為高，且無電鍍製程之內部應力存在，抗彎曲的程度較佳，一般都用於軟性基板覆铜板常见缺陷,擦花、凹痕、织纹显露、杂物,覆铜板未来发展趋势,近年来,由于电子产品朝小型化,多功能化及高可靠性方面发展.对PCB用覆铜板提出了更高的要求.主要表现在以下几方面： 高Tg 低介电常数 无卤阻燃产品 耐UV 薄型化 高尺寸安定性,玻璃纤维的特性,高强度耐热阻燃抗化性防潮热性质稳定绝缘性能良好,玻璃纤维布的发展趋势,LOW Dk（NE玻璃4.4 Vs普通玻璃6.6）HIGH Dk （高铅玻璃15）超薄玻纤布（最薄 24 micrometer)开纤布和起毛布过烧布耐热布（改进处理剂）,玻璃纖維布之類別,若以補強材作Base來區分，凡用到電子級玻纖布的CCL有：FR-4, FR-5, G-10, G-11, CEM-1, CEM, Polyimide及PTFE等FR-4基板一般是指雙面銅箔基材板，係國內目前用量最多的種類，也有單層與多層的所謂FR-4雙面基材板是由8張7628的玻璃纖維布，經耐燃性環氧樹脂含浸成預浸材，再經由壓合程序而得的常用板材。
FR-4是耐燃性積層板中最有名且用量也最多的一種，其命名出自NEMA規範LI1-1988中，其耐燃性至少要符合UL94的V-1等級CEM-1與CEM-3也有用到玻璃纖維布來加強CEM-1係指兩外層與銅箔直接結合者，仍維持兩張7628玻璃纖維布，而中層則是由“纖維素”(Cellulose)含浸環氧樹脂形成整體性的“核材”(Core Material)CEM-3則是除上、下兩張7628外，中層則為不織布狀之短纖玻纖蓆，再含浸環氧樹脂所成的核材另外介紹兩種FR-4基板的基本構成材：Prepreg與Thin core它們是製造多層板之基本材料，分別添隔在其間， Prepreg係指玻璃布（一層）與環氧樹脂的預浸材Thin core則是由1～3層玻璃纖維布含浸耐燃性環氧樹脂及兩張銅箔壓合而成其厚度可從0.1mm至0.38mm……等，共分8種玻璃纖維布之特性1. 布面處理採高性能陽離子胺基矽烷偶合配方，與環氧樹脂接合性佳，可提高基材之含浸性、基板高耐熱性及優良的抗麻斑性能，並可提供抗CAF高性能布及可雷射鑽孔用玻纖布2. 布面張力、強度、組織控制均勻，增加尺寸安性及確保鑽孔品質3. 彎緯度低、經緯縮穩定、柔軟度佳，降低板翹及板扭。
4. 大捆布、接頭比率低，提昇客戶生產效率玻璃纖維布之材料成分,玻璃纖維布之製程,印刷電路板材質之選用原則1. 玻璃轉換溫度(glass transition temperature, Tg)聚合物在常溫下為堅硬且具有脆性，但在一定的高溫下會變的柔軟，此溫度稱為玻璃轉換溫度Tg越高越好，表示該材料受熱後的變化比較穩定2. 軸膨脹係數(Z-axis coefficient of thermal expansion,CTE)板材之Z軸膨脹將影響貫孔銅壁的可靠度，膨脹係數越小多層印刷電路板的可靠度越好3. 尺寸安定性(dimension stability)板材之X/Y軸受熱膨脹而產生尺寸變異，將影響表面黏裝零件的可靠度4. 銅箔抗撕強度(peel strength)表示銅箔與基板之附著力，以環氧樹脂板材作為基準，其數值越大價錢越貴5. 介質常數(dielectric constant)凡板材之介質常數越低，訊號傳輸速度越快，在高頻時越不容易產生雜訊6. 耐然性(flammability)依UL等級分類，從最低之HB(horizontal burning), V2( vertical burning)， V1 ，V0 (最高級)。
7. 易製性(processability)各種板材在生產線製作之難易程度，以環氧樹脂板材作為基準，與環氧樹脂板材差異越大，數值越小8. 板材價格(price)以環氧樹脂板材作為基準，其數值越大價錢越貴1．覆铜板的种类与选用 覆以铜箔的绝缘层压板称为覆铜箔层压板，简称覆铜板它是用腐蚀铜箔法制作电路板的主要材料覆铜箔层压板的种类很多，有纸基板、玻璃布板、酚醛板、环氧酚醛板、聚酸亚胶板、聚四氟乙烯板等1）覆铜板的种类 1）酚醛纸基覆铜板其特点是板价格低，械强度低，易吸水，耐高温性能差主要用于低频和一般民用产品中，如收音机、电视机等产品使用较多 2）环氧酚醛玻璃布覆铜板这类覆铜板耐温性好，受潮湿影响小，电气和机械性能良好，加工方便，一般用于高温、高频电子设备，恶劣环境和超高频电路中 3）环氧玻璃布覆铜箔板与环氧酚醛覆铜板相比，具有较好的机械加工性能，防潮性良好，工作温度较高 4）聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板此种板电性能、化学性能均好，温度范围宽，介质损耗小，常用于微波、高频电路中,（2）铜箔厚度 印刷电路板铜格厚度有：10μm、18μm、35μm、50μm、70μm等。
对于导电条较窄的，选取铜箔较薄的板材，否则选用厚些的一般选用 35μm和 50μm厚的3）板材的厚度 常用覆铜板的材质标称厚度有：0.5、0.7、0.8、1.0、1.2、1.5、1.6、2.0、2.4、3.2、6.4（单位mm）电子仪器\通用设备一般选用1.5mm的最多对于电源板，大功率器件极、有重物的、尺寸较大的电路板，可选用2.0～3.0mm的板材2．印制电路板的分类 印制板也称印刷线路板，它是在绝缘基板上，有选择地加工和制造出导电图形的组装板具体讲就是：将电气连线图“印制”在覆铜板上，通过腐蚀液去掉线路外的铜箔，保留连线图形部分的铜箔作为导线和安装元件的连接板 （1）印制电路板的分类：常见的印制电路板有如下几种1）单面印制电路板单面印制电路板通常是用单面覆铜箔板制作的，在绝缘基板覆铜箔一面制成印制导线2）双面印制电路板双面印制电路板为在两面都有印制导线的印制板通常采用环氧玻璃布覆铜箔板或环氧酚醛玻璃布覆铜箔板由于两面都有印制导线，一般采用金属化孔连接两面印制导线其布线密度比单面板更高，使用更为方便它适用于对电性能要求较高的通信设备、电子计算机和仪器仪表等。
