电镀书

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PCB覆铜基板基础知识

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1 覆铜板的定义

覆铜板又名pcb基材,是将布强材料浸以树脂(p片)一面或两面覆以铜箔,经过热压而形成的一种板状材料,称为覆铜箔层压板(Copper Clad Laminates),英文缩写为CCL。它是生产制作pcb线路板的基本材料,所以常常叫基材,当它用于多层线路板生产时,也称为芯板(CORE)。

1.1 覆铜板的结构

覆铜板结构的示意图(上下两层为铜箔,中间层为P片):

覆铜板结构示意图

1.2 铜箔

铜箔厚度的定义:用OZ(盎司)来表示铜箔的厚度OZ(盎司)为重量单位,在这里定义为每平方英尺(ft2)铜的厚度为1.4mil(1mil=25.4μm)称为1OZ。pcb常用板材的铜厚有H/H OZ(0.5盎司)、1/1 OZ(1盎司)、2/2 OZ(2盎司)

铜箔的分类

压延铜箔:压延铜箔是由铜锭经热压、韧化、刨削去垢、冷轧、连续韧化、酸洗、最后压延及脱脂干燥等得到的原始压延铜箔,再经粗化及防锈处理后得到的商品化铜箔(挠性板)。

电镀铜箔:是将硫酸铜溶液在滚轮式的电镀槽液中于巨大的滚轮表面镀得具连续性和均匀性的镀铜层,然后再经粗化、耐热处理及防锈处理后得到的商品化铜箔(刚性板)。

1.3 p片

全称半固化片,英文为Prepreg,简称p片,是由玻璃纤维布和树脂所组成的一种材质,其中的树脂呈半固化状态,称B-Stage。

基本类型

(1)按玻璃布分类,有1080、2116、7628等

(2)按树脂分类,有酚醛树脂(Phenolic Resin)、环氧树脂(Epoxy Resin)、聚亚硫胺树脂(Polyimide Resin,PI)、双顺丁烯二酸硫亚胺/三氮井树脂(Bismaleimide Triazine,BT)

规格
布厚(英寸)布组织(股数/英寸)
玻璃纱规格
10800.00226047ECD450
ECD450
21160.00406058ECD225ECD225
76280.00694432ECG75ECG75

备注:E表示E-GLASS,又称电绝缘玻璃;C表示连续式的玻纤丝;D表示玻纤丝的直径5μm,E表示7μm,G表示9μm;后面数值表示一股纱其重量一磅时的长度(单位为百英尺)。

P片的主要质量特性指标

★树脂含量(Resin Content):简称RC,俗称含胶量。

★树脂流动度(Resin Flow):简称RF,俗称流动度。

★胶凝时间(Gel Time):简称GT,俗称凝胶时间。

★挥发物含量(Volatile Content):简称VC,俗称挥发物。

2 覆铜板的制作流程

覆铜板的制作过程

覆铜板的经典流程图

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3 覆铜板的结构及分类

3.1 覆铜板的分类

按机械刚性分:刚性板(常称硬板)、挠性板(常称软板)

按增强材料结构分:纸基板(94HB)、复合基板(CEM)、玻璃布基板(FR-4)、特殊材料基板

按厚度分:常规板、薄板(IPC介定小于0.5mm的为薄板)

按某些特殊性能分:高TG板、高介电性能板、防UV板

按阻燃性能分:非阻燃型(94-HB)、阻燃型(94-V2、94-V1、94-V0)、阻燃等级(低到高94-HB<94-V2<94-V1<94-V0)

3.2 增强材料结构分类

纸基板

(1) 纸、酚醛树脂覆铜板:XPC、XXXPC、FR-1、FR-2

(2) 纸、环氧树脂覆铜基板:FR-3

复合基板

(1) 纸芯、玻璃布的环氧树脂覆铜基板:CEM-1

(2) 玻璃非织布芯、玻璃布的环氧树脂覆铜基板:CEM-3

复合基板示意图

玻璃布基板

(1) 玻璃布、环氧树脂覆铜基板,简称FR-4

(2) 玻璃布、高温环氧树脂覆铜基板,简称FR-5

特殊型基板

(1) 金属类基板:金属基型、金属芯型、包覆金属型

(2) 陶瓷类基板:氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、低温烧制玻璃陶瓷基板

4 常见的基板供应商

台湾地区:长春(ChangChun)、长兴(ETL)、南亚(NanYa)

韩国:斗山(Doosan)

日本:住友(Sumitomo)、松下(Matsushita)、日立化成(Hitachi)

香港:建滔(KingBoard)、生溢(ShenYi)

中国大陆:铜陵华瑞、汕头超声

5 板材常用规格

FR-1:40×48 (1016×1219mm)

CEM-1:40.5×48.5 (1028×1231mm)

CEM-3:41×49 (1041×1245mm)

FR-4:41×49 (1041×1245mm)

FR-4:37×49 (940×1245mm)

Pcb板材常用规格参数表

FR-4含铜芯板
FR-4不含铜芯板
厚度偏差铜箔厚度偏差铜箔
0.1±0.018

H/0

1.5/1.5

H/H

1/0

1/1

1.5/0

0.10±0.018

H/0

H/H

1/0

1/1

2/0

2/2

0.2±0.0250.15±0.025
0.3±0.0380.20±0.038
0.4±0.0500.25±0.038
0.50.0500.30±0.050
0.60.0640.36±0.050
0.80.0640.41±0.050
1.00.100.46±0.050
1.2±0.130.510.064
1.5±0.13

H/0

H/H

1/0

1/1

2/0

2/2

3/0

3/3

0.53±0.064
1.6±0.130.56±0.064
2.0±0.180.71±0.064
2.5±0.180.76±0.064
3.0±0.230.84±0.1
3.5±0.230.91±0.1
///1.0±0.1
///1.09
±0.13

6 相比漏电起痕指数(CTI)

相比漏电起痕指数,英文名为Comparative Tracking Index,简称CTI。是指材料表面能经受住50滴电解液(0.1%氯化铵水溶液)而没有形成漏电痕迹的最高电压值,单位为V。

UL和IEC对绝缘材料(覆铜板)的CTI等级划分表

CTI值(V)CTI≥600600>CTI≥400400>CTI≥250250>CTI≥175175>CTI≥100150>CTI>0
UL等级(PLC)012345
IEC等级IIIIIIa
IIb/

7 板材经纬方向

经纬方向:板材-长纬短经 P片-长径短纬。

板目方向(水印):在做多层板(4层以上)内层时开料需注意经纬方向,因内层经过压合会有涨缩问题;

如果两张蕊板经纬方向不一致而压在一起,哪么两张蕊板的涨缩比列方向也不一致;这样一来就会产生拉力而导致板子变形。

8 板材的用途及说明

94HB:普通纸板,不防火、最低档的材料,模冲孔,只能做超低电压类型的pcb板;

94V0:阻燃纸板,模冲孔;

22F:单面半玻纤板,一般可以模冲,要求高的话可以电脑钻;

CEM-1:单面玻纤板,一般可以模冲,要求高的话可以电脑钻;

CEM-3:双面半玻纤板,除了纸板外属于双面板最低端的材料,简单的双面板可以用这种材料,比FR-4会更便宜;

FR-4:双面玻纤板,使用较为广泛,相对于以上类型的材质来说较为高挡;

无卤素板:指的是不含有卤元素(氟、溴、碘、等元素)的基材,因为溴在燃烧时会产生有毒的气体,环保要求不能含有卤素。如果客户要求pcb板无卤素时,需要注意制造pcb过程中所有使用的材料都全部不含卤素而不只是基材无卤素。

9 基板Tg点

Tg是玻璃转化温度的临界点,即熔点。电路板必须具有耐燃特性,在一定温度下不能燃烧,只能软件化。这时的温度点就叫做玻璃态转化温度(Tg点),这个值关系到pcb板的尺寸稳定性。

印制板当温度升高到某一区域时,基板将由玻璃态转变为橡胶态,此时的温度称为该基板的玻璃化温度(Tg)。也就是说,Tg是基材保持刚性的最高温度(℃),我们常说的普通pcb基板材料在高温也,不但产生软化、变形、熔融等现象,同时还表现在机械、电气特性的急剧下降。

一般Tg的板材为130℃以上,高Tg一般都大于170℃,中等Tg约大于150℃。通常Tg≥170℃的pcb印制板,称作高Tg印制板。基板的Tg提高了,印制板的耐热性、耐潮湿性、耐化学性、耐稳定性待特征都会提高和改善。Tg值越高,板材的耐温度性能越好,尤其在无铅制程中,高Tg板材的应用比较多,所以一般FR-4与高Tg的FR-4区别:在热态下,特别是在吸湿后受热的条件下,其材料的机械强度、尺寸稳定性、粘接性、吸水性热分解性、热膨胀性等各种情况都存在差异,高Tg的产品明显要好于普通的pcb基板材料。

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