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覆铜板简介,王义庆邮箱：江西中节能高新材料有限公司,目录,1、覆铜板的定义 2、覆铜板的组成 3、覆铜板的作用 4、覆铜板的分类 5、覆铜板发展历史、现状与趋势 6、我国覆铜板发展简史 7、覆铜板性能要求 8、中国大陆覆铜板生产企业现状 9、PCB发展历史 10、覆铜板生产工艺 11、覆铜板未来发展趋势 12、硅微粉在覆铜板上的应用,1、覆铜板的定义,覆铜板是由木浆纸或玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料，称为覆铜箔层压板。 它是做PCB的基本材料，常叫基材。当它用于多层板生产时，也叫芯板（CORE）。 覆铜板的英文是：Copper Clad Laminate，简称CCL。,1.1、覆铜板图片,2、覆铜板的组成,覆铜板的组成： 铜箔、玻璃纤维布、树脂、填料,2.1、覆铜板的组成铜箔,铜箔Copper Foil铜箔的作用是用于形成表面线路，进行导通。铜箔按生产工艺主要分两类： 1、电解铜箔 ED Foil-Electrodeposited Foil a、通过电镀的方法，在硫酸铜镀液环境下，巨型镀槽的阴阳极距离非常小， 由不锈钢制作的阴极轮以高速旋转冲击镀液，加上高电流(600ASF)，在光 滑的滚轮表面可撕出片状连续的铜箔，经后处理成为商品铜箔。 b、朝滚轮的一面称光面（Drum Side），朝镀液的一面称毛面（Matte Side）。 c3、应用在绝大多数的线路板上，主要是硬板（Rigid Board）。 2、压延铜箔（rolled-wrought copper Foil） 通过对铜板多次辊轧制成原箔，然后根据不同要求进行粗化、耐热层、防氧化等处理而制得。 由于工艺的限制，其幅宽有限，难以满足刚性覆铜板的生产，主要用于挠性覆铜板的生产。它属片状晶体结构，强度韧性高，同时因其致密度高表面平滑，制成PCB后信号传输速率高，因此也用于高频高速传送和精细线路的PCB上。,树脂Resin 树脂有两个作用，既作为介电材料，又作为粘合剂(Bonding Agent)。 树脂分为热固性(Thermosets)及热塑性(Thermoplastics)两种。 热固性树脂提供优良的可操作性，而应用不同的树脂可获得不同的电气性能。制造线路板主要使用的是热固性树脂。 热塑性树脂具有优异的电气性能，但处理热塑性材料需要特别的设备与参数，因此许多厂商均开发新的热固性材料用于代替热塑性材料。,2.2、覆铜板的组成树脂,树脂分类： 根据IPC标准，通常将树脂分为三大类 1. 应用于单/双面硬板及多层板 主要包括酚醛树脂(Phenolic)、环氧树脂(Epoxy)、聚苯醚(PPO)、双顺丁烯二酸酰亚胺/三嗪树脂(BT Triazine and/or Bismaleimide)、聚酰亚胺(Polyimide)、氰酸酯(Cyanate Ester) 2. 应用于高速/高频制板 主要包括聚四氟乙烯(PTFE，Poly Tetra Fluoro Ethylene, Teflon)、聚烯烃(Hydrocarbon)、聚脂(Polyester)及热塑树脂(Thermoplastics) 3. 无卤素(Halogen Free ) 通过改变树脂体系，用非溴基的树脂实现环保型基材。主要为含磷 环氧树脂。,2.2、覆铜板的组成树脂,CCL用主要环氧树脂及固化剂环氧基： 由两个碳原子和一个氧原子形成的三元环基环氧树脂 一个分子中含有两个以上环氧基,并在适当化学药剂存在下能形成交联固化物的化合物总称，主要有：双酚A型环氧树脂、 溴化环氧树脂 、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、BPA型环氧、四官能基环氧树脂、含磷环氧树脂。,2.2、覆铜板的组成树脂,2.2、覆铜板的组成树脂,双酚A型环氧树脂,2.2、覆铜板的组成树脂,溴化环氧树脂,2.2、覆铜板的组成树脂,多酚型缩水甘油醚环氧树脂,胺类固化剂双氰胺,2.2、覆铜板的组成树脂,2.2、覆铜板的组成树脂,线性酚醛树脂固化剂(PN),增强材Reinforcements增强材指基材内作为骨架的材料，通常包括：纤维纸(Cellulose Paper)玻璃毡(Glass Felt)玻璃布(Woven Glass Fabric)无纺布(Non-Woven Fiber)使用最广泛的是电子级玻璃布(E-Glass)，如通常称FR-4的基材。纤维纸基材及玻璃毡基材主要应用在低级线路板及部分特殊制板上。而无纺布基材由于具有良好的Laser加工性、较低的介电常数及质量轻等优点，逐渐被大量应用到HDI制板上。,Thermount E210 Glass Style 1080 Glass Style 7628,2.3、覆铜板的组成玻璃布,2.3、覆铜板的组成玻璃布,玻璃纤维的优点：1、 高强度：比其他类型的纤维相比具有极高的强度。2、 抗热/防火：玻璃属于无机物，不会燃烧。3、耐化学性：玻璃可抗大部分的化学品，也不会被细菌/昆虫攻击。4、 防潮：玻璃并不吸水，在高湿度下仍然保持机械强度。5、热稳定性：玻璃熔点非常高，并具有很低的膨胀系数以及很高的传热系数。6、 电性：绝缘性能极佳。大部分电子产品选用的E-Glass最主要的是其优秀的抗水性，在非常恶劣的环境下，仍然维持良好的电性及物性。S-Glass提供较低的介电常数以及较高的机械强度，可应用在部分特殊要求的场合。而昂贵的Quartz布除了提供更低的Dk之外，其CTE仅为E-Glass的1/10（约0.5ppm/C）。但Quartz本身易碎，而且对钻咀的磨损也大得多。,玻璃纤维的分类根据成分不同可以分为:,2.3、覆铜板的组成玻璃布,2.3、覆铜板的组成玻璃布,玻璃纤维的分类根据基重不同可以分为：,填充剂的种类Fillers在覆铜板(CCL ) 中应用填料(Fillers)按种类主要分为:1、硅微粉(二氧化硅)2、氢氧化铝 3、滑石粉4、云母粉5、高岭土等,2.3、覆铜板的组成填料,填充剂的优缺点Fillers 在覆铜板(CCL ) 中添加填料(Fillers)，已成为CCL的一个普遍、通行的生产、研究方式。 填料添加于覆铜板(CCL ) 中优点： A 降低材料成本 B 改善材料的燃烧特性 C 降低材料的膨胀系数 D 改善材料在压合过程中的流胶 E 提高材料的刚性等 缺点: 大部分填料使材料的在PCB钻孔的成本和工艺难度增加。,2.3、覆铜板的组成填料,覆铜板是电子工业的基础材料，主要用于加工制造印制电路板(PCB)，广泛用在电视机、收音机、电脑、计算机、移动通讯等电子产品。,3、覆铜板的作用,国际标准型号对比及用途,3.1、覆铜板的作用,覆铜箔板在整个印制电路板上，主要担负着导电、绝缘和支撑三个方面的功能。 制板的性能、质量和制造成本，在很大程度上取决于覆铜箔板。国内外印制板向高密度，高精度，细孔径，细导线，细间距，高可靠，多层化，高速传输，轻量，薄型方向发展，在生产上同时向提高生产率，降低成本，减少污染，适应多品种、小批量生产方向发展。 为此，对覆铜箔板提出了越来越高的性能要求。,3.1、覆铜板的作用,1、按覆铜板的机械刚性分为刚性覆铜板和挠性覆铜板；2、按覆铜板的绝缘材料、结构分为有机树脂类覆铜板、金属基覆铜板、陶瓷基覆铜板；3、按覆铜板的厚度分为厚板（板厚范围在0.83.2mm（含Cu）、薄板（板厚范围小于0.78mm（不含Cu）；4、按覆铜板的增强材料划分为玻璃布基覆铜板、纸基覆铜板、复合基覆铜板（CME-1、CME-2）。5、按照阻燃等级划分为阻燃板与非阻燃板。6、按覆铜板的某些性能划分为高Tg板（Tg170）、高介电性能板、高CTI板（CTI600V）、环保型覆铜板（无卤、无锑）、紫外光遮蔽型覆铜板。,4、覆铜板的分类,4.1、覆铜板的分类,覆铜板常用的有以下几种:FR-1 酚醛棉纸，这基材通称电木板（比FR-2较高经济性）FR-2 酚醛棉纸，FR-3 棉纸（Cotton paper）、环氧树脂FR-4玻璃布（Woven glass）、环氧树脂FR-5 玻璃布、环氧树脂FR-6 毛面玻璃、聚酯G-10 玻璃布、环氧树脂CEM-1 棉纸、环氧树脂（阻燃）CEM-2 棉纸、环氧树脂（非阻燃）CEM-3 玻璃布、环氧树脂CEM-4 玻璃布、环氧树脂CEM-5 玻璃布、多元酯AIN 氮化铝SIC 碳化硅,4.2、覆铜板的分类,回顾百年世界覆铜板技术、生产的发展历史，可分为四个阶段：,5、覆铜板发展历史、现状与趋势,5.1、覆铜板发展历史、现状与趋势,（一） 萌芽阶段 20世纪初至20世纪40年代末，是覆铜板业发展的“萌芽阶段”。 它的发展特点主要表现在两方面： 一方面，这一段时期在今后覆铜板用树脂、增强材料以及基板（未覆铜箔的）制造方面，得到创新、探索。它的可喜进展，为以后的覆铜板问世及发展创造了必要的条件。 另一方面，以金属箔蚀刻法为主流的印制电路制造的最初期技术得到发展。它为覆铜板在结构组成、特性条件的确定上，起到决定性作用。也为覆铜板的问世起到驱动作用。 1922年美国的Edison发明了薄金属镍片箔的连续制造专利，成为了现代CCL用电解铜箔连续制造技术的先驱。这项专利，提出在阴极旋转辊下半部分通过电解液，经过半园弧状的阳极，通过电解而形成金属镍箔。箔覆在阴极辊表面，当辊筒转出液面外时，就可连续剥离卷取所得到的金属镍箔。,5.1、覆铜板发展历史、现状与趋势,19361940年，被全世界誉称为“印制电路之父”的英国 Paul Eisler博士，对印制电路板做出了开创性的突出贡献。他根据印刷技术的启发，首先提出了“印制电路”的概念。他还研究了腐蚀箔的技术，采用照相印制工艺，在绝缘板的金属表面上，形成具有耐酸性掩蔽层的导线图形。然后用化学药品溶解掉未被掩蔽的金属，获得世界上第一块名副其实的印制电路板。,5.2、覆铜板发展历史、现状与趋势,（二）初期发展阶段自英国 Paul Eisler博士首先提出了“印制电路”的概念，并制出世界上首块名副其实的印制电路板。以为起点，世界电子工业领域又问世了一个新的行业印制电路板制造业。围绕这一行业发展，世界印制电路用覆铜板行业也应运而生。,5.3、覆铜板发展历史、现状与趋势,（三）技术高速发展阶段集成电路的发明与应用，电子产品的小型化、高性能化，使覆铜板技术和生产，被推到向着多品种、高性能化方向发展的轨道上。1959年，美国得克萨斯仪器公司制作出第一块集成电路（IC）以后，由于它的高速发展，对PCB提出了更高组装密度的要求。1961年，美国 Hazeltine Corporation公司开发成功用金属化通孔工艺法的多层板制造技术。IBM公司并于同年所制造的计算机，在全世界首次采用多层板。,5.4、覆铜板发展历史、现状与趋势,（四） HDI多层板基材的发展阶段以BGACSP为主的球栅阵列封装的发展，应运而生了在电子安装技术上的第二次革命高密度互连表面安装技术的革命。随着积层法多层板于20世纪90年代初在日本、美国的出现，开创了一个高密度互连（HDI）的多层板制造技术的新时期。 电子安装技术与PCB的技术变革，使传统的覆铜板制造技术受到新的挑战。它在制造材料产品品种、结构组成、产品形式、性能特性、产品功能上，都产生了新的变化、新的发展。,6、我国覆铜板发展简史,我国覆铜板业已有近60年的发展历史。1955年在实验室中诞生了我国第一块覆铜板；1978年，全国覆铜板产能突破1000吨；80年代中期，从国外引进全套技术；2000年，我国覆铜板产值约55亿元；2005年，我国成为全球第一大覆铜板生产国。突破2亿m2。2009年起，产值也占到全球总产值的50%以上(按Prismark的统计，2008年已达到50.5%) 2010年总量占全球总量的80%(按Prismark 的统计为65%)。中国已成为全球第一大覆铜板制造和消费大国。,6、我国覆铜板发展简史,整个近60年的发展，可以划分为四个阶段：,7、覆铜板的性能要求,来自印制电路板加工方面对CCL提出的性能要求；来自元器件安装方面对CCL提出的性能要求；来自整机产品运行方面对CCL提出的性能要求。,据全国覆铜板行业协会最新统计资料，中国大陆共有覆铜板企业约70家，主要分布在华东及华南地区，年产量约3亿平方米。 其中华东地区年产量已达1.6亿平方米，占大陆年总产能的56%； 华南地区年产量为1.1亿平方米，占大陆年总产能的39%； 其余东北、西北、西南及华中四个地区仅占大陆年总产能的5%。 若按企业资金类型划分： 内资企业共26家，占大陆企业总数的37%，只占大陆年总产能的18.2%； 另有44家为外资企业（主要为台资覆铜板企业），占大陆企业总数的63%，却占大陆年总产能的81.8%，且主要占有HDI用芯薄板和高多层板用高阶覆铜板市场,其占有率达90%以上(详见下图)。,8、中国大陆覆铜板生产企业现状,中国大陆覆铜板产量分布 (资料来源：全国覆铜板行业协会),8.1、中国大陆覆铜板发展分布情况,8.2、中国大陆覆铜板企业性质分布情况,中国大陆覆铜板企业分布情况 (资料来源：全国覆铜板行业协会),8.3、中国大陆覆铜板产品发展趋势,图2 覆铜板厂产品别产值比重 (资料来源：TPCA 2010),9、中国大陆印制电路板发展趋势（2001-2011）,中国大陆PCB产值趋势 (资料来源：N.T. Information 2010),9.1、PCB发展线路图,9.2、六代线路板的结构特点,10、覆铜板生产工艺（一）,10、覆铜板生产工艺（二）,混胶-把各组份按一定的配比并按一定顺序混合在一起。上胶-电子级玻璃布浸上混合好的树脂溶液，经上胶机加 热烘干成粘结片。配料-把一定数量和规格的粘结片按厚度要求搭配在一起。配铜箔-按要求把已配好料的粘结片一面或两面配上铜箔。叠BOOK-把已配好铜箔的粘结片和分离钢板按一定的顺序和要求叠放在一起。它是控制覆铜板外观质量的关键工序。层压-把叠好的BOOK放入压机压制，压制工艺参数有压力、时间和温度。外观检查-按外观标准要求检验，并把板材按不同等级分开放置。,10.3、覆铜板生产工艺,Company Logo,电子产品的发展,PCB工业的发展,环境保护的要求，无卤无锑的趋势,11、覆铜板最新动态及发展趋势,各种新型覆铜板应运而生,轻薄短小化,多功能化,高频高速化,节能环保化,高可靠性,多功能手机、摇控家电等,计算机处理速度的提高-摩尔定律，通讯频率的提高，GSM到CMDA,耗能减少，绿色环保。,人们希望产品有质量保证,电子产品的发展趋势,11.1、覆铜板最新动态,50克的手机、1cm厚的手提电脑等,PCB工业的发展,集成度提高封装技术进步,高密度、高精度多层化PCB,电子产品的发展,自1984年以来，IC器件集成度有着惊人的提高，集成度的提高，必然伴随输入输出（I/O）腿数的增加，于是促进了安装技术的进步，最初的插装技术其I/O数小于100个，随着BGA安装技术的发展，器件的I/O数可达2000个以上。,11.2、覆铜板最新动态,欧共体于2008年禁止溴素在电子产品中的使用,无铅化焊接技术的势在必行,环境保护,卤素对环境的污染,各国立法限制铅的使用,环境保护,11.2、覆铜板最新动态,11.2、覆铜板发展趋势,对今后的覆铜板技术走势，业界一位专家对之概括为：“五高”、“三低”：1、高可靠性（优异的耐潮湿性、耐离子迁移性、通孔可靠性、绝缘可靠性等）（目标：不含杂质）2、高耐热（目标：适用于无铅工艺）3、高Tg4、高板厚精度（ （目标：200ppm） 5、高弹性率6、低Dk（目标：DK4和DF0.010） 7、低Df8、低CTE且根据这些性能的组合产生了满足各种要求的新产品，包括环保型，以及涂树脂铜箔（RCC）等。,12、硅微粉在覆铜板上的应用,近几年，在覆铜板(CCL)中应用填料(Fillers)已成为CCL技术开发中的重要课题。世界一些著名的CCL生产厂家都把它作为推进、突破CCL某些新技术的“秘密武器”之一。 多年来，应用于CCL的填料已有许多种。近年，此方面研究进展表明，二氧化硅微粉(简称：硅微粉)无机填料越来越被CCL业者所青睐。 与其它几种常用无机填料的性能相比，硅微粉的耐热性、机械性能、电性能以及在树脂体系中的分散性都具有优势。它在CCL中得以应用，其实主要是看重它的高熔点(一般在1700以上)、微小的平均粒径(有的品种最小可达到025m)、较低介电常数(低于氢氧化铝、滑石粉、E一玻璃纤维等很多)以及低吸水性。而它在硬度上偏高，有的品种价格偏高是它的不足之处。,近几年，在覆铜板(CCL)中应用填料(Fillers)已成为CCL技术开发中的重要课题。世界一些著名的CCL生产厂家都把它作为推进、突破CCL某些新技术的“秘密武器”之一。 多年来，应用于CCL的填料已有许多种。近年，此方面研究进展表明，二氧化硅微粉(简称：硅微粉)无机填料越来越被CCL业者所青睐。 与其它几种常用无机填料的性能相比，硅微粉的耐热性、机械性能、电性能以及在树脂体系中的分散性都具有优势。它在CCL中得以应用，其实主要是看重它的高熔点(一般在1700以上)、微小的平均粒径(有的品种最小可达到0.25m)、较低介电常数(低于氢氧化铝、滑石粉、E-玻璃纤维等很多)以及低吸水性。而它在硬度上偏高，有的品种价格偏高是它的不足之处。,12、硅微粉在覆铜板上的应用,12、硅微粉在覆铜板上的应用,由于原料、制造工艺的不同，使得二氧化硅微粉的品种较多。当前CCL应用的硅微粉主要涉及四类品种： 结晶型硅微粉 熔融型(无定型)硅微粉 球形硅微粉 合成硅微粉(部分通过化工合成制得的球形硅微粉也属合成硅微粉)。,12、硅微粉在覆铜板上的应用,住友电木公司的一专利发明，主要是利用无机填料去解决改性氰酸酯树脂一玻纤布基CCL的提高模量、耐热性，降低吸水性、热膨胀系数的问题。研制者对滑石粉、氢氧化铝、玻璃粉、云母粉、硅微粉等无机填料进行筛选性试验，得到硅微粉是较理想填料的结论。 其中熔融型硅微粉在降低板的z方向热膨胀系数方面表现得更好，而结晶型(粉碎型)硅微粉、球形硅微粉都在粘结片的浸渍性上相对优于熔融型硅微粉。 住友电木公司研制者最后确定采用的品种是球形硅微粉。该专利的试验结果表明，在树脂体系中加入球形硅微粉的CCL样品，在板的z方向线膨胀系数，高湿热处理后浸焊耐热性(125高压锅蒸煮处理后进行260下的浸焊实验)方面得到提高。如果不加填料，它的线膨胀系数会很大(4 01 0-6）。,12、硅微粉在覆铜板上的应用,在覆铜箔板中加入超细硅微粉填料，有以下几个目的： 一是有效降低板材的CTE（Z轴膨胀系数）； 二是为降低成本； 三是对提高产品的耐热性能。 在覆铜箔板中加入超细硅微粉填料是覆铜箔板技术发展的一个重要方向，目前国内覆铜箔板企业没有在覆铜箔板的生产过程中加入硅微粉填料，正在技术研发过程中，日本覆铜箔板企业在生产高档的覆铜箔板的过程中加入硅微粉填料有报道过。主要技术参数： 粒度直径：1m3m、憎水性能大于45分钟。,12、硅微粉在覆铜板上的应用,CCL用无机填料的投料比例方案可大致分为两类： 一类是一般比例，即硅微粉(或以硅微粉为主的无机填料)投料比例一般在1 5一30(重量比)； 另一类是“高填充量”投料比例的类型方案，即在树脂体系中硅微粉的投料比例在40一70(重量比)。 “高填充量”技术多应用于薄型化的CCL中，它突破了传统的填料填加工艺，运用新工艺得到实现，它是更高层次的填料应用技术。,熔融态,球形化,高纯化,表面处理或包覆或胶囊化,熔融态硅微粉有利于降低DK,球形化硅微粉有利于提高填充率，有利于提高加工流动性，有利于降低CTE,高纯硅微粉有利于提高绝缘性,表面处理有利于提高与树脂的相容性，提高制板的综合性能,覆铜板行业使用硅微粉发展方向,Q & A !,