PCB材料介绍概要课件.ppt
（一）物料介绍PCB原材料,PCB物料及其特性介绍,基板,PP（prepreg）,铜箔,树脂（胶粘剂）,压延铜箔,电解铜箔,玻织纤维布,A.基板种类,1、按增强材料分（最常用的分类方法）,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（一种特殊的高性能環氧樹脂基板 ）PI树脂板（聚酰亚胺 ）3、按阻燃性能来分阻燃型(溴化環氧樹脂TBBPA, 含磷環氧樹脂DOPO) 阻燃等級: UL94-V2UL94-V1UL94-VOUL94-V5非阻燃型（UL94-HB级）4 、按固化劑分DICY型(雙氰胺，適用於一般材料，只需加入5%即可反應，極性強，不耐熱，市場佔有率90%)PN型(酚醛樹脂，適用於無鉛材料，HTG ，需加入2030%反應，極性不強，耐熱性好，市場佔有率10%),Part,1.1 铜箔的种类：按照制造方法分为压延铜箔（Wrought Foil）与电解铜箔（ED-Foil）。 1.2 压延铜箔：纯铜经过多次机械辊轧制成的铜箔，两面都是光滑的， 对基材的附着力较差 。 1.3 电解铜箔: 硫酸铜溶液电镀而成，一面光滑，称为光面，另一面 是粗糙的结晶面,称为毛面(Matte Side) ，双面粗糙度不同,较粗 的一面处理后可以和树脂产生较强的接合力。,1. 铜箔,1.3 铜箔的量度方法：由于铜箔厚度的测量受到仪器操作方法及操作环境的限制,所以通常铜箔是按照单位面积的铜箔重量来衡量.,2.树脂 树脂是一种热固型材料，可以发生高分子聚合反应。 2.1 树脂的功能及特性: A. 功能：作为铜箔与玻璃纤维布之间的粘合剂 。 B. 特性:抗电气性、耐热性、耐化学性、抗水性。 2.2 树脂的种类：由于树脂种类有多种，所以决定了我 们材料的多样性。PCB行业中常用的树脂体系有以 下几种：A.酚醛树脂 B.环氧树脂 C.聚酰亚胺树脂 D.三嗪和/或双马来酰亚胺树脂,3.玻璃纤维布,是一种经过高温融合后冷却成一种非结晶态的坚硬的无机物，然后由经纱，纬纱纵横交织形成的作為基板結構中补强材料(类似于人体的骨骼结构）。 可以作为补强材料的有：纤维素纸、E-玻璃纤维布、S-纤维布等。,E-玻璃纤维布的常用结构:,CCL 業界一般均使用 E 級玻纖布， 7628、2116、1080 係最普遍的規格，但CCL 可提供更多種選擇，符合客戶需求。,Prepreg 是Pre-pregnant的英文缩写,是树脂与载体合成的一种片状粘结材料.它在制作过程中的变化如下图所示:,Structure,B.半固化片（PP),1.1半固化片的特性参数:,A.含胶量 RC%（Resin content)：指胶片中除了玻璃布以外，树脂成 分所占的重量百分比。 RC%的多少直接影响到树脂填充导线间空谷的能力，同时决 定压板后的介电层厚度。 B.流胶量 RF%( Resin flow)：指压板后，流出板外的树脂占原 来半固化片总重的百分比。 RF%是反映树脂流动性的指标，也决定压板后的介电层厚度。C.挥发分 VC%（volatile content）：指半固化片经过干燥后，失 去的挥发成分的重量占原来重量的百合比。 VC%的多少直接影响压板后的品质。,D.凝胶时间 Gel Time：指B-阶（半固化状态）半固化片受高温后软化粘度降低，然后流动，经过一段时间因吸收热量而发生聚合反应，粘度逐渐增大，固化成C-阶（固化状态）的一段树脂可以流动的时间。,凝胶时间与树脂流量的关系,2022/11/27,13,温湿度要求：T：520，RH60%。 若温度过高，PP易老化，压合时不易流胶，易出现织纹。 若湿度过高，PP易吸水，压合时易流胶过大而出现滑板现象及白边白角过大，同时易出现分层起泡等品质缺陷。 清洁度要求较高。 操作人员须穿戴无尘衣帽，并戴好头罩，含尘量要求10000级，防止灰尘、杂质被PP吸附，压合后产生板内杂质 。 PP胶片不可过期，即PP有效期3个月。,1.2 PP的保存方法,2022/11/27,14,1.Tg 玻璃態轉化溫度定義:指高聚物從玻璃態轉變為高彈態轉變溫度。測試方法：目前業界主要有三種Tg測試方法:DSC: Differential Scanning Calorimetry示差掃描熱量分析法,是在量測升溫過程中板材的熱容量變化(即Heat flow變化),在其變化最大之斜率處找到中值即可。TMA:Thermal Mechanical Analysis熱機分析法,是在量測升溫過程中板材的膨脹係數 (CTE)的變化。DMA: Dynamic Mechanical Analysis動態熱機分析法,是在檢測升溫過程中聚合物在黏彈性變化方面的數據。,（二）材料特性,Medium TG:135High TG:175,2022/11/27,15,定義:Td- Decomposition Temperature ,指由於熱作用而產生的樹脂熱分解反應的溫度,是從化學性能角度表徵樹脂耐熱性的性能項目。Td之測試方法-TGA: TGA-Thermal Gravity Analysis(熱重分析法),在控制的氣氛中(如氮氣等),記錄樣品質量隨著樣品溫度的增加(線性增長)所引起的變化,測量樹脂的質量與溫度間的關係。 目前一般講Td指失重5%的熱分解溫度.Lead free製程,CCL的Td特性比Tg特性更加重要。,2.Td 熱分解溫度,TD:340,2022/11/27,16,定義:CTE-Coefficient of Thermal Expansion,指基板材料在受熱後,其單位溫度上升之間引起的基板材料尺寸的線性變化.表徵: 1、CCL的CTE有X既有Tg前之CTE,亦有Tg後之CTE。 2、對於CCL之樹脂而言,處於CTE在Tg後高彈態下的CTE,是處於Tg前玻璃態下的CTE的34倍,故從PCB質量可靠性角度講,Tg後板厚方向CTE的變化更為重要。,3.CTE熱膨脹係數,2022/11/27,17,定義:分層時間為表徵CCL耐熱性的的一個性能項目,俗稱T260/T288。測試方法:TMA-Thermal Machanical Analysis(熱機分析法)T260全称TMA260,即採用TMA測試方法穩定在260高溫條件下測試板材的抗爆板時間。T288代表最高溫度為288。,4.Time to Delamination熱分層時間,2022/11/27,18,T260: PN 0-5min,DICY 30-60min,2022/11/27,19,T-288测试,介電性：聚合物在外電場下貯存與損耗電能的性質。介電常數（DK）：介质在外加电场中会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值，又称诱电率。 一般來說f越大，DK越小，傳播速度越快，但是f3G時， DK的變化就很小了。 在070的範圍內，T越高，DK越大，最大變化可達20%。 標準：4.2-4.8介電損耗（DF）：電介質在交變電場中，因消耗部分電能而使電介質本身發熱的現象。 f 越大，DF越大， 在一定的温度范围内，T越高，DF越大。 標準：0.015-0.02,5.介电性能,2022/11/27,21,定义：基板去铜后，进行烘烤前后的尺寸变化状况。预处理方法:烘烤150/2hr，冷却1hr。标准：目前业界尺寸安定性的标准均 为300ppm。,6.尺寸安定性DS,2022/11/27,22,基材稳定性不良胀缩？ 压板时，板料的温度超过了Tg，基材中半固化的树脂发生由玻璃态向橡胶态的转变，压板后温度变到常温时，树脂为固体状态。但是，在这一个物理状态的转变过程中，基材中的玻璃纤维为一种弹性物质，它在树脂发生相态转变时，会得到收缩或伸展，从而导致内层基材的板料胀缩。解决方法： 1.改善玻璃纤维的种类。 2.选用高Tg的板料，使的基材在压合过程中温度达不到Tg，因而不会产生胀缩现象。,随着资讯的高速发展，未来印刷线路板的材料发展趋势是以满足通讯系统的需求为导向，因此要满足数据传输的高速化。需要具有较低的介电常数、低介电损耗、耐高热性、低制作成本的板料，同时顺应全球环保发展要求，同时要求研制具有相同性能的要求的无卤素环保材料。,材料的未来发展趋势,
