PCB材料介紹概要課件

（一）物料介紹PCB原材料PCB物料及其特性介紹基板PP（prepreg）銅箔樹脂（膠粘劑）壓延銅箔電解銅箔?？椑w維布（一）物料介紹PCB物料及其特性介紹基板PP（prepregA.基板種類1、按增強(qiáng)材料分（最常用的分類方法）基板種類等級代號組成一般性質(zhì)用途紙基板XPC酚醛樹脂/絕緣紙經(jīng)濟(jì)型、不阻燃玩具、收音機(jī)XXPC改性酚醛樹脂/絕緣紙高電性能、不阻燃電話、計算器FR1阻燃酚醛樹脂/絕緣紙經(jīng)濟(jì)型、阻燃性稍高汽車電子品、消費電子品FR2阻燃改性酚醛樹脂/絕緣紙高電性能、阻燃電話機(jī)、計算機(jī)玻璃布基板FR4環(huán)氧樹脂/玻璃布抗撓強(qiáng)度與抗撞強(qiáng)度良好電腦用途耐電性能極佳移動通訊非常適合PTH製作軍事用品FR5改良型環(huán)氧樹脂/玻璃布高溫抗撓強(qiáng)度優(yōu)於FR-4軍事用品耐電性能極佳複合基板CEM-1環(huán)氧樹脂+紙芯可於室溫沖切消費電子抗撓抗撞性能強(qiáng)耐電性能好CEM-3環(huán)氧樹脂+玻纖紙於室溫沖切但比CEM-1硬電腦周邊產(chǎn)品抗撓抗撞性能強(qiáng)耐電性能很好HDI板RCC電解銅箔（厚度≦18um)粗化面高精度、高密度化電腦產(chǎn)品、汽車電子品、電話、醫(yī)療設(shè)備上涂覆一層或兩層高性能樹脂

A.基板種類基板種類等級代號組成一般性質(zhì)用途紙基板XPC酚醛2、按樹脂不同來分酚酫樹脂板環(huán)氧樹脂板聚脂樹脂板BT樹脂板（一種特殊的高性能環(huán)氧樹脂基板

）PI樹脂板（聚酰亞胺）3、按阻燃性能來分阻燃型(溴化環(huán)氧樹脂TBBPA,含磷環(huán)氧樹脂DOPO)

阻燃等級:UL94-V2<UL94-V1<UL94-VO<UL94-V5非阻燃型（UL94-HB級）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(yīng)，極性強(qiáng)，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20~30%反應(yīng)，極性不強(qiáng)，耐熱性好，市場佔有率10%)2、按樹脂不同來分PartⅡ1.1

銅箔的種類：按照制造方法分為壓延銅箔（WroughtFoil）與電解銅箔（ED-Foil）。

1.2壓延銅箔：純銅經(jīng)過多次機(jī)械輥軋制成的銅箔，兩面都是光滑的，對基材的附著力較差

。

1.3

電解銅箔:

硫酸銅溶液電鍍而成，一面光滑，稱為光面，另一面是粗糙的結(jié)晶面,稱為毛面(MatteSide)，雙面粗糙度不同,較粗的一面處理后可以和樹脂產(chǎn)生較強(qiáng)的接合力。DrumSideMatteSide1.

銅箔PartⅡ1.1銅箔的種類：按照制造方法分為壓延銅1.3

銅箔的量度方法：由于銅箔厚度的測量受到儀器\操作方法及操作環(huán)境的限制,所以通常銅箔是按照單位面積的銅箔重量來衡量.

1.3銅箔的量度方法：由于銅箔厚度的測量受到儀器\操作方法

2.樹脂樹脂是一種熱固型材料，可以發(fā)生高分子聚合反應(yīng)。

2.1

樹脂的功能及特性:A.功能：作為銅箔與玻璃纖維布之間的粘合劑。

B.特性:抗電氣性、耐熱性、耐化學(xué)性、抗水性。

2.2

樹脂的種類：由于樹脂種類有多種，所以決定了我們材料的多樣性。PCB行業(yè)中常用的樹脂體系有以下幾種：A.酚醛樹脂

B.環(huán)氧樹脂

C.聚酰亞胺樹脂

D.三嗪和/或雙馬來酰亞胺樹脂2.樹脂3.玻璃纖維布

是一種經(jīng)過高溫融合后冷卻成一種非結(jié)晶態(tài)的堅硬的無機(jī)物，然后由經(jīng)紗，緯紗縱橫交織形成的作為基板結(jié)構(gòu)中補(bǔ)強(qiáng)材料(類似于人體的骨骼結(jié)構(gòu)）。可以作為補(bǔ)強(qiáng)材料的有：纖維素紙、E-玻璃纖維布、S-纖維布等。

3.玻璃纖維布是一種經(jīng)過高溫融合后冷卻成一種非結(jié)晶態(tài)E-玻璃纖維布的常用結(jié)構(gòu):CCL業(yè)界一般均使用E級玻纖布，7628、2116、1080

係最普遍的規(guī)格，但CCL

可提供更多種選擇，符合客戶需求。TYPE基重

g/cm2經(jīng)緯紗密度762820844×331500(1506)16447×46211610760×6023138160×6421127240×4010804860×481062656×56E-玻璃纖維布的常用結(jié)構(gòu):TYPE基Prepreg是Pre-pregnant的英文縮寫,是樹脂與載體合成的一種片狀粘結(jié)材料.它在制作過程中的變化如下圖所示:Resin——樹脂Varnish——膠液Prepreg——半固化片Laminate——層壓板StructureB.半固化片（PP)Prepreg是Pre-pregnant的英文縮寫1.1半固化片的特性參數(shù):

A.含膠量

RC%（Resincontent)：指膠片中除了玻璃布以外，樹脂成分所占的重量百分比。RC%的多少直接影響到樹脂填充導(dǎo)線間空谷的能力，同時決定壓板后的介電層厚度。

B.流膠量RF%(

Resinflow)：指壓板后，流出板外的樹脂占原來半固化片總重的百分比。

RF%是反映樹脂流動性的指標(biāo)，也決定壓板后的介電層厚度。

C.揮發(fā)分VC%（volatilecontent）：指半固化片經(jīng)過干燥后，失去的揮發(fā)成分的重量占原來重量的百合比。

VC%的多少直接影響壓板后的品質(zhì)。1.1半固化片的特性參數(shù):A.含膠量RC%（ResD.凝膠時間GelTime：指B-階（半固化狀態(tài)）半固化片受高溫后軟化粘度降低，然后流動，經(jīng)過一段時間因吸收熱量而發(fā)生聚合反應(yīng)，粘度逐漸增大，固化成C-階（固化狀態(tài)）的一段樹脂可以流動的時間。

RF%+Geltime+凝膠時間與樹脂流量的關(guān)系D.凝膠時間GelTime：指B-階（半固化狀態(tài)）半固化PCB材料介紹概要課件2023/1/913

溫濕度要求：T：5~20℃，RH≤60%。

若溫度過高，PP易老化，壓合時不易流膠，易出現(xiàn)織紋。若濕度過高，PP易吸水，壓合時易流膠過大而出現(xiàn)滑板現(xiàn)象及白邊白角過大，同時易出現(xiàn)分層起泡等品質(zhì)缺陷。

清潔度要求較高。

操作人員須穿戴無塵衣帽，并戴好頭罩，含塵量要求≤10000級，防止灰塵、雜質(zhì)被PP吸附，壓合后產(chǎn)生板內(nèi)雜質(zhì)

。

PP膠片不可過期，即PP有效期≤3個月。1.2PP的保存方法2023/1/8131.2PP的保存方法2023/1/9141.Tg—玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度定義:指高聚物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)轉(zhuǎn)變溫度。測試方法：目前業(yè)界主要有三種Tg測試方法:DSC:DifferentialScanningCalorimetry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Heatflow變化),在其變化最大之斜率處找到中值即可。TMA:ThermalMechanicalAnalysis熱機(jī)分析法,是在量測升溫過程中板材的膨脹係數(shù)

(CTE)的變化。DMA:DynamicMechanicalAnalysis動態(tài)熱機(jī)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(shù)據(jù)。（二）材料特性MediumTG:>135℃HighTG:>175℃2023/1/8141.Tg—玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度（二）材料特性2023/1/915定義:Td-DecompositionTemperature,指由於熱作用而產(chǎn)生的樹脂熱分解反應(yīng)的溫度,是從化學(xué)性能角度表徵樹脂耐熱性的性能項目。Td之測試方法-TGA:

TGA-ThermalGravityAnalysis(熱重分析法),在控制的氣氛中(如氮氣等),記錄樣品質(zhì)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(zhì)量與溫度間的關(guān)係。

目前一般講Td指失重5%的熱分解溫度.Leadfree製程,CCL的Td特性比Tg特性更加重要。2.Td

—熱分解溫度TD:>340℃2023/1/8152.Td—熱分解溫度TD:>340℃2023/1/916定義:CTE-CoefficientofThermalExpansion,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&Y方向,亦有Z軸方向;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(tài)下的CTE,是處於Tg前玻璃態(tài)下的CTE的3~4倍,故從PCB質(zhì)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(shù)α1:40-60ppm/℃α2:210-280ppm/℃2023/1/816定義:CTE-Coefficiento2023/1/917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-ThermalMachanicalAnalysis(熱機(jī)分析法)T260全稱TMA260,即採用TMA測試方法穩(wěn)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.TimetoDelamination—熱分層時間2023/1/8174.TimetoDelaminati2023/1/918T260:PN0-5min,DICY30-60min2023/1/818T260:PN0-5min,DICY2023/1/919T-288測試2023/1/819T-288測試介電性：聚合物在外電場下貯存與損耗電能的性質(zhì)。介電常數(shù)（DK）：介質(zhì)在外加電場中會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場，原外加電場（真空中）與最終介質(zhì)中電場比值，又稱誘電率。一般來說f越大，DK越小，傳播速度越快，但是f＞3G時，DK的變化就很小了。在0~70℃的範(fàn)圍內(nèi)，T越高，DK越大，最大變化可達(dá)20%。標(biāo)準(zhǔn)：4.2-4.8介電損耗（DF）：電介質(zhì)在交變電場中，因消耗部分電能而使電介質(zhì)本身發(fā)熱的現(xiàn)象。f越大，DF越大，在一定的溫度范圍內(nèi)，T越高，DF越大。標(biāo)準(zhǔn)：0.015-0.025.介電性能介電性：聚合物在外電場下貯存與損耗電能的性質(zhì)。5.介電性能2023/1/921定義：基板去銅后，進(jìn)行烘烤前后的尺寸變化狀況。預(yù)處理方法:烘烤150℃/2hr，冷卻1hr。標(biāo)準(zhǔn)：目前業(yè)界尺寸安定性的標(biāo)準(zhǔn)均為±300ppm。6.尺寸安定性——DS2023/1/8216.尺寸安定性——DS2023/1/922基材穩(wěn)定性不良—脹縮？

壓板時，板料的溫度超過了Tg，基材中半固化的樹脂發(fā)生由玻璃態(tài)向橡膠態(tài)的轉(zhuǎn)變，壓板后溫度變到常溫時，樹脂為固體狀態(tài)。但是，在這一個物理狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中，基材中的玻璃纖維為一種彈性物質(zhì)，它在樹脂發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變時，會得到收縮或伸展，從而導(dǎo)致內(nèi)層基材的板料脹縮。解決方法：1.改善玻璃纖維的種類。2.選用高Tg的板料，使的基材在壓合過程中溫度達(dá)不到Tg，因而不會產(chǎn)生脹縮現(xiàn)象。2023/1/822基材穩(wěn)定性不良—脹縮？

隨著資訊的高速發(fā)展，未來印刷線路板的材料發(fā)展趨勢是以滿足通訊系統(tǒng)的需求為導(dǎo)向，因此要滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚倩?。需要具有較低的介電常數(shù)、低介電損耗、耐高熱性、低制作成本的板料，同時順應(yīng)全球環(huán)保發(fā)展要求，同時要求研制具有相同性能的要求的無鹵素環(huán)保材料。材料的未來發(fā)展趨勢材料的未來發(fā)展趨勢（一）物料介紹PCB原材料PCB物料及其特性介紹基板PP（prepreg）銅箔樹脂（膠粘劑）壓延銅箔電解銅箔?？椑w維布（一）物料介紹PCB物料及其特性介紹基板PP（prepregA.基板種類1、按增強(qiáng)材料分（最常用的分類方法）基板種類等級代號組成一般性質(zhì)用途紙基板XPC酚醛樹脂/絕緣紙經(jīng)濟(jì)型、不阻燃玩具、收音機(jī)XXPC改性酚醛樹脂/絕緣紙高電性能、不阻燃電話、計算器FR1阻燃酚醛樹脂/絕緣紙經(jīng)濟(jì)型、阻燃性稍高汽車電子品、消費電子品FR2阻燃改性酚醛樹脂/絕緣紙高電性能、阻燃電話機(jī)、計算機(jī)玻璃布基板FR4環(huán)氧樹脂/玻璃布抗撓強(qiáng)度與抗撞強(qiáng)度良好電腦用途耐電性能極佳移動通訊非常適合PTH製作軍事用品FR5改良型環(huán)氧樹脂/玻璃布高溫抗撓強(qiáng)度優(yōu)於FR-4軍事用品耐電性能極佳複合基板CEM-1環(huán)氧樹脂+紙芯可於室溫沖切消費電子抗撓抗撞性能強(qiáng)耐電性能好CEM-3環(huán)氧樹脂+玻纖紙於室溫沖切但比CEM-1硬電腦周邊產(chǎn)品抗撓抗撞性能強(qiáng)耐電性能很好HDI板RCC電解銅箔（厚度≦18um)粗化面高精度、高密度化電腦產(chǎn)品、汽車電子品、電話、醫(yī)療設(shè)備上涂覆一層或兩層高性能樹脂

A.基板種類基板種類等級代號組成一般性質(zhì)用途紙基板XPC酚醛2、按樹脂不同來分酚酫樹脂板環(huán)氧樹脂板聚脂樹脂板BT樹脂板（一種特殊的高性能環(huán)氧樹脂基板

）PI樹脂板（聚酰亞胺）3、按阻燃性能來分阻燃型(溴化環(huán)氧樹脂TBBPA,含磷環(huán)氧樹脂DOPO)

阻燃等級:UL94-V2<UL94-V1<UL94-VO<UL94-V5非阻燃型（UL94-HB級）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(yīng)，極性強(qiáng)，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20~30%反應(yīng)，極性不強(qiáng)，耐熱性好，市場佔有率10%)2、按樹脂不同來分PartⅡ1.1

銅箔的種類：按照制造方法分為壓延銅箔（WroughtFoil）與電解銅箔（ED-Foil）。

1.2壓延銅箔：純銅經(jīng)過多次機(jī)械輥軋制成的銅箔，兩面都是光滑的，對基材的附著力較差

。

1.3

電解銅箔:

硫酸銅溶液電鍍而成，一面光滑，稱為光面，另一面是粗糙的結(jié)晶面,稱為毛面(MatteSide)，雙面粗糙度不同,較粗的一面處理后可以和樹脂產(chǎn)生較強(qiáng)的接合力。DrumSideMatteSide1.

銅箔PartⅡ1.1銅箔的種類：按照制造方法分為壓延銅1.3

銅箔的量度方法：由于銅箔厚度的測量受到儀器\操作方法及操作環(huán)境的限制,所以通常銅箔是按照單位面積的銅箔重量來衡量.

1.3銅箔的量度方法：由于銅箔厚度的測量受到儀器\操作方法

2.樹脂樹脂是一種熱固型材料，可以發(fā)生高分子聚合反應(yīng)。

2.1

樹脂的功能及特性:A.功能：作為銅箔與玻璃纖維布之間的粘合劑。

B.特性:抗電氣性、耐熱性、耐化學(xué)性、抗水性。

2.2

樹脂的種類：由于樹脂種類有多種，所以決定了我們材料的多樣性。PCB行業(yè)中常用的樹脂體系有以下幾種：A.酚醛樹脂

B.環(huán)氧樹脂

C.聚酰亞胺樹脂

D.三嗪和/或雙馬來酰亞胺樹脂2.樹脂3.玻璃纖維布

是一種經(jīng)過高溫融合后冷卻成一種非結(jié)晶態(tài)的堅硬的無機(jī)物，然后由經(jīng)紗，緯紗縱橫交織形成的作為基板結(jié)構(gòu)中補(bǔ)強(qiáng)材料(類似于人體的骨骼結(jié)構(gòu)）?？梢宰鳛檠a(bǔ)強(qiáng)材料的有：纖維素紙、E-玻璃纖維布、S-纖維布等。

3.玻璃纖維布是一種經(jīng)過高溫融合后冷卻成一種非結(jié)晶態(tài)E-玻璃纖維布的常用結(jié)構(gòu):CCL業(yè)界一般均使用E級玻纖布，7628、2116、1080

係最普遍的規(guī)格，但CCL

可提供更多種選擇，符合客戶需求。TYPE基重

g/cm2經(jīng)緯紗密度762820844×331500(1506)16447×46211610760×6023138160×6421127240×4010804860×481062656×56E-玻璃纖維布的常用結(jié)構(gòu):TYPE基Prepreg是Pre-pregnant的英文縮寫,是樹脂與載體合成的一種片狀粘結(jié)材料.它在制作過程中的變化如下圖所示:Resin——樹脂Varnish——膠液Prepreg——半固化片Laminate——層壓板StructureB.半固化片（PP)Prepreg是Pre-pregnant的英文縮寫1.1半固化片的特性參數(shù):

A.含膠量

RC%（Resincontent)：指膠片中除了玻璃布以外，樹脂成分所占的重量百分比。RC%的多少直接影響到樹脂填充導(dǎo)線間空谷的能力，同時決定壓板后的介電層厚度。

B.流膠量RF%(

Resinflow)：指壓板后，流出板外的樹脂占原來半固化片總重的百分比。

RF%是反映樹脂流動性的指標(biāo)，也決定壓板后的介電層厚度。

C.揮發(fā)分VC%（volatilecontent）：指半固化片經(jīng)過干燥后，失去的揮發(fā)成分的重量占原來重量的百合比。

VC%的多少直接影響壓板后的品質(zhì)。1.1半固化片的特性參數(shù):A.含膠量RC%（ResD.凝膠時間GelTime：指B-階（半固化狀態(tài)）半固化片受高溫后軟化粘度降低，然后流動，經(jīng)過一段時間因吸收熱量而發(fā)生聚合反應(yīng)，粘度逐漸增大，固化成C-階（固化狀態(tài)）的一段樹脂可以流動的時間。

RF%+Geltime+凝膠時間與樹脂流量的關(guān)系D.凝膠時間GelTime：指B-階（半固化狀態(tài)）半固化PCB材料介紹概要課件2023/1/936

溫濕度要求：T：5~20℃，RH≤60%。

若溫度過高，PP易老化，壓合時不易流膠，易出現(xiàn)織紋。若濕度過高，PP易吸水，壓合時易流膠過大而出現(xiàn)滑板現(xiàn)象及白邊白角過大，同時易出現(xiàn)分層起泡等品質(zhì)缺陷。

清潔度要求較高。

操作人員須穿戴無塵衣帽，并戴好頭罩，含塵量要求≤10000級，防止灰塵、雜質(zhì)被PP吸附，壓合后產(chǎn)生板內(nèi)雜質(zhì)

。

PP膠片不可過期，即PP有效期≤3個月。1.2PP的保存方法2023/1/8131.2PP的保存方法2023/1/9371.Tg—玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度定義:指高聚物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)轉(zhuǎn)變溫度。測試方法：目前業(yè)界主要有三種Tg測試方法:DSC:DifferentialScanningCalorimetry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Heatflow變化),在其變化最大之斜率處找到中值即可。TMA:ThermalMechanicalAnalysis熱機(jī)分析法,是在量測升溫過程中板材的膨脹係數(shù)

(CTE)的變化。DMA:DynamicMechanicalAnalysis動態(tài)熱機(jī)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(shù)據(jù)。（二）材料特性MediumTG:>135℃HighTG:>175℃2023/1/8141.Tg—玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度（二）材料特性2023/1/938定義:Td-DecompositionTemperature,指由於熱作用而產(chǎn)生的樹脂熱分解反應(yīng)的溫度,是從化學(xué)性能角度表徵樹脂耐熱性的性能項目。Td之測試方法-TGA:

TGA-ThermalGravityAnalysis(熱重分析法),在控制的氣氛中(如氮氣等),記錄樣品質(zhì)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(zhì)量與溫度間的關(guān)係。

目前一般講Td指失重5%的熱分解溫度.Leadfree製程,CCL的Td特性比Tg特性更加重要。2.Td

—熱分解溫度TD:>340℃2023/1/8152.Td—熱分解溫度TD:>340℃2023/1/939定義:CTE-CoefficientofThermalExpansion,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&Y方向,亦有Z軸方向;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(tài)下的CTE,是處於Tg前玻璃態(tài)下的CTE的3~4倍,故從PCB質(zhì)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(shù)α1:40-60ppm/℃α2:210-280ppm/℃2023/1/816定義:CTE-Coefficiento2023/1/940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-ThermalMachanicalAnalysis(熱機(jī)分析法)T260全稱TMA26