PCB印刷电路板价格组成——PCB抄板和PCB设计

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PCB印刷电路板价格组成——PCB抄板和PCB设计  公司拥有、、和,从事PCB行业多年,拥有丰富抄板和PCB设计经验。 大凡电子厂采购人员都曾为pcb印刷电路板多变的价格所困惑过,即使一些有多年pcb采购经验的人员至今也未必全部了解此中的原委,其实价格是由以下多种因素组成的:      一、所用材料不同造成价格的多样性    以普通双面板为例,板料一般有fr-4,cem-3等,板厚从0.6mm到3.0mm不等,铜厚从½oz到3 oz不同,所有这些在板料一项上就造成了巨大的价格差异;在阻焊油墨方面,普通热固油和感光绿油也存在着一定的价格差,因而材料的不同造成了价格的多样性.      二、所采用生产工艺的不同造成价格的多样性    不同的生产工艺会造成不同的成本。如镀金板与喷锡板,制作外形的锣(铣)板与啤(冲)板,采用丝印线路与干膜线路等都会形成不同的成本,导致价格的多样性。PCB PCB抄板 印刷电路板 PCB价格      三、pcb本身难度不同造成的价格多样性   即使材料相同,工艺相同,但pcb本身难度不同也会造成不同的成本。如两种线路板上都有1000个孔,一块板孔径都大于0.6mm与另一块板孔径均小于0.6mm就会形成不同的钻孔成本;如两种线路板其他相同,但线宽线距不同,一种均大于0.2mm,一种均小于0.2mm,也会造成不同的生产成本,因为难度大的板报废率较高,必然成本加大,进而造成价格的多样性。     四、客户要求不同也会造成价格的不同    客户要求的高低会直接影响板厂的成品率,如一种板按ipc-a-600e,class1要求有98%合格率,但按class3要求可能只有90%的合格率,因而造成板厂不同的成本,{zh1}导致产品价格的多变。——和PCB设计技术         五、pcb厂家不同造成的价格多样性    即使同一种产品,但因为不同厂家工艺装备、技术水平不同,也会形成不同的成本,时下很多厂家喜欢生产镀金板,因为工艺简单,成本低廉,但也有一部分厂家生产镀金板,报废即上升,造成成本提高,所以他们宁愿生产喷锡板,因而他们的喷锡板报价反而比镀金板低。——PCB抄板和技术     六、付款方式不同造成的价格差异    目前pcb板厂一般都会按付款方式的不同调整,幅度为5%-10%不等,因而也造成了价格的差异性。    七、区域不同造成价格的多样性    目前国内从地理位置上来讲,从南到北,价格呈递增之势,不同区域价格有一定差异,因而区域不同也造成了价格的多样性。    通过以上论述不难看出,pcb价格的多样性是有其内在的必然因素的,本栏目仅可提供一个大致的价格范围,以供参考,具体价格当然还是和厂家直接联系。

4、一种价格低廉、简单的快速印刷电路板(PCB)制作方法                             制作方法:
1. 用Protel ,word, coreldraw以及所有制图软件, 甚至可以用windows的“画图”制作好印制电路板图形。
2. 用激光打印机打印在热转印纸上。
3. 用细砂纸擦干净敷铜板,磨平四周,将打印好的热转印纸覆盖在敷铜板上,送入照片过塑机( 调到180.5~200℃)来回压几次,使融化的墨粉xx吸附在敷铜板上。
4. 敷铜板冷却后揭去热转印纸,放到双氧水+盐酸+水(1:2:3)混合液或FeCl3溶液腐蚀后即可形成做工精细的印刷电路板. 本人更喜欢用前一种腐蚀液,腐蚀过程快捷,腐蚀液清澈透明容易观察电路板被腐蚀的程度。
5、制作印刷电路板的好方法

玩电子的人都喜欢自己捣鼓一些东西。有时会觉得{wn}板不好用,做出来的东西也不美观,那你就可能会想到自己制作印刷电路板。这里有个好方法!
本人平时很爱搞些电子制作,但每当制作印刷电路板时便头疼不已,曾经用过贴胶条、描油漆、刀刻等多种方法,但都工序复杂、耗时长、而且效果不佳。自己凑合用还行,但要是做个标准的、好看的板子,还实在是拿不出手,要做复杂的板子更是不行。
最近上网,通过网上交流,加上自己的一些体会,找到一条又快又好又便宜的制版方法,全部费用只需一次性投入260 元左右,可以制出与电脑设计一模一样的板子,单、双面均可,xx可以胜任一般的课题任务,在这里给大家介绍一下:首先,到市场上采购一台过塑机,就是专门用于压制证件、照片等塑皮封装的机
器,如图一所示,在北京中关村市场遍地都是,价格便宜的才220 元,可以竖者通过A3 幅面的纸。再去找几张平整的没有剪裁印痕的不干胶纸,只用其衬纸,即浅黄色的表面光滑的那一面。{zh0}购买专门的衬纸,网上也有出售的,A4 幅面的约40 元100 张。我就是通过网上邮购到的。只要采购到上述两样物品,就
可以试制印板了。
在电脑上通过PROTEL99 等电路制版软件设计好印版图,设计时建议考虑以下几点:
1.走线最细宽度不小于15mil 为宜。
2.尽量采用贴片元件。使用贴片元件可以减小体积,提高可靠性。尤其优越的是大幅减少了打孔的工作量。1206 规格的贴片电阻、电容比较合适,便于手工焊接,跨线可用0 欧电阻代替。设计时普通集成电路引脚间穿一根线、1206 规格的0 欧电阻下穿两根线没有任何问题。0805 以及更小规格的贴片元件日后焊
接比较费劲,且元件下面穿一根导线都显困难。
3.如果产品今后量产,且为单面布线时,跨线可用0 欧电阻代替。因为这样更便于今后机器自动安插元件,较远距离的跨线宜优先采用6mm、8mm、10mm 的短接线,随意设计的短接线可能会为今后自动化生产带来麻烦。当然,如果是自己业余制作,则可不受上述条件的拘泥。设计好后,在PROTEL99 的“打印设置”中设成“镜象打印”,焊盘设成“空心打印”,然后用激光打印机先将图打印在一张普通纸上,检查无误后,剪一块比印板图大一些的衬纸,光滑面朝上,贴在刚打印的印版图之上,四角用不干胶粘上固定即可。再次送入激光打印机打印,这时在光滑的衬纸上就印有设计好的镜象图形了。如图二所示。如果没有激光打印机,也可以先用喷墨打印机将图打印在白纸上,然后携转印纸到复印店直接复印即可。复印时{zh0}先试印一下,看看深浅如何。一般可以略调深一点,以保证线条部分被磨粉xx填充。如果有多张印版图,可以先将图剪下,
用透明胶条统一贴在另一张A4 白纸上,这样可以只花一份复印钱就得到全部的图。之后,剪裁好合适的覆铜板,{zh0}比图纸大一圈。先用抛光砂纸打磨干净,再用橡皮擦拭,{zh1}用洗涤灵或洗衣粉洗净,晾干。注意,这部工序不能图省事,洗净后的电路板不要再与任何其他物质接触,包括不能用手触摸。覆铜板上的任何肉眼看不见的污渍和汗渍都影响最终的转印效果。将打印好的衬纸图形面朝下,贴在覆铜板上,四周用不干胶纸贴平、贴牢。接下来取出过塑机。由于过塑机出厂时是为照片、证件等较薄的纸张通过的,所以加热用的上、下辊之间基本没有间隙。印板比较厚,不能直接通过,需要稍作调整。打开过塑机外壳,可以看见里面有两上、两下共4 个加热辊。找到调整上、下辊间隙的4 个螺钉,如图三所示,将其拧松几扣,使两个上辊可以向上窜动1mm 左右即可。将过塑机通电,温度设定在180 度左右,把贴好图形的覆铜板送
入塑封机,并反复通过5 6 次。取出,让其自然冷却。之后再将转印纸小心揭下,这时衬纸上的墨粉就会转印到覆铜板上,板上就会出现与在电脑屏幕上一模一样的图形,非常规矩、漂亮。如图四所示。之后就可以用盐酸+双氧水做腐蚀液,腐蚀电路板。由于化学反应比较剧烈,腐蚀过程中只需轻微晃动容器即可,不要做较大幅度的晃动,因为这样会引起印板走线的侧面被过度腐蚀,导致走线变细甚至断裂。这个过程只需半分钟左右就可完成。及时捞出覆铜板并用自来水冲洗,再用细砂纸打掉墨粉,一个与电脑设计一模一样的电路板就制好了。如图五所示。如果制作的是双面电路板,可以按下述步骤进行:
1.按上述方法制好A 面,腐蚀前用胶纸将B 面铜箔全部贴上保护起来;
2.制好A 面后,用小电钻将板上的所有孔(元件安插孔、过孔、固定安装孔等)打出来,并去掉孔边毛刺;
3.将印版对准光源,把B 面的转印纸通过孔透出的光线对准B 面焊盘,再用不干胶纸将转印纸四边贴牢;
4.再次将印板送入过塑机,按上述方法转印;
5.将转印好的印板再次投入腐蚀液,腐蚀前别忘了将A 面用胶纸贴上保护起来;
6.腐蚀完后,去除印版上的不干胶和墨粉,用细砂纸打磨干净,一个标准的、漂亮的电路板就制成了。需要说明的是,在业余条件下无法实现金属化过孔,替代的方法是用短接线将印版的A、B 面过孔直接焊起来。因此,如果是业余制作双面电路板,设计时尽量用直插元件的引脚孔兼做过孔,这样可以减少单独过孔的数量。上述双面板的制作过程可以概括为先A 面、再打孔、后B 面。也可以先打孔(需先用PROTEL99 输出孔位图并以此图为准在覆铜板上标示孔的位置)、再同时将A、B 面转印出来,只需腐蚀一次就可得成品板。但需要A、B 两面同时对正孔位,对操作要求较高。之所以不{zh1}打孔是由于没有孔定位,A、B 面不容易对齐,更重要的是{zh1}打孔很容易将B 面焊盘打掉,这可能是一般电钻转速偏低,达不
到上万转的缘故。图六是本人的自制的小电钻,电机是在市场采购的12V 直流电机,扭矩很大,打孔极为轻松,远非玩具电机、录音机电机可比。经过本人的多次实践,感到利用这种方法制板成功的关键所在并不是转印、腐蚀,而是在于打印或复印。激光打印机或复印机的墨粉经过瞬间高温加热印在纸上,而转印纸比较光滑,高温瞬间墨粉很不牢固,稍有外力就容易脱落,但几秒钟之后纸张冷却了,磨粉就牢固多了。因此要求激光打印机或复印机出纸口尽量保持清洁。对于激打{zh0}先把出纸口清扫一下再印。而对复印机,客户往往不便自己清扫,这就需要多试几家复印店。本人就是通过三次比较,{zh1}选中一家效果理想的。印板板材的厚度{zh0}不要小于1mm,太薄的印版通过过塑机加热时会发生弯曲变形。转印后的印版一定要自然冷却,不要用风冷促其降温。用这种方法初学者只需试一、两次即可xx掌握要领,非常适合做试验及少量的电路板的制作。由于在电脑中将焊盘打印设置为“空心”,因此焊盘中心孔的铜皮也被腐蚀掉,这样打孔也无需再打定位眼,直接用小手电钻打孔即可。欢迎大家一起来交流自制印板方面的好经验、好方法。

6、什么是基板

 一、什么是基板     现今,印制电路板已成为绝大多数电子产品不可缺少的主要组件。单、双面印制板在制造中是在基板材料-覆铜箔层压板(Copper-(2lad I。aminates,CCI。)上,有选择地进行孔加工、化学镀铜、电镀铜、蚀刻等加工,得到所需电路图形。另一类多层印制板的制造,也是以内芯薄型覆铜箔板为底基,将导电图形层与半固化片(Pregpr’eg)交替地经一次性层压黏合在一起,形成3层以上导电图形层间互连。因此可以看出,作为印制板制造中的基板材料,无论是覆铜箔板还是半固化片在印制板中都起着十分重要的作用。它具有导电、绝缘和支撑三个方面的功能。印制板的性能、质量、制造中的加工性、制造成本、制造水平等,在很大程度上取决于基板材料。                                         二、基板的发展历史
    基板材料技术与生产,已历经半世纪的发展,全世界年产量已达2.9亿平方米,这一发展时刻被电子整机产品、半导体制造技术、电子安装技术、印制电路板技术的革新发展所驱动。
    自1943年用酚醛树脂基材制作的覆铜箔板开始进入实用化以来,基板材料的发展非常迅速。1959年,美国得克萨斯仪器公司制作出{dy}块集成电路,对印制板提出了更高的高密度组装要求,进而促进了多层板的产生。1961年,美国Hazeltine Corpot ation公司开发成功用金属化通孔工艺法的多层板技术。1977年,BT树脂实现了工业化生产,给世界多层板发展又提供了一种高低Tg的新型基板材料。
1990年日本IBM公司公布了用感光树脂作绝缘层的积层法多层板新技术,1997年,包括积层多层板在内的高密度互连的多层板技术走向发展成熟期。与此同时,以BGA、CSP为典型代表的塑料封装基板有了迅猛的发展。20世纪90年代后期,一些不含溴、锑的绿色阻燃等新型基板迅速兴起,走向市场。 我国基板材料业经40多年的发展,目前已形成年产值约90亿元的生产规模。2000年,我国大陆覆铜板总产量已达到6400万平方米,创产值55亿元。其中纸基覆铜板的产量已跻身世界第三位。
但是在技术水平、产品品种、特别是新型基板的发展上,与国外先进国家还存在相当大的差距。
三、基板的分类     
一般印制板用基板材料可分为两大类:刚性基板材料和柔性基板材料。一般刚性基板材料的重要品种是覆铜板。它是用增强材料(Reinforeing Material),浸以树脂胶黏剂,通过烘干、裁剪、叠合成坯料,然后覆上铜箔,用钢板作为模具,在热压机中经高温高压成形加工而制成的。一般的多层板用的半固化片,则是覆铜板在制作过程中的半成品(多为玻璃布浸以树脂,经干燥加工而成)。
覆铜箔板的分类方法有多种。一般按板的增强材料不同,可划分为:纸基、玻璃纤维布基、复合基(CEM系列)、积层多层板基和特殊材料基(陶瓷、金属芯基等)五大类。若按板所采用的树脂胶黏剂不同进行分类,常见的纸基CCI。有:酚醛树脂(XPc、XxxPC、FR一1、FR一2等)、环氧树脂(FE一3)、聚酯树脂等各种类型。常见的玻璃纤维布基CCL有环氧树脂(FR-4、FR-5),它是目前最广泛使用的玻璃纤维布基类型。另外还有其他特殊性树脂(以玻璃纤维布、聚基酰胺纤维、无纺布等为增加材料):双马来酰亚胺改性三嗪树脂(BT)、聚酰亚胺树脂(PI)、二亚苯基醚树脂(PPO)、马来酸酐亚胺——苯乙烯树脂(MS)、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂等。    按CCL的阻燃性能分类,可分为阻燃型(UL94一VO、UL94一V1级)和非阻燃型(UL94一HB级)两类板。近一二年,随着对环保问题更加重视,在阻燃型CCL中又分出一种新型不含溴类物的CCL品种,可称为“绿色型阻燃cCL”。随着电子产品技术的高速发展,对cCL有更高的性能要求。因此,从CCL的性能分类,又分为一般性能CCL、低介电常数CCL、高耐热性的CCL(一般板的L在150℃以上)、低热膨胀系数的CCL(一般用于封装基板上)等类型。

PCB基板材料,按照材料的性质来划分,基本上可以分为纸基印制板、 环氧玻纤布印制板、复合基材印制板、特种基材印制板等多种基板材料
(1)纸基印制板 这类印制板使用的基材以纤维纸作增强材料,浸上树脂溶液(酚醛树脂、环氧树脂等)干燥加工后,覆以涂胶的电解铜箔,经高温高压压制而成。按美国ASTM/NEMA(美国国家标准协会/美国电气制造商协会)标准规定的型号,主要品种有FR-1、FR-2、FR-3(以上为阻燃类XPC、XXXPC(以上为非阻燃类)。全球纸基印制板85%以上的市场在亚洲。最常用、生产量大的是FR-1和XPC印制板。   (2)环氧玻纤布印制板     这类印制板使用的基材是环氧或改性环氧树脂作黏合剂,玻纤布作为增强材料。这类印制板是当前全球产量{zd0},使用最多的一类印制板。在ASTM/NEMA标准中,环氧玻纤布板有四个型号:G10(不阻燃),FR-4(阻燃);G11(保留热强度,不阻燃),FR-5(保留热强度,阻燃)。实际上,非阻燃产品在逐年减少,FR-4占绝大部分。     (3)复合基材印制板   这类印制板使用的基材的面料和芯料是由不同增强材料构成的。使用的覆铜板基材主要是CEM(composite epoxy material)系列,其中以CEM-1和CEM-3{zj1}代表性。CEM一1基材面料是玻纤布,芯料是纸,树脂是环氧,阻燃;CEM-3基材面料是玻纤布,芯料是玻纤纸,树脂是环氧,阻燃。复合基印制板的基本特性同FR-4相当,而成本较低,机械加工性能优于FR-4。        (4)特种基材印制板    金属基材(铝基、铜基、铁基或因瓦钢)、陶瓷基材,根据其特性、用途可做成金属(陶瓷)基单、双、多层印制板或金属芯印制板。
四、基板执行的标准     随着电子技术的发展和不断进步,对印制板基板材料不断提出新要求,从而,促进覆铜箔板标准的不断发展。目前,基板材料的主要标准如下。
1)、基板国家标准  目前,我国有关基板材料的国家标准有GB/T4721—4722  1992及GB 4723—4725—1992,中国台湾地区的覆铜箔板标准为CNS标准,是以日本JIs标准为蓝本制定的,于1983年发布。
1)其他国家标准  主要标准有:日本的JIS标准,美国的ASTM、NEMA、MIL、IPc、ANSI、UL标准,英国的Bs标准,德国的DIN、VDE标准,法国的NFC、UTE标准,加拿大的CSA标准,澳大利亚的AS标准,前苏联的FOCT标准,国际的IEC标准等,详见表
各国标准名称汇总标准简称        标准名称          制定标准的部门
JIS-日本工业标准-(财)日本规格协会
ASTM-美国材料实验室学会标准-American Society fof Testi’ng and Materials
NEMA-美国电气制造协会标准-Nafiomll Electrical Manufactures A~ociation-
MH-美国xx标准-Department of Defense Military Specific tions and Standards
IPC-美国电路互连与封装协会标准-The Institrue for Interoonnecting and packing EIectronics Circuits
ANSl-美国国家标准协会标准-American National Standard Institute

7、覆铜箔层压板及其制造方法

覆铜箔层压板是制作印制电路板的基板材料,它除了用作支撑各种元器件外,并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。覆箔板的制造过程是把玻璃纤维布、玻璃纤维毡、纸等增强材料浸渍环氧树脂、酚醛树脂等粘合剂,在适当温度下烘干至B一阶段,得到预浸渍材料(简称浸胶料),然后将它们按工艺要求和铜箔叠层,在层压机上经加热加压得到所需要的覆铜箔层压板。一、覆铜箔层压板分类     覆铜箔层压板由铜箔、增强材料、粘合剂三部分组成。板材通常按增强材料类别和粘合剂类别或板材特性分类。                                 1.按增强材料分类   覆铜箔层压板最常用的增强材料为无碱(碱金属氧化物含量不超过0.5%)玻璃纤维制品(如玻璃布、玻璃毡)或纸(如木浆纸、漂白木浆纸、棉绒纸)等。因此,覆铜箔层压板可分为玻璃布基和纸基两大类。      2.按粘合剂类型分类  覆箔板所用粘合剂主要有酚醛、环氧、聚酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯树脂等,因此,覆箔板也相应分成酚醛型、环氧型、聚酯型、聚酰亚胺型、聚四氟乙烯型覆箔板。             3.按基材特性及用途分类  根据基材在火焰中及离开火源以后的燃烧程度可分为通用型和自熄型;根据基材弯曲程度可分为刚性和挠性覆箔板;根据基材的工作温度和工作环境条件可分为耐热型、抗辐射型、高频用覆箔板等。此外,还有在特殊场合使用的覆箔板,例如预制内层覆箔板、金属基覆箔板以及根据箔材种类可分为铜箔、镍箔、银箔、铝箔、康铜箔、铍铜箔覆箔板。             4.常用覆箔板型号  按GB4721-1984规定,覆铜箔层压板一般由五个英文字母组合表示:{dy}个字母C表示覆的铜箔,第二、三两个字母表示基材选用的粘合剂树脂。例如:PE表示酚醛;EP表示环氧;uP表示不饱和聚酯;SI表示有机硅;TF表示聚四氟乙烯;PI表示聚酰亚胺。第四、五个字母表示基材选用的增强材料。例如:CP表示纤维素纤维纸;GC表示无碱玻璃纤维布;GM表示无碱玻璃纤维毡。  如覆箔板的基材内芯以纤维纸、纤维素为增强材料,两面贴附无碱玻璃布者,可在CP之后加G。    型号中横线右面的两位数字,表示同一类型而不同性能的产品编号。例如覆铜箔酚醛纸层压板编号为O1~20,覆铜箔环氧纸层压板编号为21~30;覆铜箔环氧玻璃布层压板编号为31~40。 如在产品编号后加有字母F的,则表示该覆箔板是自熄灭的。                     二、覆铜箔层压板制造方法   覆铜箔层压板的制造主要有树脂溶液配制、增强材料浸胶和压制成型三个步骤。1.制造覆铜箔层压板的主要原材料    制造覆铜板的主要原材料为树脂、纸、玻璃布、铜箔。

(1)树脂   覆铜箔层压板用的树脂有酚醛、环氧、聚酯、聚酰亚胺等。其中以酚醛树脂和环氧树脂用量{zd0}。    A、酚醛树脂是酚类和醛类在酸性介质或碱性介质中缩聚而成的一类树脂。其中,以苯酚和甲醛在碱性介质中缩聚的树脂是纸基覆箔板的主要原材料。在纸基覆箔板制造中,为了得到各种性能优良的板材,往往需要对酚醛树脂进行各种改性,并严格控制树脂的游离酚和挥发物含量,以保证板材在热冲击下不分层、不起泡。  B、  环氧树脂是玻璃布基覆箔板的主要原材料,它具有优异的粘结性能和电气、物理性能。比较常用的有E-20型、E-44型、E-51型及自熄性E-20、E-25型。为了提高覆箔板基材的透明度,以便在印制板生产中检查图形缺陷,要求环氧树脂应有较浅色泽。(2)浸渍纸    常用的浸渍纸有棉绒纸、木浆纸和漂白木浆纸。棉绒纸是用纤维较短的棉纤维制成,其特点是树脂的浸透性较好,制得板材的冲裁性和电性能也较好。木浆纸主要由木纤维制成,一般较棉绒纸价格低,而机械强度较高,使用漂白木浆纸可提高板材外观。    为了提高板材性能,浸渍纸的厚度偏差、标重、断裂强度和吸水性等指标需要得到保证。(3)无碱玻璃布    无碱玻璃布是玻璃布基覆箔板的增强材料,对于特殊的高频用途,可使用石英玻璃布。    对无碱玻璃布的含碱量(以Na20表示),IEC标准规定不超过1%,JIS标准R3413-1978规定不超过0.8%,前苏联TOCT5937-68标准规定不大于0.5%,我国建工部标准JC-170-80规定不大于0.5%。    为了适应通用型、薄型及多层印制板的需要,国外覆箔板用的玻璃布型号已系列化。其厚度范围为0.025~0.234mm。专门需要的玻璃布又都用偶联进行后处理。为了提高环氧玻璃布基覆箔板的机械加工性能及降低板材成本,近年来又发展了无纺玻璃纤维(亦称玻璃毡)。(4)铜箔    覆箔板的箔材可用铜、镍、铝等多种金属箔。但从金属箔的导电率、可焊性、延伸率、对基材的粘附能力及价格等因素出发,除特种用途外,以铜箔最为合适。    铜箔可分压延铜箔和电解铜箔,压延铜箔主要用在挠性印制电路及其他一些特殊用途上。在覆箔板生产上,大量应用的是电解铜箔。对铜的纯度,IEC-249-34和我国标准都规定不得低于99.8%。
    当前,国内印制板用铜箔厚度多为35um,50um的铜箔作为过渡产品,在高精度的孔金属化双面或多层板制造中,希望采用比35um更薄的铜箔,如18um、9um和5um。有些多层板内层覆箔板采用较厚的铜箔,如70um。    为了提高铜箔对基材的粘合强度,通常使用氧化铜箔(即经氧化处理,使铜箔表面生成一层氧化铜或氧化亚铜,由于极性作用,提高了铜箔和基材的粘合强度)或粗化铜箔(采用电化学方法使铜箔表面生成一层粗化层,增加了铜箔表面积,因粗化层对基材的抛锚效应而提高了铜箔和基材的粘合强度)。为了避免因铜氧化物粉末脱落而移到基材上去,铜箔表面的处理方法也不断改进。例如,TW型铜箔是在铜箔粗化面上镀一薄层锌,这时铜箔表面呈灰色;TC型铜箔是在铜箔粗化面上镀上一薄层铜锌合金,这时铜箔表面呈金黄色。经过特殊处理,铜箔的抗热变色性、抗氧化性及在印制板制造中的耐氰化物能力都相应提高。                 铜箔的表面应光洁,不得有明显的皱折、氧化斑、划痕、麻点、凹坑和玷污。305g/m2及以上铜箔的孔隙率要求在300ram×300mm面积内渗透点不超过8个;在0.5m2面积上铜箔的孔隙总面积不超过直径为0.125mm的圆面积。305g/m2以下铜箔的孔隙率和孔尺寸由供需双方商定。铜箔的单位面积重量及厚度应符合表2.1规定。
 
    铜箔在投入使用前,必要时取样作压制试验。压制试验可显示出它的抗剥强度和一般表面质量。

2.覆铜箔层压板制造工艺  覆铜箔层压板生产工艺流程如下:

  树脂合成与胶液配制--增强材料浸胶与烘干--浸胶料剪切与检验--浸胶料与铜箔叠层--热压成型--裁剪--检验包装。    树脂溶液的合成与配制都是在反应釜中进行的。纸基覆箔板用的酚醛树脂大多是由覆箔板厂合成。    玻璃布基覆箔板的生产是将原料厂提供的环氧树脂与固化剂混合溶解于丙酮或二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚中,经过搅拌使其成为均匀的树脂溶液。树脂溶液经熟化8~24h后就可用于浸胶。
    浸胶是在浸胶机上进行的。浸胶机分卧式和立式两种。卧式浸胶主要用于浸渍纸,立式浸胶机主要用于浸渍强度较高的玻璃布。浸渍树脂液的纸或玻璃布主,经过挤胶辊进入烘道烘干后,剪切成一定的尺寸,经检验合格后备用。    根据产品设计要求,把铜箔和经过浸胶烘干的纸或玻璃布配成叠层,放进有脱模薄膜或有脱模剂的两块不锈钢板中间,叠层连同钢板一起放到液压机中进行压制。    合格的覆箔板应进行包装。每两张双面覆箔板间应垫一层低含硫量隔离纸,然后装进聚乙烯塑料袋内或包上防潮纸。    覆箔板在运输和储存过程中,应离地平放并防止雨淋、高温日光照射及机械损伤。覆箔板库房温度不超过35℃,相对湿度不大于75%,无腐蚀性气体存在。覆箔板的储存期由出库日期算起为5年,超过期限按技术要求检验,合格者仍可使用。                                                                3.覆铜箔层压板质量控制    为了制造质量一致的覆箔板,投产前应对每批原材料如纸、玻璃布、树脂、铜箔、染料及溶剂等进行检验。检验合格方可投入使用,并应详细记录,以便核查。    配制的树脂液在使用过程中仍应继续搅拌,以使树脂液浓度均匀。增强材料通过浸胶槽应有足够时间,保证树脂对增强材料的xx渗透,以防止基材出现缺胶及分层等缺陷。浸胶料应存放在相对湿度为30%~50%、{zg}温度不超过21℃及无催化作用(如无紫外线照射及辐射环境)的库房中。板材成型时,在保证基材固化xx的基础上,成型温度不宜过高,以免铜箔表面氧化和高分子材料降解。在不锈钢板上不宜涂过量脱模剂,以免污染覆箔板板面。任何人接触铜箔,都应戴上洁净手套,以保证铜箔面上没有指印和玷污。

目前我国大量使用的敷铜板有以下几种类型,其特性见下表:敷铜板种类,敷铜板知识

敷铜板名称

敷铜板标称厚度

铜箔厚度 um

敷铜板特点

敷铜板应用

酚醛纸质敷铜

1.O 1.5 2.O 2.5 3.O 3.2 6.4

50~70

价格低,阻燃强度低,易吸水,耐高温性能差

中低档民用产品如收音机、录音机等

环氧纸质敷铜

同上

35~70

价格高于酚醛纸板,机械强度、耐高温和潮湿性较好

工作环境好的仪器、仪表及中档以上民用电器

环氧玻璃布敷铜板

O.2 O.3 O.5 1.O 1.5 2.O 3.O 5.0 6.4

35~50

价格较高。性能优于环氧酚醛纸质板,且基板透明

工作环境好的仪器、仪表及中档以上民用电器

聚四氟乙烯敷铜板

0.25 0.3 O.5 O.8 1.O 1.5 2.O

35~50

价格高,介电常数低,介质损耗低,耐高温,耐腐蚀

微波、高频、电器、航天航空、导弹、雷达等

聚酰亚胺柔性敷铜板

O.2 O.5 O.8 1.2 1.6 2.O

35

可挠性、重量轻

民用及工业电器、计算机、仪器仪表等

一、各类覆铜箔的性能特点
各类基板材料都有着各自的特性。下面,对它们作此方面的横向对比。
(一)酚醛纸基板
酚醛纸基板,是以酚醛树脂为黏合剂,以木浆纤维纸为增强材料的绝缘层压材料。酚醛纸基覆铜板,一般可进行冲孔加工,具有成本低、价格便宜,相对密度小的优点。但它的工作温度较低、耐湿性和耐热性与环氧玻纤布基板相比略低。
纸基板以单面覆铜板为主。但近年来,也出现了用于银浆贯通孔的双面覆铜板产品。它在耐银离子迁移方面,比一般酚醛纸基覆铜板有所提高。酚醛纸基覆铜板最常用的产品型号为FR-l (阻燃型)和XPC (非阻燃型)两种。(二)环氧纸基板   环氧纸基板,是以环氧树脂作粘合剂的纸基覆铜板。它在电气性能和机械性能上略比FR-l 有所改善。它的主要产品型号为FR-3 ,市场多在欧洲。(三)环氧玻纤布基板    环氧玻纤布基板,是以环氧树脂作粘合剂,以电子级玻璃纤维布作增强材料的一类基板。它的粘结片和内芯薄型覆铜板,是制作多层印制电路板的重要基材。    环氧玻纤布基板的机械性能、尺寸稳定性、抗冲击性、耐湿性能比纸基板高。它的电气性能优良,工作温度较高,本身性能受环境影响小。在加工工艺上,要比其他树脂的玻纤布基板具有很大的优越性。这类产品主要用于双面 ,用量很大。环氧玻纤布基板,应用最广泛的产品型号为FR-4 ,近年来由于电子产品安装技术和PCB 技术发展需要,又出现高Tg 的FR-4 产品。    (四)复合基板    复合基板,它主要是指CEM-l 和CEM-3 复合基覆铜板。以木浆纤维纸或棉浆纤维纸作芯材增强材料,以玻璃纤维布作表层增强材料,两者都浸以阻燃环氧树脂制成的覆铜板,称为CEM-l 。以玻璃纤维纸作为芯材增强材料,以玻璃纤维布作表层增强材料,都浸以阻燃环氧树脂,制成的覆铜板,称为CEM-3 。这两类覆铜板是目前最常见的复合基覆铜板。复合基覆铜板在机械性能和制造成本上介于环氧玻纤布基和纸基覆铜板之间。它可以冲孔加工,也造于机械钻孔。国外有些厂家制造出的CEM-3 板在耐漏电痕迹性、板厚尺寸精度、尺寸稳定性等方面已高于一般FR-4 的性能水平。用CEM-l 、CEM-3 去代替FR-4 基板,制作双面,目前已在世界上得到十分广泛的采用。      (五)特殊性树脂玻纤布基板
特殊性树脂玻纤布基板,在以追求高电性能、高耐热性为主目的之下,产生出众多特殊性树脂玻纤布基板。常见的有聚酰亚胺树脂(PI)、聚四氟乙烯树脂(PTFE) 、氧酸酣树脂(CE) 、双马来酰亚胺三嗪树脂(BT) 、热固性聚苯醚类树脂(PPE 或PPO) 等。它们多在性能上表现出高耐热性(高Tg ) 、低吸水性、低介电常数和介质损耗角正切。但一般都存在着制造成本高、刚性略大、加工工艺性比FR-4 基材差的问题。

二、各类覆铜板的主要用途
各类覆铜板及多层板基板材料的主要用途见表1-4-1 所示。

浸渍纸生产过程一般为:蒸煮一洗浆及调浆一打浆一净化一筛选一加工等程序。所制的覆铜箔板专用纸,主要性能指标有:纸的定量(一般用126g/m。或135g/m。)、密度(紧度)、吸水性(多以吸水高度表示,一般要求高于85mm/10min)、抗张强度、灰分含量、水分、湿强度、色相、纵横向抗张比、宽幅定量公差等。          纸的定量均匀性,对保证板的厚度、尺寸稳定性、抗剥强度以及上胶工艺性十分重要。纸的密度、吸水性(吸水高度),对半成品上胶时的树脂浸透性、板的平整度、尺寸稳定性、介电性能、冲孔性、吸水性等有很大的影响。纸的抗张强度对板的机械强度高低以及冲孔加工性的好坏有影响。纸的抗张强度过低,不能保证半成品上胶的顺利进行。纸的抗张强度纵横之差,应保证很小(小于1.5)才能很好地保证板的平整度,否则会导致板的扭曲或翘曲。    纸的灰分含量,与板的冲孑L性、电性能有着一定的联系。纸中的杂质、添加助剂的成分和加入量及纸浆的pH值的控制,均对板的介电性能、耐浸焊性有着不同的影响。纸的外观质量问题,主要会造成上胶工艺控制困难,以及造成板的外观问题。                                                            14PCB制作的基本过程|PCB制造步骤                                                              PCB制作{dy}步胶片制版      1.绘制底图    大多数的底图是由设计者绘制的,而PCB生产厂家为了保证印制板加工的质量,要对这些底图进行检查、修改,不符合要求的,需要重新绘制。2.照相制版  用绘制好的制板底图照相制版,版面尺寸应与PCB尺寸一致。  PCB照相制板过程与普通照相大体相同,可分为:软片剪裁-曝光-显影-定影-水洗-干燥-修版。执行照相前应检查核对底图的正确性,特别是长时间放置的底图。   曝光前,应调好焦距,双面板的相版应保持正反面照相的两次焦距一致;相版干燥后需要修版。

PCB制作第二步图形转移    把相版上的PCB印制电路图形转移到覆铜板上,称PCB图形转移。PCB图形转移的方法很多,常用的有丝网漏印法和光化学法等。1.丝网漏印  丝网漏印与油印机类似,就是在丝网上附一层漆膜或胶膜,然后按技术要求将印制电路图制成镂空图形。执行丝网漏印是一种古老的印制工艺,操作简单,成本低;可以通过手动、半自动或自动丝印机实现。手动丝网漏印的步骤为:   1)将覆铜板在底板上定位,印制材料放到固定丝网的框内。2)用橡皮板刮压印料,使丝网与覆铜板直接接触,则在覆铜板上就形成组成的图形。3)然后烘干、修版。简单的丝网漏印装置如图所示。

PCB制作第三步光学方法    (1)直接感光法    其工艺过程为:覆铜板表面处理一涂感光胶一曝光一显影一固膜一修版。修版是蚀刻前必须要做的工作,可以把毛刺、断线、砂眼等进行修补。  (2)光敏干膜法  工艺过程与直接感光法相同,只是不使用感光胶,而是用一种薄膜作为感光材料。这种薄膜由聚酯薄膜、感光胶膜和聚乙烯薄膜三层材料组成,感光胶膜夹在中间,使用时揭掉外层的保护膜,使用贴膜机把感光胶膜贴在覆铜板上。
三、化学蚀刻    它是利用化学方法除去板上不需要的铜箔,留下组成图形的焊盘、印制导线及符号等。常用的蚀刻溶液有酸性氯化铜、碱性氯化铜、三氯化铁等。

PCB制作第四步过孔与铜箔处理  1.金属化孔  金属化孔就是把铜沉积在贯通两面导线或焊盘的孔壁上,使原来非金属的孔壁金属化,也称沉铜。在双面和多层PCB中,这是一道必不可少的工序。
    实际生产中要经过:钻孔一去油一粗化一浸清洗液一孔壁活化一化学沉铜一电镀一加厚等一系列工艺过程才能完成。   金属化孔的质量对双面PCB是至关重要的,因此必须对其进行检查,要求金属层均匀、完整,与铜箔连接可靠。在表面安装高密度板中这种金属化孔采用盲孔方法(沉铜充满整个孔)来减小过孔所占面积,提高密度。   2.金属涂覆    为了提高PCB印制电路的导电性、可焊性、耐磨性、装饰性及延长PCB的使用寿命,提高电气可靠性,往往在PCB的铜箔上进行金属涂覆。常用的涂覆层材料有金、银和铅锡合金等。

PCB制作第五步助焊与阻焊处理    PCB经表面金属涂覆后,根据不同需要可进行助焊或阻焊处理。涂助焊剂可提高可焊性;而在高密度铅锡合金板上,为使板面得到保护,确保焊接的准确性,可在板面上加阻焊剂,使焊盘裸露,其他部位均在阻焊层下。阻焊涂料分热固化型和光固化型两种,色泽为深绿或浅绿色。

15、基板的几种常见类型     1 酚醛基板    酚醛基板用酚醛树脂制成,这种树脂由苯酯和甲醛在溶剂中的反应产物经脱水缩合反应而形成。酚醛树脂经纸质填充物强化,再把铜箔压在基材上,因此,它们也被称为"酚醛纸覆铜板"。
   {dy}种基于酚醛树脂的基板可能就是众所周知的酚醛布。它用布和酚醛树脂制成,树脂用合适的溶剂熔解形成溶液从而可以用来浸渍布料。然后,漫渍树脂的布被裁切成片,堆叠成堆并且放在两块制板过程中用到的加热板中间。温度和压力的共同作用使得树脂熔化并且流动形成一个整体。这样,经过制板周期的{zh1}环节,一种十分坚硬的刚性基材就制好了。       实质上,酚醛布现在已经被酚醛纸所取代了。按照美国电气制造商协会(NEMA) 的标准,基板的等级分为X 、XX 和XXX ,这意味着酚醛树脂的含量大约分别是35%、45% 或55% ,其余的是纸和其他填充物以及添加物。对于这些基板来说, X 和XX 等级的性能很差,因而很少使用。XXX 级是经过进一步改良的材料,可以分为XXP 和XXXPC 级,这里的P 是指可冲性, PC是指冷冲加工。它们的性质概括如下:
1) XX 级:酚醛纸树脂,具有平均的电气性能、良好的力学性能,不适合冲孔,对钻孔机的磨损较小。
2) XXP 级:与XX 级相似,但在高温(200 - 250°F) 下能被冲孔。
3) XXX 级:树脂的含量高于XX 级,具有较好的电气和力学性能,适合在射频领域中应用。
4) XXXP 级:与XXP 级一样,但含有更多的树脂,适合最普通的使用目的。
5) XXXPC 级:与XXXP 级一样,但可以被冷冲孔(70 - 120°F) ,具有较高的绝缘电阻、较低的吸水性,很适合在高湿度领域应用。酚醛树脂基板有良好的冲孔性,便于加工。它们的价格也相对低廉,因此获得了最广泛的商业应用。       酚醛纸基板的一个缺点是它们较差的耐电弧性以及比环氧树脂基板更高的吸水性。图6-10 显示了湿度对酚醛纸基板表面电阻率的影响。 

2 环氧基板   基板被环氧树脂和用作填充物的玻璃纤维或纤维纸所强化,再把铜箔压合在上面,从而得到覆铜板。因此,根据所用的填充物的种类它们被叫做"环氧玻璃布覆铜板"或"环氧纸覆铜板"。在制板过程中,通过加热、加压和添加催化剂的作用使环氧树脂固化。最终的产品是既不可逆也不溶的热固性树脂,它们可耐受除氧化酸之外的所有化学品,除了在高温下,几乎不会损坏。环氧树脂的一些特殊性质是:
1 )在固化过程中很低的收缩率;2) 材质坚硬;3) 具有优异的帖接力;4) 表现出很高的机械强度;
5) 具有很高的耐碱性以及极好的耐酸和耐溶剂的能力;6) 在大范围的温度和频率条件下展示了良好的电气性能,它们是优秀的绝缘材料,具有很高的介电强度;7) 优异的防潮性和较低的吸水性。
环氧树脂通常与高品质的增强材料,如玻璃纤维布和复合材料等组合,呈现出异常高的机械强度和优异的电气性能。     3 玻璃布基板    玻璃布用于生产环氧树脂强化的玻璃布基板。G-10 、G- 11、FR -4和FR-5 等就是一些现在可用的玻璃布基板种类。玻璃纤维或细丝的直径通常为9.6μm(0.38mil)。在编织厂,它们被集拢到一起,经过纽绞成线,然后编织成玻璃纤维布。它们的线型各不相同,玻璃纤维布的网线以每英寸布料中线的数目表示。1. 6mm 厚的基板含有8 层玻璃纤维布,如果钻一个直径为1mm 的孔,就会切断大约10000 根细丝。在孔壁中的玻璃纤维将会有20000 个端子。Spiak 和Valiquette (1994) 阐述了制板工业寻求质量更好、生产更迅速的材料的趋向。表6-5 给出了基板材料的物理性能。

 

制作应用最广泛及产业界的标准基材是强环氧玻璃纤维布或Tg值达135 'C的FR-4。它的相对介电常数大约是4.4 ,传播延迟大约是178ps/i n ,这些基板采用一层或多层环氧树脂浸溃的玻璃纤维编织布。FR-4因为其性能适合大多数应用领域中对电气和力学性能的要求而成为应用最广泛的材料。它们表现出很高的机械强度和可加工性、允许钻孔性、热稳定性以及达到V-o 级的阻燃性。对单面和双面板的设计来说,它们具有加工的灵活性,而且其成品板的性能又适合于许多表面贴装技术应用的需要。然而,下列更高的性能要( Guiles , 1998) 使新材料的发展成为了必需:
1)板子能满足特殊的耐热要求,也就是说,在很小的空间内要处理高度集中的能量;
2) 大的或高层数的板子制造的复杂性要求,包括需要准确对位的复杂的蚀刻图样;
3) 由于特殊的装配技术(倒装晶片、板上芯片技术)或提高可靠性的要求,板子需要有可控的热膨胀性能;
4) 板子需要具备特殊的或苛刻的电气性能,特别是那些为保证低传播延迟、较低的串扰和较高的时钟速度而要求的低介电常数,为了保证低衰减、较好的信号完整性、较高的时钟速度而要求的低耗散因数以及在便携式电子设备中的低功耗要求。
基板的一个重要的物理性能是z 轴方向的膨胀总量,膨胀发生在电路板的制作和随后的组装件的使用中,首先是一连串焊接温度引起的偏移,然后是使用环境中操作温度引起的偏移。z 轴方向尺寸膨胀的有害影响是铜柱体(镀通孔)的加工硬化。z 轴方向膨胀较低、结构硬化总体上较低以及电子组装件的使用寿命较大则源自基板的发展( Lucas , 1993)。

Ehrler (2002) 检验了多种环氧材料和增强物的性质,它们改善了印制电路板的电和热力学性能,代表了新材料的发展方向。如图611所示,在低至Tg 点而高达焊接温度这个扩大的范围的具有较低的z 轴方向膨胀,从而能提高通孔的可靠性。这通常是通过增加材料的交键。而实现的。FR-4材料具有高Tg 点(I80 "C) ,减小了z 轴方向膨胀,因而其空间稳定性更好,这对复杂的电路板来说是很重要的,因为芯板不需要像常规的FR-4那样加热到高于Tg 点很多的温度,同时,增强了基板对于应力缺陷的抵抗力,提高了产品的预期寿命。这种高性能的FR-4基板和标准的"E" 类玻璃增强材料一样,具有低到3.9 的介电常数和168ps/in 的传播延迟。然而,一些高Tg 点的FR-4树脂的热稳定性和常规的FR-4并不匹配,并且它们的铜箔剥离强度较低。        Lin (2003) 描述了NPLD 系列材料的性能,具有合乎需要的高Tg 点(200℃)、低介电常数(3.5 -3.9) 和耗散因数(0.038 -0.01) 。这些材料提供了改良的热介电性能和耐潮性,它们最适合在GHz 的频率范围内应用。

4 半固化树脂材料(B 阶段树脂材料)    环氧树脂被广泛用在B 阶段或半固化材料的制造中。当表氯醇Θ和双酚-AΘ两种单体被棍合在一起后就得到了一种聚合物。这种聚合物叫做B 阶段树脂,可以被软化及被某些溶剂溶解。这种树脂和纸或玻璃纤维布等填充物混合而得到B 阶段环氧树脂材料,并被用在多基板的制作中。
它们具有较好的化学和溶剂耐受力以及高温下较低的z 轴方向膨胀等性能。

5 PTFE (聚四氟乙烯)基板      聚四氟乙烯是一种热塑性材料。当用玻璃纤维强化后,它制成的基板具有几个优点,特别是在高频(RF) 和微波应用领域。构成复合材料的树脂和玻璃纤维布的厚度分布影响介电常数和介质损耗因数的均匀性。随着微波印制电路板成为主要的运行部件介质性能的改变不可避免地导致了基板性能的降低。PTFE 玻璃纤维布基材在尺寸达1220mm x914mm (48in x36in) 的整张基板的制造中具有xx的厚度分布,误差为0.02 士0. 0015in ,板边没有任何的锥形突起。另外, PTFE 基板在较宽的温度、湿度和频率范围内具有很低的介电常数和耗散因数。
PTFE 的分子结构使得基材具有极低的吸湿率(0.02%) 。当热塑性材料被加热时既有化学变化吸有相位改变。它们的分子构成一种三维的交联网格,
一旦被加热并成型后,它们就不可以被再加热和重组了。应用在微波领域的基板由热固性树脂制成,表现出极高的使用价值。湿气的影响会导致基板电气性能的降低,特别是对于阻抗,这是很容易理解的。因此PTFE 提供了非常高的电气强度,哪怕是在苛刻的环境条件下都具备电绝缘性能。因此,除了用在射频和微披领域, PTFE 基板还经常被用在那些在潮湿条件下仍需要维持高绝缘电阻的地方。典型的例子是高阻抗的输入端或低电流测量设备和放大器。        PTFE 的更大优点是具有较高的层间结合强度以及基于此的铜箔剥离强度。在重新装配过程中,部分导体要暴露在非常高的温度下,这就需要较高的剥离强度。即使只有0.5oz/ft2 ( 厚度为17.5μm) 铜箔的PTFEI玻璃纤维布也表现了最小1. 8N/mm (101b/in) 的剥离强度。                    PTFE 基板不使用任何阻燃剂就可满足UL-94 、v-o 等必需的可燃性等级。基于热固性树脂的微波应用基板要求很好的阻燃性即使是牺牲其他的性能参数,比如剥离强度或基材最薄的厚度不要求满足v-o 等级,这是PTFE 基板的显著优势。
除了用玻璃纤维布作为PTFE 的填充物,陶瓷填充物的PTFE 基板也已经被开发出来,它不仅成本低廉,而且现在已明确把它用作RF 、微波印制电路板的基材。这种基板用作双面带状线结构印制电路板的制作以及多基板的应用。不同类型的环氧树脂基板如下:
1) NEMAFR-3 阻燃环氧纸;   2) 通用的环氧玻璃G-10 ,耐热环氧玻璃G-11;
3) 阻燃环氧玻璃FR -4;    4) 阻燃及耐热的环氧玻璃FR-5 。
阻燃性能是通过用氯或溴等卤素替代树脂的一些功能群而获得的。                                     6 聚酯基板(迈拉基板)     聚酯基板是由不饱和聚酯树脂和可共聚的单体,比如苯乙烯制成的。用玻璃纤维作为填充物以强化聚酯,用铜箔压合从而得到聚酯基板。商业上可用的基板的等级是NEMA 标准的FR-6。它们通常是有光泽的,比如白色或红色,并且相对比较便宜。它们的电气性能类似于XXXPC 基板,力学性能也不相上下。它们的空间稳定性以及耐水性也很好,但在焊接之后,板弯和板翘比较大。
7 硅酮基板     硅酯树脂基板是用经玻璃增强材料加强的硅酯树脂制成的。它们对化学制剂和热有良好的耐受力,使用的温度范围为175 - 400'C ,可根据其类型而定。在硅酯树脂系统中使铜箔和基材之间具有良好的结合性是困难的,虽然这些基板的电气性能非常优越但其昂贵的成本限制了它们的使用。
8 蜜胺基板   蜜胺树脂可以和玻璃纤维等不同的增强材料组合在一起而制造蜜胺基板,它们具有非常高的表面硬度以及很高的耐电弧性。然而,它们的主要缺点是空间稳定性较差,特别是随着湿度的循环变化而变化。9 聚酰胺基板     聚酰胺是由玻璃纤维布或芳香尼龙纤维或石英纤维增强而构成的基板,具有良好的电气和力学性能、较高的铜粘接强度、良好的耐热性及低z 轴膨胀。它们用在要求严格的军事和航天领域以及专用的多层电路中。然而,它们的铜箔剥离强度较差,铜宿在高温焊接后会翘起。                             10 特氟隆基板     特氟隆(聚四氟乙烯)基板是通过玻璃纤维增强而得到的一种具有低介电常数的基板,它用在由小型无引线元器件构成的RF应用领域。由于其很高的热
膨胀系数,特氟隆基板的应用范围有限。
11 混合介质基板     在当今的微波和高速数字中,混合介质基板的使用变得越来越普遍。其中一种材料就是高速板C预浸料坯,它可被作为一种预漫料坯或者
HOI 电介质的一个外层提供重要的信号路由,从而在印制电路板多层中的非重要层使用低价FR-4提供了一种很好的解决方案。高速板预漫料坯用作一种低损耗的HOI 介质时,可以使可控阻抗的高速数字设备、RF 和微波等做得更薄、更轻、更快速,从而改善了它们的性能。这种产品由经过改良的BT 树脂浸渍的膨体聚四氟乙烯(ePTFE) 构成。在ePTFE 中气隙被树脂取代,而ePTFE 薄膜成为了载体或树脂的输送系统。整合的ePTFE 使介质变得坚韧,提高了可靠性,并且为高密度的细线和微距电路提供了极好的表面平整性。   高速板C 的材料具有稳定的低介电常数(2. 6 )和低损耗角正切(0.00036) .而且不受频率和温度的影响。它利用标准的热固性工艺抵抗熔化过程。这种材料被Mis W. L Gore 和Associates Inc. Newark , DE.制作,其他的信息可以从该公司的网站www. gore. com 中获取。

16印制电路板表面用防焊膜概述

防焊膜(阻剂)是一种涂层,用来覆盖或保护未镀锡的铜印制线,使其免受在蚀刻、焊接和电镀过程中可能发生的化学侵蚀和研磨剂的破环。防焊膜也可以遮蔽掉表面的某一区域使其在波峰焊接和回流焊接(气相焊或波峰焊过程)过程中避免焊锡短路。这类防焊膜可以通过丝网印制的方法使用,其厚度约为0.1mm。另外,防焊膜可以为印制线提供对环境的防护,作为安装距离很近的板卡之间的绝缘屏障,可以防止由于沾上灰尘和指纹等而受到破坏。然而,防焊膜最主要的功能是限制熔融的焊锡流到印制电路板的某些区域或阻止其在某些区域沉积。通孔、焊垫和导线通常不能被防焊膜所覆盖。防焊膜的功能通常不仅仅只是阻止焊锡在某些区域沉积,人们还希望它能完成许多其他的功能(Tennant , 1994) 。这些功能包括:
1 )减少焊锡桥接和电气短路;2) 在披峰焊接过程中减少焊锡的沉积量以减少的重量和成本;
3) 为印制线提供对环境的防护;4) 作为距离很近的印制线的绝缘屏障;
5) 防止受到灰坐、指纹等的破坏;6) 在波峰焊接过程中减少对焊箱的污染。                   1 阻焊剂的分类     概括的讲阻焊剂可以分为两类:
1 )暂时性阻焊剂;         2) {yj}性阻焊剂。
图8-20 给出了各种类型的暂时性和{yj}性阻焊剂,{yj}性阻焊剂既可以通过丝网印制也可以通过感光印制的方法使用。丝网印制类型可以进一步分为热固化的和紫外线固化,感光印制的方法可以使用液态膜阻焊剂也可以使用干膜阻焊剂。暂时性阻焊剂可以根据生成阻剂所使用的化学物质来进行分类。

1. 1 暂时性阻焊剂    这类阻剂或是在波峰焊接操作中临时用来阻止焊锡到达某些孔洞或镀金的板边连接器,或是防止某些孔洞被焊锡所阻塞,进而就可以将这些孔洞保留下来以供后续阶段手工插、入元器件。      1. 2 {yj}性阻焊剂    这类阻剂{yj}的施用在印制电路板表面,成为整体的一部分。随着SMD 的引人以及由于电路板上导体的间距变得越来越小,对{yj}性防焊膜的需求及其化学成分都发生了非常大的变化。随着电路复杂度的不断增加,检验和再加工的成本变得越来越高,防焊膜工艺通过在总体上减少焊锡桥接和电路短路,从某种程度上减少了上述成本,而且,防焊膜还增加了印制电路板工业对环境的保护。1. 3 防焊膜的应用   防焊膜或阻焊剂在应用时可以采用丝网印制或感光印制的方法,图8-21 给出了阻焊剂应用的不同种类。               用于安装通孔引脚元器件的焊垫或连接盘周围的防焊膜在设计时必须与焊垫的四周至少留出0.25mm 的空隙,即焊垫外围的其他部分需要被防焊膜所覆盖,如图8-22 所示。

干膜阻焊剂不为液态或糊剂状,它是以一种光敏聚合物膜的形态出现的,这层光敏聚合物膜夹在两层保护层之间,这两层保护层保护中间的感光乳剂膜以防止其在操作过程中受到破坏。应用干膜防焊膜的步骤详述如下:
1.表面准备工作    在该阶段,将电路板表面上的锡/锡-铅金属阻焊剂进行剥离并用清水清洗电路板表面,并将其彻底烘干,然后对铜表面进行一系列的清洗过程,例如:
1 )用热的强碱洗液去油脂;2) 水漂洗;3) 对表面铜层进行1 -2.5μm 的微蚀刻,这是为了增强干的光敏聚合物膜与表面的粘接性;4) 进行检测以确保xx将锡/锡-铅去除;5) 水漂洗;6) 在10% 的硫酸中浸蘸1 - 2min.7) 水漂洗;8) 研磨清洁(320 研磨刷和浮石擦洗)9) 高压水漂洗并烘干。
用褐色氧化物和黑色氧化物对铜层进行受控氧化是用来增加表面与防焊膜的粘接性,氧化处理过程必须严密控制以使氧化层厚度保持为0.5 - 1.0μm ,如果氧化后的电路板存放时间过久,在压合前表面必须进行彻底的去油脂。                                                                                         2. 预压合烘干   吸收水气和水分的残留是电路板起泡和分层最常见的几个原因,因此将所有的驻水从印制电路板表面和孔洞中去除就显得特别重要。可以使用高压吹风机将水从的表面和孔洞中予以物理xx,在这一步骤中也可以使用高压真空气刀。
可以通过将电路板在(1 10±10) "C这一温度下烘烤15 - 20min 以去除吸收的湿气,也可以使用装设有运输带的红外线烤炉在80 - 120 "C这一温度下烘烤30s 。不同基材的电路板和不同厚度的电路板需要不同的烘干时间,应当避免过长的烘烤时间和烘烤温度,因为这会增加铜氧化物的生成而导致粘接性变差。
3. 压合
真空压合保证所有的导线xx被光敏聚合物防焊膜所封装,并使电路板没有残存的气泡。
4. 掩膜宽度的选择     干膜宽度的选择应当根据制程板的宽度而定,干膜的宽度不应当超过制程板宽10 mm 以上,以避免边缘修整损耗。压合时可以同时压合两面也可以先压合完一面再压合另一面,这主要根据所使用层压机的类型和干膜的类型而确定。
5. 压合后的维持时间
压合和曝光之间的维持时间应当进行仔细的控制以获得{zj0}的效果。压合刚刚完成时,所需的曝光能量较低,它随着维持时间的增长而迅速增加,并逐渐稳定到一个常数值。因此,压合后的维持时间应当保持一个常数值以避免曝光时间剧烈的变化。
6. 曝光(底片)
通常,光敏聚合物防焊膜为负性工作,因此它需要正性的底片(焊垫区域不透明)以便曝光。由于所需的能量较高,故底片必须具有很高的密度,其密
度{zd0}值Dmax 最小也要大于4 以避免焊垫区域产生防焊膜,空白区域的密度最小值Dmin 必须小于0.15 。由于掩膜的密度随着使用而不断改变,故底片必须周期性的进行检查以保证Dmax 最小也要大于4 。       通常使用7mil 的单面药膜偶氮棕片可以获得{zj0}效果,对于不需要透过焊垫对齐的对位系统而言,可以使用卤化银掩膜,将其有药膜的一面与电路板紧紧的贴在一起以获得{zj0}的曝光效果和边缘逼真齐直度。底片不透明的焊垫区域最小应为0.1 -0. 15mm ,它应该比上焊垫的直径略大。          通过使用Stouffer 21 阶曝光尺Θ,可确定和监控曝光时间以及随后的聚合度。为了确定正确的曝光值,维持时间和显像条件必须是相容的。使用的Stouffer 21阶曝光尺将超过50% 民阻剂覆盖定义为{zh1}一个阶段。需要一定的相容维持时间以使聚合过程完成并进入稳定状态。                                                     7. 显像     显像过程是将未曝光的(未聚合的)阻焊剂从印制电路板表面冲掉,某一类特定的光敏聚合物的显像时间取决于所采用的化学物质,正确的显像时间通
过控制未曝光的阻剂可以从印制电路板表面xx冲掉的时间点而确定,需要将焊接阻剂从电路板的焊垫和孔洞中xx去除以获得良好的焊接性。常用的化学物质为:水溶液和显影剂。
在水溶液显影中,通常将稀释的碳酸铀溶液加入到99% 的纯水中,其使用温度为45 'C ,使用该溶液后,进行xx显像时所经历过的冲刷路程,以占显像室长度的40% - 60% 之间为宜,使用显影剂时,采用1-1-1 三氯乙烧Θ,,其显像点应当设置在显像室全部长度的25% 处。          8. 烘干  为了获得令人满意的固化效果,板子在显像后必须进行彻底的烘干,通过使用热风气刀将电路板在90 't时加热15 分钟,就可以将电路板上的阻焊剂和基材在显像和清洗阶段所吸收的湿气予以xx的去除。
9. 固化
在波峰焊接和气相焊接过程中为达到{zj0}的焊接性能并防止掩膜起翘,光敏聚合物阻剂必须进行适当的固化。  光敏聚合物防焊膜的紫外线(UV) 固化可以采用传统的使用柔气灯的固化设备来完成,通过控制柔气灯的密度和传送带的速度来获得所需的能量水平,{zh0}在一次通过中吸收足够的能量使电路板的一面xx团化。紫外线隶气灯应当使用200W/in 的高压水银蒸气灯,由于紫外线灯发出的热量在固化过程中构成整体所必需的一部分,所以不推荐使用"凉"的紫外线单元来减少到达的热量。在紫外线固化过程中电路板表面的温度小于105 ℃常常会导致不良的固化效果,同时还要注意在紫外线固化过程中不能过度的加热电路板,其典型的温度应当在110 - 140 ℃之间,过度的加热会导致光敏聚合物变脆,并在表面出现起泡现象。              在热固化过程中,用于烘烤电路板的烤炉的温度应当在整个烘箱室内都能进行xx均匀的温度控制,这些烤炉不能挪作他用以防污染防焊膜。不能使用没有新鲜空气入口的烤炉,这是因为热空气可能会冷凝到电路板表面而降低焊接性,另外,如果炉内的空气不被稀释,这些热空气会达到可能发生爆炸的危险的温度。为了烤炉能够安全的工作,应当备有恒温控制计时器和温度记录仪,同时还需要排风扇来使热量到达整个炉室,炉室中还应当配备带有吹风机的排气管。
在一定受控条件下制造的干膜防焊膜厚度均匀,应用该掩膜时使用高压层压机,以保证整个制程板区域覆膜均匀一致,这种方法也可以使不同批次和炉次的制程板覆膜保持均匀一致。
丝网印制和帘式淋涂工艺均是单面处理系统,换句话说,防焊膜的使用每次只能进行一面操作,在印制另一面之前必须将烘干以去除油墨胶粘结剂,这使得处理第二面时会同样花费很长的时间。使用真空层压机,可以同时在板子的两面使用干膜阻焊剂。



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