第4章印制電路板-1

1、第第4 4章章 印制電路板印制電路板Printed Printed C Circuit ircuit B Boardoard（PCBPCB）具有印制電路的絕緣基板稱為印制電路板（Printed Circuit Board），簡稱PCB制造工藝較復(fù)雜小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)可靠性高，一致性穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高、耐振、耐沖擊，體積小重量輕，便于標(biāo)準(zhǔn)化，便于維修，用銅量小等印制板的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：缺缺點(diǎn)點(diǎn)：010203一、印制板的構(gòu)成單面銅箔。適用于對電性能要求不高的收音機(jī)、收錄機(jī)、電視機(jī)、儀器和儀表等。兩面都有印制導(dǎo)線的印制電路板。適用于對電性能要求較高的通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、儀器和儀表等。三層以上印制導(dǎo)線的印

2、制電路板。廣泛使用的有四層、六層、八層，更多層的也有使用。以軟層狀塑料或其他軟質(zhì)絕緣材料為基材制成的印制電路板。它可以分為單面、雙面和多層3大類。具有撓性，能折疊、彎曲、卷繞。在電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化儀表、通信設(shè)備中應(yīng)用廣泛。二、印制板的種類n如將印制電路板的印制導(dǎo)線嵌入絕緣基板，使導(dǎo)線與基板表面平齊，就構(gòu)成了平面印制電路板 。n在平面印制電路板的導(dǎo)線上都電鍍一層耐磨的金屬，通常用于轉(zhuǎn)換開關(guān)、電子計(jì)算機(jī)的鍵盤等。 一種特殊印制板平面印制板三、覆銅板的種類與選用n覆以銅箔的絕緣層壓板稱為覆銅箔層壓板，簡稱覆銅板。它是用腐蝕銅箔法制作電路板的主要材料。n覆銅板的種類很多，按基材的品種可分為紙基板和玻璃

3、布板；按黏結(jié)樹脂來分有酚醛、環(huán)氧酚醛、聚四氟乙烯等。覆銅板示意圖單面覆銅板 雙面覆銅板 銅箔半固化片覆銅板半固化片銅箔覆銅板示意圖多層板 半固化片 在多層電路板層壓時(shí)使用的半固化片，是覆銅板在制作過程中的半成品。 在環(huán)氧玻纖布覆銅板生產(chǎn)過程中，玻纖布經(jīng)上膠機(jī)上膠并烘干至“B”階（ B”階是指高分子物已經(jīng)相當(dāng)部分關(guān)聯(lián)，但此時(shí)物料仍然處于可溶、可熔狀態(tài)），此種半成品俗稱黏結(jié)片。它有兩種用途，一是直接用于壓制覆銅板，通常稱為黏結(jié)片；另一種直接作為商品出售，供應(yīng)印制板廠，該片用于多層板的壓合，通常稱為半固化片；二者的英文名均為prepreg。它們的生產(chǎn)過程是一樣的。半固化片半固化片半固化片生產(chǎn)車間半固

4、化片生產(chǎn)車間常見的半固化片規(guī)格上膠機(jī)壓機(jī)覆銅板主要生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)分發(fā)線小板自動(dòng)開料機(jī)覆銅板的剪裁人工切割機(jī)器切割1.1.常用覆銅板的種類酚醛紙基覆銅板環(huán)氧玻璃布覆銅板 聚四氟乙烯玻璃布覆銅板 環(huán)氧酚醛玻璃布覆銅板 用浸漬過酚醛樹脂的絕緣紙或纖維板作為基板，用浸漬過酚醛樹脂的絕緣紙或纖維板作為基板，兩面加無堿玻璃布，并在一面或兩面覆以電解紫兩面加無堿玻璃布，并在一面或兩面覆以電解紫銅箔，經(jīng)熱壓而成的板狀制品。銅箔，經(jīng)熱壓而成的板狀制品。用浸漬過環(huán)氧樹脂的無堿玻璃布板作為基板，一面或兩面覆以電解紫銅箔經(jīng)熱壓而成的層壓制品。由浸漬雙氰胺固化劑的環(huán)氧樹脂的玻璃布板作為基板，一面或兩面覆以電解紫銅箔經(jīng)熱壓

5、而成。以無堿玻璃布浸漬聚四氟乙烯分散乳液為基材，覆以經(jīng)氧化處理的電解紫銅箔，經(jīng)熱壓而成的層壓板，是一種耐高溫和高絕緣的新型材料。此外此外還有聚苯乙烯覆銅板、軟性聚酯覆銅板等還有聚苯乙烯覆銅板、軟性聚酯覆銅板等幾種常用覆銅板的性能特點(diǎn) 1、按增強(qiáng)材料不同（最常用的分類方法） 紙基板（FR-1,FR-2,FR-3) 環(huán)氧玻纖布基板（FR-4,FR-5) 復(fù)合基板(CEM-1,CEM-3) HDI板材（RCC) 特殊基材(金屬類基材、陶瓷類基材、熱塑性基材等)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 PI樹脂板3、按阻燃性能來分 阻燃型（UL94-VO,UL94-V1) 非

6、阻燃型（UL94-HB級(jí)）PCB用基材的分類型號(hào)7628、2116、1080、3313、1500、106等電解銅箔壓延銅箔（主要應(yīng)用在撓性覆銅板上）DICY、NOVOLAC雙官能團(tuán)樹脂、多官能團(tuán)樹脂環(huán)氧玻纖布基板主要組成環(huán)氧玻纖布基板（FR-4,FR-5)(1)環(huán)氧玻纖布覆銅板強(qiáng)度高，耐熱性好，介電性好，基板通孔可金屬化，實(shí)現(xiàn)雙面和多層印刷層與層間的電路導(dǎo)通，環(huán)氧玻纖布覆銅板是覆銅板所有品質(zhì)中用途最廣、用量最大的一類。廣泛用于移動(dòng)通訊，數(shù)字電視，衛(wèi)星，雷達(dá)等產(chǎn)品中。在全世界各類覆銅板中，紙基覆銅板和環(huán)氧玻纖布覆銅板約占92%(2)在NEMA標(biāo)準(zhǔn)中，環(huán)氧玻纖布覆銅板有四種型號(hào)：G10(不阻燃）、

7、G11(保留熱強(qiáng)度，不阻燃）、FR-4（阻燃）、FR-5(保留熱強(qiáng)度，阻燃）。目前環(huán)氧玻纖布覆銅板中，F(xiàn)R-4板用量占90%以上，它已經(jīng)發(fā)展成為可適用于不同用途環(huán)氧玻纖布覆銅板的總稱；樹脂 基板材料生產(chǎn)過程中，高分子樹脂（Polymer Resin)是重要的原料之一，根據(jù)不同類型的基板要求，可以采用不同的樹脂，常用的有：酚酫樹脂、環(huán)氧樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂，聚酯樹脂以及一些特殊樹脂如PI、PTFE、BT、PPE。銅箔 按照銅箔的不同制法可分為壓延銅箔和電解銅箔兩大類。（1）壓延銅箔是將銅板經(jīng)過多次重復(fù)輥軋而制成的原箔（也叫毛箔），根據(jù)要求進(jìn)行粗化處理。由于壓延加工工藝的限制，其寬度很難滿足剛性

8、覆銅板的要求，所以在剛性覆銅板上使用極少；由于壓延銅箔耐折性和彈性系數(shù)大于電解銅箔，故適于柔性覆銅箔上； （2）電解銅箔是將銅先溶解制成溶液，再在專用的電解設(shè)備中將硫酸銅電解液在直流電的作用下，電沉積而制成銅箔，然后根據(jù)要求對原箔進(jìn)行表面處理、耐熱層處理和防氧化等一系列的表面處理。2 2覆銅板的選用抗剝強(qiáng)度電氣性能（工作頻率范圍、介質(zhì)損耗、絕緣電阻和耐壓強(qiáng)度）耐浸焊性（耐熱性）翹曲度（又叫彎曲度）耐化學(xué)熔劑性能2.2.覆銅板的選用四、板材的發(fā)展趨勢板材兩大發(fā)展趨勢無鹵化無鉛化v ROHSROHS標(biāo)準(zhǔn)定義標(biāo)準(zhǔn)定義 RoHSRoHS是是電氣、電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令電氣、電子設(shè)備中限制使

9、用某些有害物質(zhì)指令(the (the Restriction of the use of certain hazardous substances in Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronicelectrical and electronic equipment equipment) )的英文縮寫。此指令主要是對的英文縮寫。此指令主要是對產(chǎn)品中的鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、聚溴聯(lián)苯產(chǎn)品中的鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、聚溴聯(lián)苯(PBB)(PBB)及聚溴聯(lián)苯醚及聚溴聯(lián)苯醚(PBDE)(P

10、BDE)含含量進(jìn)行限制。量進(jìn)行限制。v 不符合不符合ROHSROHS標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)有害物質(zhì)有害物質(zhì) RoHSRoHS一共列出六種有害物質(zhì)，包括：鉛一共列出六種有害物質(zhì)，包括：鉛PbPb，鎘，鎘CdCd，汞，汞HgHg，六價(jià)鉻，六價(jià)鉻Cr6Cr6，聚溴聯(lián)苯聚溴聯(lián)苯PBBPBB，聚溴聯(lián)苯醚，聚溴聯(lián)苯醚PBDEPBDE。 ROHSROHS標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)v ROHSROHS標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)間實(shí)施時(shí)間 歐盟在歐盟在20062006年年7 7月月1 1日實(shí)施日實(shí)施RoHSRoHS，不符合標(biāo)準(zhǔn)的電氣電子產(chǎn)品將不，不符合標(biāo)準(zhǔn)的電氣電子產(chǎn)品將不允許進(jìn)入歐盟市場。允許進(jìn)入歐盟市場。v ROHSROHS工藝實(shí)施工藝實(shí)施 目前印制

11、板采用的無鉛化表面處理方法有涂覆可焊性有機(jī)保護(hù)目前印制板采用的無鉛化表面處理方法有涂覆可焊性有機(jī)保護(hù)層（層（OSPOSP）、電鍍鎳）、電鍍鎳/ /金，化學(xué)鍍鎳金，化學(xué)鍍鎳/ /金、電鍍錫、化學(xué)鍍錫、化學(xué)鍍金、電鍍錫、化學(xué)鍍錫、化學(xué)鍍銀、熱風(fēng)整平無鉛焊錫等。這些表面處理方法有的在印制板產(chǎn)品得到銀、熱風(fēng)整平無鉛焊錫等。這些表面處理方法有的在印制板產(chǎn)品得到大量應(yīng)用，有的還在推廣中。大量應(yīng)用，有的還在推廣中。板材的發(fā)展趨勢：無鹵和無鉛 被列入禁用的六種有害物質(zhì)與印制板直接相關(guān)的是鉛、聚溴聯(lián)苯（PBB）和聚溴二苯醚（PBDE）。鉛是用于印制板板面連接盤上可焊性錫鉛涂覆層，由熱風(fēng)整平錫鉛焊料或電鍍錫鉛形成

12、；PBB與PBDE類溴化物是用作印制板基材覆銅箔層壓板與半固化片的阻燃劑，被混合在樹脂中。高性能板材:無鹵素板材t無鹵素板材，還有以下的其他稱呼： 環(huán)保型覆銅板 Environmental Protection CCL 無鹵型覆銅板 Halogen-Free CCL 綠色覆銅板 Green CCL 無鹵無銻型覆銅板 Halogen/Antimony Free CCL 環(huán)境調(diào)和型覆銅板 Environmentally Conscious CCL 環(huán)境友好型覆銅板 Environment-Friendly CCL高性能板材：無鹵素板材無鹵素板材定義： 阻燃性達(dá)到UL94 V-0級(jí)。 不含鹵素（JP

13、CA標(biāo)準(zhǔn): Cl900ppm、Br900ppm)、銻、 紅磷等，板材燃燒時(shí)發(fā)煙量少、 難聞氣味少。 在生產(chǎn)、加工、應(yīng)用、火災(zāi)、廢棄處理（回收、掩埋、 燃燒） 過程中，不會(huì)產(chǎn)生對人體和環(huán)境有害的物 質(zhì)。 一般性能與普通板材相同，達(dá)到IPC-4101標(biāo)準(zhǔn)。 PCB加工性與普通板材基本相同。 以后它還要求節(jié)能、能回收利用。高性能板材:無鹵素板材無鹵素板材開發(fā)背景（一）： 電子工業(yè)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致了電氣電子產(chǎn)品廢棄物（WEEE）驟增。n據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐盟每年產(chǎn)生的WEEE高達(dá)六百萬噸（人均14kg）。n報(bào)廢的電器在處理、回收利用時(shí)，含有的鉛、汞等重金屬和鹵素會(huì)對環(huán)境 (水、土壤、空氣等)造成污染。n據(jù)有關(guān)資

14、料顯示，我國每年有數(shù)千噸印制線路板遺棄并混進(jìn)一般生活垃圾。 高性能板材:無鹵素板材無鹵素板材開發(fā)背景(二)：n上世紀(jì)七、八十年代，德國和意大利有專家認(rèn)為吸入阻燃劑Sb2O3粉塵會(huì)致肺癌。n1982年，瑞士聯(lián)邦研究所發(fā)現(xiàn)，含鹵化合物不完全燃燒時(shí)（燃燒溫度510630）會(huì)產(chǎn)生二噁英。n1985年，德國綠色和平組織員在含溴化合物材料燃燒產(chǎn)物中檢查出二噁英。 同時(shí)，荷蘭牧場主反映，燃燒含溴化合物廢棄產(chǎn)品時(shí)，檢測到煙塵中有二噁英化學(xué)結(jié)構(gòu)物質(zhì)。n上世紀(jì)九十年代中期，日本厚生省指出，在焚燒爐廢氣中發(fā)現(xiàn)二噁英。高性能板材:無鹵素板材如何制作無鹵素PCB板 環(huán)保型PCB不僅要求采用環(huán)保型覆銅板，也要求所用化學(xué)原

15、料和制作工藝的環(huán)保化，例，用次亞磷酸鈉或硼氫化物作還原劑進(jìn)行化學(xué)鍍銅，而不用有害的甲醛；采用羥基磺酸來取代氟硼酸；用錫鍍層取代鉛錫合金鍍層等；采用無氟無鉛鍍錫；采用銀漿貫孔工藝；采用無鉛焊接工藝（Pb-free）等等。板材的發(fā)展趨勢：無鉛化n無鉛化： (1)印制板上涂覆錫鉛焊料早就存在，并且是目前應(yīng)用最多、可焊性最有效的印制板連接盤保護(hù)層。印制板表面涂覆錫鉛焊料的工藝方法有熱風(fēng)整平錫鉛焊料或電鍍錫鉛合金，根據(jù)歐盟和有關(guān)國家法規(guī)在國家法規(guī)在2006年7月前完全被取消。 目前印制板采用的無鉛化表面處理方法有涂覆可焊性有機(jī)保護(hù)層（OSP）、電鍍鎳/金，化學(xué)鍍鎳/金、電鍍錫、化學(xué)鍍錫、化學(xué)鍍銀、熱風(fēng)整平無鉛焊錫等。這些表面處理方法有的在印制板產(chǎn)品得到大量應(yīng)用，有的還在推廣中。n二惡英(Dioxin)，又稱二氧雜芑(q)，是一種無色無味、毒性 嚴(yán) 重 的 脂 溶 性 物 質(zhì) ， 二 惡 英 實(shí) 際 上 是 二 噁 英 類（Dioxins）一個(gè)簡稱，它指的并不是一種單一物質(zhì)，而是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都很相似的包含眾多同類物或異構(gòu)體的兩大類有機(jī)化合物。二噁英包括210種化合物，這類物質(zhì)非常穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，極難溶于水，可以溶于大部分有機(jī)溶劑，是無色無味的脂溶性物質(zhì)，所以非常容易在生物體內(nèi)積累，對人體危害嚴(yán)重。板材的發(fā)展趨勢：無鉛化n無鉛