第4章 印制電路板-1

第4章印制電路板

PrintedCircuitBoard（PCB）具有印制電路的絕緣基板稱為印制電路板（PrintedCircuitBoard），簡稱PCB什么是PCB印制電路指在絕緣基板上的印制導(dǎo)線和印制元器件系統(tǒng)印制電路板用于安裝和連接小型化元件、晶體管、集成電路等電路元器件。制造工藝較復(fù)雜小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟可靠性高，一致性穩(wěn)定性好，機械強度高、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優(yōu)點：缺點：絕緣基板01焊盤02印制導(dǎo)線03一、印制板的構(gòu)成單面板雙面板多層板柔性板單面銅箔。適用于對電性能要求不高的收音機、收錄機、電視機、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、計算機、儀器和儀表等。三層以上印制導(dǎo)線的印制電路板。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。在電子計算機、自動化儀表、通信設(shè)備中應(yīng)用廣泛。二、印制板的種類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。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)、電子計算機的鍵盤等。

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。覆銅板的種類很多，按基材的品種可分為紙基板和玻璃布板；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。半固化片半固化片生產(chǎn)車間常見的半固化片規(guī)格上膠機壓機覆銅板主要生產(chǎn)設(shè)備自動剪切線↑自動分發(fā)線↓小板自動開料機覆銅板的剪裁人工切割機器切割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，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。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

1、按增強材料不同（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)非阻燃型（UL94-HB級）PCB用基材的分類銅箔（Copper）型號7628、2116、1080、3313、1500、106等固化劑環(huán)氧樹脂（Resin）E型玻纖布(GlassFiberPaper)電解銅箔壓延銅箔（主要應(yīng)用在撓性覆銅板上）DICY、NOVOLAC雙官能團樹脂、多官能團樹脂環(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)氧玻纖布覆銅板強度高，耐熱性好，介電性好，基板通孔可金屬化，實現(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：G10(不阻燃）、G11(保留熱強度，不阻燃）、FR-4（阻燃）、FR-5(保留熱強度，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（PolymerResin)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．覆銅板的選用覆銅板的性能指標(biāo)抗剝強度電氣性能（工作頻率范圍、介質(zhì)損耗、絕緣電阻和耐壓強度）耐浸焊性（耐熱性）翹曲度（又叫彎曲度）耐化學(xué)熔劑性能技術(shù)要求價格便宜工作環(huán)境板材質(zhì)量工作頻率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

ROHS標(biāo)準(zhǔn)定義RoHS是《電氣、電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》(theRestrictionoftheuseofcertainhazardoussubstancesinelectricalandelectronicequipment)的英文縮寫。此指令主要是對產(chǎn)品中的鉛、汞、鎘、六價鉻、聚溴聯(lián)苯(PBB)及聚溴聯(lián)苯醚(PBDE)含量進(jìn)行限制。不符合ROHS標(biāo)準(zhǔn)有害物質(zhì)RoHS一共列出六種有害物質(zhì)，包括：鉛Pb，鎘Cd，汞Hg，六價鉻Cr6＋，聚溴聯(lián)苯PBB，聚溴聯(lián)苯醚PBDE。

ROHS標(biāo)準(zhǔn)ROHS標(biāo)準(zhǔn)實施時間歐盟在2006年7月1日實施RoHS，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。ROHS工藝實施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保護層（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。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；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:無鹵素板材無鹵素板材，還有以下的其他稱呼：

環(huán)保型覆銅板EnvironmentalProtectionCCL無鹵型覆銅板Halogen-FreeCCL綠色覆銅板GreenCCL無鹵無銻型覆銅板Halogen/AntimonyFreeCCL環(huán)境調(diào)和型覆銅板EnvironmentallyConsciousCCL環(huán)境友好型覆銅板Environment-FriendlyCCL高性能板材：無鹵素板材無鹵素板材定義：

①阻燃性達(dá)到UL94V-0級。②不含鹵素（JPCA標(biāo)準(zhǔn):Cl≤900ppm、Br≤900ppm)、銻、紅磷等，板材燃燒時發(fā)煙量少、難聞氣味少。③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，不會產(chǎn)生對人體和環(huán)境有害的物質(zhì)。④一般性能與普通板材相同，達(dá)到IPC-4101標(biāo)準(zhǔn)。⑤PCB加工性與普通板材基本相同。⑥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。據(jù)統(tǒng)計，歐盟每年產(chǎn)生的WEEE高達(dá)六百萬噸（人均14kg）。報廢的電器在處理、回收利用時，含有的鉛、汞等重金屬和鹵素會對環(huán)境(水、土壤、空氣等)造成污染。據(jù)有關(guān)資料顯示，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)：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粉塵會致肺癌。1982年，瑞士聯(lián)邦研究所發(fā)現(xiàn)，含鹵化合物不完全燃燒時（燃燒溫度510~630℃）會產(chǎn)生二噁英。1985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，荷蘭牧場主反映，燃燒含溴化合物廢棄產(chǎn)品時，檢測到煙塵中有二噁英化學(xué)結(jié)構(gòu)物質(zhì)。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)原料和制作工藝的環(huán)?；?，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保護層（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。二惡英(Dioxin)，又稱二氧雜芑(qǐ)，是一種無色無味、毒性嚴(yán)重的脂溶性物質(zhì)，二惡英實際上是二噁英類（Dioxins）一個簡稱，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，熔點較高，極難溶于水，可以溶于大部分有機溶劑，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：無鉛化無鉛化：

(