【文章內(nèi)容簡介】 ，傳統(tǒng)式 FR4 的 Tg 約 120℃ 左右，即使高功能的 FR4 也只到達 180190 ℃，比起聚亞醯胺的 260 ℃ ,如良好的撓性、銅箔抗撕強度、抗化性、介電性、尺寸安定性皆遠優(yōu)於 FR4。鑽孔時不容易產(chǎn)生膠渣，對內(nèi)層與孔壁之接通性自然比 FR4 好。 而且由於耐熱性良好，其尺寸之變化甚少，以X 及 Y方向之變化而言，對細線路更為有利，不致因膨脹太大而降低了與銅皮之間的附著力。就 Z 方向而言可大大的減少孔壁銅層斷裂的機會。C. 缺點:　　 ，不易達到 UL94 V0 的難燃要求。 　　 ，或與銅箔之間的黏著力較差，不如環(huán)氧樹脂那麼強，而且撓性也較差。　　 ，有吸濕性 (Hygroscopic), 而黏著性、延性又都很差。 　　 (Varnish,又稱生膠水,液態(tài)樹脂稱之)中所使用的溶劑之沸點較高，不易趕完，容易產(chǎn)生高溫下分層的現(xiàn)象。而且流動性不好,壓合不易填 滿死角 。 　　 FR4 的 23倍，故只有軍用板或 Rigid Flex 板才用的起。 　　在美軍規(guī)範MILP13949H中, 聚亞醯胺樹脂基板代號為GI. 聚四氟乙烯 (PTFE)　　全名為 Polyterafluoroethylene ,. 以之抽絲作PTFE纖維的商品名為 Teflon 鐵弗龍 ,其最大的特點是阻抗很高 (Impedance) 對高頻微波 (microwave) 通信用途上是無法取代的，美軍規(guī)範賦與 GT、GX、及 GY 三種材料代字,皆為玻纖補強type，其商用基板是由3M 公司所製，目前這種材料尚無法大量投入生產(chǎn)，其原因有: A. PTFE 樹脂與玻璃纖維間的附著力問題； 此樹脂很難滲入玻璃束中，因其抗化性特強，許多濕式製程中都無法使其反應及活化，在做鍍通孔時所得之銅孔壁無法固著在底材上，很難通過 MILP55110E 中 之固著強度試驗。 由於玻璃束未能被樹脂填滿，很容易在做鍍通孔時造成玻璃中滲銅 (Wicking) 的出現(xiàn)，影響板子的可信賴度。 B. 此四氟乙烯材料分子結構，非常強勁無法用一般機械或化學法加以攻擊， 做蝕回時只有用電漿法. C. Tg 很低只有 19 度 c, 故在常溫時呈可撓性， 也使線路的附著力及尺寸安定性不好。 表為四種不同樹脂製造的基板性質的比較. BT/EPOXY樹脂　　BT樹脂也是一種熱固型樹脂，是日本三菱瓦斯化成公司(Mitsubishi Gas Chemical Co.)在1980年研製成功。是由Bismaleimide及Trigzine Resin monomer二者反應聚合而成。BT樹脂通常和環(huán)氧樹脂混合而製成基板。 A. 優(yōu)點　　 a. Tg點高達180℃，耐熱性非常好，BT作成之板材，銅箔的抗撕強度(peel Strength)，撓性強度亦非常理想鉆孔後的膠渣(Smear)甚少 　　 b. 可進行難燃處理，以達到UL94V0的要求 　　 c. 介質常數(shù)及散逸因數(shù)小，因此對於高頻及高速傳輸?shù)碾娐钒宸浅Ｓ欣?　　 d. 耐化性，抗溶劑性良好 　　 e. 絕緣性佳 B. 應用 　　 a. COB設計的電路板 由於wire bonding過程的高溫，會使板子表面變軟而致打線失敗。 BT/EPOXY高性能板材可克服此點。 　　 b. BGA ,PGA, MCMLs等半導體封裝載板 半導體封裝測試中，有兩個很重要的常見問題，一是漏電現(xiàn)象，或稱 CAF(Conductive Anodic Filament),一是爆米花現(xiàn)象(受濕氣及高溫衝 擊)。這兩點也是BT/EPOXY板材可以避免的。 Cyanate Ester Resin 　　1970年開始應用於PCB基材，目前Ciba Geigy有製作此類樹脂。 A. 優(yōu)點 　　 a. Tg可達250℃，使用於非常厚之多層板 　　 b. 極低的介電常數(shù)(~)可應用於高速產(chǎn)品。B. 問題 　　 a. 硬化後脆度高. 　　 b. 對濕度敏感，甚至可能和水起反應. 　　玻璃纖維(Fiberglass)在PCB基板中的功用，是作為補強材料?；宓难a強材料尚有其它種，如紙質基板的紙材， Kelvar(Polyamide聚醯胺)纖維，以及石英(Quartz)纖維。本節(jié)僅討論最大宗的玻璃纖維。 　　 玻璃(Glass)本身是一種混合物，其組成見表它是一些無機物經(jīng)高溫融熔合而成，再經(jīng)抽絲冷卻而成一種非結晶結構的堅硬物體。此物質的使用，已有數(shù)千年的歷史。做成纖維狀使用則可追溯至17世紀。真正大量做商用產(chǎn)品，則是由OwenIllinois及Corning Glass Works兩家公司其共同的研究努力後，組合成OwensCorning Fiberglas Corporation於1939年正式生產(chǎn)製造。 玻璃纖維布 　　玻璃纖維的製成可分兩種，一種是連續(xù)式(Continuous)的纖維另一種則是不連續(xù)式(discontinuous)的纖維前者即用於織成玻璃布(Fabric)，後者則做成片狀之玻璃蓆(Mat)。FR4等基材，即是使用前者，CEM3基材，則採用後者玻璃蓆。 A. 玻璃纖維的特性 　　 原始融熔態(tài)玻璃的組成成份不同，會影響玻璃纖維的特性，不同組成所呈現(xiàn)的差異，表中有詳細的區(qū)別，而且各有獨特及不同應用之處。按組成的不同(見表)，玻璃的等級可分四種商品：A級為高鹼性，C級為抗化性，E級為電子用途，S級為高強度。電路板中所用的就是E級玻璃，主要是其介電性質優(yōu)於其它三種。　?。ＡЮw維一些共同的特性如下所述：　　　 ：和其它紡織用纖維比較，玻璃有極高強度。在某些應用上，其強度/重量比甚至超過鐵絲。 　　　 ：玻璃纖維為無機物，因此不會燃燒 　　　 ：可耐大部份的化學品，也不為黴菌，細菌的滲入及昆蟲的功擊。 　　　 ：玻璃並不吸水，即使在很潮濕的環(huán)境，依然保持它的機械強度。 　　　 ：玻纖有很低的熬線性膨脹係數(shù)，及高的熱導係數(shù)，因此在高溫環(huán)境下有極佳的表現(xiàn)。 　　　 ：由於玻璃纖維的不導電性，是一個很好的絕緣物質的選擇。 　　PCB基材所選擇使用的E級玻璃，最主要的是其非常優(yōu)秀的抗水性。因此在非常潮濕，惡劣的環(huán)境下，仍然保有非常好的電性及物性一如尺寸穩(wěn)定度。 　?。＠w布的製作： 　　　 玻璃纖維布的製作，是一係列專業(yè)且投資全額龐大的製程本章略而不談． 銅箔(copper foil) 　　早期線路的設計粗粗寬寬的,厚度要求亦不挑剔,但演變至今日線寬3,4mil,甚至更細(現(xiàn)國內(nèi)已有工廠開發(fā)1 mil線寬),. (Rolledor Wrought Method) 　　是將銅塊經(jīng)多次輾軋製作而成，其所輾出之寬度受到技術限制很難達到標準尺寸基板的要求 (3 呎*4呎) ,而且很容易在輾製過程中造成報廢，因表面粗糙度不夠,所以與樹脂之結合能力比較不好，而且製造過程中所受應力需要做熱處理之回火軔化(Heat treatment or Annealing),故其成本較高。 A. 優(yōu)點. 　　 a. 延展性Ductility高,對FPC使用於動態(tài)環(huán)境下,信賴度極佳. 　　 b. 低的表面稜線Lowprofile Surface,對於一些Microwave電子應用是一利基. B. 缺點. 　　 a. 和基材的附著力不好. 　　 b. 成本較高. 　　 c. 因技術問題,寬度受限. 電鍍法 (Electrodeposited Method) 　　，在殊特深入地下的大型鍍槽中，陰陽極距非常短,以非常高的速度沖動鍍液，以 600 ASF 之高電流密度，將柱狀 (Columnar) 結晶的銅層鍍在表面非常光滑又經(jīng)鈍化的 (passivated) 不銹鋼大桶狀之轉胴輪上(Drum)，因鈍化處理過的不銹鋼胴輪上對銅層之附著力並不好，故鍍面可自轉輪上撕下，如此所鍍得的連續(xù)銅層,可由轉輪速度，電流密度而得不同厚度之銅箔，貼在轉胴之光滑銅箔表面稱為光面(Drum side ), 另一面對鍍液之粗糙結晶表面稱為毛面 (Matte side) .此種銅箔: A. 優(yōu)點 　　 a. 價格便宜. 　　 b. 可有各種尺寸與厚度. B. 缺點. 　　 a. 延展性差, 　　 b. 應力極高無法撓曲又很容易折斷. 厚度單位　　一般生產(chǎn)銅箔業(yè)者為計算成本, 方便訂價，多以每平方呎之重量做為厚度之計算單位， Ounce (oz)的定義是一平方呎面積單面覆蓋銅箔重量1 oz () 35 微米 (micron) mil. 一般厚度1 oz 及1/2 oz而超薄銅箔可達 1/4 oz,或更低. 新式銅箔介紹及研發(fā)方向 超薄銅箔 　　　　一般所說的薄銅箔是指 oz ( micron ) 以下，表三種厚度則稱超薄銅箔 　　 3/8 oz 以下因本身太薄很不容易操作故需要另加載體 (Carrier) 才能做各種操作(稱複合式copper foil),否則很容易造成損傷。所用之載體有兩類，一類是以傳統(tǒng) ED 銅箔為載體, ,厚度約3 . 　　 超薄銅箔最不易克服的問題就是 針孔 或 疏孔 (Porosity)，因厚度太薄,讓結晶變細. 細線路,尤其是5 mil以下更需要超薄銅箔,以減少蝕刻時的過蝕與側蝕. 輾軋銅箔 　　對薄銅箔超細線路而言，導體與絕緣基材之間的接觸面非常狹小，如何能耐得住二者之間熱膨脹係數(shù)的巨大差異而仍維持足夠的附著力，完全依賴銅箔毛面上的粗化處理是不夠的，而且高速鍍銅箔的結晶結構粗糙在高溫焊接時容易造成 XY 的斷裂也是一項難以解決的問題。輾軋銅箔除了細晶之外還有另一項長處那就是應力很低 (Stress)。ED 銅箔應力高，但後來線路板業(yè)者所鍍上的一次銅或二次銅的應力就沒有那麼高。若是成本的考量,Grade 2,EType的 highductility或是Grade 2,EType HTE銅箔也是一種選擇. 國際製造銅箔大廠多致力於開發(fā)ED細晶產(chǎn)品以解決此問題.　 銅箔的表面處理 A 傳統(tǒng)處理法 　　 ED銅箔從Drum撕下後，會繼續(xù)下面的處理步驟： 　　 a. Bonding Stage－在粗面(Matte Side)上再以高電流極短時間內(nèi)快速鍍上銅， 其長相如瘤，稱瘤化處理Nodulization目的在增加表面積，其厚度約 2000~4000A 　　b. Thermal barrier treatments瘤化完成後再於其上鍍一層黃銅(Brass，是Gould 公司專利，稱為JTC處理)，或鋅(Zinc是Yates公司專利，稱為TW處理)。 也是鍍鎳處理其作用是做為耐熱層。樹脂中的Dicy於高溫時會攻擊銅面而 生成胺類與水份，一旦生水份時，會導致附著力降底。此層的作用即是防止 上述反應發(fā)生，其厚度約500~1000A 　　 c. Stabilization－耐熱處理後，再進行最後的鉻化處理(Chromation)，光面與 粗面同時進行做為防污防銹的作用，也稱鈍化處理(passivation)或抗氧化 處理(antioxidant) B新式處理法 　　 a. 兩面處理(Double treatment)指光面及粗面皆做粗化處理，嚴格來說，此法 的應用己有20年的歷史，但今日為降低多層板的COST而使用者漸多． 在光面也進行上述的傳統(tǒng)處理方式，如此應用於內(nèi)層基板上，可以省掉壓 膜前的銅面理處理以及黑/棕化步驟。 美國一家Polyclad銅箔基板公司，發(fā)展出來的一種處理方式，稱為DST 銅箔，其處理方式有異曲同工之妙。該法是在光面做粗化處理，該面就壓 在膠片上，所做成基板的銅面為粗面，因此對後製亦有幫助。 　　 b. 矽化處理(Low profile) 傳統(tǒng)銅箔粗面處理其Tooth Profile (稜線) 粗糙度 (波峰波谷)，不利於細 線路的製造( 影響just etch時間,造成overetch)，因此必須設法降低稜線 的高度。上述Polyclad的DST銅箔，以光面做做處理，改善了這個問題， 另外，一種叫有機矽處理（Organic Silane Treatment），加入傳統(tǒng)處理 方式之後，亦可有此效果。它同時產(chǎn)生一種化學鍵，對於附著力有幫助。 銅箔的分類　　按 IPCCF150 將銅箔分為兩個類型，TYPE E 表電鍍銅箔，TYPE W 表輾軋銅箔,再將之分成八個等級， class 1 到 class 4 是電鍍銅箔，class 5 到 class 8 PP(膠片 Prepreg)的製作 　　Prepreg是preimpregnated的縮寫，意指玻璃纖維或其它纖維浸含樹脂，並經(jīng)部份聚合而稱之。其樹脂此時是Bstage。Prepreg又有人稱之為Bonding sheet 　　製造過程中，須定距離做Gel time, Resin flow, Resin Content的測試，也須做Volatile成份及Dicy成份之分析，以確保品質之穩(wěn)定。 儲放條件與壽命 　　大部份EPOXY系統(tǒng)之儲放溫度要求在5℃以下，其壽命約在3~6個月。而各廠牌prepreg可參照其提供之Data sheet做為作業(yè)時的依據(jù)。 ，其膠含量及Cruing後厚度關係，見表 　　趨使基板不斷演進的兩大趨動力(Driving Force)，一是極小化(Miniaturization)，一是高速化(或高頻化)。 　　如分行動電話，PDA，PC卡，汽車定位及衛(wèi)星通信等系統(tǒng)。 美國是尖端科技領先國家，從其半導體工業(yè)協(xié)會所預估在Chip及Package 方面的未來演變見表(a)與(b)，可知基板面臨的挑戰(zhàn)頗為艱辛。 　　從個人電腦的演進，可看出CPU世代交替的速度愈來愈快，消費者應接不應 暇，當然對大眾而言是好事。但對PCB的製作卻又是進一步的挑戢。因為高