【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 B. 其他特殊用途： a. 銅鍍通孔用紙質(zhì)基板 主要目的是計(jì)劃取代部份物性要求並不高的 FR4板材，以便降低 PCB的成本 . b. 銀貫孔用紙質(zhì)基板 時(shí)下最流行取代部份物性要求並不很高的 FR4作通孔板材，就是銀 貫孔用紙質(zhì)基板印刷電路板兩面線(xiàn)路的導(dǎo)通，可直接借由印刷方 式將銀膞 (Silver Paste) 塗佈於孔壁上，經(jīng)由高溫硬化，即成為 導(dǎo)通體，不像一般 FR4板材的銅鍍通孔，需經(jīng)由活化、化學(xué)銅、 電鍍銅、錫鉛等繁雜手續(xù)。 b1 基板材質(zhì) 1) 尺寸安定性： 除要留意 X、 Y軸 (纖維方向與橫方向 )外，更要注意 Z軸 (板材厚度 方向 )，因熱脹冷縮及加熱減量因素容易造成銀膞導(dǎo)體的斷裂。 2) 電氣與吸水性：許多絕緣體在吸濕狀態(tài)下，降低了絕緣性，以 致提供金屬在電位差趨動(dòng)力下發(fā)生移行的現(xiàn)象， FR4在尺寸安 性、電氣性與吸水性方面都比 FR1及 XPC佳，所以生產(chǎn)銀貫孔印 刷電路板時(shí)，要選用特製 FR1及 XPC的紙質(zhì)基板 .板材。 1) 導(dǎo)體材質(zhì)銀及碳墨貫孔印刷電路的導(dǎo)電方式是利用銀及石墨微 粒鑲嵌在聚合體內(nèi)，藉由微粒的接觸來(lái)導(dǎo)電，而銅鍍通孔印刷 電路板，則是借由銅本身是連貫的結(jié)晶體而產(chǎn)生非常順暢的導(dǎo) 電性。 2) 延展性： 銅鍍通孔上的銅是一種連續(xù)性的結(jié)晶體，有非常良好的延展性， 不會(huì)像銀、碳墨膠在熱脹冷縮時(shí)，容易發(fā)生接口的分離而降低導(dǎo) 電度。 3)移行性： 銀、銅都是金屬材質(zhì)，容易發(fā)性氧化、還原作用造成銹化及移行 現(xiàn)象，因電位差的不同，銀比銅在電位差趨動(dòng)力下容易發(fā)生銀遷 移 (Silver Migration)。 (Carbon Through Hole)用紙質(zhì)基板 . 碳墨膠油墨中的石墨不具有像銀的移行特性，石墨所擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧珒H 僅是作簡(jiǎn)單的訊號(hào)傳遞者，所以 PCB業(yè)界對(duì)積層板除了碳墨膠與基 材的密著性、翹曲度外，并沒(méi)有特別要求 .石墨因有良好的耐磨性 ，所以 Carbon Paste最早期是被應(yīng)用來(lái)取代 Key Pad及金手指上的鍍 金，而后延伸到扮演跳線(xiàn)功能。碳墨貫孔印刷電路板的負(fù)載電流通 常設(shè)計(jì)的很低，所以業(yè)界大都采用 XPC等級(jí)，至于厚度方面，在考 慮輕、薄、短、小與印刷貫孔性因素下，常通選用 、 。 40℃ 以下，即 可作 Pitch為 IC密集孔的沖模，孔間不會(huì)發(fā)生裂痕， 并且以減低沖模時(shí)紙質(zhì)基板冷卻所造成線(xiàn)路精準(zhǔn)度的偏差，該 類(lèi)紙質(zhì)基板非常適用于細(xì)線(xiàn)路及大面積的印刷電路板。 (AntiTrack)用紙質(zhì)基板人類(lèi)的生活越趨精致，對(duì)物品的 要求且也就越講就短小輕薄，當(dāng)印刷電路板的線(xiàn)路設(shè)計(jì)越密集 ，線(xiàn)距也就越小，且在高功能性的要求下，電流負(fù)載變大 了， 那么線(xiàn)路間就容易因發(fā)生電弧破壞基材的絕緣性而造成漏電， 紙質(zhì)基板業(yè)界為解決該類(lèi)問(wèn)題，有供應(yīng)采用特殊背膠的銅箔所 制成的抗漏電壓用紙質(zhì)基板 環(huán)氧樹(shù)脂 Epoxy Resin 是目前印刷線(xiàn)路板業(yè)用途最廣的底材。在液態(tài)時(shí)稱(chēng)為清漆或稱(chēng)凡立水（ Varnish)或稱(chēng)為 Astage， 玻璃布在浸膠半干成膠片后再經(jīng)高溫軟化液化而呈現(xiàn)黏著性而用于雙面基板制作或多層板之壓合用稱(chēng) Bstage prepreg ,經(jīng)此壓合再硬化而無(wú)法回復(fù)之最終狀態(tài)稱(chēng)為 Cstage。 用于基板之環(huán)氧樹(shù)脂之單體一向都是 Bisphenol A及Epichlorohydrin用 dicy做為架橋劑所形成的聚合物。為了通過(guò)燃性試驗(yàn)(Flammability test),將上述仍在液態(tài)的樹(shù)脂再與 TetrabromoBisphenol A反應(yīng)而成為最熟知 FR4傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂?，F(xiàn)將產(chǎn)品之主要成份列于后 : 單體 Bisphenol A, Epichlorohydrin 架橋劑 (即硬化劑 ) 雙氰 Dicyandiamide簡(jiǎn)稱(chēng) Dicy 速化劑 (Accelerator)BenzylDimethylamine (BDMA)及 2Methylimidazole ( 2MI ) 溶劑 Ethylene glycol monomethyl ether( EGMME ) Dimethyl formamide (DMF)及稀釋劑 Acetone ,MEK。 填充劑 (Additive) 碳酸鈣、硅化物、及氫氧化鋁或化物等 增加難燃效果。填充劑可調(diào)整其 Tg. A. 單體及低分子量之樹(shù)脂 典型的傳統(tǒng)樹(shù)脂一般稱(chēng)為雙功能的環(huán)氣樹(shù)脂 ( Difunctional Epoxy Resin),見(jiàn) 圖 ，特於樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)中加入溴原子，使產(chǎn)生部份碳溴之結(jié)合而呈現(xiàn)難燃的效果。也就是說(shuō)當(dāng)出現(xiàn)燃燒的條件或環(huán)境時(shí)，它要不容易被點(diǎn)燃，萬(wàn)一已點(diǎn)燃在燃燒環(huán)境消失後，能自己熄滅而不再繼續(xù)延燒。見(jiàn) 圖 NEMA 規(guī)範(fàn)中稱(chēng)為 FR4。 (不含溴的樹(shù)脂在 NEMA 規(guī)範(fàn)中稱(chēng)為 G10) 此種含溴環(huán)氧樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)很多如介電常數(shù)很低，與銅箔的附著力很強(qiáng)，與玻璃纖維結(jié)合後之撓性強(qiáng)度很不錯(cuò)等。 圖 圖 B. 架橋劑 (硬化劑 ) 環(huán)氧樹(shù)脂的架橋劑一向都是 Dicy,它是一種隱性的 (latent) 催化劑 ,在高溫 160℃ 之下才發(fā)揮其架橋作用，常溫中很安定，故多層板 Bstage 的膞片才不致無(wú)法儲(chǔ)存。但 Dicy的缺點(diǎn)卻也不少，第一是吸水性 (Hygroscopicity)， 第二個(gè)缺點(diǎn)是難溶性。溶不掉自然難以在液態(tài)樹(shù)脂中發(fā)揮作用。早期的基板商並不瞭解下游電路板裝配工業(yè)問(wèn)題，那時(shí)的 dicy 磨的不是很細(xì)，其溶不掉的部份混在底材中，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間聚集的吸水後會(huì)發(fā)生針狀的再結(jié)晶 ,造成許多爆板的問(wèn)題。當(dāng)然現(xiàn)在的基板製造商都很清處它的嚴(yán)重性 ,因此已改善此點(diǎn) . C. 速化劑 用以加速 epoxy 與 dicy 之間的架橋反應(yīng)，最常用的有兩種即 BDMA 及 2MI。 D. Tg 玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度 高分子聚合物因溫度之逐漸上升導(dǎo)致其物理性質(zhì)漸起變化，由常溫時(shí)之無(wú)定形或部份結(jié)晶之堅(jiān)硬及脆性如玻璃一般的物質(zhì)而轉(zhuǎn)成為一種黏滯度非常高,柔軟如橡皮一般的另一種狀態(tài)。傳統(tǒng) FR4 之 Tg 約在 115120℃ 之間，已被使用多年，但近年來(lái)由於電子產(chǎn)品各種性能要求愈來(lái)愈高 ,所以對(duì)材料的特性也要求日益嚴(yán)苛，如抗?jié)裥浴⒖够?、抗溶劑性、抗熱? ,尺寸安定性等都要求改進(jìn) ,以適應(yīng)更廣泛的用途 ,而這些性質(zhì)都與樹(shù)脂的 Tg有關(guān) ,Tg 提高之後上述各種性質(zhì)也都自然變好。例如 Tg 提高後 , ，使基板在 X 及 Y 方向的膨脹減少，使得板子在受熱後銅線(xiàn) 路與基材之間附著力不致減弱太多，使線(xiàn)路有較好的附著力。 Z方向的膨脹減小後，使得通孔之孔壁受熱後不易被底材所拉斷。 增高後，其樹(shù)脂中架橋之密度必定提高很多使其有更好的抗水性及防溶 劑性，使板子受熱後不易發(fā)生白點(diǎn)或織紋顯露，而有更好的強(qiáng)度及介電性 . 至於尺寸的安定性 ,由於自動(dòng)插裝或表面裝配之嚴(yán)格要求就更為重要了。因 而近年來(lái)如何提高環(huán)氧樹(shù)脂之 Tg 是基板材所追求的要?jiǎng)?wù)。 E. FR4 難燃性環(huán)氧樹(shù)脂 傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂遇到高溫著火後若無(wú)外在因素予以撲滅時(shí)，會(huì)不停的一直燃燒下去直到分子中的碳?xì)溲趸虻紵戤厼橹?。若在其分子中?溴 取代了氫的位置，使可燃的碳?xì)滏I化合物一部份改換成不可燃的碳溴鍵化合物則可大大的降低其可燃性。此種加溴之樹(shù)脂難燃性自然增強(qiáng)很多，但卻降低了樹(shù)脂與銅皮以及玻璃間的黏著力，而且萬(wàn)一著火後更會(huì)放出劇毒的溴氣，會(huì)帶來(lái)的不良後果。 (Multifunctional Epoxy) 傳統(tǒng)的 FR4對(duì)今日高性能的線(xiàn)路板而言已經(jīng)力不從心了，故有各種不同的樹(shù)脂與原有的環(huán)氧樹(shù)脂混合以提升其基板之各種性質(zhì)， A. Novolac 最早被引進(jìn)的是酚醛樹(shù)脂中的一種叫 Novolac者 ,由 Novolac與環(huán)氧氯丙烷所形成的酯類(lèi)稱(chēng)為 Epoxy Novolacs， 見(jiàn) 圖 .將此種聚合物混入FR4之樹(shù)脂，可大大改善其抗水性、抗化性及尺寸安定性 ,Tg也隨之提高，缺點(diǎn)是酚醛樹(shù)脂本身的硬度及脆性都很高而易鉆頭，加之抗化性能力增強(qiáng) ,對(duì)于因鉆孔而造成的膠渣 (Smear)不易除去而造成多層板 PTH制程之困擾。 圖 B. Tetrafunctional Epoxy 另一種常被添加于 FR4中的是所謂 四功能的環(huán)氧樹(shù)脂 (Tetrafunctional Epoxy Resin).其與傳統(tǒng) 雙功能 環(huán)氧樹(shù)脂不同之處是具立體空間架橋 ,見(jiàn) 圖 ， Tg較高能抗較差的熱環(huán)境，且抗溶劑性、抗化性、抗?jié)裥约俺叽绨捕ㄐ砸埠煤芏?，而且不?huì)發(fā)生像 Novolac那樣的缺點(diǎn)。最早是美國(guó)一家叫 Polyclad的基板廠所引進(jìn)的。四功能比起 Novolac來(lái)還有一種優(yōu)點(diǎn)就是有更好的均勻混合。為保持多層板除膠渣的方便起見(jiàn)， 此種四功能的基板在鉆孔后最好在烤箱中以 160 ℃ 烤 24小時(shí) ,使孔壁露出的樹(shù)脂產(chǎn)生氧化作用，氧化后的樹(shù)脂較容易被蝕除，而且也增加樹(shù)脂進(jìn)一步的架橋聚合 ,對(duì)后來(lái)的制程也有幫助。因?yàn)榇嘈缘年P(guān)系 ,鉆孔要特別注意 . 圖 上述兩種添加樹(shù)脂都無(wú)法溴化 ,故加入一般 FR4中會(huì)降低其難燃性 . 聚亞醯胺樹(shù)脂 Polyimide (PI) A. 成份 主要由 Bismaleimide 及 Methylene Dianiline 反應(yīng)而成的聚合物 ,見(jiàn)圖 . B. 優(yōu)點(diǎn) 電路板對(duì)溫度的適應(yīng)會(huì)愈來(lái)愈重要，某些特殊高溫用途的板子，已非環(huán)氧樹(shù)脂所能勝任，傳統(tǒng)式 FR4 的 Tg 約 120℃ 左右，即使高功能的 FR4 也只到達(dá) 180190 ℃ ，比起聚亞醯胺的 260 ℃ 還有一大段距離 .PI在高溫下所表現(xiàn)的良好性質(zhì) ,如良好的撓性、銅箔抗撕強(qiáng)度、抗化性、介電性、尺寸安定性皆遠(yuǎn)優(yōu)於 FR4。 鑽孔時(shí)不容易產(chǎn)生膞渣，對(duì)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(duì)細(xì)線(xiàn)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(jī)會(huì)。 圖 C. 缺點(diǎn) : ，不易達(dá)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(shù)脂那麼強(qiáng)，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(chēng)生膞水 ,液態(tài)樹(shù)脂稱(chēng)之 )中所使用的溶劑之 沸點(diǎn)較高，不易趕完，容易產(chǎn)生高溫下分層的現(xiàn)象。而且流動(dòng)性 不好 ,壓合不易填滿(mǎn)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(fàn) MILP13949H中 ,聚亞醯胺樹(shù)脂基板代號(hào)為 GI. 聚四氟乙烯 (PTFE) 全名為 Polyterafluoroethylene ,分子式見(jiàn) 圖 . 以之抽絲作 PTFE纖維的商品名為 Teflon 鐵弗龍 ,其最大的特點(diǎn)是阻抗很高 (Impedance) 對(duì)高頻微波 (microwave)通信用途上是無(wú)法取代的，美軍規(guī)範(fàn)賦與 GT、 GX、 及 GY 三種材料代字 ,皆為玻纖補(bǔ)強(qiáng) type， 其商用基板是由 3M公司所製，目前這種材料尚無(wú)法大量投入生產(chǎn)，其原因有 : A. PTFE 樹(shù)脂與玻璃纖維間的附著力問(wèn)題；此樹(shù)脂很難滲入玻璃束中， 因其抗化性特強(qiáng)，許多濕式製程中都無(wú)法使其反應(yīng)及活化，在做鍍通 孔時(shí)所得之銅孔壁無(wú)法固著在底材上，很難通過(guò) MILP55110E 中 。由於玻璃束未能被樹(shù)脂填滿(mǎn)，很容易在 做鍍通孔時(shí)造成玻璃中滲銅 (Wicking)的出現(xiàn)，影響板子的可信賴(lài)度。 B. 此四氟乙烯材料分子結(jié)構(gòu)，非常強(qiáng)勁無(wú)法用一般機(jī)械或化學(xué)法加以攻 擊，做蝕回時(shí)只有用 電漿法 . C. Tg 很低只有 19 oc, 故在常溫時(shí)呈可撓性，也使線(xiàn)路的附著力及 尺寸安定性不好。 圖 下表為四種不同樹(shù)脂製造的基板性質(zhì)的比較 . PI FR4