【文章內容簡介】 子產品， 如玩具、手提收音機、電話機、計算機、遙控器及 鐘錶等等。 UL94對 XPC Grade 要求只頇達到 HB難燃等級即可。 b. FR1 Grade： 電氣性、難燃性優(yōu)於 XPC Grade， 廣泛使用於電流及 電壓比 XPC Grade稍高的電器用品，如彩色電視機、監(jiān)視器、 VTR 、 家庭音響、洗衣機及吸塵器等等。 UL94要求 FR1難燃性有 V0、 V1與 V2不同等級，不過由於三種等級板材價位差異不大，而且 考慮安全起見，目前電器界幾乎全採用 V0級板材。 c. FR2 Grade： 在與 FR1比較下，除電氣性能要求稍高外，其他物 性並沒有特別之處，近年來在紙質基板業(yè)者努力研究改進 FR1技 術， FR1與 FR2的性質界線已漸模糊 ,FR2等級板材在不久將來可 能會在偏高價格因素下被 FR1 所取代。 B. 其他特殊用途： a. 銅鍍通孔用紙質基板 主要目的是計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. 銀貫孔用紙質基板 時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 貫孔用紙質基板印刷電路板兩面線路的導通，可直接借由印刷方 式將銀膞 (Silver Paste) 塗佈於孔壁上，經由高溫硬化，即成為 導通體，不像一般 FR4板材的銅鍍通孔，需經由活化、化學銅、 電鍍銅、錫鉛等繁雜手續(xù)。 b1 基板材質 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力下發(fā)生移行的現象， FR4在尺寸安 性、電氣性與吸水性方面都比 FR1及 XPC佳，所以生產銀貫孔印 刷電路板時，要選用特製 FR1及 XPC的紙質基板 .板材。 導體材質 1) 導體材質銀及碳墨貫孔印刷電路的導電方式是利用銀及石墨微 粒鑲嵌在聚合體內，藉由微粒的接觸來導電，而銅鍍通孔印刷 電路板，則是借由銅本身是連貫的結晶體而產生非常順暢的導 電性。 2) 延展性： 銅鍍通孔上的銅是一種連續(xù)性的結晶體，有非常良好的延展性， 不會像銀、碳墨膞在熱脹冷縮時，容易發(fā)生界面的分離而降低導 電度。 3) 移行性： 銀、銅都是金屬材質，容易發(fā)性氧化、還原作用造成銹化及移行 現象，因電位差的不同，銀比銅在電位差趨動力下容易發(fā)生銀遷 移 (Silver Migration)。 c. 碳墨貫孔 (Carbon Through Hole)用紙質基板 . 碳墨膞油墨中的石墨不具有像銀的移行特性，石墨所擔當的角色僅 僅是作簡單的訊號傳遞者，所以 PCB業(yè)界對積層板除了碳墨膞與基 材的密著性、翹曲度外，並沒有特別要求 .石墨因有良好的耐磨性 ，所以 Carbon Paste最早期是被應用來取代 Key Pad及金手指上的鍍 金，而後延伸到扮演跳線功能。碳墨貫孔印刷電路板的負載電流通 常設計的很低，所以業(yè)界大都採用 XPC等級，至於厚度方面，在考 慮輕、薄、短、小與印刷貫孔性因素下，常通選用 、 。 d. 室溫沖孔用紙質基板其特徵是紙質基板表面溫度約 40℃ 以下，即 可作 Pitch為 IC密集孔的沖模，孔間不會發(fā)生裂痕， 並且以減低沖模時紙質基板冷卻所造成線路精準度的偏差，該 類紙質基板非常適用於細線路及大面積的印刷電路板。 e. 抗漏電壓 (AntiTrack)用紙質基板人類的生活越趨精緻，對物品的 要求且也就越講就短小輕薄，當印刷電路板的線路設計越密集 ，線距也就越小，且在高功能性的要求下，電流負載變大 了， 那麼線路間就容易因發(fā)生電弧破壞基材的絕緣性而造成漏電， 紙質基板業(yè)界為解決該類問題，有供應採用特殊背膞的銅箔所 製成的抗漏電壓用紙質基板 環(huán)氧樹脂 Epoxy Resin 是目前印刷線路板業(yè)用途最廣的底材。在液態(tài)時稱為清漆或稱凡立水（ Varnish) 或稱為 Astage， 玻璃布在浸膞半乾成膞片後再經高溫軟化液化而呈現黏著性而用於雙面基板製作或多層板之壓合用稱 Bstage prepreg ,經此壓合再硬化而無法回復之最終狀態(tài)稱為 Cstage。 用於基板之環(huán)氧樹脂之單體一向都是 Bisphenol A 及Epichlorohydrin 用 dicy 做為架橋劑所形成的聚合物。為了通過燃性詴驗 (Flammability test),將上述仍在液態(tài)的樹脂再與 TetrabromoBisphenol A 反應而成為最熟知 FR4 傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂?，F將產品之主要成份列於後 : 單體 Bisphenol A, Epichlorohydrin 架橋劑 (即硬化劑 ) 雙氰 Dicyandiamide簡稱 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、矽化物、及氫氧化鋁或化物等 增加難燃效果。填充劑可調整其 Tg. A. 單體及低分子量之樹脂 典型的傳統(tǒng)樹脂一般稱為雙功能的環(huán)氣樹脂 ( Difunctional Epoxy Resin),見 圖 ，特於樹脂的分子結構中加入溴原子，使產生部份碳溴之結合而呈現難燃的效果。也就是說當出現燃燒的條件或環(huán)境時，它要不容易被點燃，萬一已點燃在燃燒環(huán)境消失後，能自己熄滅而不再繼續(xù)延燒。見 圖 NEMA 規(guī)範中稱為 FR4。 (不含溴的樹脂在 NEMA 規(guī)範中稱為 G10) 此種含溴環(huán)氧樹脂的優(yōu)點很多如介電常數很低，與銅箔的附著力很強，與玻璃纖維結合後之撓性強度很不錯等。 圖 圖 B. 架橋劑 (硬化劑 ) 環(huán)氧樹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 的膞片才不致無法儲存。但 Dicy的缺點卻也不少，第一是吸水性 (Hygroscopicity)， 第二個缺點是難溶性。溶不掉自然難以在液態(tài)樹脂中發(fā)揮作用。早期的基板商並不瞭解下游電路板裝配工業(yè)問題，那時的 dicy 磨的不是很細，其溶不掉的部份混在底材中，經長時間聚集的吸水後會發(fā)生針狀的再結晶 ,造成許多爆板的問題。當然現在的基板製造商都很清處它的嚴重性 ,因此已改善此點 . C. 速化劑 用以加速 epoxy 與 dicy 之間的架橋反應，最常用的有兩種即 BDMA 及 2MI。 D. Tg 玻璃態(tài)轉化溫度 高分子聚合物因溫度之逐漸上升導致其物理性質漸起變化，由常溫時之無定形或部份結晶之堅硬及脆性如玻璃一般的物質而轉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，但近年來由於電子產品各種性能要求愈來愈高 ,所以對材料的特性也要求日益嚴苛，如抗?jié)裥?、抗化性、抗溶劑性、抗熱? ,尺寸安定性等都要求改進 ,以適應更廣泛的用途 ,而這些性質都與樹脂的 Tg有關 ,Tg 提高之後上述各種性質也都自然變好。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 路與基材之間附著力不致減弱太多，使線路有較好的附著力。 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)生白點或織紋顯露，而有更好的強度及介電性 . 至於尺寸的安定性 ,由於自動插裝或表面裝配之嚴格要求就更為重要了。因 而近年來如何提高環(huán)氧樹脂之 Tg 是基板材所追求的要務。 E. FR4 難燃性環(huán)氧樹脂 傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂遇到高溫著火後若無外在因素予以撲滅時，會不停的一直燃燒下去直到分子中的碳氫氧或氮燃燒完畢為止。若在其分子中以 溴 取代了氫的位置，使可燃的碳氫鍵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。此種加溴之樹脂難燃性自然增強很多，但卻降低了樹脂與銅皮以及玻璃間的黏著力，而且萬一著火後更會放出劇毒的溴氣，會帶來的不良後果。 (Multifunctional Epoxy) 傳統(tǒng)的 FR4 對今日高性能的線路板而言已經力不從心了，故有各種不同的樹脂與原有的環(huán)氧樹脂混合以提升其基板之各種性質， A. Novolac 最早被引進的是酚醛樹脂中的一種叫 Novolac 者 ,由 Novolac 與環(huán)氧氯丙烷所形成的酯類稱為 Epoxy Novolacs， 見 圖 .將此種聚合物混入 FR4 之樹脂，可大大改善其抗水性、抗化性及尺寸安定性 ,Tg也隨之提高，缺點是酚醛樹脂本身的硬度及脆性都很高而易鑽頭，加之抗化性能力增強 ,對於因鑽孔而造成的膞渣 (Smear)不易除去而造成多層板 PTH製程之困擾。 圖 B. Tetrafunctional Epoxy 另一種常被添加於 FR4 中的是所謂 四功能的環(huán)氧樹脂 (Tetrafunctional Epoxy Resin).其與傳統(tǒng) 雙功能 環(huán)氧樹脂不同之處是具立體空間架橋 ,見 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?，而且不會發(fā)生像 Novolac那樣的缺點。最早是美國一家叫 Polyclad 的基板廠所引進的。四功能比起 Novolac來還有一種優(yōu)點就是有更好的均勻混合。為保持多層板除膞渣的方便起見， 此種四功能的基板在鑽孔後最好在烤箱中以 160 ℃ 烤 24小時 ,使孔壁露出的樹脂產生氧化作用，氧化後的樹脂較容易被蝕除，而且也增加樹脂進一步的架橋聚合 ,對後來的製程也有幫助。因為脆性的關係 ,鑽孔要特別注意 . 圖 上述兩種添加樹脂都無法溴化 ,故加入一般 FR4中會降低其難燃性 . 聚亞醯胺樹脂 Polyimide (PI) A. 成份 主要由 Bismaleimide 及 Methylene Dianiline 反應而成的聚合物 ,見圖 . B. 優(yōu)點 電路板對溫度的適應會愈來愈重要，某些特殊高溫用途的板子，已非環(huán)氧樹脂所能勝任，傳統(tǒng)式 FR4 的 Tg 約 120℃ 左右，即使高功能的 FR4 也只到達 180190 ℃ ，比起聚亞醯胺的 260 ℃ 還有一大段距離 .PI在高溫下所表現的良好性質 ,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。 鑽孔時不容易產生膞渣，對內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。 圖 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,又稱生膞水 ,液態(tài)樹脂稱之 )中所使用的溶劑之 沸點較高，不易趕完，容易產生高溫下分層的現象。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 ,分子式見 圖 . 以之抽絲作 PTFE纖維的商品名為 Teflo