Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/10/2016,#,基材详解,基材原材料分类,基,本的特性参数及详解,基材分类及选择,基材原材料,PCB,板原材料,C,opper clad laminate board(CCL),preimpregnate,materials(PP),铜箔,树脂（胶液）,玻,璃布纤维,玻,璃布纤维,压延铜箔,电解铜箔,酚醛树脂，环氧树脂，聚四氟乙烯，聚酰亚胺，三嗪和,/,或马来酰亚胺树脂等,.,常用环氧树脂组成：树脂，固化剂，固化溶济，胶液剂，固化剂加速剂纤,维素纸，,E-,玻璃纤维布，聚芳酰胺纤维纸，,S-,纤,维布等常用,E-,玻璃纤维,树脂（胶液）,基材原材料生产流程,铜箔,按照铜箔的不同制法可分为压延铜箔和电解铜箔两大类1,）压延铜箔是将铜板经过多次重复辊轧而制成的原箔（也叫毛箔），根据要求进行粗化处理由于压延加工工艺的限制，其宽度很难满足刚性覆铜板的要求，所以在刚性覆铜板上使用极少；由于压延铜箔耐折性和弹性系数大于电解铜箔，故适于柔性覆铜箔上；,（,2,）电解铜箔是将铜先溶解制成溶液，再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下，电沉积而制成铜箔，然后根据要求对原箔进行表面处理、耐热层处理和防氧化等一系列的表面处理。
树脂,基板材料生产过程中，高分子树脂（,Polymer Resin),是重要的原料之一主要功能是：作为铜箔与玻璃纤维布之间的粘合剂种类：根据不同类型的基板要求，可以采用不同的树脂，常用的有：酚酫树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂，聚酯树脂以及一些特殊树脂如,PI,、,PTFE,、,BT,、,PPE,环氧玻纤布基板,（,FR-4,FR-5),（,1,）环氧玻纤布覆铜板强度高，耐热性好，介电性好，基板通孔可金属化，实现双面和多层印刷层与层间的电路导通，环氧玻纤布覆铜板是覆铜板所有品质中用途最广、用量最大的一类广泛用于移动通讯，数字电视，卫星，雷达等产品中在全世界各类覆铜板中，纸基覆铜板和环氧玻纤布覆铜板约占,92%,（,2,）在,NEMA,标准中，环氧玻纤布覆铜板有四种型号：,G10(,不组燃）、,G11(,保留热强度，不阻燃）、,FR-4,（阻燃）、,FR-5(,保留热强度，阻燃）目前环氧玻纤布覆铜板中，,FR-4,板用量占,90%,以上，它已经发展成为可适用于不同用途环氧玻纤布覆铜板的总称；,半固化片存在方式：,（,1,）片状：以张为单位，规格一般是,16,*,18 16,*,21 18,*,24 12,*,18,等标准尺寸。
2,）卷状：以卷为单位，规格一般是,1.26*200m/,卷，,1.26,*,300m/,卷，也有,1.26m*125,码,/,卷，,1.26m*250,码,/,卷等,1,码,=0.9144,米,半固化片的特性参数（,一,）,RC,含量是如何影响,PCB,板？,层压时，板边溢胶会导致板边介质厚度较板中间薄，板边与板中间介质厚度差异受固化片含胶量影响，含胶量,越高，板边与板中间厚度差越大，且板边与板中间介质层厚度差异还会导致板边介电常数高于板中间板边介质厚度小，介电常数偏大均会导致阻抗偏小A.,不同半固化片压合后距板边不同距离介质厚度的情,况,：,B.,介电常数差,异情况,半固化片主要由树脂和增强材料组成，其介电常数为各组分的介电常数分别乘以体积比的和为总介电常数，可表示为：,Er=V1XE1+V2XE2,下图实际测试板边与板中间介电常数,Dk,偏差C.,距板,边,不,同距离,的阻抗测试结,果,D,.,距板,边,不,同距,离铜厚度差异,AMD,在,SCC,制板所使用主要板材中,Tg,（中,Tg135,高,Tg175):IT158,S1150G,Megtron-4,材料特性参数（二）,A,.,玻璃化转变温度,Tg,（,Glass Transition Temperature):,非晶聚合物有三种力学状态，它们是玻璃态，高弹态和粘流态。
在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态为玻璃态，当温度继续升高到一定范围后，材料形变明显增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，为高弹态，当温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态为粘流态我们把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的温度就是玻璃化转变温,度目前用于玻璃化温度测定的热分析方法主要为差热分,析（,DSC,）以,DSC,为例，当温度逐渐升高，通过高分子聚合物的,玻璃化转变温度,时，,DSC,曲线上的基线向吸热方向移动（见图）图中,A,点是开始偏离基线的点将转变前后的基线延长，两线之间的垂直距离为阶差,J,，在,J/2,处可以找到,C,点，,C,点所对应的温度值即为,玻璃化转变温度,Tg,还有,动,态力学性能分析（,DMA,），热机械分析（,TMA,），核磁共振法（,NMR,）等,.,层数多，厚度厚和面积大的高性能板，在焊接时，需要有更多的热容量，才能保证焊接的可靠性，,否则采用常规,PCB,的焊接温度和焊接时间，会造成“虚焊”而且使用无铅爆料焊接时，焊接温度,还会增加,20-30,，增加焊接时间。
B.,基材的热分解温,度,Td(,thermal,decomposition,temperature),:,它,表示印制板基材的热分解温度，是指基材,的树,脂受热失重,5,时的温度，作为印制板的基材受热引起分层和性能下降的标志,常采用热重量分析法（,TGA,）来测量C.,热膨胀系数,CTE,(,Coefficient,of thermal,expansion),：,描述了一个,PCB,受热或冷却时膨,胀或收缩的,一个百分率,，其单位温度上升之间引起的基板材料尺寸的线性变化PCB,在,X.Y,方向受玻璃布的钳制，,CTE,不大，目前普便情况在,11-15,之间主要关注的是板厚,Z,方向Z,轴,CTE,采用,热,机分析法（,TMA,）来测量1-CTE,：,Tg,以,下热,膨胀系数,，,标准最高为,60ppm/,2-CTE,：,Tg,以上热膨胀系,数，标准最高为,300ppm/.,CTE,对,PCB,的影响主要表现在以下三个方面：,1,）对焊接可靠性的影响：,当焊锡，基材以及元器件,CTE,整体失配的情况下在焊接的过程中元器件的位置会发生移动，在热环境作用下元器件越大影响越大膨胀失配主要取决于：,CTE,不匹配的差值，环境温度的波动范围以及膨胀位移,.,整体膨胀失配会对焊点产生循环应力并导致疲劳，从而使焊点失效特别是角部结合处焊点。
另外引脚刚度越大，越会产生较大的应力，无引脚的连接形式刚性更大，长引脚可以通过自身材料的塑性变形调整形状，所以热膨胀失配导致的位移或变形不会直接传递到焊点，而表贴引脚是一种极限，会产生较大的膨胀失配情况2,）对层间对位度的影响：提高层间对准度,3,）对导通孔可靠性的影响：避免引起孔壁断裂,焊,盘剥离，内层铜撕裂，树脂凹缩如下图所示,CTE,降低导通孔的可靠性表现在以下方面,针对以上情况我们怎么解决？,1,）对材料的,CTE,进行协调来减小整体热膨胀失配基材，焊料和器件组合考虑，最优,CTE,差为,1-3ppm/,因为器件太多，只能对可靠性风险影响最大的元器件考虑2,）增加连接柔顺性，对于表贴器件增加焊点厚度或者换成插件，减小引脚的润湿长度来减小界面处应力3,）填充器件与基板之间的空隙4,）对过孔做,thermal relief,减少对孔壁的应力对于温度变化太大的情况，比如每分钟温升,30,以上，即使完全匹配也会导致焊点失效,.,D.,热分层时间（,Time to Delamination):,分层时间为,CCL,耐热性的一个重要性能指标，俗称,T260/T288,，,T260/T288,表示,采用稳定在,260,高温条件下测,试,板,材的抗爆板时间。
T288,代,表最,高温度为,288,采用热分析法（,TMA,）来进行测试，观察在强热环境下能够抵抗,Z,轴膨胀多久而不致裂开目,前中,Tg,以下标准是,T260 30,分钟，,T288,是,5,分钟高,Tg,是,T260 30,分钟，,T288 15,分钟，,T300,为,2,分钟E.,介,质,常数,Dk(Dielectric Constant/Permittivity):,介,电常数是指每单位体积的绝缘物质在每单位电位梯度下所能储蓄静,电能,量的多少，同义词是电,容,率,（,Permittivity),，介电常数与电容的关,系如下图原,外加电,场（,真空中,）与,介质中电场的比值即为相对介电常,数,(,relative permittivity,或,dielectric constant,),又,称诱电,率介电常,数是相对介电常数与真空中绝对介电常数,乘积D,k,为介质常数，,A,为平行板上下重叠的面积，,d,为介质厚度,介,电常数对,PCB,板性能有什么影响,？,1),介电常数与信号传输速度的关,系：,C,为光速，,r,为有效相对介电常数，从中可以看到介质中信号的传输速度与,r,的平方根成反比。
延伸出介电常数与信号沿微带线和带状线的延时关系从下图的公式我们可以大概的计算出,PCB,走线在不同层面大概延时时间微带线的传输延时简化计算公式：,埋入式微带线和带状线传输延时简化公式,2,）介电常数与阻抗的关系,单微带线介电常数与阻抗的简化公式：,条,件：,B-(T+H),小于,0.05mm,0.1W/H3,0.1,15,单带状线介电常数与阻抗的简化公式：,条件,:,W/H2,T/H,氰酸酯基,CEM-3,基材,G-10,基材,FR-4,和,PI,基材,环氧树脂,/,芳酰胺纤维布基材,聚酯基材,.,测,试条件：,85/85%/50V-100V,条件下测试,1000,小时后保持绝缘电阻在,5X108,欧姆以上H,.,相对漏电起痕指数,CTI,（,Comparative Tracking index,),材料,表面能,经受住,50,滴,电解液,（,0.1%,氯化铵,水溶液）而没有形成,漏电痕迹,的最高电压值，单位为,V,聚合物绝缘材料有着特殊的电气破坏现象，即聚合物绝缘材料表面在特定的条件下会发生电痕,劣化,现象，并且可以导致电痕破坏电痕破坏是指当材料表面存在潮湿与污秽、电场足够大时，表面将有漏电流产生，在电流的,焦耳热,作用下，水分被蒸发，随着材料表面,液膜,的分离形成的缝隙（称为干燥带）。
在干燥带形成瞬间液膜间场强达到放电场强而导致,放电,，放电产生的热量使材料表面局部,碳化,，由于碳化生成物的,导电率,高，此处的电场密度集中于该碳化部分，引起放电的重复发生，在其周围产生更多的碳化物，形成碳化,导电,路，并向电极方向伸展，最终导致短路,基材特性（三）,A.,体积电阻率,(Volume Resistivity),体,积电阻率,，是,材料,每单位体积对电流的阻抗，用来表征材料的电性质通常,体积电阻率,越高,，,材,料用做电绝缘部件的效能就越高通常所说的电阻率即为体积电阻,率，单位是欧姆,.,厘米B,.,表面电阻率,(Surface Resistivity),该,参数用于厚度一定的薄膜材料,其定义为表面上单位长度的直流压降与单位宽度流过电流之比,.,单,位是欧姆C,.,介质击穿,(Dielectric Breakdown),加,在,电介质,上的,电场强度,超过某一临界值时，电介质的绝缘性能完全丧失的现,象基材绝缘性发生,不可逆的破坏，使绝缘击穿的最低临界电压D.,耐电强度（,Electric,Strength),材,料在电场作用下,，发生击穿时所,能承受最高的电场强度,:。