PCB制造各工艺流程详解(3)

所以对材料的特性也要求日益严苛如抗湿性抗化性抗溶剂性抗热性 ,尺寸安定性等都要求改进,以适应更广泛的用途, 而这些性质都与树脂的 Tg 有关, Tg 提高之后上述各种性质也都自然变好例如 Tg 提高后, a.其耐热性增强 使基板在 X 及 Y 方向的膨胀减少使得板子在受热后铜线路与基材之间附着力不致减弱太多使线路有较好的附着力 b.在 Z 方向的膨胀减小后使得通孔之孔壁受热后不易被底材所拉断c. Tg 增高后其树脂中架桥之密度必定提高很多使其有更好的抗水性及防溶剂性使板子受热后不易发生白点或织纹显露而有更好的强度及介电性.至于尺寸的安定性,由于自动插装或表面装配之严格要求就更为重要了因而近年来如何提高环氧树脂之 Tg 是基板

材所追求的要务

PCB制造各工艺流程详解

E. FR4 难燃性环氧树脂

传统的环氧树脂遇到高温着火后若无外在因素予以扑灭时 会不停的一直燃烧下去直到分子中的碳氢氧或氮燃烧完毕为止若在其分子中以溴取代了氢的位置 使可燃的碳氢键化合物一部份改换成不可燃的碳溴键化合物则可大大的降低其可燃性此种加溴之树脂难燃性自然增强很多但却降低了树脂与铜皮以及玻璃间的黏着力而且万一着火后更会放出剧毒的溴气会带来的不良后果

3.1.2.2高性能环氧树脂(Multifunctional Epoxy)

传统的 FR4 对今日高性能的线路板而言已经力不从心了 故有各种不同的树脂与原有的环氧树脂混合以提升其基板之各种性质

A. Novolac

最早被引进的是酚醛树脂中的一种叫 Novolac 者 ,由 Novolac 与环氧氯丙烷所形成的酯类称为 Epoxy Novolacs见图3.4之反应式. 将此种聚合物混入 FR4

之树脂 可大大改善其抗水性抗化性及尺寸安定性, Tg 也随之提高缺点是酚醛树脂本身的硬度及脆性都很高而易钻头加之抗化性能力增强,对于因钻孔而造成的胶渣 (Smear) 不易除去而造成多层板PTH

制程之困扰

B. Tetrafunctional Epoxy

另一种常被添加于 FR4 中的是所谓 " 四功能的环氧树脂 " (Tetrafunctional Epoxy Resin ).其与传统 " 双功能 " 环氧树脂不同之处是具立体空间架桥 ,见图3.5Tg 较高能

抗较差的热环境且抗溶剂性抗化性抗湿性及尺寸安定性也好很多而且不会发生像 Novolac那样的缺点最早是美国一家叫 Polyclad 的基板厂所引进的四功能比起 Novolac来还有一种优点就是有更好的均匀混合为保持多层板除胶渣的方便起见此种四功能的基板在钻孔后最好在烤箱中以 160 烤 2-4 小时, 使孔壁露出的树脂产生氧化作用氧化后的树脂较容易被蚀除而且也增加树脂进一步的架桥聚合,对后来的制程也有帮助因为脆性的关系, 钻孔要特别注意.

上述两种添加树脂都无法溴化,故加入一般FR4中会降低其难燃性.

3.1.2.3 聚亚醯胺树脂 Polyimide(PI)

A. 成份

主要由Bismaleimide 及Methylene Dianiline 反应而成的聚合物,见图3.6.

B. 优点

电路板对温度的适应会愈来愈重要某些特殊高温用途的板子已非环氧树脂所能胜任传统式 FR4 的 Tg 约 120 左右即使高功能的 FR4 也只到达

180-190 比起聚亚醯胺的

260 还有一大段距离.PI在高温下所表现的良好性质,如良好的挠性铜箔

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与孔壁之接通性自然比 FR4 好 而且由于耐热性良好其尺寸之变化甚少以X 及 Y方向之变化而言对细线路更为有利不致因膨胀太大而降低了与铜皮之间的附着力就 Z 方向而言可大大的减少孔壁铜层断裂的机会

C. 缺点:

a.不易进行溴化反应不易达到 UL94 V-0

的难燃要求

b.此种树脂本身层与层之间或与铜箔之间的黏着力较差不如环氧树脂那么强而

且挠性也较差

c.常温时却表现不佳有吸湿性 (Hygroscopic), 而黏着性延性又都很差

d.其凡立水(Varnish,又称生胶水,液态树脂称之)中所使用的溶剂之沸点较高不易赶完容易产生高温下分层的现象而且流动性不好,压合不易填 满死角

e.目前价格仍然非常昂贵约为 FR4 的 2-3倍故只有军用板或 Rigid- Flex 板才用的

起

在美军规范MIL-P-13949H中, 聚亚醯胺树脂基板代号为GI.

3.1.2.4 聚四氟乙烯 (PTFE)

全名为 Polyterafluoroethylene ,分子式见图3.7. 以之抽丝作PTFE纤维的商品名为 Teflon 铁弗龙 ,其最大的特点是阻抗很高 (Impedance) 对高频微波 (microwave) 通信用途上是无法取代的美军规范赋与 "GT""GX"及 "GY" 三种材料代字,皆为玻纤补强type其商用基板是由3M 公司所制目前这种材料尚无法大量投入生产其原因有:

A. PTFE 树脂与玻璃纤维间的附着力问题 此树脂很难渗入玻璃束中因其抗化性特强许多湿式制程中都无法使其反应及活化在做镀通孔时所得之铜孔壁无法固着在底材上很难通过 MILP-55110E 中 4.8.4.4 之固着强度试验 由于玻璃束未能被树脂填满很容易在做镀通孔时造成玻璃中渗铜 (Wicking) 的出现影响板子的可信赖度

B. 此四氟乙烯材料分子结构

非常强劲无法用一般机械或化学法加以攻击 做蚀回时只有用电浆法.

C. Tg 很低只有 19 度 c, 故在常温时呈可挠性

也使线路的附着力及尺寸安定性不好

表为四种不同树脂制造的基板性质的比较.

3.1.2.5 BT/EPOXY树脂

BT树脂也是一种热固型树脂是日本三菱瓦斯化成公司(Mitsubishi Gas Chemical Co.)在1980年研制成功是由Bismaleimide及Trigzine Resin monomer二者反应聚合而成其反应式见图3.8BT

树脂通常和环氧树脂混合而制成基板

A. 优点

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挠性强度亦非常理想钻孔后的胶渣(Smear)甚少 b. 可进行难燃处理以达到UL94V-0的要求

c. 介质常数及散逸因子小因此对于高频及高速传输的电路板非常有利 d.

耐化性抗溶剂性良好 e. 绝缘性佳

B. 应用 a. COB设计的电路板 由于wire bonding过程的高温会使板子表面变软而致打线失

败 BT/EPOXY高性能板材可克服此点

b. BGA ,PGA, MCM-Ls等半导体封装载板 半导体封装测试中有两个很重要的常见问题一是漏电现象或称 CAF(Conductive Anodic Filament),一是爆米花现象(受湿气及高温冲 击)这两点也是BT/EPOXY板材可以避免的

3.1.2.6 Cyanate Ester Resin

1970年开始应用于PCB基材目前Chiba Geigy有制作此类树脂其反应式如图3.9

A. 优点 a. Tg可达

250使用于非常厚之多层板

b. 极低的介电常数(2.5~3.1)可应用于高速产品

B. 问题

a. 硬化后脆度高.

b. 对湿度敏感甚至可能和水起反应.

3.1.2玻璃纤维 3.1.2.1前言

玻璃纤维(Fiberglass)在PCB基板中的功用是作为补强材料基板的补强材料尚有其它种如纸质基板的纸材 Kelvar(Polyamide聚醯胺)纤维以及石英(Quartz)纤维本节仅讨论最大宗的玻璃纤维

玻璃(Glass)本身是一种混合物其组成见表它是一些无机物经高温融熔合而成再经抽丝冷却而成一种非结晶结构的坚硬物体此物质的使用已有数千年的历史做成纤维状使用则可追溯至17世纪真正大量做商用产品则是由Owen-Illinois及Corning Glass Works两家公司其共同的研究努力后组合成Owens-Corning Fiberglas Corporation于1939

年正式生产制造

3.1.2.2 玻璃纤维布

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(discontinuous)的纤维前者即用于织成玻璃布(Fabric)后者则做成片状之玻璃席(M …… 此处隐藏：3486字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……