PCB设计及基材部分解析课件.ppt

1、PCB专业教育训练专业教育训练品保一部：黄俊品保一部：黄俊 第一章第一章.PCB.PCB演变演变1.1PCB1.1PCB扮演的角色扮演的角色PCBPCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以所以PCBPCB在整个电子产品中，扮演了整合链接其所有功能的角色，在整个电子产品中，扮演了整合链接其所有功能的角色，也因此时当电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是也因此时当电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCBPCB。1.2PC

2、B1.2PCB的演变的演变1.1.早于早于19031903年年Mr. AlbertHansonMr. AlbertHanson首创利用首创利用 线路线路(Circuit)Circuit)观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导体，将之黏着于石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现体，将之黏着于石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现今今PCBPCB的机构雏型。的机构雏型。2. 2. 至至19361936年，年，Dr PaulEisnerDr PaulEisner真正发明了真正发明了PCBPCB的制作技术，的制作技术，也发表多项

3、来的。也发表多项来的。 1.3PCB1.3PCB种类及制法种类及制法 在材料、层次、制程上的多样化以适合不同的电子产品及在材料、层次、制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求。其特殊需求。 以下就归纳一些通用的区别办法，来简单介绍以下就归纳一些通用的区别办法，来简单介绍PCBPCB的分类以及它的制造方法。的分类以及它的制造方法。1.3.1PCB1.3.1PCB种类种类A.A.以材质分以材质分a.a.有机材质有机材质 酚醛树脂、玻璃纤维酚醛树脂、玻璃纤维/ /环氧树脂、环氧树脂、Polyimide(Polyimide(聚酰亚胺聚酰亚胺) )、BT/EpoxyBT/Epoxy等皆属之。等皆属

4、之。b.b.无机材质无机材质 铝、铝、Copper-invar(Copper-invar(不胀钢不胀钢) )- -coppercopper、ceramic(ceramic(陶瓷制陶瓷制品品) )等皆属之。主要取其散热功能等皆属之。主要取其散热功能B.B.以成品软硬区分以成品软硬区分a.a.硬板硬板Rigid PCBRigid PCB b. b.软板软板Flexible PCBFlexible PCB c. c.软硬板软硬板Rigid-Flex PCBRigid-Flex PCB C.C.以结构分以结构分a.a.单面板单面板b.b.双面板双面板c.c.多层板多层板D.D.依用途分：通信依用途分：

5、通信/ /耗用性电子耗用性电子/ /军用军用/ /计算机计算机/ /半导体半导体/ /电测电测板板, ,BGA.BGA.另有一种射出成型的立体另有一种射出成型的立体PCBPCB，因使用少，不在此介绍。因使用少，不在此介绍。1.3.21.3.2制造方法介绍制造方法介绍A.A.减除法减除法B.B.加成法，又可分半加成与全加成法加成法，又可分半加成与全加成法C.C.尚有其它因应尚有其它因应ICIC封装的变革延伸而出的一些先进制程，仅封装的变革延伸而出的一些先进制程，仅提及但不详加介绍，因有许多尚属机密也不易取得，或者成熟提及但不详加介绍，因有许多尚属机密也不易取得，或者成熟度尚不够。以传统负片多层板

6、的制程为主轴，深入浅出的介绍度尚不够。以传统负片多层板的制程为主轴，深入浅出的介绍各个制程，再辅以先进技术的观念来探讨未来的各个制程，再辅以先进技术的观念来探讨未来的PCBPCB走势。走势。 第二二章章. .制前准备制前准备 2.1.2.1.前言前言台湾台湾PCBPCB产业属性，几乎是以，也就是受客户委托制作空产业属性，几乎是以，也就是受客户委托制作空板（板（Bare BoardBare Board）而已，不像美国，而已，不像美国，很多很多PCBShopPCBShop是包括了线路是包括了线路设计，空板制作以及装配设计，空板制作以及装配( (Assembly)Assembly)的的Turn-Ke

7、yTurn-Key业务。以前，业务。以前，只要客户提供的原始数据如只要客户提供的原始数据如Drawing, Artwork, Drawing, Artwork, SpecificationSpecification，再以手动翻片、排版、打带等作业，即可进行再以手动翻片、排版、打带等作业，即可进行制作，但近年由于电子产品日趋轻薄短小，制作，但近年由于电子产品日趋轻薄短小，PCBPCB的制造面临了几的制造面临了几个挑战个挑战: :（1 1）薄板（）薄板（2 2）高密度（）高密度（3 3）高性能（）高性能（4 4）高速）高速 ( 5 ) ( 5 ) 产品周期缩短（产品周期缩短（6 6）降低成本等。以

8、往以灯桌、笔刀、贴图及照）降低成本等。以往以灯桌、笔刀、贴图及照相机做为制前工具，现在己被计算机、工作软件及激光绘图机相机做为制前工具，现在己被计算机、工作软件及激光绘图机所取代。过去，以手工排版，或者还需要所取代。过去，以手工排版，或者还需要Micro-ModifierMicro-Modifier来修来修正尺寸等费时耗工的作业，今天只要在正尺寸等费时耗工的作业，今天只要在CAM(Computer Aided CAM(Computer Aided Manufacturing)Manufacturing)工作人员取得客户的设计资料，可能几小时内，工作人员取得客户的设计资料，可能几小时内，就可以依

9、设计规则或就可以依设计规则或DFM(Design For Manufacturing)DFM(Design For Manufacturing)自动排自动排版并变化不同的生产条件。同时版并变化不同的生产条件。同时可以可以outputoutput如钻孔、成型、测如钻孔、成型、测试治具等资料。试治具等资料。 2.2.2.2.相关名词的定义与解说相关名词的定义与解说 A Gerber fileA Gerber file 这是一个從这是一个從PCBCADPCBCAD软件输出的数据文件做为光绘图语言。软件输出的数据文件做为光绘图语言。19601960年代一家名叫年代一家名叫Gerber Scientif

10、icGerber Scientific( (科学科学) )（现在叫（现在叫Gerber Gerber SystemSystem）专业做绘图机的美国公司所发展出的格式，尔后二十专业做绘图机的美国公司所发展出的格式，尔后二十年，营销于世界四十多个国家。几乎所有年，营销于世界四十多个国家。几乎所有CADCAD系统的发展，也都系统的发展，也都依此格式作其依此格式作其Output DataOutput Data，直接输入绘图机就可绘出直接输入绘图机就可绘出DrawingDrawing或或FilmFilm，因此因此GerberFormatGerberFormat成了电子业界的公认标准。成了电子业界的公认标

11、准。B. RS-274DB. RS-274D是是GerberFormatGerberFormat的正式名称，正确称呼是的正式名称，正确称呼是EIA(EIA(电子工业联合电子工业联合会会) )STANDARD RS-274D(Electronic Industries Association)STANDARD RS-274D(Electronic Industries Association)主主要两大组成：要两大组成：1.1.Function CodeFunction Code：如如G codes, D codes, M G codes, D codes, M codescodes等。等。2.

12、2.Coordinate dataCoordinate data：定义图像（定义图像（imagingimaging） C. RS-274XC. RS-274X是是RS-274DRS-274D的延伸版本，除的延伸版本，除RS-274DRS-274D之之CodeCode以外，包括以外，包括RS-RS-274X Parameters(274X Parameters(参数参数) )，或称整个，或称整个extended(extended(扩大扩大) ) GerberformatGerberformat它以两个字母为组合，定义了绘图过程的一些特它以两个字母为组合，定义了绘图过程的一些特性。性。D. IPC

13、-350D. IPC-350IPC-350IPC-350是是IPCIPC发展出来的一套发展出来的一套neutral(neutral(中立中立) ) format,format,可以可以很容易由很容易由PCBCAD/CAMPCBCAD/CAM产生产生, ,然后依此系统然后依此系统, ,PCB SHOPPCB SHOP再产生再产生NC NC Drill Program,Netlist,Drill Program,Netlist,并可直接输入并可直接输入LaserPlotterLaserPlotter绘制底片绘制底片. .E. Laser Plotter (E. Laser Plotter (雷射指

14、令雷射指令) )输入输入Gerber formatGerber format或或IPC 350formatIPC 350format以绘製以绘製ArtworkArtworkF. Aperture(F. Aperture(孔径孔径) ) List and D-CodesList and D-Codes 2.3.2.3.制前设计流程：制前设计流程： 2.3.12.3.1客户必须提供的数据：客户必须提供的数据： 子厂或装配工厂，委子厂或装配工厂，委託託PCBSHOPPCBSHOP生产空板（生产空板（Bare BoardBare Board）时，时，必须提供下列数据以供制作。料号数据表必须提供下列数据

15、以供制作。料号数据表- -供制前设计使用供制前设计使用. . 有有时客户会提供一片样品时客户会提供一片样品, , 一份零件图，一份保证书（保证制程一份零件图，一份保证书（保证制程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物质）等。这些额外数中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物质）等。这些额外数据，厂商须自行判断其重要性，以免误了商机。据，厂商须自行判断其重要性，以免误了商机。2.3.2 .2.3.2 .资料审查资料审查面对这么多的数据，制前设计工程师接下来所要进行的工面对这么多的数据，制前设计工程师接下来所要进行的工作程序与重点，如下所述。作程序与重点，如下所述。A.A.审查客户的产品规格，是否厂内制

16、程能力可及，审查项目审查客户的产品规格，是否厂内制程能力可及，审查项目见承接料号制程能力检查表见承接料号制程能力检查表. . B.B.原物料需求（原物料需求（BOM-Bill of MaterialBOM-Bill of Material）根据上述资料审查分析后，由根据上述资料审查分析后，由BOMBOM的展开，来决定原物料的展开，来决定原物料的厂牌、种类及规格。主要的原物料包括了：基板的厂牌、种类及规格。主要的原物料包括了：基板（LaminateLaminate）、）、胶片（胶片（PrepregPrepreg）、）、铜箔（铜箔（Copper foilCopper foil）、）、防防焊油墨（焊

17、油墨（Solder MaskSolder Mask）、）、文字油墨（文字油墨（LegendLegend）等。另外客户等。另外客户对于对于FinishFinish的规定的规定, ,将影响流程的选择将影响流程的选择, ,当然会有不同的物料需当然会有不同的物料需求与规格，例如：软、硬金、喷钖、求与规格，例如：软、硬金、喷钖、OSPOSP等。归纳客户规范中，等。归纳客户规范中，可能影响原物料选择的因素。可能影响原物料选择的因素。C.C.上述乃属新数据的审查上述乃属新数据的审查, , 审查完毕进行样品的制作审查完毕进行样品的制作. .若是旧若是旧资料资料, ,则须则须CheckCheck有無有無ECO

18、(Engineering Change Order),ECO (Engineering Change Order),然后然后再进行审查再进行审查. . D.D.排版排版排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要原料成本（排版优化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高原料成本（排版优化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高生产力并降低不良率。有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符生产力并降低不良率。有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符合最大生产力，但原物料成本增加很多合最大生产力，但原物料成本增加很多. .下列是一些考虑的方向：下列是一些考虑的方向

19、：一般制作成本，直、间接原物料约占总成本一般制作成本，直、间接原物料约占总成本3060%3060%，包含了基，包含了基板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属（铜、钖、铅），板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属（铜、钖、铅），化学耗品等。而这些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰当与否化学耗品等。而这些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰当与否有关系。大部份电子厂做线路有关系。大部份电子厂做线路LayoutLayout时，会做连片设计，以使时，会做连片设计，以使装配时能有最高的生产力。因此，装配时能有最高的生产力。因此，PCBPCB工厂之制前设计人员，应工厂之制前设计人员，应和客户密切沟通，以使连片和

20、客户密切沟通，以使连片LayoutLayout的尺寸能在排版成工作的尺寸能在排版成工作PANELPANEL时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版，须考虑以下几个时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版，须考虑以下几个因素。因素。 a.a.基材裁切最少刀数与最大使用率（裁切方式与磨边处理基材裁切最少刀数与最大使用率（裁切方式与磨边处理须考虑进去）。须考虑进去）。b.b.铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作PANELPANEL的尺寸须搭配的尺寸须搭配良好，以免浪费。良好，以免浪费。c.c.连片时，连片时，piecepiece间最小尺寸，以及板边留做工具或对位系间最小尺寸，

21、以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。统的最小尺寸。d.d.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸. .e.e.不同产品结构有不同制作流程，及不同的排版限制，例不同产品结构有不同制作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版间距须较大且有方向的考虑，其测试治如，金手指板，其排版间距须较大且有方向的考虑，其测试治具或测试次序规定也不一样。具或测试次序规定也不一样。 较大工作尺寸，可以符合较大生较大工作尺寸，可以符合较大生产力，但原物料成本增加很多产力，但原物料成本增加很多, ,而且设备制程能力亦需提升，如而且设备制程能力亦需提升，如何取得一个平衡点，

22、设计的准则与工程师的经验是相当重要的。何取得一个平衡点，设计的准则与工程师的经验是相当重要的。 2.3.3 2.3.3 着手设计着手设计所有数据检核齐全后，开始分工设计：所有数据检核齐全后，开始分工设计：A.A.流程的决定流程的决定( (Flow Chart)Flow Chart)由数据审查的分析确认后，设计由数据审查的分析确认后，设计工程师就要决定最适切的流程步骤。传统多层板的制作流程可工程师就要决定最适切的流程步骤。传统多层板的制作流程可分作两个部分分作两个部分: :内层制作和外层制作内层制作和外层制作. .B.CAD/CAMB.CAD/CAM作业作业a.a.将将Gerber DataGe

23、rber Data输入所使用的输入所使用的CAMCAM系统，此时须将系统，此时须将aperturesapertures和和shapesshapes定义好。目前，己有定义好。目前，己有很多很多PCBCAMPCBCAM系统可接系统可接受受IPC-350IPC-350的格式。部份的格式。部份CAMCAM系统可产生外系统可产生外型型NC RoutingNC Routing档，不档，不过一般过一般PCBLayoutPCBLayout设计软件并不会产生此文件。设计软件并不会产生此文件。 有部份专业软有部份专业软件或独立或配合件或独立或配合NC Router,NC Router,可设定参数直接输出程序可设定

24、参数直接输出程序. . ShapesShapes种类有圆、正方、长方种类有圆、正方、长方, ,亦有较复杂形状，如内层亦有较复杂形状，如内层之之thermalpadthermalpad等。着手设计时，等。着手设计时，Aperture codeAperture code和和shapesshapes的关的关连要先定义清楚，否则无法进行后面一系列的设计。连要先定义清楚，否则无法进行后面一系列的设计。 b.b.设计时的设计时的Check listCheck list依據依據checklistchecklist审查后，当可知道该制作料号可能的良率以审查后，当可知道该制作料号可能的良率以及成本的预估。及成本

25、的预估。c. WorkingPanelc. WorkingPanel排版注意事项：排版注意事项：PCBLayoutPCBLayout工程师在设计时，为协助提醒或注意某些事项，工程师在设计时，为协助提醒或注意某些事项，会做一些辅助的记号做参考，所以必须在进入排版前，将之去会做一些辅助的记号做参考，所以必须在进入排版前，将之去除。下表列举数个项目，及其影响。除。下表列举数个项目，及其影响。 排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要原料成本（排版优化，可减少板材浪费）；而适当排版可提要原料成本（排版优化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高生产

26、力并降低不良率。有些工厂认为固定某些工作尺寸可以高生产力并降低不良率。有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符合最大生产力，但原物料成本增加很多符合最大生产力，但原物料成本增加很多. .下列是一些考虑的方下列是一些考虑的方向：向：一般制作成本，直、间接原物料约占总成本一般制作成本，直、间接原物料约占总成本3060%3060%，包含了基，包含了基板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属（铜、钖、铅、板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属（铜、钖、铅、金），化学耗品等。而这些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰金），化学耗品等。而这些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰当与否有关系。大部份电子厂做线路当与否有关系

27、。大部份电子厂做线路LayoutLayout时，会做连片设计，时，会做连片设计，以使装配时能有最高的生产力。因此，以使装配时能有最高的生产力。因此，PCBPCB工厂之制前设计人工厂之制前设计人员，应和客户密切沟通，以使连片员，应和客户密切沟通，以使连片LayoutLayout的尺寸能在排版成工的尺寸能在排版成工作作PANELPANEL时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版，须考虑时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版，须考虑以下几个因素。以下几个因素。1.1.基材裁切最少刀数与最大使用率（裁切方式与磨边处理基材裁切最少刀数与最大使用率（裁切方式与磨边处理须考虑进去）。须考虑进去）。2.2.铜箔

28、、胶片与干膜的使用尺寸与工作铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作PANELPANEL的尺寸须搭的尺寸须搭配良好，以免浪费。配良好，以免浪费。3.3.连片时，连片时，piecepiece间最小尺寸，以及板边留做工具或对位间最小尺寸，以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。系统的最小尺寸。4.4.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸. . 5 5 .不同产品结构有不同制作流程，及不同的排版限制，不同产品结构有不同制作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版间距须较大且有方向的考虑，其测试例如，金手指板，其排版间距须较大且有方向的考虑，其测试治具或测试次序

29、规定也不一样。较大工作尺寸，可以符合较大治具或测试次序规定也不一样。较大工作尺寸，可以符合较大生产力，但原物料成本增加很多生产力，但原物料成本增加很多, ,而且设备制程能力亦需提升，而且设备制程能力亦需提升，如何取得一个平衡点，设计的准则与工程师的经验是相当重要如何取得一个平衡点，设计的准则与工程师的经验是相当重要的。的。 进行进行workingPanelworkingPanel的排版过程中，尚须考虑下列事项，的排版过程中，尚须考虑下列事项，以使制程顺畅，表排版注意事项以使制程顺畅，表排版注意事项 。d.d.底片与程序：底片与程序：底片底片ArtworkArtwork在在CAMCAM系统编辑排

30、版完成后，配合系统编辑排版完成后，配合D-CodeD-Code档档案，而由雷射绘图机（案，而由雷射绘图机（Laser PlotterLaser Plotter）绘出底片。所须绘制绘出底片。所须绘制的底片有内外层之线路，外层之防焊，以及文字底片。的底片有内外层之线路，外层之防焊，以及文字底片。 由于线路密度愈来愈高，容差要求越来越严谨，因此底片尺由于线路密度愈来愈高，容差要求越来越严谨，因此底片尺寸控制，是目前很多寸控制，是目前很多PCBPCB厂的一大课题。表是传统底片与玻璃底厂的一大课题。表是传统底片与玻璃底片的比较表。玻璃底片使用比例已有提高趋势。而底片制造商片的比较表。玻璃底片使用比例已有

31、提高趋势。而底片制造商亦积极研究替代材料，以使尺寸之安定性更好。例如干式做法亦积极研究替代材料，以使尺寸之安定性更好。例如干式做法的铋金属底片的铋金属底片. .一般在保存以及使用传统底片应注意事项如下：一般在保存以及使用传统底片应注意事项如下：1.1.环境的温度与相对温度的控制环境的温度与相对温度的控制2.2.全新底片取出使用的前置适应时间全新底片取出使用的前置适应时间 3.3.取用、传递以及保存方式取用、传递以及保存方式4.4.置放或操作区域的清洁度置放或操作区域的清洁度 程序程序 含一含一, ,二次孔钻孔程序，以及外形二次孔钻孔程序，以及外形RoutingRouting程序程序, ,其中其

32、中NCRoutingNCRouting程序一般须另行处理程序一般须另行处理 e. DFMDesign for manufacturing .Pcb lay-out工工程师大半不太了解程师大半不太了解PCB制作流程以及各制程需要注意制作流程以及各制程需要注意的事项，所以在的事项，所以在Lay-out线路时，仅考虑电性、逻辑、线路时，仅考虑电性、逻辑、尺寸等，而甚少顾及其它。尺寸等，而甚少顾及其它。PCB制前设计工程师因此制前设计工程师因此必须从生产力，良率等考虑而修正一些线路特性，如必须从生产力，良率等考虑而修正一些线路特性，如圆形接线圆形接线PAD修正成泪滴状，为的是制程中修正成泪滴状，为的是

33、制程中PAD一孔一孔对位不准时，尚能维持最小的垫环宽度。但是制前工对位不准时，尚能维持最小的垫环宽度。但是制前工程师的修正，有时却会影响客户产品的特性甚或性能，程师的修正，有时却会影响客户产品的特性甚或性能，所以不得不谨慎。所以不得不谨慎。PCB厂必须有一套针对厂内制程上厂必须有一套针对厂内制程上的特性而编辑的规范除了改善产品良率以及提升生产的特性而编辑的规范除了改善产品良率以及提升生产力外，也可做为和力外，也可做为和PCB线路线路Lay-out人员的沟通语言人员的沟通语言. C. ToolingC. Tooling指指AOIAOI与电测与电测Net listNet list檔檔.AOIAOI

34、由由CADreferenceCADreference档产生档产生AOIAOI系系统可接受的数据、且含容差，而电统可接受的数据、且含容差，而电測測NetlistNetlist档则用来制作电档则用来制作电测治具测治具FixtureFixture。2.42.4结语结语 颇多公司对于制前设计的工作重视的程度不若制程颇多公司对于制前设计的工作重视的程度不若制程, ,这个这个观念一定要改观念一定要改, ,因为随着电子产品的演变因为随着电子产品的演变, ,PCBPCB制作的技术层次制作的技术层次愈困难愈困难, ,也愈须要和上游客户做最密切的沟通也愈须要和上游客户做最密切的沟通, ,现在已不是任何现在已不是任

35、何一方把工作做好就表示组装好的产品没有问题一方把工作做好就表示组装好的产品没有问题, ,产品的使用环产品的使用环境境, , 材料的物材料的物, ,化性化性, , 线路线路Lay-outLay-out的电性的电性,PCB,PCB的信赖性等的信赖性等, ,都都会影响产品的功能发挥会影响产品的功能发挥. .所以不管软件所以不管软件, ,硬件硬件, ,功能设计上都有功能设计上都有很好的进展很好的进展, ,人的观念也要有所突破才行人的观念也要有所突破才行. . 第三章第三章. . 基板基板 印刷电路板是以铜箔基板（印刷电路板是以铜箔基板（Copper-clad LaminateCopper-clad L

36、aminate简稱简稱CCLCCL）做为原料而制造的电器或电子的重要机构组件做为原料而制造的电器或电子的重要机构组件, ,故从事电路板之故从事电路板之上下游业者必须对基板有所了解上下游业者必须对基板有所了解: :有那些种类的基板有那些种类的基板, ,它们是如它们是如何制造出来的何制造出来的, ,使用于何种产品使用于何种产品, , 它们各有那些优劣点它们各有那些优劣点, ,如此才如此才能选择适当的基板能选择适当的基板. .表表3.13.1简单列出不同基板的适用场合简单列出不同基板的适用场合. . 基板工业是一种材料的基础工业，基板工业是一种材料的基础工业， 是由介电层（树脂是由介电层（树脂Res

37、inResin，玻璃纤维玻璃纤维Glass fiberGlass fiber），），及高纯度的导体及高纯度的导体 ( (铜箔铜箔Copper foil)Copper foil)二者所构成的复合材料（二者所构成的复合材料（Composite materialComposite material），），其所牵涉的其所牵涉的理论及实务不输于电路板本身的制作。理论及实务不输于电路板本身的制作。 以下即针对这二个主要以下即针对这二个主要组成做深入浅出的探讨组成做深入浅出的探讨. .3.13.1介电层介电层 3.1.13.1.1树脂树脂ResinResin 3.1.1.13.1.1.1前言前言 目前已使用

38、于线路板之树脂类别很多目前已使用于线路板之树脂类别很多, ,如酚醛树脂如酚醛树脂（PhenolicPhenolic）、）、环氧树脂（环氧树脂（EpoxyEpoxy）、）、聚亚酰胺树脂聚亚酰胺树脂（Polyimide Polyimide ）、）、聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PolytetrafluorethylenePolytetrafluorethylene，简简称称PTFEPTFE或称或称TEFLONTEFLON），），B B一三氮一三氮 树脂（树脂（Bismaleimide Bismaleimide TriazineTriazine简称简称BTBT）等皆为热固型的树脂（等皆为热固型的树脂（Th

39、ermosetted Thermosetted Plastic ResinPlastic Resin）。）。 3.1.1.2 3.1.1.2 酚醛树脂酚醛树脂Phenolic ResinPhenolic Resin 是人类最早开发成功而又商业化的聚合物。是由液态的酚是人类最早开发成功而又商业化的聚合物。是由液态的酚（phenolphenol）及液态的甲醛（及液态的甲醛（FormaldehydeFormaldehyde俗稱俗稱FormalinFormalin）两种两种便宜的化学品，便宜的化学品， 在酸性或碱性的催化条件下发生立在酸性或碱性的催化条件下发生立体架桥（体架桥（Crosslinkage

40、Crosslinkage）的连续反应而硬化成为固态的合成材的连续反应而硬化成为固态的合成材料。其反应化学式见图料。其反应化学式见图3.13.1 1910 1910 年有一家叫年有一家叫BakeliteBakelite公司加入帆布纤维而做成一种坚公司加入帆布纤维而做成一种坚硬强固，绝缘性又好的材料称为硬强固，绝缘性又好的材料称为BakeliteBakelite，俗名为电木板或尿俗名为电木板或尿素板。素板。 美国电子制造业协会美国电子制造业协会( (NEMA-Nationl Electrical NEMA-Nationl Electrical Manufacturers Association)M

41、anufacturers Association)将不同的组合冠以不同的编号代将不同的组合冠以不同的编号代字而为业者所广用字而为业者所广用, , 现将酚醛树脂之各产品代字列表，如表现将酚醛树脂之各产品代字列表，如表NEMANEMA对于酚醛树脂板的分类及代码对于酚醛树脂板的分类及代码 表中纸质基板代字的第一个表中纸质基板代字的第一个 XX是表示机械性用途，第二个是表示机械性用途，第二个 XX是表示可用电性用途。是表示可用电性用途。 第三个第三个 XX是表示可用有无线电波及是表示可用有无线电波及高湿度的场所。高湿度的场所。 PP表示需要加热才能冲板子（表示需要加热才能冲板子（PunchablePu

42、nchable），），否则材料会破裂，否则材料会破裂， CC表示可以冷冲加工（表示可以冷冲加工（cold punchable cold punchable ），），FRFR表示树脂中加有不易着火的物质使基板有难燃表示树脂中加有不易着火的物质使基板有难燃( (Flame Flame Retardent)Retardent)或抗燃或抗燃( (Flame resistance)Flame resistance)性。性。 纸质板中最畅销的是纸质板中最畅销的是XXXPCXXXPC及及FR-2FR-2前者在温度前者在温度25 25 以以上上, ,厚度在厚度在.062in.062in以下就可以冲制成型很方便

43、，后者的组合与以下就可以冲制成型很方便，后者的组合与前完全相同，只是在树脂中加有三氧化二锑增加其难燃性。以前完全相同，只是在树脂中加有三氧化二锑增加其难燃性。以下介绍几个较常使用纸质基板及其特殊用途下介绍几个较常使用纸质基板及其特殊用途: : A A常使用纸质基板常使用纸质基板a. XPC Gradea. XPC Grade：通常应用在低电压、低电流不会引起火源的通常应用在低电压、低电流不会引起火源的消费性电子产品，消费性电子产品， 如玩具、手提收音机、电话机、计算器、如玩具、手提收音机、电话机、计算器、遥控器及钟表等等。遥控器及钟表等等。UL94UL94对对XPC GradeXPC Grad

44、e要求只须达到要求只须达到HBHB难燃等难燃等级即可。级即可。b. FR-1 Gradeb. FR-1 Grade：电气性、难燃性优于电气性、难燃性优于XPC GradeXPC Grade，广泛使用广泛使用于电流及电压比于电流及电压比XPCGradeXPCGrade稍高的电器用品，如彩色电视机、监稍高的电器用品，如彩色电视机、监视器、视器、VTRVTR、家庭音响、洗衣机及吸尘器等等。家庭音响、洗衣机及吸尘器等等。UL94UL94要求要求FR-1FR-1难燃性有难燃性有V-0V-0、V-1V-1与与V-2V-2不同等级，不过由于三种等级板材价不同等级，不过由于三种等级板材价位差异不大，而且考虑安

45、全起见，目前电器界几乎全采用位差异不大，而且考虑安全起见，目前电器界几乎全采用V-0V-0级板材。级板材。 c.c. FR-2 GradeFR-2 Grade：在与在与FR-1FR-1比较下，除电气性能要求稍高外，比较下，除电气性能要求稍高外，其他物性并没有特别之处，近年来在纸质基板业者努力研究改其他物性并没有特别之处，近年来在纸质基板业者努力研究改进进FR-1FR-1技术，技术，FR-1FR-1与与FR-2FR-2的性质界线已渐模糊的性质界线已渐模糊,FR-2,FR-2等级板材等级板材在不久将来可能会在偏高价格因素下被在不久将来可能会在偏高价格因素下被FR-1FR-1所取代。所取代。B.B.

46、其他特殊用途：其他特殊用途：a.a.铜镀通孔用纸质基板铜镀通孔用纸质基板 主要目的是计划取代部份物性要求并不高的主要目的是计划取代部份物性要求并不高的FR-4FR-4板材，板材，以便降低以便降低PCBPCB的成的成 本本. .b.b.银贯孔用纸质基板银贯孔用纸质基板 时下最流行取代部份物性要求并不很高的时下最流行取代部份物性要求并不很高的FR-4FR-4作通孔板作通孔板材，就是银贯孔用材，就是银贯孔用 纸质基板印刷电路板两面线路的导通，可纸质基板印刷电路板两面线路的导通，可直接借由印刷方式将银胶直接借由印刷方式将银胶( (Silver Paste)Silver Paste)涂布于孔壁上，经由涂

47、布于孔壁上，经由高温硬化，即成为导通体，不像一般高温硬化，即成为导通体，不像一般FR-4FR-4板材的铜镀通板材的铜镀通 孔，孔，需经由活化、化学铜、电镀铜、锡铅等繁杂手续。需经由活化、化学铜、电镀铜、锡铅等繁杂手续。 b-1b-1基板材质基板材质 1) 1) 尺寸安定性：尺寸安定性： 除要留意除要留意X X、Y Y轴轴( (纤维方向与横方向纤维方向与横方向) )外，更要注意外，更要注意Z Z轴轴( (板板材厚度方向材厚度方向) )，因热胀冷缩及加热减量因素容易造成银胶导体，因热胀冷缩及加热减量因素容易造成银胶导体的断裂。的断裂。2) 2) 电气与吸水性：电气与吸水性： 许多绝缘体在吸湿状态下

48、，降低了绝许多绝缘体在吸湿状态下，降低了绝缘性，以致提供金属在电位差趋动力下缘性，以致提供金属在电位差趋动力下 发生移行的现象，发生移行的现象，FR-FR-4 4在尺寸安性、电气性与吸水性方面都比在尺寸安性、电气性与吸水性方面都比FR-1FR-1及及XPCXPC佳，所以生佳，所以生产银贯孔印刷电路板时，要选用特制产银贯孔印刷电路板时，要选用特制FR-1FR-1及及XPCXPC的纸质基板的纸质基板 . .板材。板材。b.-2b.-2导体材质导体材质1) 1) 导体材质导体材质 银及碳墨贯孔印刷电路的导电方式是利用银银及碳墨贯孔印刷电路的导电方式是利用银及石墨微粒镶嵌在聚合体内，及石墨微粒镶嵌在聚

49、合体内， 藉由微粒的接触来导电，而铜藉由微粒的接触来导电，而铜镀通孔印刷电路板，则是借由铜本身是连贯的镀通孔印刷电路板，则是借由铜本身是连贯的 结晶体而产生结晶体而产生非常顺畅的导电性。非常顺畅的导电性。 2) 2) 延展性：延展性：铜镀通孔上的铜是一种连续性的结晶体，有非常良好的延铜镀通孔上的铜是一种连续性的结晶体，有非常良好的延展性，不会像银、展性，不会像银、 碳墨胶在热胀冷缩时，容易发生界面的分碳墨胶在热胀冷缩时，容易发生界面的分离而降低导电度。离而降低导电度。 3) 3) 移行性：移行性：银、铜都是金属材质，容易发性氧化、还原作用造成锈化银、铜都是金属材质，容易发性氧化、还原作用造成锈

50、化及移行现象，因及移行现象，因 电位差的不同，银比铜在电位差趋动力下容电位差的不同，银比铜在电位差趋动力下容易发生银迁移易发生银迁移(Silver Migration)(Silver Migration)。 c.c.碳墨贯孔碳墨贯孔(Carbon Through Hole)(Carbon Through Hole)用纸质基板用纸质基板. .碳墨胶油墨中的石墨不具有像银的移行特性，石墨所担当碳墨胶油墨中的石墨不具有像银的移行特性，石墨所担当的角色仅仅是作简的角色仅仅是作简 单的讯号传递者，所以单的讯号传递者，所以PCBPCB业界对积层板除业界对积层板除了碳墨胶与基材的密着性、翘了碳墨胶与基材的密