PCB覆銅箔層壓板分類及其制造方法簡介

覆銅箔層壓板是加工制作PCB的基板，是材料使用量最大、最重要的種類，覆箔板的制造過程是把玻璃纖維布、玻璃纖維氈、紙等增強(qiáng)材料浸漬環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等粘合劑，在適當(dāng)溫度下烘干至一階段，得到預(yù)浸漬材料(簡稱浸膠料)，然后將它們按工藝要求和銅箔疊層，在層壓機(jī)上經(jīng)加熱加壓得到所需要的覆銅箔層壓板。

覆銅箔層壓板在PCB板中除了用作支撐各種元器件外，并能實(shí)現(xiàn)它們之間的電氣連接或電絕緣。

一、覆銅箔層壓板分類

覆銅箔層壓板由銅箔、增強(qiáng)材料、粘合劑三部分組成。板材通常按增強(qiáng)材料類別和粘合劑類別或板材特性分類。

1、按增強(qiáng)材料分類

覆銅箔層壓板最常用的增強(qiáng)材料為無堿(堿金屬氧化物含量不超過0.5%)玻璃纖維制品(如玻璃布、玻璃氈)或紙(如木漿紙、漂白木漿紙、棉絨紙)等。因此，覆銅箔層壓板可分為玻璃布基和紙基兩大類。

2、按粘合劑類型分類

覆箔板所用粘合劑主要有酚醛、環(huán)氧、聚酯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯樹脂等，因此，覆箔板也相應(yīng)分成酚醛型、環(huán)氧型、聚酯型、聚酰亞胺型、聚四氟乙烯型覆箔板。

3、按基材特性及用途分類

根據(jù)基材在火焰中及離開火源以后的燃燒程度可分為通用型和自熄型;根據(jù)基材彎曲程度可分為剛性和撓性覆箔板;根據(jù)基材的工作溫度和工作環(huán)境條件可分為耐熱型、抗輻射型、高頻用覆箔板等。此外，還有在特殊場合使用的覆箔板，例如預(yù)制內(nèi)層覆箔板、金屬基覆箔板以及根據(jù)箔材種類可分為銅箔、鎳箔、銀箔、鋁箔、康銅箔、鈹銅箔覆箔板。

4、常用覆箔板型號(hào)

按GB4721-1984規(guī)定，覆銅箔層壓板一般由五個(gè)英文字母組合表示：第一個(gè)字母C表示覆的銅箔，第二、三兩個(gè)字母表示基材選用的粘合劑樹脂。例如：PE表示酚醛;EP表示環(huán)氧;uP表示不飽和聚酯;SI表示有機(jī)硅;TF表示聚四氟乙烯;PI表示聚酰亞胺。第四、五個(gè)字母表示基材選用的增強(qiáng)材料。例如：CP表示纖維素纖維紙;GC表示無堿玻璃纖維布;GM表示無堿玻璃纖維氈。

如覆箔板的基材內(nèi)芯以纖維紙、纖維素為增強(qiáng)材料，兩面貼附無堿玻璃布者，可在CP之后加G。

型號(hào)中橫線右面的兩位數(shù)字，表示同一類型而不同性能的產(chǎn)品編號(hào)。例如覆銅箔酚醛紙層壓板編號(hào)為O1～20，覆銅箔環(huán)氧紙層壓板編號(hào)為21～30;覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板編號(hào)為31～40。

如在產(chǎn)品編號(hào)后加有字母F的，則表示該覆箔板是自熄性的。

二、覆銅箔層壓板制造方法

覆銅箔層壓板的制造主要有樹脂溶液配制、增強(qiáng)材料浸膠和壓制成型三個(gè)步驟。

1、制造覆銅箔層壓板的主要原材料

制造覆銅板的主要原材料為樹脂、紙、玻璃布、銅箔。

(1)樹脂

覆銅箔層壓板用的樹脂有酚醛、環(huán)氧、聚酯、聚酰亞胺等。其中以酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂用量最大。

酚醛樹脂是酚類和醛類在酸性介質(zhì)或堿性介質(zhì)中縮聚而成的一類樹脂。其中，以苯酚和甲醛在堿性介質(zhì)中縮聚的樹脂是紙基覆箔板的主要原材料。在紙基覆箔板制造中，為了得到各種性能優(yōu)良的板材，往往需要對酚醛樹脂進(jìn)行各種改性，并嚴(yán)格控制樹脂的游離酚和揮發(fā)物含量，以保證板材在熱沖擊下不分層、不起泡。

環(huán)氧樹脂是玻璃布基覆箔板的主要原材料，它具有優(yōu)異的粘結(jié)性能和電氣、物理性能。比較常用的有E-20型、E-44型、E-51型及自熄性E-20、E-25型。為了提高覆箔板基材的透明度，以便在印制板生產(chǎn)中檢查圖形缺陷，要求環(huán)氧樹脂應(yīng)有較淺色澤。

(2)浸漬紙

常用的浸漬紙有棉絨紙、木漿紙和漂白木漿紙。棉絨紙是用纖維較短的棉纖維制成，其特點(diǎn)是樹脂的浸透性較好，制得板材的沖裁性和電性能也較好。木漿紙主要由木纖維制成，一般較棉絨紙價(jià)格低，而機(jī)械強(qiáng)度較高，使用漂白木漿紙可提高板材外觀。

為了提高板材性能，浸漬紙的厚度偏差、標(biāo)重、斷裂強(qiáng)度和吸水性等指標(biāo)需要得到保證。

(3)無堿玻璃布

無堿玻璃布是玻璃布基覆箔板的增強(qiáng)材料，對于特殊的高頻用途，可使用石英玻璃布。

對無堿玻璃布的含堿量(以Na20表示)，IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不超過1%，JIS標(biāo)準(zhǔn)R3413-1978規(guī)定不超過0.8%，前蘇聯(lián)TOCT5937-68標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不大于0.5%，我國建工部標(biāo)準(zhǔn)JC-170-80規(guī)定不大于0.5%。

為了適應(yīng)通用型、薄型及多層印制板的需要，國外覆箔板用的玻璃布型號(hào)已系列化。其厚度范圍為0.025～0.234mm。專門需要的玻璃布又都用偶聯(lián)進(jìn)行后處理。為了提高環(huán)氧玻璃布基覆箔板的機(jī)械加工性能及降低板材成本，近年來又發(fā)展了無紡玻璃纖維(亦稱玻璃氈)。

(4)銅箔

覆箔板的箔材可用銅、鎳、鋁等多種金屬箔。但從金屬箔的導(dǎo)電率、可焊性、延伸率、對基材的粘附能力及價(jià)格等因素出發(fā)，除特種用途外，以銅箔最為合適。

銅箔可分壓延銅箔和電解銅箔，壓延銅箔主要用在撓性印制電路及其他一些特殊用途上。在覆箔板生產(chǎn)上，大量應(yīng)用的是電解銅箔。對銅的純度，IEC-249-34和我國標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定不得低于99.8%。

當(dāng)前，國內(nèi)印制板用銅箔厚度多為35um，50um的銅箔作為過渡產(chǎn)品，在高精度的孔金屬化雙面或多層板制造中，希望采用比35um更薄的銅箔，如18um、9um和5um。有些多層板內(nèi)層覆箔板采用較厚的銅箔，如70um。

為了提高銅箔對基材的粘合強(qiáng)度，通常使用氧化銅箔(即經(jīng)氧化處理，使銅箔表面生成一層氧化銅或氧化亞銅，由于極性作用，提高了銅箔和基材的粘合強(qiáng)度)或粗化銅箔(采用電化學(xué)方法使銅箔表面生成一層粗化層，增加了銅箔表面積，因粗化層對基材的拋錨效應(yīng)而提高了銅箔和基材的粘合強(qiáng)度)。為了避免因銅氧化物粉末脫落而移到基材上去，銅箔表面的處理方法也不斷改進(jìn)。例如，TW型銅箔是在銅箔粗化面上鍍一薄層鋅，這時(shí)銅箔表面呈灰色;TC型銅箔是在銅箔粗化面上鍍上一薄層銅鋅合金，這時(shí)銅箔表面呈金黃色。經(jīng)過特殊處理，銅箔的抗熱變色性、抗氧化性及在印制板制造中的耐氰化物能力都相應(yīng)提高。

銅箔的表面應(yīng)光潔，不得有明顯的皺折、氧化斑、劃痕、麻點(diǎn)、凹坑和玷污。305g/m2及以上銅箔的孔隙率要求在300ram×300mm面積內(nèi)滲透點(diǎn)不超過8個(gè);在0.5m2面積上銅箔的孔隙總面積不超過直徑為0.125mm的圓面積。305g/m2以下銅箔的孔隙率和孔尺寸由供需雙方商定。銅箔的單位面積重量及厚度應(yīng)符合表2.1規(guī)定。

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銅箔在投入使用前，必要時(shí)取樣作壓制試驗(yàn)。壓制試驗(yàn)可顯示出它的抗剝強(qiáng)度和一般表面質(zhì)量。

2、覆銅箔層壓板制造工藝

覆銅箔層壓板生產(chǎn)工藝流程如下：

樹脂合成與膠液配制-增強(qiáng)材料浸膠與烘干-浸膠料剪切與檢驗(yàn)-浸膠料與銅箔疊層-熱壓成型-裁剪-檢驗(yàn)包裝。

樹脂溶液的合成與配制都是在反應(yīng)釜中進(jìn)行的。紙基覆箔板用的酚醛樹脂大多是由覆箔板廠合成。

玻璃布基覆箔板的生產(chǎn)是將原料廠提供的環(huán)氧樹脂與固化劑混合溶解于丙酮或二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚中，經(jīng)過攪拌使其成為均勻的樹脂溶液。樹脂溶液經(jīng)熟化8～24h后就可用于浸膠。

浸膠是在浸膠機(jī)上進(jìn)行的。浸膠機(jī)分臥式和立式兩種。臥式浸膠主要用于浸漬紙，立式浸膠機(jī)主要用于浸漬強(qiáng)度較高的玻璃布。浸漬樹脂液的紙或玻璃布主，經(jīng)過擠膠輥進(jìn)入烘道烘干后，剪切成一定的尺寸，經(jīng)檢驗(yàn)合格后備用。

根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，把銅箔和經(jīng)過浸膠烘干的紙或玻璃布配成疊層，放進(jìn)有脫模薄膜或有脫模劑的兩塊不銹鋼板中間，疊層連同鋼板一起放到液壓機(jī)中進(jìn)行壓制。

合格的覆箔板應(yīng)進(jìn)行包裝。每兩張雙面覆箔板間應(yīng)墊一層低含硫量隔離紙，然后裝進(jìn)聚乙烯塑料袋內(nèi)或包上防潮紙。

覆箔板在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中，應(yīng)離地平放并防止雨淋、高溫日光照射及機(jī)械損傷。覆箔板庫房溫度不超過35℃，相對濕度不大于75%，無腐蝕性氣體存在。覆箔板的儲(chǔ)存期由出庫日期算起為5年，超過期限按技術(shù)要求檢驗(yàn)，合格者仍可使用。