PCB基材都有哪些种类?
硬件十万个为什么 2024-06-21

1、我们经常选择的FR-4不是一种材料的名称


我们经常指的“FR-4”是一种耐燃材料等级的代号,它所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级,因此目前一般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类,但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。

比如说我们家现在做的FR-4水绿玻纤板 黑色玻纤板,他都具有耐高温、绝缘、阻燃等功能。所以大家在选择材料的时候一定要搞清楚自己需要的材料要达到什么特点。这样就好选购到自己所需的产品。


印刷电路板基材主要有二大类:有机类基板材料和无机类基板材料,使用最多的是有机类基板材料。层数不同使用的 PCB 基材也不同,比如 3~4 层板要用预制复合材料,双面板则大多使用玻璃-环氧树脂材料。


分类

材质

名称

代码

特征

刚性覆铜薄板

纸基板

酚醛树脂覆铜箔板

FR-1

经济性,阻燃

FR-2

高电性,阻燃(冷冲)

XXXPC

高电性(冷冲)

XPC经济性

经济性(冷冲)

环氧树脂覆铜箔板

FR-3

高电性,阻燃

聚酯树脂覆铜箔板



玻璃布基板

玻璃布-环氧树脂覆铜箔板

FR-4


耐热玻璃布-环氧树脂覆铜箔板

FR-5

G11

玻璃布-聚酰亚胺树脂覆铜箔板

GPY


玻璃布-聚四氟乙烯树脂覆铜箔板



复合材料基板

环氧树脂类

纸(芯)-玻璃布(面)-环氧树脂覆铜箔板

CEM-1,CEM-2

(CEM-1阻燃);(CEM-2非阻燃)

玻璃毡(芯)-玻璃布(面)-环氧树脂覆铜箔板

CEM3

阻燃

聚酯树脂类

玻璃毡(芯)-玻璃布(面)-聚酯树脂覆铜箔板



玻璃纤维(芯)-玻璃布(面)-聚酯树脂覆铜板



特殊基板

金属类基板

金属芯型



金属芯型



包覆金属型



陶瓷类基板

氧化铝基板



氮化铝基板

AIN


碳化硅基板

SIC


低温烧制基板



耐热热塑性基板

聚砜类树脂



聚醚酮树脂



挠性覆铜箔板

聚酯树脂覆铜箔板



聚酰亚胺覆铜箔板




【最新PCB及相关材料IEC标准信息】

国际电工委员会(简称IEC)是一个由各国技术委员会组成的世界性标准化组织,我国的国家标准主要是以IEC标准为依据制定,IEC标准也是PCB及相关基材领域中标准发展较快,先进的国际标准之一。为了便于同行了解PCB及相关材料的IEC技术标准信息,推进印电路技术的发展最快的与国际标准接轨,今将IEC现行有效的PCB基材(覆箔板)标准、PCB标准、PCB相关材料的技术标准、其涉及的测试方法标准的标准信息及修订情况整理如下:

PCB及基材测试方法标准:

1、IEC61189-1(1997-03):电子材料试验方法,内连结构和组件----第一部分:一般试验方法和方法学。
2、IEC61189(1997-04)电子材料试验方法,内连结构和组件----第二部分:内连结构材料试验方法 2000年1月第一次修订
3、IEC61189-3(1997-04)电子材料试验方法,内连结构和组件----第三部分:内连结构(印制板)试验方法1999年7月第一次修订。
4、IEC60326-2(1994-04)印制板----第二部分;试验方法1992年6月第一次修订。

PCB相关材料标准

1、IEC61249-5-1(1995-11)内连结构材料----第5部分:未涂胶导电箔和导电膜规范----第一部分:铜箔(用于制造覆铜基材)
2、IEC61249-5-4(1996-06)印制板和其它内连结构材料----第5部分:未涂胶导电箔和导电膜规范----第四部分;导电油墨。
3、IEC61249-7-(1995-04)内连结构材料----第7部分:抑制芯材料规范----第一部分:铜/因瓦/铜。
4、IEC61249-8-7(1996-04)内连结构材料----第8部分:非导电膜和涂层规范----第七部分:标记油墨。
5、IEC61249 8 8(1997-06)内连结构材料----第8部分:非导电膜和涂层规范----第八部分:永久性聚合物涂层。

印制板标准

1、IEC60326-4(1996-12)印制板----第4部分:内连刚性多层印板----分规范。
2、IEC60326-4-1(1996-12)印制板----第一4部分:内连刚性多层印制板----分规范----第一部分:能力详细规范----性能水平A、B、C。
3、IEC60326-3(1991-05)印制板----第三部分:印制板设计和使用。
4、IEC60326-4(1980-01)印制板----第四部分:单双面普通也印制板规范(该标准1989年11月第一次修订)。
5、IEC60326-5(1980-01)印制板----第五部分:有金属化孔单双面普通印制板规范(1989年月日0月第一次修订)。
6、EC60326-7(1981-01)印制板----第七部分:(无金属化孔)单双面挠性印制板规范(1989年11月第一次修订)。
7、EC60326-8(1981-01)印制板----第八部分:(有金属化孔)单双面挠性印制板规范(该标准1989年11月第一次修订)。
8、EC60326-9(1981-03)印制板----第九部分:(有金属化孔)单双面挠性印制板规范(该标准1989年11月第一次修订)。
9、EC60326-9(1981-03)印制板----第十部分:(有金属化孔)刚-挠双面印制板规范(1989年11月第一次修订)。
10、EC60326-11(1991-03)印制板----第十一部分:(有金属化孔)刚-挠多层印制板规范。
11、EC60326-12(1992-08)印制板----第十二部分:整体层压拼板规范(多层印制板半成品)。

(1)纸基印纸基印纸基印纸基印制板制板制板制板 这类印制板使用的基材以纤维纸作增强材料,浸上树脂溶液(酚醛树脂、环氧树脂等)干燥加工后,覆以涂胶的电解铜箔,经高温高压压制而成。按美国 ASTM/NEMA(美国国家标准协会/美国电气制造商协会)标准规定的型号,主要品种有FR-1、FR-2、FR-3(以上为阻燃类XPC、 XXXPC(以上为非阻燃类)。全球纸基印制板85%以上的市场在亚洲。最常用、生产量大的是FR-1和XPC印制板。

(2)环氧玻纤布印制板环氧玻纤布印制板环氧玻纤布印制板环氧玻纤布印制板 这类印制板使用的基材是环氧或改性环氧树脂作黏合剂,玻纤布作为增强材料。这类印制板是当前全球产量最大,使用最多的一类印制板。在ASTM/NEMA标准中,环氧玻纤布板有四个型号:G10(不阻燃),FR-4(阻燃);G11(保留热强度,不阻燃),FR-5(保留热强度,阻燃)。实际上,非阻燃产品在逐年减少,FR-4占绝大部分。

(3)复合基材印制板合基材印制板合基材印制板合基材印制板 这类印制板使用的基材的面料和芯料是由不同增强材料构成的。使用的覆铜板基材主要是CEM(composite epoxy material)系列,其中以CEM-1和CEM-3最具代表性。CEM一1基材面料是玻纤布,芯料是纸,树脂是环氧,阻燃;CEM-3基材面料是玻纤布,芯料是玻纤纸,树脂是环氧,阻燃。复合基印制板的基本特性同FR-4相当,而成本较低,机械加工性能优于FR-4。


(4)特种基材印制板特种基材印制板特种基材印制板特种基材印制板 金属基材(铝基、铜基、铁基或因瓦钢)、陶瓷基材,根据其特性、用途可做成金属(陶瓷)基单、双、多层印制板或金属芯印制板。


2、选择板材,我们需要考虑SMT带来的影响

无铅化电子组装过程中, 由于温度升高,印刷电路板受热时发生弯曲的程度加大,故在 SMT 中要求尽量采用弯曲程度小的板材,如 FR-4 等类型的基板。由于基板受热后的胀缩应力对元件产生的影响,会造成电极剥离,降低可靠性,故选材时还应该注意材料膨胀系数,尤其在元件大于 3.2×1.6mm 时要特别注意。表面组装技术中用 PCB 要求高导热性,优良耐热性(150℃,60min)和可焊性(260℃,10s),高铜箔粘合强度(1.5×104Pa 以上)和抗弯强度(25×104Pa),高导电率和小介电常数、好冲裁性(精度±0.02mm)及与清洗剂兼容性,另外要求外观光滑平整,不可出现 翘曲、裂纹、伤痕及锈斑等。


3、PCB的厚度选择

印制电路板厚度有 0.5mm、0.7mm、0.8mm、1mm、1.5mm、1.6mm、(1.8mm)、 2.7mm、(3.0mm)、3.2mm、4.0mm、6.4mm,其中 0.7mm 和 1.5mm 板厚的 PCB 用 于带金手指双面板的设计,1.8mm 和 3.0mm 为非标尺寸。印制电路板尺寸从生产角度考虑,最小单板不应小于 250×200mm,一般理 想尺寸为(250~350mm)×(200×250mm),对于长边小于 125mm 或宽边小于 100mm 的 PCB,易采用拼板的方式。表面组装技术对厚度为 1.6mm 基板弯曲量的 规定为上翘曲≤0.5mm,下翘曲≤1.2mm。通常所允许的弯曲率在 0.065%以下 根据金属材料分为 3 种,典型的 PCB 所示;根据结构软硬分为 3 种,电子插件也向高脚数、小型化、SMD 化及复杂化发展。电子插件通过接脚安装在线路板上并将接脚焊在另一面上,这种技术称为 THT (ThroughHoleTechnology)插入式技术。这样在 PCB 板上要为每只接脚钻孔,示意了 PCB 的典型应用方式。


4、钻孔

随着 SMT 贴片技术的高速发展,多层线路板之间需要导通,通过钻孔后电镀来保证,这就 需要各种钻孔设备。为满足以上的要求,目前,在国内外推出不同性能的 PCB 数控钻孔设备。印制线路板的生产过程是一个复杂的过程,它涉及的工艺范围较广,主要涉及的领域有光化学、电化学、热化学;在生产制造过程中涉及的工艺步骤也比较多,以硬多层线路板为例来说明其加工工序。在整个工序中钻孔是十分重要的工序,孔的加工占用的时间也是最长的,孔的位置精度和孔壁质量直接影响后续孔的金属化和贴片等工序,也直接影响印制线路板的加工质量和加工成本数控钻孔机原理、结构及功能在线路板上钻孔的常 用方法有数控机械钻孔方法和激光钻孔方法等,现阶段以机械钻孔方法使用最多。



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