现代印制电路原理和工艺 第2章 基 板 材 料

第二章 基版材料 2.1 2.2 2.3 压板的 覆铜箔层 各种特性 压板及其 制造方法 覆铜箔层 压板电性 能测试 第二章 基版材料 覆铜箔层 压板电性 能测试 压板的 各种特性 2.1 2.2 2.3 覆铜箔层 压板及其 制造方法 www.themegallery.com Company Logo

印制电路的设计和制造与基材有着密切的关系，基材是指可以在其上形成导电图形的绝缘材料，这种材料就是各种类型的覆铜箔层压板，简称覆箔板。 www.themegallery.com Company Logo

2.1覆铜箔层压板及其制造方法 覆箔板的制造过程是把玻璃纤维布、玻璃纤维毡、纸等增强材料浸渍环氧树脂、酚醛树脂等粘合剂，在适当温度下烘干至B—阶段，得到预浸渍材料（简称浸胶料）。 然后将它们按工艺要求和铜箔叠层，在层压机上经加热加压得到所需要的覆铜箔层压板。 www.themegallery.com Company Logo

2.1.1 覆铜箔层压板分类 按增强材料分类 按粘合剂类型分类 按基材特性及用途分类 常用覆箔板型号 Company Logo 2.1.1 覆铜箔层压板分类 按基材特性及用途分类 常用覆箔板型号 www.themegallery.com Company Logo

按覆铜箔层压板最常用的增强材料覆铜箔层压板可分为玻璃布基和纸基两大类。 2.按粘合剂类型分类 1.按增强材料分类 按覆铜箔层压板最常用的增强材料覆铜箔层压板可分为玻璃布基和纸基两大类。 2.按粘合剂类型分类 按覆箔板所用粘合剂覆箔板也相应分成酚醛型、环氧型、聚酯型、聚酰亚胺型、聚四氟乙烯型覆箔板 www.themegallery.com Company Logo

根据基材在火焰中及离开火源以后的燃烧程度可分为通用型和自熄型； 3.按基材特性及用途分类 根据基材在火焰中及离开火源以后的燃烧程度可分为通用型和自熄型； 根据基材弯曲程度可分为刚性和挠性覆箔板； 根据基材的工作温度和工作环境条件可分为耐热型、抗辐射型、高频用覆箔板等。 www.themegallery.com Company Logo

4.常用覆箔板型号 按GB4721-84规定，覆铜箔层压板一般由五个英文字母组合表示：第一个字母C表示覆的铜箔，第二、三两个字母表示基材选用的粘合剂树脂。 型号中横线右面的两位数字，表示同一类型而不同性能的产品编号 www.themegallery.com Company Logo

表2-1 覆铜箔层压板型号对照表 标 准 酚醛树脂纸 基高电性能 酚醛树脂纸基稍高电性能 酚醛树脂纸基一般电性能 自熄型 GB4721 -84 IEC- 249-2 JISC 6482-6485 ASTD 1869 MEMA TMIL- P-13949F BS4585 酚醛树脂纸 基高电性能 热冲孔性 CPFPC-01 NO.1 PP-2 XXXP — PF-CP- Cu-7 冷冲孔性 CPFPC-02 PP-3 XXXPC 酚醛树脂纸基稍高电性能 PP-4 XXP PF-CP- Cu-5 PP-5 XXPC 酚醛树脂纸基一般电性能 CPFPC-03 NO.2 PP-6 XP PF-CP- Cu-4 CPFPC-04 PP-7 XPC 自熄型 CPFPC-05F NO.6 PP-2F FR-2 PF-CP- Cu-8 CPFPC-06F PP-3F 酚醛树脂纸基稍高电性能自熄型 PP-4F PF-CP- Cu-6 PP-5F CPFPC-07F NO.7 PP-6F CPFPC-08F PP-7F 环氧树脂纸基 通用型 CEPGC-21 CEPGC-22F NO.3 PE-1F FR-3 PX 环氧树脂玻璃布基 CEPGC-31 NO.4 GE-4 G-10 GE PF-CP- Cu-2 表2-1 覆铜箔层压板型号对照表 www.themegallery.com Company Logo

环氧树脂玻璃布基 自熄型 耐热型 耐热自熄型 聚酯树脂玻璃布基或无纺玻璃布基 聚四氟乙烯树脂玻璃布基 控制介电常数型 更严格控制介电常数型 CEPGC-32F NO.5 GE-4F FR-4 GF PF-CP- Cu-3 EP-GC-02 耐热型 — GE-2 G-11 GB 耐热自熄型 GE-2F FR-5 GH 聚酯树脂玻璃布基或无纺玻璃布基 FR-6 聚四氟乙烯树脂玻璃布基 控制介电常数型 GT 更严格控制介电常数型 GX 环氧树脂合成纤维织物基 SE-1 环氧树脂玻璃贴面纸基 NO.9 草案 CEM-1 环氧树脂玻璃贴面无纺玻璃布基 自熄型 CEM-3 www.themegallery.com Company Logo

5. 纸基覆箔板 纸基覆铜箔层压板以木浆纸、漂白木浆纸、棉绒纸等为增强材料，按其特性可分为十种型号。 Company Logo www.themegallery.com Company Logo

表2-2纸基覆铜箔层压板性能指标 性 能 单位 CPFC P-01 CPFCP-02 CPFCP-03 P-04F P-05F P-06F 性 能 单位 指 标 CPFC P-01 CPFCP-02 CPFCP-03 P-04F P-05F P-06F P-07F P-08F CPFCP-21 CPFCP-22F 冲孔性① 热冲 冷冲 供需双方商定 板厚强度（板厚1.6mm及以上） N/mm 80 60 100 70 110 拉脱强度（最小值） N 50 抗剥强度 10秒热冲击后 1.0 1.2 100℃干热后 暴露于三氯乙烯 蒸气后 电镀处理后 0.6 － 0.8 100℃高温下 10秒钟热冲击 鼓泡实验② 不分层不起泡 燃烧性（水平法③） 板厚1.2mm及以下 板厚1.2mm以上 s ≤20 ≤15 表2-2纸基覆铜箔层压板性能指标 www.themegallery.com Company Logo

标 称 厚 度 单 点 偏 差 0.2 － 0.5 ±0.07 0.8 ±0.09 1.0① ±0.11 1.2① ±0.12 1.6 ±0.14 2.0① ±0.15 2.4 ±0.18 3.2 ±0.20 6.4 ±0.30 0.7 1.5 表2-3 纸基覆铜箔板标称厚度及单点偏差 www.themegallery.com Company Logo

表2—4 纸基覆箔板最大弓曲和扭曲值①（mm） 标称厚度 单面覆箔板 双面覆箔板 弓 曲 值 扭曲值 弓曲和扭曲值 ≤305g/m2① >305g/m2① ≤610g/ m2① 0.8至1.2 55 105 25 1.2至1.6 38 75 20 1.6至3.2 32 15 3.2至6.4 27 40 12 表2—4 纸基覆箔板最大弓曲和扭曲值①（mm） ①指铜箔单位面积质量。 www.themegallery.com Company Logo

6．玻璃布基覆箔板 玻璃布基覆箔板以无碱玻璃纤维布或无碱玻璃纤维毡为增强材料。根据用途不同可分为通用型、自熄型、耐热型和高频用等几种 GB4725-84规定的玻璃布基覆箔板性能指标、玻璃布基覆箔板标称厚度及单点偏差、玻璃布基覆箔板最大弓曲和扭曲值分别列于表2-5、表2-6和表-7中。 www.themegallery.com Company Logo

7．薄覆铜箔层压板 薄覆箔板主要指用于制作多层印制板的环氧玻璃布基覆箔板，基板厚度及公差要求列于表2-8中。 按用途不同可分为通用型和自熄型。 www.themegallery.com Company Logo

表2-5玻璃布基覆箔板性能指标 性 能 拉脱强度（最小值） 20秒热冲击后 抗 剥 强 度︵ 经125℃干热后 最小值︶ 置于三氯乙烯 性 能 单位 指标 CEPGC-31 CEPGC-32F 拉脱强度（最小值） N 60 抗 剥 强 度︵ 最小值︶ 20秒热冲击后 铜箔152g/m2 N/mm 1.1 铜箔305g/m2及以上 1.4 经125℃干热后 置于三氯乙烯 蒸汽后 模拟电镀处理后 0.9 0.6 高温时 在125℃时① 在260℃时① 0.075 20秒钟热冲击起泡试验② 不分层不气泡 弯曲强度（板厚1.0mm及以上） ≥300 燃烧性（水平法） s — ≤10③ 表2-5玻璃布基覆箔板性能指标 www.themegallery.com Company Logo

铜箔电阻（最大值） 305g/m2 mΩ 3.5 610g/m2 1.75 表面电阻（最小值） 湿热恢复后 MΩ 50000 在125℃时 1000 体积电阻系数 （最小值） MΩ·m 10000 恒定湿热处理恢复后介电常数②（平均值） ≤5.5 恒定湿热处理恢复后介电损耗②（平均值） ≤0.035 表面腐蚀 间隙中无可见腐蚀产物 边缘腐蚀 正极：不劣于A/B级 负极：不劣于1.4级 www.themegallery.com Company Logo

表2-6 玻璃布基覆箔板标称厚度及单点偏差 标 称 厚 度 单 点 偏 差 普 通 板 精 密 板 0.2 － 0.5 ±0.07 0.8 单 点 偏 差 普 通 板 精 密 板 0.2 － 0.5 ±0.07 0.8 ±0.15 ±0.09 1.0① ±0.17 ±0.11 1.2① ±0.18 ±0.12 1.6 ±0.20 ±0.14 2.0① ±0.23 2.4 ±0.25 3.2 ±0.30 6.4 ±0.56 0.7 — 1.5 表2-6 玻璃布基覆箔板标称厚度及单点偏差 www.themegallery.com Company Logo

表2—7 玻璃布基覆箔板最大弓曲和扭曲值（mm) 表2-8 薄覆箔板基板厚度及单点偏差 表2-8 薄覆箔板基板厚度及单点偏差 标称厚度 单面覆箔板 双面覆箔板 弓 曲 值 扭曲值 弓曲和扭曲值 ≤305g/m2① >305g/m2① ≤610g/ m2① 0.8至1.2 34 46 30 15 1.2至1.6 23 38 25 1.6至3.2 11 20 10 3.2至6.4 标称厚度 单 点 偏 差 普 通 板 精 密 板 0.05至0.11 ±0.03 0.11至0.15 ±0.04 0.15至0.3 ±0.05 0.3至0.5 ±0.08 0.5至0.8 ±0.09 ±0.06 www.themegallery.com Company Logo

2.1.2 覆铜箔层压板制造方法 覆铜箔层压板的制造主要有树脂溶液配制、增强材料浸胶和压制成型三个步骤。 1. 制造覆铜箔层压板的主要原材料 制造覆铜板的主要原材料为树脂、纸、玻璃布、铜箔。 www.themegallery.com Company Logo

覆铜箔层压板用的树脂有酚醛、环氧、聚酯、聚酰亚胺等。其中以酚醛树脂和环氧树脂用量最大。 （1）树脂 覆铜箔层压板用的树脂有酚醛、环氧、聚酯、聚酰亚胺等。其中以酚醛树脂和环氧树脂用量最大。 酚醛树脂是酚类和醛类在酸性介质或碱性介质中缩聚而得的一类对脂。 环氧树脂是玻璃布基覆箔板的主要原材料，它具有优异的粘结性能和电气、物理性能。 www.themegallery.com Company Logo

（2）浸渍纸 （3）无碱玻璃布 常用的浸渍纸有棉绒纸、木浆纸和漂白木浆纸。 无碱玻璃布是玻璃布基覆箔板的增强材料，对于特殊的高频用途，可使用石英玻璃布。 www.themegallery.com Company Logo

（4）铜箔 覆箔板的箔材可用铜、镍、铝等多种金属箔。但从金属箔的导电率、可焊性、延伸率、对基材的粘附能力及价格等因素出发，除特种用途外，以铜箔最为合适。 www.themegallery.com Company Logo

2. 覆铜箔层压板制造工艺 覆铜箔层压板生产工艺流程如图2－1所示。 图2－1 覆铜箔层压板生产工艺流程图 Company Logo 图2－1 覆铜箔层压板生产工艺流程图 www.themegallery.com Company Logo

表2-9 铜箔的单位面积质量及厚度 单位面积质量 厚 度② 标称值（g/m2） 偏差（%） 标称值（µm） 偏差（µm） 精密板 普通板 表2-9 铜箔的单位面积质量及厚度 单位面积质量 厚 度② 标称值（g/m2） 偏差（%） 标称值（µm） 偏差（µm） 精密板 普通板 152 ±5 ±10 18 ±2.5 230 25 305 35 610 70 ±4.0 ±8 915 105 ±5.0 www.themegallery.com Company Logo

3. 覆铜箔层压板质量控制 为了制造质量一致的覆箔板，投产前应对每批原材料如纸、玻璃布、树脂、铜箔、染料及溶剂等进行检验。检验合格方可投入使用，并应详细记录，以便核查。 配制的树脂液在使用过程中仍应继续搅拌，以使树脂液浓度均匀。增强材料通过浸胶槽应有足够时间，保证树脂对增强材料的完全渗透，以防止基材出现缺胶及分层等缺陷。浸胶料应存放在相对湿度为30-50%、最高温度不超过21℃及无催化作用（如无紫外线照射及辐射环境）的库房中。板材成型时，在保证基材固化完全的基础上，成型温度不宜过高，以免铜箔表面氧化和高分子材料降解。在不锈钢板上不宜涂过量脱模剂，以免污染覆箔板板面。任何人接触铜箔，都应戴上洁净手套，以保证铜箔面上没有指印和玷污。 www.themegallery.com Company Logo

2.2覆铜箔层压板的各种特性 2.2.1 覆铜箔层压板的机械特性 1. 覆铜箔层压板的基材密度 表2-10 各种覆铜箔层压板的基材密度 CB型号 NEMA型号 密度(g/cm3) CPFCP-01 XXXP 1.3 CEPCP-22F FR-3 1.4 CEPGC-31 G-10 1.8 — G-11 1.7 CEPGC-32F FR-4 1.9 FR-5 2.0 表2-10 各种覆铜箔层压板的基材密度 www.themegallery.com Company Logo

2.覆铜箔层压板基材的弯曲强度 基 材 型 号 纵 向 横 向 XXXP 82.7 75.2 XXXPC FR-2 FR-3 137.8 纵 向 横 向 XXXP 82.7 75.2 XXXPC FR-2 FR-3 137.8 114.6 FR-4 429.7 344.5 FR-5 G-10 G-11 聚酰亚胺 286.4 GT 107.4 71.6 GX www.themegallery.com Company Logo

覆铜箔层压板的冲孔性既和板材的冲孔阻力有关，也和冲头拔出阻力有关。 3．覆铜箔层压板冲孔性 覆铜箔层压板的冲孔性既和板材的冲孔阻力有关，也和冲头拔出阻力有关。 板 材 冲孔温度（℃） 冲孔阻力（N/mm2） 冲头拔出阻力（N/mm2） CEM-1 20 78.4～80.4 21.6～23.5 CEM-3 98～102.9 34.3～39.2 纸基酚醛树脂 40 100 68.6～75.5 41.2～47 15.7～17.6 10.8～12.7 FR-3 80 71.5～73.5 16.7～18.6 玻璃布基环氧树脂 G-10、FR-4 112.7～117.6 31.4～39.2 表2-12 覆箔板的冲孔阻力和冲头拔出阻力 www.themegallery.com Company Logo

1. 热膨胀系数 覆铜箔层压板基材的热膨胀系数对印制板的尺寸精度和孔金属化的可靠性影响很大。 2.2.2 覆铜箔层压板热特性 1. 热膨胀系数 覆铜箔层压板基材的热膨胀系数对印制板的尺寸精度和孔金属化的可靠性影响很大。 覆箔板基材的热膨胀系数在不同的温度区域内有一定的差异。 GB型号 NEMA型号 热膨胀系数10-6K-1 纵向 横向 CPFCP-01 XXXP 12 17 CPFCP-02 XXXPC CPFCP-05F CPFCP-06F FR-2 25 CEPCP-22F FR-3 13 CEPGC-31 G-10 10 15 CEPGC-32F FR-4 — G-11 FR-5 聚酰亚胺 表2-13 覆铜箔层压板基材热膨胀系数 www.themegallery.com Company Logo

2. 基材的热传导率 覆铜箔层压板基材的热传导率对于印制板的散热能力影响很大，特别是对安装大功率器件和高集成度元器件的印制板更为重要。 GB型 号 NEMA型 号 热传导率 （W·M-1·K-1） CPFCP-01 XXXP 0.24 CPFCP-05F CPFCP-06 FR-2 0.26 CEPCP-22F FR-3 0.23 CEPGC-31 G-10 — G-11 CEPGC-32F FR-4 FR-5 表2-14 覆铜箔层压板基材的热传导率 www.themegallery.com Company Logo

3. 最大连续使用温度 GB型号 NEMA型号 温 度（℃） 电气因素 机械因素 CPFCP-01 XXXP 125 CPFCP-02 温 度（℃） 电气因素 机械因素 CPFCP-01 XXXP 125 CPFCP-02 XXXPC CPFCP-06F FR-2 105 CEPCP-22F FR-3 CEPGC-31 G-10 130 140 — G-11 170 180 CEPGC-32F FR-4 FR-5 聚酰亚胺 260 GT（高频使用） 220 GX（高频使用） 230 表2-15 覆铜箔层压板基材的最大连续使用温度 www.themegallery.com Company Logo

1.介电强度 测介电强度的条件是在23℃，垂直于板层，测定基材耐电压击穿能力。整个测定是在油中进行的。 2.2.3 覆铜箔层压板电气特性 1.介电强度 测介电强度的条件是在23℃，垂直于板层，测定基材耐电压击穿能力。整个测定是在油中进行的。 介电强度试验结果因材料厚度、电极的形状和大小、通电时间、温度、电压波形、频率及周围的介质不同而异。 型号 XXXP FR-2 FR-3 G-10 G-11 FR-4 FR-5 聚酰亚胺 介电强度（kV/mm） 29 21 20 23 19 表2-16 覆铜箔层压板基材的介电强度 www.themegallery.com Company Logo

2.介质击穿 平行于板层的介质击穿是测量两个插入基材的电极间刚被击穿时的电压值。 表2-17 覆箔板基材的介质击穿电压 型 号 型 号 击穿电压①（kV） XXXP 15 FR-4 45 XXXPC G-11 FR-2 FR-5 FR-3 30 GT 20 FR-6 40 GX G-10 — 表2-17 覆箔板基材的介质击穿电压 www.themegallery.com Company Logo

3.介电常数与介电损耗 覆箔板的介电常数和介电损耗随温度、湿度和频率而变化，列于表2-18。 各种覆箔板基材的介电常数和介电损耗分别列于表2-18和2-19。 表2-20列出了FR-4的介电常数和介电损耗随频率变化的情况。 www.themegallery.com Company Logo

表2-18 覆箔板基材的介电常数 GB型号 NEMA型号 介电常数（106Hz） 条件D24/23 条件D48/50 CPFCP-01 XXXP 4.1 4.5 CPFCP-02 XXXPC CPFCP-06F FR-2 CEPCP-22F FR-3 4.3 4.8 CEPGC-31 G-10 4.6 CEPGC-32F FR-4 — G-11 FR-5 聚酰亚胺 5.0 GT（高频使用） 2.8 GX（高频使用） 表2-18 覆箔板基材的介电常数 www.themegallery.com Company Logo

表2-19 覆箔板基材的介电损耗 GB型号 NEMA型号 介电损耗（1MHz） 条件A① 条件D24/23 CPFCP-01 XXXP 0.028 0.03 CPFCP-02 XXXPC CPFCP-06F FR-2 0.024 0.026 CEPCP-22F FR-3 CEPGC-31 G-10 0.018 0.019 CEPGC-32F FR-4 0.020 — G-11 FR-5 聚酰亚胺 0.030 GT（高频使用） 0.005 GX（高频使用） 0.002 表2-19 覆箔板基材的介电损耗 www.themegallery.com Company Logo

表2-20 FR-4的介电常数和介电损耗随频率变化情况 频率（Hz） 介电常数ε 介电损耗tgδ 100 4.8 0.009 1000 4.75 0.012 10000 4.70 0.015 100000 4.65 0.018 1×106 4.60 0.020 10×106 4.55 0.022 100×106 4.50 0.024 1000×106 4.45 0.025 10000×106 4.40 表2-20 FR-4的介电常数和介电损耗随频率变化情况 www.themegallery.com Company Logo

2.3覆铜箔层压板电性能测试 覆箔板的电性能测定主要有表面电阻、体积电阻系数、介电常数、介电损耗、层向绝缘电阴、垂直于板面的电气强度、表面腐蚀和边缘腐蚀等。 www.themegallery.com Company Logo

2.3.1表面电阻和体积电阻系数试验 从覆箔板上切取边长100士1mm的正方形板材，按环盘组合标准图形制备试样。如果是双面覆箔板，应将其一面铜箔蚀刻掉。测量表面电阻和体积电阻系数可在同一试样上进行，采用三电极系统. www.themegallery.com Company Logo

用少量医用凡士林或硅脂将厚度不超过0.02mm的退火铝箔或锡箔电极粘在试样基板面上进行测试，测试时不允许存在气隙和杂质 恒温恒湿下的表面电阻和体积电阻系数测定是将经过预处理并测定了厚度的试样置于温度为42±2℃、相对湿度为93±2 %的环境中，经96h后，在湿热箱中进行测定。 www.themegallery.com Company Logo

2.3.2介电系数和介电损耗试验 从覆箔板上切取Φ50mm+4H及以上或Φ38mm+4H及以上（H为试样厚工，一般不大于3mm）试样，蚀刻掉铜箔，经过预处理及恒温恒湿处理90h后，在湿热箱中测定。或者从湿热箱中取出恢复90±15min后立即进行测定。 www.themegallery.com Company Logo

2.3.3平行层向绝缘电阻试验 平行层向绝缘电阻试验是在试样两电极间通直流电，用绝缘电阻仪测量试样泄漏电流，再求出绝缘电阻。从覆箔板上切取长度≥75mm、宽度≥50mm、厚度≥0.5mm试样，蚀刻掉铜箔，在试样中部钻两孔，两孔锥度方向相同，孔中心距为25±1mm，试样按标准规定进行预处理后，装入铜或钢制的、直径为5mm、锥度为2%的锥销电极，电极端头伸出试样不小于2mm。用绝缘电阻测量仪测定平行层向绝缘电阻。试验电压为500±50V，通电一分钟后读数，以兆欧表示。 www.themegallery.com Company Logo

2.3.4垂直于板面电气强度试验 本试验用以测定基材耐短时工频电压击穿能力，只适用于厚度≤0.8mm的绝缘基材。从覆箔板上切取边长为100±1mm的正方形，蚀刻掉铜箔。在基材两面分别粘贴用铜或钢制成的电极，按20s逐级升压法在空气中进行试验，直到击穿为止。 www.themegallery.com Company Logo

2.3.5表面腐蚀 表面腐蚀是测定覆箔板基材表面的电腐蚀特性。在环盘组合标准图形试样的环和盘间加上100±5V直流电压，电流不超过1mA。在恒温恒湿条件下放置21天后，检查环与盘间有无腐蚀生成物产生。 www.themegallery.com Company Logo

2.3.6 边缘腐蚀 边缘腐蚀试验是测定覆箔板在极化电压和湿热试验后，由基材引起的、与之接触的金属部件的腐蚀特性。将边长为25±0.5mm已蚀刻掉铜箔的正方形试样压紧在两个黄铜箔电极上，通100±5V直流电（电流不超过1mA），在恒温恒湿条件下处理96±1h后，取下黄铜电极，用3-5倍放大镜观察电极与试样接触部分被腐蚀的程 www.themegallery.com Company Logo

2.4 习 题 什么叫覆铜箔层压板？ 在印制电路板中，覆铜箔层压板主要起什么作用？ 在覆铜箔层压板的国标型号中，型号CPEGC具有哪些含义？ 2.4 习 题 什么叫覆铜箔层压板？ 在印制电路板中，覆铜箔层压板主要起什么作用？ 在覆铜箔层压板的国标型号中，型号CPEGC具有哪些含义？ 制造覆铜箔层压板的主要原材料有哪些？各自起什么作用？ 用框图表示覆铜箔层压板的制造工艺流程？ 覆铜箔层压板的表面电阻是正样测定的？ www.themegallery.com Company Logo

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