聚酰亞胺玻璃纖維板
發(fā)布時間:2012/10/3 22:18:26 訪問次數(shù):2065
假設兩種DA226U基板材料同處于150℃溫度下，從圖3.6查到環(huán)氧玻璃纖維板FR-4在150℃時的熱膨脹量為0.02cm/cm，而聚酰亞胺玻璃纖維板在150℃時的熱膨脹量僅為0.0015cm/cm。我們知道環(huán)氧玻璃纖維板和聚酰亞胺玻璃纖維板在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下時，其CTE數(shù)值是比較接的，那么為什么在150℃時，兩者的熱膨脹量又如此懸殊呢？其原因是環(huán)氧玻璃纖維板的玻璃轉(zhuǎn)變溫度為125℃，而聚酰亞胺玻璃纖維板的玻璃轉(zhuǎn)變溫度為250℃，因此在125℃以上時FR-4材料的CTE隨溫度已成指數(shù)上升，而聚酰亞胺玻璃纖維在150℃時CTE仍近似為常數(shù)。
從以上的分析可知，在選擇電路基板材料時，玻璃轉(zhuǎn)變溫度確實是重要的參數(shù)之一，在實施無鉛工藝后，美國電路板協(xié)會(IPC)基板材料委員會，針對無鉛制程的要求訂定新規(guī)范。新版IPC-4101B中規(guī)定：Tg可分為一般級Tg (110℃～150℃)，中等級Tg (150℃～170℃)，高等級Tg（大于170℃）三大類，無鉛制程應選用中等級以上級別的Tg以適應高溫焊接的需要。
總之，Tg高的SMB具有下列優(yōu)點：SMB鉆孔加工過程中，有利于鉆制微小孔，低Tg的板材鉆孔時會因高速鉆孔嚴生大量的熱能，而引起板材中樹脂軟化以致加工困難。Tg高的SMB在較高溫度環(huán)境中仍具有相對較小的CTE，與片式元器件的CTE相接近，故能保證產(chǎn)品可靠地工作。特別是隨著FQFP、BGA、CSP等多引腳器件的問世，對SMB要求越來越高。元器件經(jīng)高溫焊接后，SMB的熱變形會對元器件產(chǎn)生較高的熱應力，因此，在選擇電子產(chǎn)品的PCB基材時應適當選擇Tg較高的基材。
(2)熱膨脹系數(shù)(CTE)
任何材料受熱后都會膨脹，高分子材料通常高于無機材料，當膨脹應力超過材料承受限度時，會對材料產(chǎn)生損壞。熱膨脹系數(shù)是指環(huán)境溫度每升高l℃單位長度的材料所伸長的長度，CTE定量描述材料受熱后膨脹的程度，單位為10-6/℃。 對于多層板結(jié)構(gòu)的SMB來說，其X.】，方向（即長、寬方向）的CTE與Z方向（厚度）的CTE存在差異性。因此當多層板受熱時，Z方向中的金屬化孔就會因膨脹應力的差異而受到損壞，嚴重時會造成金屬化孔發(fā)生斷裂。為什么會發(fā)生這么嚴重的后果呢？讓我們分析一下多層板的結(jié)構(gòu)與制造工藝：多層板是由幾片單層“半固化樹脂片”熱壓制成的，半固化樹脂片則是由玻璃纖維布浸漬環(huán)氧樹脂后，加熱烘烤使環(huán)氧玻璃纖維布處于半固化狀態(tài)，然后特半固化片逐層疊加起來，如需要做內(nèi)層電路，還應按要求放置內(nèi)電路銅箔，最后將疊加好的幾層半固化片熱壓成型，冷卻后再在需要的位置上鉆孔并進行電鍍處理，最后生成電鍍通孔并稱為金屬化孔。由于基板上鉆孔后的孔壁幾乎就是環(huán)氧樹脂，它與鍍銅層的結(jié)合力不會很高。1一般金屬化孔的孔壁厚僅為25ym，且銅層致密性不會很高，金屬化孔制成后，也就實現(xiàn)了SMB層與層之間的互連，早期多層板的結(jié)構(gòu)卻對金屬化孔的結(jié)構(gòu)留下一定的隱患，即半固化片中因受玻璃纖維布的增強作用以及名層銅布線的約束，通常CTE明顯減低。以環(huán)氧半固化板為例，每層的CTE為13～15×10-6/℃，而多層板層與層之間主要依靠環(huán)氧樹脂本身的黏結(jié)力實現(xiàn)黏合，因此環(huán)氧樹脂在沒有其他材料的增強和約束下，其CTE在受熱后會明顯變大，通常為50～100×10-6/℃。半固化片層為X-Y方向，而半固化片之間則為Z方向，因此X-Y方向與Z方向的CTE存在明顯的差異性。再由于金屬化孔的孔壁薄，鍍銅層結(jié)構(gòu)又不太致密，因此SMB受熱后，Z方向的熱應力就會作用在金屬化孔的孔壁上，對它的脆弱部分施加應力后，會導致孔壁斷裂或部分斷裂。這種缺陷是無法預知的，有時在電子產(chǎn)品使用一殷時間后，由于疲勞等多種原因而產(chǎn)生隱性缺陷
從以上的分析可知，在選擇電路基板材料時，玻璃轉(zhuǎn)變溫度確實是重要的參數(shù)之一，在實施無鉛工藝后，美國電路板協(xié)會(IPC)基板材料委員會，針對無鉛制程的要求訂定新規(guī)范。新版IPC-4101B中規(guī)定：Tg可分為一般級Tg (110℃～150℃)，中等級Tg (150℃～170℃)，高等級Tg（大于170℃）三大類，無鉛制程應選用中等級以上級別的Tg以適應高溫焊接的需要。
總之，Tg高的SMB具有下列優(yōu)點：SMB鉆孔加工過程中，有利于鉆制微小孔，低Tg的板材鉆孔時會因高速鉆孔嚴生大量的熱能，而引起板材中樹脂軟化以致加工困難。Tg高的SMB在較高溫度環(huán)境中仍具有相對較小的CTE，與片式元器件的CTE相接近，故能保證產(chǎn)品可靠地工作。特別是隨著FQFP、BGA、CSP等多引腳器件的問世，對SMB要求越來越高。元器件經(jīng)高溫焊接后，SMB的熱變形會對元器件產(chǎn)生較高的熱應力，因此，在選擇電子產(chǎn)品的PCB基材時應適當選擇Tg較高的基材。
(2)熱膨脹系數(shù)(CTE)
任何材料受熱后都會膨脹，高分子材料通常高于無機材料，當膨脹應力超過材料承受限度時，會對材料產(chǎn)生損壞。熱膨脹系數(shù)是指環(huán)境溫度每升高l℃單位長度的材料所伸長的長度，CTE定量描述材料受熱后膨脹的程度，單位為10-6/℃。 對于多層板結(jié)構(gòu)的SMB來說，其X.】，方向（即長、寬方向）的CTE與Z方向（厚度）的CTE存在差異性。因此當多層板受熱時，Z方向中的金屬化孔就會因膨脹應力的差異而受到損壞，嚴重時會造成金屬化孔發(fā)生斷裂。為什么會發(fā)生這么嚴重的后果呢？讓我們分析一下多層板的結(jié)構(gòu)與制造工藝：多層板是由幾片單層“半固化樹脂片”熱壓制成的，半固化樹脂片則是由玻璃纖維布浸漬環(huán)氧樹脂后，加熱烘烤使環(huán)氧玻璃纖維布處于半固化狀態(tài)，然后特半固化片逐層疊加起來，如需要做內(nèi)層電路，還應按要求放置內(nèi)電路銅箔，最后將疊加好的幾層半固化片熱壓成型，冷卻后再在需要的位置上鉆孔并進行電鍍處理，最后生成電鍍通孔并稱為金屬化孔。由于基板上鉆孔后的孔壁幾乎就是環(huán)氧樹脂，它與鍍銅層的結(jié)合力不會很高。1一般金屬化孔的孔壁厚僅為25ym，且銅層致密性不會很高，金屬化孔制成后，也就實現(xiàn)了SMB層與層之間的互連，早期多層板的結(jié)構(gòu)卻對金屬化孔的結(jié)構(gòu)留下一定的隱患，即半固化片中因受玻璃纖維布的增強作用以及名層銅布線的約束，通常CTE明顯減低。以環(huán)氧半固化板為例，每層的CTE為13～15×10-6/℃，而多層板層與層之間主要依靠環(huán)氧樹脂本身的黏結(jié)力實現(xiàn)黏合，因此環(huán)氧樹脂在沒有其他材料的增強和約束下，其CTE在受熱后會明顯變大，通常為50～100×10-6/℃。半固化片層為X-Y方向，而半固化片之間則為Z方向，因此X-Y方向與Z方向的CTE存在明顯的差異性。再由于金屬化孔的孔壁薄，鍍銅層結(jié)構(gòu)又不太致密，因此SMB受熱后，Z方向的熱應力就會作用在金屬化孔的孔壁上，對它的脆弱部分施加應力后，會導致孔壁斷裂或部分斷裂。這種缺陷是無法預知的，有時在電子產(chǎn)品使用一殷時間后，由于疲勞等多種原因而產(chǎn)生隱性缺陷
假設兩種DA226U基板材料同處于150℃溫度下，從圖3.6查到環(huán)氧玻璃纖維板FR-4在150℃時的熱膨脹量為0.02cm/cm，而聚酰亞胺玻璃纖維板在150℃時的熱膨脹量僅為0.0015cm/cm。我們知道環(huán)氧玻璃纖維板和聚酰亞胺玻璃纖維板在玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下時，其CTE數(shù)值是比較接的，那么為什么在150℃時，兩者的熱膨脹量又如此懸殊呢？其原因是環(huán)氧玻璃纖維板的玻璃轉(zhuǎn)變溫度為125℃，而聚酰亞胺玻璃纖維板的玻璃轉(zhuǎn)變溫度為250℃，因此在125℃以上時FR-4材料的CTE隨溫度已成指數(shù)上升，而聚酰亞胺玻璃纖維在150℃時CTE仍近似為常數(shù)。
從以上的分析可知，在選擇電路基板材料時，玻璃轉(zhuǎn)變溫度確實是重要的參數(shù)之一，在實施無鉛工藝后，美國電路板協(xié)會(IPC)基板材料委員會，針對無鉛制程的要求訂定新規(guī)范。新版IPC-4101B中規(guī)定：Tg可分為一般級Tg (110℃～150℃)，中等級Tg (150℃～170℃)，高等級Tg（大于170℃）三大類，無鉛制程應選用中等級以上級別的Tg以適應高溫焊接的需要。
總之，Tg高的SMB具有下列優(yōu)點：SMB鉆孔加工過程中，有利于鉆制微小孔，低Tg的板材鉆孔時會因高速鉆孔嚴生大量的熱能，而引起板材中樹脂軟化以致加工困難。Tg高的SMB在較高溫度環(huán)境中仍具有相對較小的CTE，與片式元器件的CTE相接近，故能保證產(chǎn)品可靠地工作。特別是隨著FQFP、BGA、CSP等多引腳器件的問世，對SMB要求越來越高。元器件經(jīng)高溫焊接后，SMB的熱變形會對元器件產(chǎn)生較高的熱應力，因此，在選擇電子產(chǎn)品的PCB基材時應適當選擇Tg較高的基材。
(2)熱膨脹系數(shù)(CTE)
任何材料受熱后都會膨脹，高分子材料通常高于無機材料，當膨脹應力超過材料承受限度時，會對材料產(chǎn)生損壞。熱膨脹系數(shù)是指環(huán)境溫度每升高l℃單位長度的材料所伸長的長度，CTE定量描述材料受熱后膨脹的程度，單位為10-6/℃。 對于多層板結(jié)構(gòu)的SMB來說，其X.】，方向（即長、寬方向）的CTE與Z方向（厚度）的CTE存在差異性。因此當多層板受熱時，Z方向中的金屬化孔就會因膨脹應力的差異而受到損壞，嚴重時會造成金屬化孔發(fā)生斷裂。為什么會發(fā)生這么嚴重的后果呢？讓我們分析一下多層板的結(jié)構(gòu)與制造工藝：多層板是由幾片單層“半固化樹脂片”熱壓制成的，半固化樹脂片則是由玻璃纖維布浸漬環(huán)氧樹脂后，加熱烘烤使環(huán)氧玻璃纖維布處于半固化狀態(tài)，然后特半固化片逐層疊加起來，如需要做內(nèi)層電路，還應按要求放置內(nèi)電路銅箔，最后將疊加好的幾層半固化片熱壓成型，冷卻后再在需要的位置上鉆孔并進行電鍍處理，最后生成電鍍通孔并稱為金屬化孔。由于基板上鉆孔后的孔壁幾乎就是環(huán)氧樹脂，它與鍍銅層的結(jié)合力不會很高。1一般金屬化孔的孔壁厚僅為25ym，且銅層致密性不會很高，金屬化孔制成后，也就實現(xiàn)了SMB層與層之間的互連，早期多層板的結(jié)構(gòu)卻對金屬化孔的結(jié)構(gòu)留下一定的隱患，即半固化片中因受玻璃纖維布的增強作用以及名層銅布線的約束，通常CTE明顯減低。以環(huán)氧半固化板為例，每層的CTE為13～15×10-6/℃，而多層板層與層之間主要依靠環(huán)氧樹脂本身的黏結(jié)力實現(xiàn)黏合，因此環(huán)氧樹脂在沒有其他材料的增強和約束下，其CTE在受熱后會明顯變大，通常為50～100×10-6/℃。半固化片層為X-Y方向，而半固化片之間則為Z方向，因此X-Y方向與Z方向的CTE存在明顯的差異性。再由于金屬化孔的孔壁薄，鍍銅層結(jié)構(gòu)又不太致密，因此SMB受熱后，Z方向的熱應力就會作用在金屬化孔的孔壁上，對它的脆弱部分施加應力后，會導致孔壁斷裂或部分斷裂。這種缺陷是無法預知的，有時在電子產(chǎn)品使用一殷時間后，由于疲勞等多種原因而產(chǎn)生隱性缺陷
從以上的分析可知，在選擇電路基板材料時，玻璃轉(zhuǎn)變溫度確實是重要的參數(shù)之一，在實施無鉛工藝后，美國電路板協(xié)會(IPC)基板材料委員會，針對無鉛制程的要求訂定新規(guī)范。新版IPC-4101B中規(guī)定：Tg可分為一般級Tg (110℃～150℃)，中等級Tg (150℃～170℃)，高等級Tg（大于170℃）三大類，無鉛制程應選用中等級以上級別的Tg以適應高溫焊接的需要。
總之，Tg高的SMB具有下列優(yōu)點：SMB鉆孔加工過程中，有利于鉆制微小孔，低Tg的板材鉆孔時會因高速鉆孔嚴生大量的熱能，而引起板材中樹脂軟化以致加工困難。Tg高的SMB在較高溫度環(huán)境中仍具有相對較小的CTE，與片式元器件的CTE相接近，故能保證產(chǎn)品可靠地工作。特別是隨著FQFP、BGA、CSP等多引腳器件的問世，對SMB要求越來越高。元器件經(jīng)高溫焊接后，SMB的熱變形會對元器件產(chǎn)生較高的熱應力，因此，在選擇電子產(chǎn)品的PCB基材時應適當選擇Tg較高的基材。
(2)熱膨脹系數(shù)(CTE)
任何材料受熱后都會膨脹，高分子材料通常高于無機材料，當膨脹應力超過材料承受限度時，會對材料產(chǎn)生損壞。熱膨脹系數(shù)是指環(huán)境溫度每升高l℃單位長度的材料所伸長的長度，CTE定量描述材料受熱后膨脹的程度，單位為10-6/℃。 對于多層板結(jié)構(gòu)的SMB來說，其X.】，方向（即長、寬方向）的CTE與Z方向（厚度）的CTE存在差異性。因此當多層板受熱時，Z方向中的金屬化孔就會因膨脹應力的差異而受到損壞，嚴重時會造成金屬化孔發(fā)生斷裂。為什么會發(fā)生這么嚴重的后果呢？讓我們分析一下多層板的結(jié)構(gòu)與制造工藝：多層板是由幾片單層“半固化樹脂片”熱壓制成的，半固化樹脂片則是由玻璃纖維布浸漬環(huán)氧樹脂后，加熱烘烤使環(huán)氧玻璃纖維布處于半固化狀態(tài)，然后特半固化片逐層疊加起來，如需要做內(nèi)層電路，還應按要求放置內(nèi)電路銅箔，最后將疊加好的幾層半固化片熱壓成型，冷卻后再在需要的位置上鉆孔并進行電鍍處理，最后生成電鍍通孔并稱為金屬化孔。由于基板上鉆孔后的孔壁幾乎就是環(huán)氧樹脂，它與鍍銅層的結(jié)合力不會很高。1一般金屬化孔的孔壁厚僅為25ym，且銅層致密性不會很高，金屬化孔制成后，也就實現(xiàn)了SMB層與層之間的互連，早期多層板的結(jié)構(gòu)卻對金屬化孔的結(jié)構(gòu)留下一定的隱患，即半固化片中因受玻璃纖維布的增強作用以及名層銅布線的約束，通常CTE明顯減低。以環(huán)氧半固化板為例，每層的CTE為13～15×10-6/℃，而多層板層與層之間主要依靠環(huán)氧樹脂本身的黏結(jié)力實現(xiàn)黏合，因此環(huán)氧樹脂在沒有其他材料的增強和約束下，其CTE在受熱后會明顯變大，通常為50～100×10-6/℃。半固化片層為X-Y方向，而半固化片之間則為Z方向，因此X-Y方向與Z方向的CTE存在明顯的差異性。再由于金屬化孔的孔壁薄，鍍銅層結(jié)構(gòu)又不太致密，因此SMB受熱后，Z方向的熱應力就會作用在金屬化孔的孔壁上，對它的脆弱部分施加應力后，會導致孔壁斷裂或部分斷裂。這種缺陷是無法預知的，有時在電子產(chǎn)品使用一殷時間后，由于疲勞等多種原因而產(chǎn)生隱性缺陷
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