PCB设计及基材部分.ppt

D. Tg玻璃态转化温度 　 高分子聚合物因温度之逐渐上升导致其物理性质渐起变化，由常温时之无定形或部份结晶之坚硬及脆性如玻璃一般的物质而转成为一种黏滞度非常高,柔软如橡皮一般的另一种状态。传统FR4之Tg约在115-120℃之间，已被使用多年，但近年来由于电子产品各种性能要求愈来愈高,所以对材料的特性也要求日益严苛，如抗湿性、抗化性、抗溶剂性、抗热性 ,尺寸安定性等都要求改进,以适应更广泛的用途, 而这些性质都与树脂的Tg有关,Tg提高之后上述各种性质也都自然变好。例如Tg提高后,a.其耐热性增强， 使基板在X及Y方向的膨胀减少，使得板子在受热后铜线路与基材之间附着力不致减弱太多，使线路有较好的附着力。b.在Z方向的膨胀减小后，使得通孔之孔壁受热后不易被底材所拉断。c. Tg增高后，其树脂中架桥之密度必定提高很多使其有更好的抗水性及防溶剂性，使板子受热后不易发生白点或织纹显露，而有更好的强度及介电性.至于尺寸的安定性,由于自动插装或表面装配之严格要求就更为重要了。因而近年来如何提高环氧树脂之Tg是基板材所追求的要务。 E. FR4难燃性环氧树脂 传统的环氧树脂遇到高温着火后若无外在因素予以扑灭时， 会不停的一直燃烧下去直到分子中的碳氢氧或氮燃烧完毕为止。若在其分子中以溴取代了氢的位置， 使可燃的碳氢键化合物一部份改换成不可燃的碳溴键化合物则可大大的降低其可燃性。此种加溴之树脂难燃性自然增强很多，但却降低了树脂与铜皮以及玻璃间的黏着力，而且万一着火后更会放出剧毒的溴气，会带来的不良后果。 3.1.2.2高性能环氧树脂(Multifunctional Epoxy) 传统的FR4对今日高性能的线路板而言已经力不从心了， 故有各种不同的树脂与原有的环氧树脂混合以提升其基板之各种性质， A. Novolac 　　最早被引进的是酚醛树脂中的一种叫Novolac者 ,由Novolac与环氧氯丙烷所形成的酯类称为Epoxy Novolacs，见图3.4之反应式. 将此种聚合物混入FR4之树脂， 可大大改善其抗水性、抗化性及尺寸安定性,Tg也随之提高，缺点是酚醛树脂本身的硬度及脆性都很高而易钻头，加之抗化性能力增强,对于因钻孔而造成的胶渣(Smear)不易除去而造成多层板PTH制程之困扰。 　B. Tetrafunctional Epoxy 　　另一种常被添加于FR4中的是所谓 四功能的环氧树脂 (Tetrafunctional Epoxy Resin).其与传统 双功能 环氧树脂不同之处是具立体空间架桥 ,见图3.5，Tg较高能抗较差的热环境，且抗溶剂性、抗化性、抗湿性及尺寸安定性也好很多，而且不会发生像Novolac那样的缺点。最早是美国一家叫Polyclad的基板厂所引进的。四功能比起Novolac来还有一种优点就是有更好的均匀混合。 ? 　为保持多层板除胶渣的方便起见，此种四功能的基板在钻孔后最好在烤箱中以 160 ℃烤 2-4 小时, 使孔壁露出的树脂产生氧化作用，氧化后的树脂较容易被蚀除，而且也增加树脂进一步的架桥聚合,对后来的制程也有帮助。因为脆性的关系, 钻孔要特别注意. ? 上述两种添加树脂都无法溴化,故加入一般FR4中会降低其难燃性. 3.1.2.3 聚亚酰胺树脂Polyimide(PI) A.成份 　 主要由Bismaleimide及Methylene Dianiline反应而成的聚合物,见图3.6. B.优点 　 电路板对温度的适应会愈来愈重要，某些特殊高温用途的板子，已非环氧树脂所能胜任，传统式FR4的Tg约 120℃ 左右，即使高功能的FR4也只到达 180-190 ℃，比起聚亚酰胺的 260 ℃ 还有一大段距离.PI在高温下所表现的良好性质,如良好的挠性、铜箔抗撕强度、抗化性、介电性、尺寸安定性皆远优于FR4。钻孔时不容易产生胶渣，对内层与孔壁之接通性自然比FR4好。 而且由于耐热性良好，其尺寸之变化甚少，以X及Y方向之变化而言，对细线路更为有利，不致因膨胀太大而降低了与铜皮之间的附着力。就Z方向而言可大大的减少孔壁铜层断裂的机会。 C.缺点: 　　a.不易进行溴化反应，不易达到UL94 V-0的难燃要求。 　　b.此种树脂本身层与层之间，或与铜箔之间的黏着力较差，不如环氧树脂那么强，而且挠性也较差。 c.常温时却表现不佳，有吸湿性(Hygroscopic),而黏着性、延性又都很差。 　　d.其凡立水(Varnish,又称生胶水,液态树脂称之)中所使用的溶剂之沸点较高，不易赶完，容易产生高温下分层的现象。而且流动性不好,压合不易填 满死角 。 　　e.目前价格仍然非常昂贵约为FR4的 2-3倍，故只有军用板或Rigid- Flex板才用的起。 　　在美军规范M