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PCB印制电路版基材的选择

来源:PCB资源网 作者:pcbres.com 发布时间:2008-04-24 发表评论

选择印制板的基材应根据产品的使用要求、PCB 的安装焊接条件、版的结构类型和机械、电气性能要。以及产品对成本的要求等因素.综合二号虑上节所介绍的基材的各项性能.以最好的性价比选择合适的基材迸行设计.
一,一般基材的选择
对一般印制极基材的选择应尽量在标准系列中选择材料的类型和规格·这样可以降低材料的成本缩短供货周期.通常可参照表3-1 中各种基材的应用范围和材料的相关标准选择合适的基材同电于产品不同的使用部位可以采用不同类型的基材.如果需要超出标准中规格的基材.应与材料供应商协商.

除表中所列的基材以外.对SMT 用的可靠性相尺寸稳定性要求较高的产品.可采用高尺寸稳定的FR-4 型或耐高温覆铜箔环氧破璃布层压扳(FR-5型)、覆铜箔聚酰亚胺玻璃布层压板.为了提高密度、小间距精细导线间使用时在电场作用下绝缘的可靠性.应选用耐离子迁移性好的双马酰胺三嗪树脂(BT 树酯) 、聚氨酸酯树脂(CE 树脂)等高性能的树脂基材.但成本较高.一般民用产品可以选用成本较低的耐离子迁移性也比较好的CEM-3 复合基材.

二、特殊基材的选择
高额,微波电路用的印刷板对特性阻抗和介质损挺有严格要求一般应选择介电常数(Er)较低、介质损耗tanδ小的基材.但为了特性阻抗的匹配可以选择不同介电常数的基材在一些特殊电路中还需要校高介电常散的基材.具有电容功能的高介电常数的基材BC(Buried Capacitance) .其介电常数比般的FR-4基材约高4倍.现已成为高速度、大容量数据的传输和处理装置
用印制板的重要基材.常用特殊基材的介电常数和介质损耗角正切值见表3-2.

 

从表中可以看出相同的材料在不同的频率下测量的结果是不同的。在高频时采用时域反射计(DTR) 测量信号在线路中的实际延时可以确定Er的精确值.所以在高频电路中计算线路的特性阻抗采用100MHz下测量的εr值更为准确.一般工作频率在l00MHz 以下的印制版,根据频电的高低分别可以采用FR-4 覆铜箔板、BT树脂覆铜箔板、聚酰亚胺覆铜箔板都可以.但是对频率大于等于1OOMHz 的微波电路.应选择聚四氟乙烯类型的低介电常数极材更好些.

三、按环境适应性选择基树
印制饭应能保证在焊接和使用条件下满足印制极组装件的性能要求首先应与虑的就是基材·而影响基材环境适应性的主要技术指标就是热膨胀系数(CTE) 和耐热性,基材与安装的元器件的CTE差别很大·那么在印制板组装件焊接、使用或进行温度循环试验期间。由于温度的变化会引起元器件基体和基材产生不同的伸缩比率,将在焊接点上产生一定的应力。两者CTE差别越大产生的应力也越大,在般端的悄况下,会发生斜点断裂,造成印制板组装件失效.此外,印制极本身基材的树脂与铜箔也有不同的热膨胀系数。在焊接时.也可能由于受高温的冲击,树脂Z方向热膨胀过大造成镀覆孔中的镀层被拉断而失效.因此为了防止温度变化引起的焊点或金属化孔被拉断.减轻热应力的影响,在选择基材时,必须要考虑基材与元器件的CTE 匹配问题.表3-3 给出了常用基材树脂的CTE 其他环境特性指标的典型值供选用时参考.但是不同供应商由于采用的工艺、原材料不同所提供的同类基树的具体性能敏值可能有所差异.选用时应以材料供应商提供的数据为准.

 

如果来用的表面安装技术对印制极¥材的热稳定性要求较高,尤其是采用元铅焊接技术,焊接的温度高,更要考虑材料CTE 不同的影响,必须选用膨胀系数较低,并且与元器件封装的基板材料X/Y向的热膨胀系数相匹配,可以减少和降低由于CTE 的差异而引起的热应力,提高印制敏组装件的可靠性和焊接加工的工艺性.
对于一般热稳定性要求的材料,综合考虑印制植基材产品的性价比,是广泛采用的是各种类型的覆铜箔环氧玻璃布层压饭(FR-4/FR-5) .复合基材中的覆铜循环氧菠璃纤维布西、破璃纤维纸芯基材(CEM-3) 尺寸稳定性稍高于FR-4 型基材,价格低于FR-4 基材.因而是民用产品优选的基材.目前市场新推出的适合元铅焊接的新型FR-4 基材,其耐热性和尺寸稳定性都比较
好.如IPC标准中的IPC-4101/99 (相当于生益的S1000-2)和IPC-4010/101 (生益S1000)等.选择时应查阅相关的产品说明书,以便做出正确的选择.

四、覆铜箔面的确定
覆铜箔板的覆箔形式有单面覆箔、双面覆箔、薄型覆铜薄基材、覆树脂铜箔等.选用时应根据预计的印制板结构确定所选基材的覆铜箔面数(单面、双面或事层板用薄板).薄型板主要用于事层印制板,覆树脂铜箔主要用于职层式多层极.

五、基材铜箔厚度的确定
基材铜箔的厚度影响印制导线加工的宽度租精度.在确定铜箔厚度要求时.应根据电路图形中印制导线的宽度、精度要求和载流量以及工艺方法选择铜箔的厚度.常用的铜箔厚度主要有18 、35 (IOZ) 、70 、105μm等几个规格.需要精细印制导线或导线尺寸精度要求高的板,应采用铜箔厚度更薄的基材(如5 、9μm) .一般需要同工艺人员协商而定.

六,板材总厚度的确定
确定板材厚度的原则是在满足使用的条件下力求板材厚度薄、质量轻·在材料的标准尺寸规格的系列中选取告适厚度的基材.尽量不选择非标准革列的基材以便减少整机的质量、降低成本.根据印制般的尺寸、单位面和成载元器件的重量和产品使用时的力学应力环境,确定基材板的厚度.板的面积大,承载的元器件事、质最嚣的损或力学环境较严酷的条件下使用的版.应适当考虑选择厚度较大的板材;有边缘接触器的板应考虑板厚与接触器的匹配.

多层板的内层应根据电气性能(主要毒虑特性阻抗租层间绝缘)要求和印板且厚度的匹配需要选择不同规格的薄片型覆铜箔材料和黏结片,层间的黏结片(半固化片)应与覆箔材料是同一种类型的树脂材料,或者是CTE 相近和能匹配的材料.

板材的厚度是指绝缘材料和所覆铜箔的总厚度.材料标准规定厚度于0.8mm 的板有标准革列为1. 0. 1. 2 、1. 6 、2.0 、3.2 6.4mm; 材料厚度小于O.8mm 的不算标准系列.厚度可以根据需要而定,但经常用到的厚度有0.1.0.15 、0.2 、O.3.O. 4 , O. 6mm。 这些材料主要是用于多层握的内层.

不同类型材料的成本相差很大可以有几倍、几十倍甚至上百倍的价差.所以应根据印制版的使用范围、性能要求和成本综合考虑.选用基材的原则是:根据电子整机产品的性能等级要求.考虑最优性能价格比;在特殊情况下(如急用又缺料时).段性能等级幸虑可以高代低.而不能以低代高.


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