常用PCB基板材料分析

作者：深圳鼎纪电子有限公司浏览：发表时间：2021-08-18 00:10:59

电子信息产业的快速发展，使电子产品向小型化、功能化、高性能化、高可靠性方向发展。从 70 年代中期的通用表面贴装技术 (SMT) 到 1990 年代的高密度互连表面贴装技术 (HDI)，以及近年来半导体封装和 IC 封装技术等各种新型封装技术的应用，电子安装技术不断向高密度方向发展。同时高密度互连技术的发展推动PCB也向高密度方向发展。随着贴装技术和PCB技术的发展，覆铜板作为PCB基板材料的技术也在不断提高。

专家预测，未来10年世界电子信息产业将以年均7.4%的速度增长。到2020年，世界电子信息产业市场规模将达到6.4万亿美元，其中电子整机3.2万亿美元，而通信设备和计算机将占其中的70%以上，达0.96万亿美元。可以看出，覆铜板作为电子基础材料的巨大市场不仅会继续存在，而且还会以15%的增长率继续发展。覆铜板行业协会发布的相关信息显示，未来五年，为适应高密度BGA技术和半导体封装技术的发展趋势，高性能薄型FR-4和高性能树脂基材将增加。

覆铜板（CCL）作为PCB制造中的基板材料，主要对PCB起到互连、绝缘和支撑作用，对PCB中信号的传输速度、能量损耗和特性阻抗有很大影响。电路。因此，PCB 覆铜板的性能、质量、制造工艺性、制造水平、制造成本以及长期可靠性和稳定性在很大程度上取决于覆铜板的材料。

覆铜板技术和生产经历了半个多世纪的发展。现在全球覆铜板年产量已超过3亿平方米，覆铜板已成为电子信息产品基础材料的重要组成部分。覆铜板制造业是朝阳产业。随着电子信息和通信产业的发展，具有广阔的前景。其制造技术是一门多学科交叉、渗透、促进的高新技术。电子信息技术的发展历程表明，覆铜板技术是推动电子工业快速发展的关键技术之一。

我国覆铜板（CCL）产业未来发展战略的重点任务。在产品方面，要在五类PCB基板新材料上下功夫，即通过五类基板新材料的开发和技术突破。，使我国覆铜板的尖端技术得到了提高。下面列出的五类新型高性能覆铜板产品的开发，是我国覆铜板行业工程技术人员在今后研发中应重点关注的课题。

1、PCB基板材料无铅兼容覆铜板

在2002年10月11日的欧盟会议上，通过了两项具有环保内容的“欧洲指令”。他们将于 2006 年 7 月 1 日正式执行该决议。两项“欧洲指令”指的是“电子电气产品废弃物指令”（简称 WEEE）和“特定有害物质使用限制令”（简称作为 RoHs）。在这两个法定指令中，明确提到了要求。禁止使用含铅材料。因此，应对这两个指令的最佳方式是尽快开发无铅覆铜板。

2、PCB基板材料-高性能覆铜板

这里所说的高性能覆铜板包括低介电常数（Dk）覆铜板、高频高速PCB用覆铜板、高耐热覆铜板、多层板用各种基材（树脂覆铜箔、构成层压多层板绝缘层的有机树脂薄膜、玻璃纤维增强或其他有机纤维增强预浸料等）。在接下来的几年里（到 2010 年），在开发这种类型的高性能覆铜板，根据预测未来电子安装技术的发展，应达到相应的性能指标值。

3、PCB基板材料-IC封装载体的基板材料

IC封装基板（又称IC封装基板）用基板材料的开发是目前非常重要的课题。发展我国的IC封装和微电子技术也是迫切需要。随着IC封装向高频、低功耗方向发展，IC封装基板在低介电常数、低介电损耗因数、高热导率等重要性能方面将得到提升。未来研发的一个重要课题是基板热连接技术——散热的有效热协调和集成。

为了保证IC封装设计的自由度和IC封装新技术的开发，进行模型测试和仿真测试是必不可少的。这两项任务对于掌握IC封装基板材料的特性要求，即了解和掌握其电气性能、散热性能、可靠性等要求非常有意义。此外，还应与IC封装设计行业进一步沟通，达成共识。开发出的基板材料的性能将及时提供给完整电子产品的设计者，使设计者建立准确、先进的数据基础。

IC封装载体还需要解决与半导体芯片热膨胀系数不一致的问题。即使是适合制作微细电路的积层法多层板，其绝缘基板的热膨胀系数也一般过大（一般热膨胀系数为60ppm/℃）。基板的热膨胀系数达到6ppm左右，接近于半导体芯片的热膨胀系数，这对于基板的制造技术来说确实是一个“难点的挑战”。

为适应高速发展，基板的介电常数应达到2.0，介电损耗因子可接近0.001。为此，预计2005年前后世界将出现超越传统基板材料和传统制造工艺界限的新一代印制电路板。基材材料。

为了预测IC封装设计和制造技术的未来发展，对其所使用的基板材料有更严格的要求。这主要表现在以下几个方面：

1. 与无铅焊剂对应的高Tg。

2. 实现与特性阻抗匹配的低介质损失因子性。

3、与高速化所对应的介电常数（ε应接近2）。

4.低翘曲度性（提高基板表面的平整度）。

5、吸湿率低。

6、热膨胀系数低，使热膨胀系数接近6ppm。

7、IC封装载体成本低。

8. 低成本性的内藏元器件的基板材料。

9、为提高耐热冲击性，而在基本机械强度上进行提高。适用于在由高到低的温度变化循环下不降低性能的基板材料。

10. 达到低成本性，适于高回流焊接温度的绿色型基板材料。

四、PCB基板材料具有特殊功能的覆铜板

这里所说的具有特殊功能的覆铜板主要是指：金属基（芯）覆铜板、陶瓷基覆铜板、高介电常数层压板、嵌入式无源元件用覆铜板（或基板材料）-型多层板、光电线路基板用覆铜板等。这类覆铜板的开发和生产不仅是电子信息产品新技术开发的需要，也是我国家的航空航天和军事工业。

五、PCB基板材料高性能柔性覆铜板

自柔性印刷电路板（FPC）大规模工业化生产以来，经历了30多年的发展。 1970年代，FPC开始进入真正工业化的批量生产。发展到80年代后期，由于一类新型聚酰亚胺薄膜材料的出现和应用，FPC无粘接剂型的FPC（一般简称“两层FPC”）。90年代，世界研发出与高密度电路相对应的感光性覆盖膜，这引起了FPC设计的重大变化。由于新应用领域的发展，其产品形式的概念发生了很多变化，并已扩展到包括更大范围的TAB和COB基材。 90年代后半期出现的高密度FPC开始进入大规模工业化生产。它的电路图案迅速发展到了更微妙的层次。高密度FPC的市场需求也在快速增长。

目前，全球生产的FPC年产值已达到约30亿美元至35亿美元。近年来，全球FPC的产量不断增加。其在PCB中的比重也在逐年增加。在美国等国家，FPC占整个印刷电路板产值的13%-16%。 FPC正日益成为PCB中一个非常重要且不可或缺的品种。

在柔性覆铜板方面，我国在生产规模、制造技术水平、原材料制造技术等方面与先进国家和地区存在较大差距，这一差距甚至大于刚性覆铜板。