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CEM-3覆铜板产品性能、产品标准

[ 关键词:铜板 发表日期:2012-11-05 12:05:29 ]

一, CEM-3覆铜板产品性能

  由上述可知,CEM-3覆铜板具有优良的综合性能,表8-12 比较了CEM-3 与 FR-3、CEM-1、FR-4 的性能。下面着重介绍CEM-3 的尺寸稳定性、通孔可靠性和耐漏电起痕性。

(1)尺寸稳定性覆铜板的尺寸稳定性关系到印制板加工和元器件装配的精度。一般来说,影响板材尺寸稳定性的原因主要有:树脂的固化收缩或固化不完全;在层压过程中因树脂流动、板材成型压力过高导致板材产生较大的残余应力;PCB 加工及元器件装配过程中各种烘板、热冲击使板材残余应力释放等。 环氧树脂的热膨胀系数是60x60-6cm/cm.℃,而无机填料的热膨胀系数是(1~8)x10-6cm/cm.℃,因此,通过添加具有低热膨胀系数的无机填料和高耐热性的多官能环氧树脂,以及在工艺上加以改进,可以提高CEM-3 的尺寸稳定性,表现在板材的尺寸变化率上,目前水平的 CEM-3 的尺寸变化率基本上接近普通FR-4 的尺寸变化率,见图8-11。
(2)通孔可靠性从上述可知,早期CEM-3 主要用于单面板,不用考虑通孔可靠性,板材热膨胀系数大也问题不大,但是自从CEM-3 应用于双面印制线路板后,通孔可靠性已成为CEM-3 的一项重要性能。覆 铜板的通孔可靠性好坏取决于板材的热膨胀系数、耐热性、Tg、基材与镀层的结合牢固程度等,热膨胀系数大的板材,其通孔可靠性也差,这种板材热风整平或波峰焊时剧烈膨胀收缩,容易出现通孔破裂,形成断路;采用高耐热环氧树脂制作的CEM-3,板材Tg 较高,耐热性好,具有较低的热膨胀系数和较高的通孔可靠性。板材通孔可靠性的测试方法见8-12(a) 图为测试板试验图形,有关参数为:板厚1.6mm,孔数400 个、孔间距2.54mm 孔径1.0mm 孔镀(铜)层厚度25μm;(b)图为冷热冲击试验,测试板先在260℃的油中浸10s,紧接着放进20℃的流水中浸10s, 再在20℃的溶剂(三氯乙烷)中浸10s,完成一个冷热冲击循环;如此反复进行,板材快速热胀冷缩,直到孔镀层发生破裂、断路为止。从图8-3-6 可以看出,目前的CEM-3 的厚度方向尺寸变化率基本上与 FR-4 的相同,通孔可靠性也与FR-4 相当,图8-3-8 比较了早期的 CEM-3、当前水平的CEM-3 和普通FR-4 所能承受的冷热冲击循环试验次数。

(3)电气性能CEM-3 的电气性能与FR-4 的电气性能基本上相同。玻纤纸经硅烷偶联剂处理和使用环氧树脂为粘合剂,使到CEM-3 的耐潮湿绝缘特性大幅度提高,可以与FR-4 相匹敌。由于CEM-3 芯料用玻纤纸可以含浸更多的树脂,而板材的介电常数与树脂含量成反比,板材树脂含量越高,介电常数越低,以及CEM-3 比FR-4 的E 玻璃纤维含量低得多,E 玻璃纤维的介电常数(1MHz)是6.6 普通环氧树脂的介电常数(1MHz)是3.9,因而CEM-3 可以做到比FR-4 更低的介电常数。

(4)耐漏电起痕性在恶劣环境下使用的印制线路板,其表面会堆积尘埃、水分结露,在外加电压的作用下,线路间会反复产生电火花,进而形成炭化导电电路的痕迹,破坏板材的绝缘性能。衡量覆铜板耐漏电起痕性优劣的指标是CTI(Comparative Tracking Index,相比漏电起痕指数),常采用IEC-112 标准方法测试,该方法将CTI 定义为覆铜板表面(蚀去铜箔)经受住50 滴0.1%氯化铵水溶液而没有形成漏电痕迹的最高电压值,以V 表示,该值一般是25 的倍数,图8-14 是CTI 的测试示意图。 UL 标准将覆铜板的CTI 水平划分为6 个等级, IEC 标准则将覆铜板 的CTI 划分为4 个等级,见表8-13。

  一般,CEM-3 的CTI 为225,FR-4 的CTI 为175~200,酚醛纸基板的CTI 在150 以下。 在IEC950 标准中规定了印制线路板的工作电压、最小漏电距离(Minimum CreepageDistance)和CTI 要求范围,见表8-14。从表中可以看出,覆铜板的CTI 越高,更适用于线路密度高和污染度高的场合,CTI 越低,将增加使用的危险性。因此,用S2600 制作的印制线路板具有高的安全可靠性,其“最小线间距”可比用普通CEM-3 或 FR-4 制作的 PCB 的“最小线间距”缩50%。 图8-15 比较了CTI>=600 的CEM-3(生益科技的产品编号为S2600)与普通CEM-3 的CTI 测试结果,S2600 在600V 测试电压下经受101 滴0.1%氯化铵水溶液仍安然无恙,而普通CEM-3 随着测试电压的升高,能承受的滴液数越来越少,当测试电压高于400V 时,板材承受的滴液数不超过1 滴就着火炭化。 提高CEM-3 的CTI 可以通过减少体系溴含量、采用没有或较少芳香环结构的树脂和固化剂,以及采用水合金属氧化物等方法来达到。目前高CTI 的CEM-3 主要用于高压、高温、污秽、潮湿等恶劣环境下使用的电子、电气产品,如空调机、制冷设备、、电视机、洗碗机、电源基板等。

二,CEM-3覆铜板产品标准

  目前,国际上CEM-3 普遍采用的标准是美国IPC-4101 标准《刚性及多层印制板用基材规范》(Specification for base Materials for Rigid and Mulitlayerf Printed Boards),该标准于1998 年11 月 30 日取代了原来的CEM-3 标准ANSI/IPC-L-112A 标准(1992 年版本)《印制板用覆金属箔复合基材规范》(Specification for Composite Metal Clad Base Materials for Printed Boards)。但有例外,例如,日本的CEM-3 生产厂家采用的是日本工业标准IIS C 6489《印制线路板用覆铜板———玻纤布面、玻纤纸芯、环氧树脂》,该标准与IPC-4101 标准的指标值和测试条件略有不同。在IPC-4101 标准中, CEM-3 的详细规范编号是IPC-4101/12 见表8-15。