三、基板
     印刷电路板是以铜箔基板Copper-clad Laminate简称 CCL做为原料而制造的电 器或电子的重要机构组件,故从事电路板之上下游业者必须对基板有所了解:有那些种类的 基板,它们是如何制造出来的,使用于何种产品, 它们各有那些优劣点,如此才能选择适当的基板？下面将对不同基板及其适用场合做出简单介绍。
     pcb基板是由介电层、树脂Resin、玻璃纤维Glass fiber及高纯度的导体(铜箔Copper foil )二者所构成的复合材Composite material，其所牵涉的理论及实务不输于电路板本身的制作以下即针对这二个主要组成做一些简单的介绍。
3.1 介电层。
3.1.1 树脂Resin。
3.1.1.1 前言。
     目前已使用于线路板之树脂类别很多,如酚醛树Phonetic环氧树Epoxy聚亚醯胺树脂Polyamide聚四氟乙烯 Polytetrafluorethylene简称 PTFE 或称TEFLON B 一三氮树脂 Bismaleimide Triazine简称BT等皆为热固型的树脂Thermosetted Plastic Resin。
3.1.1.2酚醛树脂Phenolic Resin是人类最早开发成功而又商业化的聚合物是由液态的酚 phenol 及液态的甲醛 Formaldehyde俗称 Formalin两种便宜的化学品在酸性或碱性的催化条件下发生 立体架Crosslinkage的连续反应而硬化成为固态的合成材料,1910年有一家叫Bakelite 公司加入帆布纤维而做成一种坚硬强固绝缘性又好的材料称为Bakelite俗名为电木板或尿素板,美国电子制造业协会(NEMA-Nationl Electrical Manufacturers Association) 将不同的组 合冠以不同的编号代字而为业者所广用,现将酚醛树脂之各产品代字列表如表NEMA 对于酚醛树脂板的分类及代码 表中纸质基板代字的第一个"X"是表示机械性用途第二个"X"是表示可用电性用途第三个"X"是表示可用有无线电波及高湿度的场所"P"表示需要加热才能冲板子Punchable否则材料会破裂"C"表示可以冷冲加工cold punchable"FR"表 示树脂中加有不易着火的物质使基板有难燃(Flame Retardent)或抗燃(Flame resistance)性纸质板中最畅销的是 XXXPC 及 FR-2 前者在温度 25以上,厚度在.062in 以下就 可以冲制成型很方便,后者的组合与前完全相同,只是在树脂中加有三氧化二锑增加其难燃性,以下介绍几个较常使用纸质基板及其特殊用途:
     A、常使用纸质基板。
a. XPC Grade通常应用在低电压低电流不会引起火源的消费性电子产品如玩具 手提收音机电话机计算器遥控器及钟表等等UL94 对 XPC Grade要求只须达到 HB 难燃等级即可
b. FR-1 Grade 电气性 难燃性优于 XPC Grade 广泛使用于电流及电压比 XPC Grade 稍高的电器用品如彩色电视机监视器VTR家庭音响洗衣机及吸尘器等等UL94 要求 FR-1 难燃性有 V-0V-1 与 V-2 不同等级不过由于三种等级板材价位差异不大而 且考虑安全起见 目前电器界几乎全采用 V-0 级板材
c. FR-2 Grade在与 FR-1 比较下除电气性能要求稍高外其它物性并没有特别之处 近年来在纸质基板业者努力研究改进 FR-1 技术 FR-1 与 FR-2 的性质界线已渐模糊,FR-2 等级板材在不久将来可能会在偏高价格因素下被 FR-1所取代

B.其它特殊用途
a.铜镀通孔用纸质基板
     主要目的是计划取代部份物性要求并不高的 FR-4 板材以便降低 PCB 的成本. b.银贯孔用纸质基板 时下最流行取代部份物性要求并不很高的 FR-4 作通孔板材就是银贯孔用纸质基板 印刷电路板两面线路的导通 可直接借由印刷方式将银胶(Silver Paste)涂布于孔壁上 经 由高温硬化 即成为导通体 不像一般 FR-4 板材的铜镀通孔 需经由活化 化学铜 电 镀铜 锡铅等繁杂手续。
b-1基板材质
1)尺寸安定性
     除要留意 XY 轴(纤维方向与横方向)外更要注意 Z 轴(板材厚度方向)因热胀 冷缩及加热减量因素容易造成银胶导体的断裂 2)电气与吸水性许多绝缘体在吸湿状态下降低了绝缘性以致提供金属在电位 差趋动力下发生移行的现象FR-4 在尺寸安性电气性与吸水性方面都比 FR-1 及 XPC佳 所以生产银贯孔印刷电路板时要选用特制 FR-1 及 XPC 的纸质基板.板材
b.-2导体材质
1)导体材质银及碳墨贯孔印刷电路的导电方式是利用银及石墨微粒镶嵌在聚合体内藉由微粒的接触来导电而铜镀通孔印刷电路板则是借由铜本身是连贯的结晶体而产生非常顺畅的导电性。
2) 延展性，铜镀通孔上的铜是一种连续性的结晶体有非常良好的延展性不会像银碳墨 胶在热胀冷缩时容易发生界面的分离而降低导电度。
3) 移行性，银铜都是金属材质容易发性氧化还原作用造成锈化及移行现象因电位差 的不同银比铜在电位差趋动力下容易发生银迁移(Silver Migration)。
c.碳墨贯孔(Carbon Through Hole)用纸质基板。碳墨胶油墨中的石墨不具有像银的移行特性石墨所担当的角色仅仅是作简单的讯 号传递者所以 PCB 业界对积层板除了碳墨胶与基材的密着性翘曲度外并没有特别要求。石墨因有良好的耐磨性所以Carbon Paste 最早期 是被应用来取代 Key Pad 及金手指 上的镀金而后延伸到扮演跳线功能碳墨贯孔印刷电路板的负载电流通常设计的很低 所以业界大都采用 XPC等级至于厚度方面在考虑轻薄短小与印刷贯孔性因素 下常通选用 0.81.0 或 1.2mm 厚板材。
d.室温冲孔用纸质基板其特征是纸质基板表面温度约40以下即可作Pitch为1.78mm的IC密集孔的冲模孔间不会发生裂痕并且以减低冲模时纸质基板冷却所造成线路精准度的偏差该类纸质基板非常适用于细线路及大面积的印刷电路板。
e. 抗漏电压(Anti-Track)用纸质基板人类的生活越趋精致对物品的要求且也就越讲就短小轻薄当印刷电路板的线路设计越密集线距也就越小且在高功能性的要求下电流负载变大了那么线路间就容易因发生电弧破坏基材的绝缘性而造成漏电纸质基板，业界为解决该类问题有供应采用特殊背胶的铜箔所制成的抗漏电压用纸质基板。
2.1.2环氧树脂Epoxy Resin。
     是目前印刷线路板业用途最广的底材 在液态时称为清漆或称凡立水 Varnish)或称 为A-stage 玻璃布在浸胶半干成胶片后再经高温软化液化而呈现黏着性而用于双面基板 制作或多层板之压合用称B-stage prepreg ,经此压合再硬化而无法回复之最终状态称为C-stage。
2.1.2.1 传统环氧树脂的组成及其性质。
     用于基板之环氧树脂之单体一向都是 Bisphenol A及 Epichlorohydrin用dicy做为架 桥剂所形成的聚合物为了通过燃性试验(Flammability test),将上述仍在液态的树脂再与Tetrabromo-Bisphenol A反应而成为最熟知 FR-4传统环氧树脂现将产品之主要成份列于后:
单体--Bisphenol A, Epichlorohydrin 架桥剂(即硬化剂) -双氰Dicyandiamide 简称 Dicy 速化剂(Accelerator)--Benzyl-Dimethylamine ( BDMA ) 及2- Methylimidazole ( 2-MI ) 溶剂--Ethylene glycol monomethy ether( EGMME ) Dimethy formamide (DMF) 及稀释剂 Acetone ,MEK 填充剂(Additive) --碳酸钙硅化物及氢氧化铝 或 化物等增加难燃效果填充剂可调 整其 Tg.