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电路板维修培训:复合材料电子功能材料印制电路板

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电路板维修培训:复合材料电子功能材料印制电路板本文由电路板维修培训学校为大家分享电路板维修方法相关文章,希望能对大家提升自己的电路板维修技术水平有所帮助,也希望大家能够早日精通如何维修电路板。以下便是 ...

电路板维修培训:复合材料电子功能材料印制电路板

本文由电路板维修培训学校为大家分享电路板维修方法相关文章,希望能对大家提升自己的电路板维修技术水平有所帮助,也希望大家能够早日精通如何维修电路板

以下便是电路板维修培训学校与大家分享的电路板维修知识。

印制电路板(PrintedCircuit

Board,简称PCB)是随电子工业尤其是半导体元器件的发展而出现和发展起来的。目前,全世界较正规的PCB厂超过6000多家,根据1994年12月召开的技术市场研究协会会议资料,1993年全世界PCB产值为205.46亿美元,1997年全世界PCB产值创历史记录,达280亿美元,并以年7%~8%的速率持续增长。亚洲PCB的增长速度尤其引人注目,除日本外的亚洲国家将成为世界最大的PCB生产基地。印制电路板在我国自20世纪50年代末从科研转入生产,至今已有近50年的历史。目前,我国印制电路板制造厂超过600多家,单面板生产已达到较高的技术水平,双面和多层板的生产技术亦获得较大进步,但与日本、美国等国相比,仍然存在一定差距。例如,高性能(高阻燃性、高冲剪性、高平整性、高尺寸稳定性等)纸基板在中国还是空白,产品在平整度、玻璃化转变温度等方面仍然不能满足用户越来越高的要求。

印制电路板是在绝缘介质基材上压敷铜箔制成,基材可由纸、布、玻璃纤维织物等增强材料片材浸渍液态树脂——酚醛、环氧、聚酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯乳液等后经干燥,并按一定尺寸要求裁切叠配而成,最后在基材表面敷上铜箔后层压制成敷铜箔板。印制电路板不仅可以机械固定电子元器件,而且在这块板上还可布设电气连接导线的图形和印制元件以及标志元件的代号。

1.印制电路板的特点

印制电路板比原有装配布线和固定方法好,它质量轻,体积小;线路简单清晰,便于测量、检查、装配和拆换;简化了装配工艺,提高了生产效率,可满足大批量生产的需要。尤其出现波峰焊接工艺后,每分钟可以焊接几千个可靠的焊点,改变了用电烙铁逐个焊点焊接的老方法;产品性能稳定,一致性好,易于实现产品标准化和规格化。

常见的印制电路板是金属箔绝缘基板,它是由金属箔的绝缘基板经腐蚀等方法制成的,包括金属箔和绝缘基板。金属箔通常是电解铜箔,导电性能良好,用于制作导线或印制元件,如接插件的插头等。铜箔厚度一般为0.05mm。在铜箔表面镀铅锡合金或镀银,以提高焊接性能。绝缘基板起着电绝缘和机械支撑作用,与一般层压板类似。敷铜箔绝缘基板要求表面颜色均匀,无气泡和外来杂质,铜箔表面不允许有漆膜和其他难腐蚀的物质。对绝缘基板的外形尺寸、尺寸精度及翘曲度等都有一定的要求。绝缘基板要求介电性能好,弯曲强度高,铜箔与绝缘基板结合牢靠,在正常条件下,剥离强度一般在12N/cm或15N/cm以上。焊接性能好,在焊接过程中不起层、不起泡和不脱开。在制板腐蚀过程中,在温度、潮湿、机械冲击和振动等使用环境中,绝缘基板的介电性能、力学强度和铜箔的结合力学性能,均应满足使用要求。另外,要求其工艺性能好,价格便宜。

此外,在敷金属箔绝缘基板印制电路板的基础上,发展了挠性印制电路板和厚膜电路板。挠性印制电路是由金属箔粘到塑料薄膜上或者夹在两层塑料之间构成的,所用塑料薄膜通常为聚酯薄膜,其次是聚丙烯、氟塑料和聚酰亚胺等薄膜。厚膜电路是在陶瓷基板上浇渗一层导电层后制成的电路板。

2.印制电路板的分类

印制电路板有三种分类方式:

1)

根据导电图形的层数分类,可分为如下3种:①单面板,仅有一面导电图形的印制板;②双面板,经通孔互连两面都有导电图形的印制板;③多层板,由三层以上的导电图形层与其间的绝缘材料层相隔层压结合而成的印制板,其层间导电图形按要求互连。图7-1为这3种印制电路板的结构示意图。

 

7-1印制电路板

a)单面印制电路板b)双面印制电路板c)多层印制电路板

2)根据印制电路板基材强度分类,可分为:①刚性印制电路板,即利用刚性基材制成的印制板;②挠性印制电路扳,即利用挠性基材制成的印制板。通常所指的印制电路板板多为刚性印制板。

3)按照增强材料的不同,还可将印制电路板分为:纸基敷铜箔板、玻璃布基敷铜箔板和复合材料基敷铜箔板。

7-1给出复铜箔层合板的各项电性能指标。表7-2比较了几种腐蚀掉铜箔后玻璃布基板与纸基板的性能。

7-1复铜箔层合板的电性能指标


7-2腐蚀掉铜箔后绝缘基板的性能

 

3.纸基敷铜箔板

最早的印制线路板基板材料为纸基敷铜箔板,常见的型号有:XPC、XXPC、XXXPC,FR-1、FR-2、FR-3等。前三种板,一个“X”,表示有高的力学性能;有两个“X”,表示有高的力学性能和高的介电性能;有三个“X”,表示有高的力学性能、介电性能,并可用于有线或无线电波及高湿度的场合;“P”表示:需要加热才能冲切,需要在80~110。C预烘;“C”表示可冷冲加工,需要在50~60℃预烘。以“FR”为代号的板,表示板材具有难燃性或阻燃性(FlameResis-tance)。型号为FR-1、FR-2、FR-3的板,在电性能等方面的要求,逐次有所提高。

纸基敷铜箔板根据树脂粘合剂种类的不同可分为三种:酚醛型、环氧型和聚酯型。其中,酚醛纸基板广泛用于声像设备、家用电器等;而环氧纸基板由于吸水量少,被大量用于洗衣机、浴具控制器等;聚酯纸基板因具有良好的耐电蚀性和高频特性,被用于调谐器的周围及音响设备。一般说来,纸基敷铜箔板与玻璃布基敷铜箔板相比,具有价格低、重量轻、加工性好等优点,但某些介电性能、力学性能不如玻璃布基敷铜箔板,吸水性也较高,因此,主要用在性能要求不是很高的场合。

近几年,为了适应电子工业的迅速发展,不断推出高水平的板以提高纸基板的性能,主要是提高板的加工性,如冲孔加工性、平整度、尺寸稳定性;板的可靠性,包括耐湿性、耐金属离子的迁移性等;板的安全性,诸如耐漏电痕迹性、

阻燃性、环保问题等。

4.玻璃布基敷铜箔板

玻璃布基敷铜箔板是玻璃纤维复合材料在电子装备上应用的一大方面,自问世以来,由于其具有高的耐潮湿性,绝缘强度及绝缘电阻大,已大量取代纸基板而广泛用作彩电、计算机、雷达等印制线路板基材。

在印制线路扳材料中,使用较多的是环氧玻璃布基敷铜箔板,主要的牌号为G10、G11、FR-4、FR-5四种。其中,G10、Gll两种为非阻燃型板,FR-4、FR-5为阻燃型板。在板的耐热性方面,G11、FR-5板高于G11、FR-4板。在所有的环氧玻璃布基敷铜箔板中,应用最多的是FR-4板,它具有许多理想性能,诸如:介电强度高、抗剥离强度高、易于加工、尺寸稳定性好、不吸湿等,而且价格低廉,目前在全世界一般型玻璃布基敷铜箔板总量中占90%以上。它的缺点是:温度性能差,介质损耗高。由于FR-4的玻璃化温度低,为135℃,不能在较高温度下使用。

5.复合基印制板

复合基印制板是指由两种或两种以上不同类型增强材料制作的覆铜箔板。是在20世纪80年代中生产并逐步增大使用量的。环氧复合材料类敷铜箔板(Com-positeEpoxyMaterial.简称CEM)是目前世界上生产和消费最多的复合基印制板,它已成为印制板的三大基材之一。

环氧复合材料类敷铜箔板以环氧树脂为基材粘合剂,以玻璃纤维布作为两侧面,以纤维纸或玻璃无纺布作芯。这类印制板的牌号主要有CEM-1、CEM-2、CEM-3、CEM-4等。它们具有良好的加工性能、平整度、尺寸稳定性和厚度尺寸精度。它在机械强度、介电性能、吸水性、耐金属离子迁移性等方面性能高于纸基板。与FR-4板相同,CEM类敷铜箔板也可进行金属化孔加工。这类板材售价低,密度低,可进行冲孔加工,钻孔加工时钻头磨损度低。由于CEM类敷铜箔板具有上述优点,近年来在印制电路板设计中,已取代了许多玻璃布基敷铜箔板。

为了提高板的耐热性和耐潮湿性等性能,还可加入少量其他的环氧树脂,如多官能团环氧树脂、含酯类环氧树脂、醚类环氧树脂以及固化剂、促进剂等,可以起到改性作用。另一方面,为了保证板的尺寸稳定性(主要是降低板的厚度方向的热膨胀量,保证制作印制电路板时金属化孔的可靠性),在树脂配方中要加入30%左右的无机填料,如氢氧化铝、碳酸钙、二氧化硅等。填料的加入还有利于提高板的耐金属离子迁移性、耐热性、耐漏电痕迹性、阻燃性、冲孔加工等性能。在复合基敷铜板系列产品中,根据产品对电气特性、冲孔性及耐湿性等要求的不同,芯层可以选用多种材料,如短切原丝毡、棉绒纸、木浆纸及纸基环氧等。

6.表面安装印制板

近年来,电子产品以惊人的速度,向轻型化、薄型化、小型化和高可靠性方面发展,印制电路板主要围绕表面安装印制板(SurfaceMounted

Board,简称SMB)为中心进行变革和发展。SMB技术推动了电子元件和印制线路板的发展,而随着集成电路,特别是大规模集成电路的发展,印制线路板密度、精度的提高,又进一步促进了SMB技术的发展。目前它已经成为举世瞩目的新技术之一。其技术核心是在“密度”上的大幅度提高,从而推动了PCB向精细导线技术、微小孔技术、薄型多层板和埋、盲孔结构多样化等方面的发展;特别是SMB中的互连孔仅起电气互连作用,而不起元件支撑作用,因而可以尽量缩小其孔径尺寸,最终可使电子产品的体积缩小几倍、甚至几十倍。

SMB对基板材料提出了更高的要求,为此,研制开发了多种高性能树脂和增强材料制造的基板。树脂主要有:耐高温环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺改性三嗪树脂、聚苯醚树脂、聚四氟树脂等。选用这些树脂可提高基板的耐热性,降低其介电常数和损耗角正切。在增强材料方面,通过改进玻璃纤维布中的玻璃成分,改进玻璃纤维的偶联剂和加工方法以及采用其他新型高性能增强材料,来提高基板的多项性能。近年来发展了许多高性能的印制电路板,如聚酰亚胺敷铜板及其他耐高温印制板,其主要特点是耐浸焊性好,线膨胀系数小。日本三菱公司研制的双马来酰亚胺改性三嗪树脂浸渍敷铜板,耐浸焊性在300℃、10min以上。

作为先进增强材料的芳纶纤维由于具有低的介电损耗和介电常数等优异性能,也适宜制作印制板的增强材料。由于分子结构的特点,芳纶线膨胀系数为(-4~-2)×10-6/℃[玻纤为(4~5)×10-6/℃],采用芳纶纤维与树脂复合制成的层合基板,其线膨胀系数可调整到(6~7)×10-6/℃。这样,与陶瓷载体相匹配,减少了陶瓷多层封装电路板开裂的可能性,解决了陶瓷与基板热匹配的问题。同时,还比相同的玻璃纤维复合材料基板轻20%左右。美国杜邦公司1982年开始出售芳纶复合材料印制电路板,其抗拉强度高、尺寸稳定性好,有效地抑制了树脂基体与铜因受热而引起的膨胀分层,尺寸稳定性佳。日本帝人公司也将它的Technora芳纶用作无引线陶瓷基片载体的增强材料,制成电子工业用特种印制线路板。此外,日本东洋纺公司也开发了一种具有高尺寸稳定性和高抗湿性的柔性印制线路板,采用聚间苯二胺纤维无纺布浸渍环氧类基体树脂制得,与杜邦公司的Kevlar-49相比,具有更低的吸水性和更好的机械加工性。

另外,为适应某些特殊要求,还研制生产了具有特殊性能的印制板,如具有屏蔽特性、抗紫外线、高频段用的高性能板。

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作者:电路板维修培训网 来源:www.pcb6.net

发布时间:18-05-25 10:50

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