捷配详解pcb板材关键参数解读-ag九游会官网

pcb板材是指覆铜基板，是制造电路板的最主要材料。板材的一些关键性能参数对电路板的生产加工、元器件贴装焊接、电子产品的功能实现以及产品的使用环境或寿命等都将产生一定程度的影响，所以掌握板材的关键参数在实际应用中非常有必要，下面让捷配为您详解。pcb板材的关键性能参数有十数项，可以分为3大类，分别是热性能、电性能以及机械性能三类参数，这在捷配九游会登陆官网计价下单时也能看到每个板材的说明书，详细描述了热性能、电性能、机械性能。a、热性能参数：1、tg值（玻璃化转变温度）2、td值（热分解温度）3、cte值（热膨胀系数）4、t260 & t288值(耐热裂时间)5、热应力测试6、可燃性（阻燃等级）7、  rti值（相对热指数）b、电性能参数：1、表面电阻率2、体积电阻率3、电解质击穿电压4、耐电弧性5、cti值（相对漏电起痕指数）6、dk值（介电常数）7、df值（介质损耗）caf性能（耐离子迁移性）c、机械性能：1、抗弯强度2、剥离强度3、吸水率对于以上的板材关键参数，下面我逐一进行解读，为大家说明该参数的原来及对产品的影响，便于大家在设计产品时选用匹配合适的材料。tg值，即玻璃化转变温度：pcb板材的树脂有三种力学状态，分别是玻璃态、高弹态和粘流态。玻璃态：在低温时材料为固体状，与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的变形，此状态我们称为玻璃态。高弹态：当温度升高到一定范围后，材料形变明显增加，并在随后的一定温度区间内形变相对稳定，此为高弹态。粘流态：当温度继续升高，材料形变量又逐渐增大，材料逐步变成粘性的流体，此时形变不可恢复，此状态称为粘流态。我们把玻璃态与高弹态之间的转变称为玻璃化转变，它所对应的温度就是玻璃化转变温度。目前用于玻璃化转变温度测定的方法有：差热分析法（dsc）、动态力学性能分析法（dma）、热机械分析法（tma）、核磁共振法（nmr）、动态介电分析法（deta），目前主要采用的是差热分析法（dsc）。差示扫描量热分析（differential scanning calorimetry，简称dsc）。dsc测试原理基于热力学第一定律，即能量守恒定律。当测试样品与参比样品发生相变或热转变（如玻璃化、融化、结晶等）时，将释放或吸收热量，导致样品和参比的温度发生变化。dsc测试就是通过测量样品与参比的温差来记录这种热量的变化。dsc仪器主要由样品层、参比层、加热层、温控系统和测温系统组成。样品层和参比层分别装有待测样品和参比样品，它们经过精确称量后放置在测量室内，并通过加热器进行加热。温控系统则负责控制加热的温度变化，通常采用恒定升温速率的方式。测温系统则通过热电偶或热电阻等传感器，测量样品与参比的温差。tg值相对越高的板材，其耐高温和抗形变能力越好，应用中的优点体现在以下方面。在pcb生产过程中，tg越高其变形量越小、尺寸稳定性也越好，这对于高多层、高精度、高密度线路的pcb非常重要。尺寸稳定即意味着各层线路的图形变形量更小，设计需要预留的位置精度冗余更小，布线的密度可以更高，因此可以实现pcb更加小型化和轻薄化；同时焊盘、孔的位置精度也更高，有利于焊接生产。在焊接时，tg越高其在高温焊接时的耐热性能越好，保证高性能板在焊接时具有较小或极小的形变，使smd等引脚与板面焊盘之间形成较小的剪切应力和拉应力、提高焊点质量（或均匀一致性），提高组装可靠性。td值，基材的热分解温度：它表示电路板板材的热分解温度，是指板材的树脂受热失重5%时的温度，作为印制电路板的基材受热引起分层或性能下降的标志。现厂采用热重量分析法（tga）来测量。当板材加热到超过其td温度时，板材的树脂分子链将遭到破坏，造成不可逆转的性能下降，这是一项指导板材使用的重要参数，以下是常用板材的热分解温度范围。在采用回流焊或波峰焊生产时，通常实际焊接温度在210~240℃，远低于板材的热分解温度，所以正常焊接的情况下非常安全，不会对板材造成任何损伤。cte值，热膨胀系数：cte是衡量基材耐热性能的又一重要指标，它是指材料受热后在单位温度内尺寸变化的比率，以每摄氏度变化百万分之几表示 (ppm)，基材的cte在x、y方向和z方向不同。目前主要采用热机分析法（tma）来测量。x, y 方向热膨胀系数是板材水平方向的热膨胀系数，是表征水平方向的变形量，主要是对pcb生产中各层线路图形变形量、焊盘及孔位置精度产生影响，此外在焊接时会因变成产生剪切或拉应力。x, y 方向热膨胀系数一般表示的是在30~130℃温度范围内的尺寸变化率。还有另外一种表示方式,即基板从50℃等速升到260℃条件时的x, y方向的尺寸变化率。但是在水平方向上由于树脂被其中作为增强材料玻璃布的牵制, 在环境温度提高,树脂产生形变时, 覆铜板的x, y 方向热膨胀系数都表现得变化不太明显，目前普遍情况在11~15ppm/℃。z方向热膨胀系数是板材厚度方向的膨胀系数，表征厚度方向的变形量，板材受热膨胀后由于树脂的膨胀尺寸大于孔壁的铜层膨胀尺寸, 对孔壁铜层产生拉伸应力,会影响金属化孔的质量。z 方向热膨胀系数是在升高温度 50~260℃的条件下, 测量z方向的总膨胀尺寸变化率。由于温度在基材 tg 以下，与达到 tg及以上变化率表现出很大的差别，因此, 一般将厚度方向 (z方向) 的热膨胀系数分为在tg温度点以下和tg温度点以上，通常tg温度点以上的热膨胀系数是tg温度点以下的5~6倍。不同品牌、不同树脂体系、不同tg的板材都有所差异，但相差不大，一般tg点以下要求≤60ppm/℃，tg点以上要求≤300ppm/℃，目前实际情况是fr-4板材tg点以下在40~60ppm/℃，tg点以上在200~300ppm/℃。t260，t288：这是pcb上的一个重要参数，它是采用tma法将板材逐步加热到260℃、288℃定点温度，然后观察pcb在此强热环境中，能够抵抗z轴膨胀多久而不致裂开，此种忍耐时间即定义为耐热裂时间。耐热裂时间是一个非常客观且非常实用的评价板材耐热性能的参数，设计人员在选择、判断板材好坏时参考耐热裂时间比tg值更为贴切。热应力测试：物体内部温度变化时，只要物体不能自由伸缩，或其内部彼此约束，则在物体内部产生应力，这种应力称之为热应力。组成pcb的材料包括树脂、玻璃纤维布、铜箔、化学镀铜层、电镀铜层、阻焊油墨，这些材料的热膨胀系数各不相同，有些相差极大，温度变化时必然产生热应力。热应力测试是模拟焊接过程的极限焊接条件下，基材或pcb在焊接过程中，经过高低温变化后受到热应力作用是否破坏材料结构性能。目前常采用的测试方法是把常温样品浮于288℃焊锡槽液面，保持10 1/-0秒，自然冷却至室温，然后检查有无板材有无分层、起泡、露织物、白斑、碎裂或空洞等。可燃性：指材料可耐燃烧程度等级。目前广泛采用的是ul94燃烧性试验标准。由ul机构（美国保险商实验所underwrite laboratories inc.）制订。ul94共12个防火等级：hb，v0,v1,v-2,5va,5vb,vtm-0,vtm-1,vtm-2,hbf,hf1,hf2。其中vtm-0、vtm-1、vtm-2适用于塑料薄膜，hbf、hf1、hf2斯适用于发泡材料。塑料阻燃等级由hb、v-2、v-1向v-0逐级递增，我们pcb适用此标准。ul94hb为水平燃烧测试，ul94v为垂直燃烧测试试样要求：125mm×13mm×原厚（最大不超过13mm),94hb至少6根，94v至少20根。由于ul94燃烧性试验的方法和评定标准较为复杂，为了便于理解掌握，以下对评定标准做一个简要介绍。ul94hb级评定：厚度在3.0-13mm的试样的燃烧速率不大于40mm/min；或厚度小于3.0mm的试样的然烧速率不大于75mm/min,或在100mm标线前熄灭。ul94v级评定：v-0:对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在10秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。v-1:对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。不能引燃30cm下方的药棉。v-2:对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。可以引燃30cm下方的药棉。关于捷配：杭州捷配信息科技有限公司成立于 2015 年，是一家致力于打造 ecms 电子产业协同制造超级工厂的平台型高新技术企业。总部设立于杭州，聚焦于 pcb 和 pcba 制造服务，主要为消费电子、汽车电子、通讯设备、工业控制、仪器仪表、智能终端等相关行业提供一站式服务。