電子零件掉落或BGA錫裂一定是SMT製程問題迷思(7)?銅箔焊墊與PCB板材間的結合力(bonding-force)

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銅箔焊墊與PCB板材間的結合力(bonding-force)

現今的PCB製程已經將CCL(Copper Clad Laminate,銅箔基板)當成標準材料了,而每家CCL廠也都會在其提供給客戶的產品規格當中明定其CCL銅箔的剝離強度(Peel Strength),從這些規格中我們可以清楚的發現使用1.0oz銅箔厚度的剝離強度硬是比使用0.5oz來得高,而且不同型號及不同廠家間CCL的剝離強度也有所不同,所以想要增強銅箔與PCB板材的結合力就必須慎選CCL規格







何謂CCL (Copper Clad Laminate)?

隨著技術及工業分工的演進,銅箔基板(Copper Clad Laminate, CCL)已經成為現今印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)製作的標準原料之一,早期的時候PCB板廠還得自己將銅箔黏貼在絕緣基材上,現在則已經不太需要了。

現今的PCB基本上由下列四大材料組成,分別為:

其中銅箔為電源層、接地層與電子訊號傳遞層之用,而CCL則是在一片硬性的絕緣基材表面均勻地被覆上一層銅箔而成,絕緣層及銅箔的厚度一般會根據大部份客份需要而有標準規格,但也可以客製增減。依據需要,CCL可以有單面銅箔及雙面銅箔兩大分類。

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現代的PCB板廠基本上只要依照客戶制定的Gerber檔選擇需要的CCL,然後在CCL的銅箔上蝕刻出線路(Trace),並於相鄰CCL中間貼上PP(Prepreg,膠片)隔絕避免不同CCL銅箔層之間不該出現的短路後,再用導通孔(vias)連接層間線路(類似大樓打通樓梯)就可以完成PCB了。

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CCL的分類

CCL(銅箔基板)一般會依據不同的基材材質而有不同的等級與應用,PCB基材材質分別為紙質基板、複合基板及FR4基板三大類,其特性與用途也各有不同。

「紙質基板(FR-1、FR-2)」以酚醛(phenolic)樹脂與牛皮紙製成,等級較低,其最大優點為成本低廉,售價便宜,但是結構強度則較差,而且只能製作成單層印刷電路板。紙質基板使用的範圍很廣,但多為線路簡單、技術層級較低的產品,例如遙控器、電視機、收音機、電腦鍵盤…等產品,其內部使用的印刷電路板大多是由紙質基板加工而成。

「複合基板(CEM系列)」則使用環氧樹脂(epoxy)為原料,補強織物材質則為玻璃纖維布與牛皮紙或玻璃纖維紙,其強度較紙質基板為佳,因此能承載較高的重量。複合基板因為耐用性與價格位於尷尬區域,所以使用量反而比較少,主要用在電視遊樂器及十七吋以上的電腦螢幕。

至於「FR-4基板」則是目前銅箔基板中最高等級者,樹脂為環氧樹脂,補強織物則為多層玻璃纖維布(Glass Fiber, GF)密合壓制而成。FR4基板普遍應用在電腦零組件、手機及周邊配備,例如電腦主機板、硬碟機、手機主板等產品使用的印刷電路板都是由FR4基板加工製成。

備註:
FR是【Flame Retardant(阻燃)】的英文縮寫,用以表示該材料符合標準UL94V-0。FR-4名稱當初由NEMA於1968年所創建。


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