PCB加工對覆銅板CTI影響及機理分析

王創(chuàng)甜 溫東華（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523039）

PCB加工對覆銅板CTI影響及機理分析

王創(chuàng)甜 溫東華
（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523039）

模擬PCB工廠加工高CTI覆銅板過程。從材料規(guī)格的選擇到PCB加工的整體加工進行分析對板材CTI的影響。PCB從材料選擇，材料的銅厚、CTI樹脂層厚度均對板子的CTI產(chǎn)生影響；PCB加工的不同工序?qū)TI表層樹脂層也會造成板子CTI的變化。

高相比漏電痕跡指數(shù)；覆銅板；印制電路板加工；粗糙度；銅厚；樹脂厚度

1 前言

查找文獻[1]及目前大部分的資料中研究均是從材料配方上提高覆銅板的相比漏電起痕指數(shù)（CTI），及規(guī)范CTI測試方面，通過材料配方提升達到提高覆銅板CTI的課題，CCL生產(chǎn)工藝及PCB工序流程對CTI影響的研究較少。覆銅板的耐漏電起痕性通常用CTI值，按照IEC-112標準方法《基材、印制板和印制板裝配件的相比漏電起痕指數(shù)的測試方法》[2]。在使用高CTI覆銅板中，為什么覆銅板材料在制作成PCB 板材之后，經(jīng)常會出現(xiàn)CTI不能達標現(xiàn)象，這是本文研究的重點內(nèi)容。

表1 CTI值等級

本文研究按照如下圖1的PCB加工流程進行驗證，分析CTI影響并嘗試進行機理分析。

2 PCB選材對CTI影響

2.1 不同樹脂層厚度對CTI影響

高CTI覆銅板板材為高CT粘結(jié)片，板子中間均為常規(guī)材料PP組成，高CTI板材結(jié)構(gòu)如圖2，并按照表2設(shè)計的板子進行CTI測試，分析不同介質(zhì)層厚度對板子CTI影響。

根據(jù)以上1.5 1/1厚度設(shè)計，選用不同粘結(jié)片模擬板子表面的樹脂層厚度，對該板子將表層樹脂層厚度進行切片分析，測試結(jié)果見如表3，并對板子進行CTI測試。

通過切片對不同樣品的表層樹脂層厚度及樣品測試CTI的對比：

圖1 PCB加工流程

圖2 高CTI板材結(jié)構(gòu)

表2 高CTI板材設(shè)計

表3 銅箔表面粗糙度與CTI

（1）通常使用1080、2116結(jié)構(gòu)的粘結(jié)片，粘結(jié)片的表層樹脂層厚度偏低，CTI測試值不能達到600V的高CTI要求；

（2）使用7628的玻纖結(jié)構(gòu)，隨粘結(jié)片的樹脂含量增加樹脂層厚度加厚，樹脂層厚度達到20 mm左右即可滿足板子CTI600V要求。

2.2 板材銅厚對CTI影響

PCB工廠在選擇材料時，在保證以上介紹的樹脂層厚度，銅箔厚度同樣是一個對CTI影響較大的一個因素。不同銅箔造成不同板子的表面粗糙度，表面粗糙度影響材料板子表層樹脂與藥水反應影響。

如表3表示不同基材粗糙度條件下CTI數(shù)據(jù)，粗糙度對比圖3。

圖3 SEM板面粗糙度表征

對于表面粗粗糙度表征及不同銅厚、粗糙度板材的對應CTI測試，于圖4小結(jié)如下：

（1）使用Rz表征板子表面粗糙度，銅箔厚度越厚表面粗糙度越大，粗糙度形成類似線性關(guān)系；

（2）不同銅厚板子與CTI測試值存在對應關(guān)系，銅厚越厚板子的粗糙度越大，CTI測試值降低；

（3）銅箔厚度超過3 oz及以上，銅箔的表面粗糙度明顯增加，導致板子測試CTI值出現(xiàn)明顯下降。

圖4 銅厚、粗糙度板材的對應CTI

3 PCB加工工序?qū)Π遄覥TI影響

3.1 高溫烤板對板材CTI影響

很多PCB工廠會對開料板子進行一定溫度、時間的烤板處理。

通常PCB烤板，驅(qū)除板中游離水分從而提供材料耐熱性。模擬試驗分別分析不同的烤板條件是否對板材CTI造成影響，見表4。

（1）較低溫度的開料烤板對板材CTI并無影響，而高溫長時間的烤板可能引起樹脂的高溫變化，CTI值出現(xiàn)降低；

（2）高溫長時烤板可能引起板材樹脂老化，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg降低。

表4 烤板條件與CTI值

3.2 阻焊油墨種類對板子CTI影響

對相同的CTI板子設(shè)計使用不同油墨進行對比，分析不同油墨對板材CTI 影響。如下分別安排目前PCB常用的兩家廠商P、S兩家的油墨進行對比，并分析不同廠家油墨板子測試的CTI結(jié)果（圖5）。

圖5 阻焊油墨比較

（2）S油墨元素分析，成分包括C、O、Si、S、Cl、Ba、Ca、Mg、Al元素，元素成分多了Mg、Al，SiO2成分相對較少，填料成分多了Mg(OH)2和Al(OH)3，填料成分較多，呈現(xiàn)片狀。

3.3 阻焊油墨褪洗對CTI影響

PCB稱油墨清洗的過程為“返洗”，返洗通常處理方式：使用10%NaOH堿液，將批量需要返工的板子在堿液中浸泡30 min左右，即可將板面的油墨清洗掉。

The analysis of the influence and mechanism of PCB manufacturing to CTI of CCL

WANG Chuang-tian WEN Dong-hua

This paper made simulation of PCB plant processing high CTI copper clad laminate process with the whole processing process from the selection of material specifications to PCB processing respectively, analyzed the influence of CTI sheets. The factors of material selection, material thickness of copper, CTI resin layer thickness all affected board CTI. The change of different processes on the CTI during PCB processing including surface resin layer can also cause CTI change.

High CTI; CCL; PCB Processing; Roughness; Copper Thickness; Resin Content

TN41

A

1009-0096（2015）02-0024-03