2.1.2 覆铜箔板的分类

由于电子产品的需求不同，覆铜箔板又分为许多种类和规格。从板材的刚性和使用特点分类，基本分为刚性基材和挠性基材两大类。刚性基材又称刚性板，物理状态呈刚性，机械强度较高，不能弯曲或弯折使用。挠性基材又称柔性板或软板，较薄，可以弯曲或弯折使用。

1.刚性覆铜箔板

刚性覆铜箔板（Rigid Copper Clad Laminate，RCCL）由树脂、增强材料与铜箔层压制成，是目前发展最成熟，品种和类别最多的一大类印制板基材，其分类有以下几种。

（1）按基材中的增强材料不同分类

基材中的增强材料主要分为纸基、玻璃布（又称玻璃纤维布、玻纤布）基、复合基、特殊材料基四大类，每一类又按树脂成分的不同分为许多子类。印制板基材的特性，主要取决于增强材料和树脂。

① 纸基板。以浸渍纤维纸作为增强材料，再经过覆铜箔层压而制成的基材，简称为纸基板。纸基板以单面覆铜板为主（如 FR-1、FR-2、FR-3），有较好的电气性能、成本低，但是吸湿性较大，只用于一般低值消费电子产品，如收音机、电子玩具等用的印制板，不适用于高速电路用印制板和其他高可靠要求电子产品的印制板。

② 玻璃布基板（又称玻纤布基板）。玻璃布基板以玻璃纤维纺织而成的布浸渍树脂作为增强材料，通常用环氧树脂或其他高性能树脂作为浸渍材料（如 G10、FR-4/FR-5），其电气性能好、工作温度较高。有许多高性能基材都采用玻璃布基板。玻璃布基板是大多数可靠性要求较高的电子产品和高速电路印制板的优选材料。

③ 复合基板。复合基板是采用两种以上的增强材料的基板，表层和芯层采用了两种不同的增强材料。例如，芯层增强材料为环氧-纤维纸，表层增强材料为环氧-玻璃布的 CEM-1型；或者芯层增强材料为环氧-玻璃纤维纸，表层增强材料为环氧-玻璃布的 CEM-3 型。复合基板的性能较纸基板有很大改善，成本较玻璃布基板低，主要应用于民用电子和一般电子产品。

④ 特殊材料基板。特殊材料基板内包含特殊功能的金属、陶瓷或耐热热塑型基材。这些基材通常作为高导热性材料，应用于大功率器件、电源模块、汽车电子产品、高密度安装的IC封装等印制板。这些印制板对基板的散热性有越来越高的要求，基板材料的导热性能也更加成为一项重要的性能。用于这类印制板的基材有金属基材和陶瓷基材。

a.金属基材：金属基板的印制板基材，一般由金属板层、绝缘层和铜箔三部分构成。金属基的基材又根据其结构、组成和性能的不同分为三种形式，如图 2-2 所示。金属芯覆铜板的芯部材料通常有铜板、铝板、覆铜因瓦钢或钼板等，它们的特性是散热性好，机械强度和韧性较高，热膨胀性较树脂小，这些特性接近于铜箔，有利于提高金属化孔的可靠性。金属基板可以防止电磁波辐射，起到电磁屏蔽的作用。铁基板有磁力特性，可用于有磁性要求的磁带录像机、软盘驱动器内的精密电动机上。

b.陶瓷基材：陶瓷基材是在陶瓷材料上覆有铜箔，由陶瓷基材、键合黏结层和导电层（铜箔）构成。陶瓷基材热膨胀系数小、导热性好、尺寸稳定，大多作为元器件的芯片载板或组合元器件的基板，也是比较理想的表面安装用印制板的基材；但是基板尺寸较小、脆性大、硬度高，难以加工，介电常数较大。陶瓷基材的种类有很多，可按成分加以分类，如有Al₂O₃、SiO₂、MgO、Al₂O₃-SiC、AlN、ZnO、BeO、MgO、Cr₂O₃等种类的陶瓷片，目前采用最多、应用最广的是 Al₂O₃陶瓷片；还可按键合的工艺不同划分为直接键合法（DCB）和黏结层压键合法两大类。

这些能散热或耐热型的基材，所用材料的导热性能的表征特性参数有比热、热导率（导热系数）、热阻等。选用基材时，应根据所需要印制板的功能，考虑材料的特性参数，确定基材的种类。

在使用基板材料时，如果需要通过基板材料传导更多的热，起到更好的散热效果，那么就希望所用的基板材料的比热越小越好。如果需要通过基板材料能够起到隔绝热的功效，那么就希望所用的基板材料的比热越大越好。

表征材料导热性能的比热和热导率等特性参数的物理含义如下：

● 比热：是指 1g 的物质在上升 1℃温度时所吸收的热量。对于同一个物质，比热的大小与加热时的条件，如温度的高低、压强和体积的变化情况有关。

● 热导率：又称为热传导系数、热传导率、导热系数。它是表示物质热传导性能的物理量，是指当等温面垂直距离为 1m，其温度差为 1℃时，由于热传导而在 1h 内穿过1m2面积的热量（千卡），单位为千卡/（米·小时·℃）（kcal/（m·h·℃））。实际应用中，通常以热功当量换算后用瓦/（米·开尔文）（W/（m·K））或千瓦/米·开尔文来表示。如果需要基板材料负担更大的散热功效，所采用的基板材料要求具有高热导率。如果需要通过基板材料能够起到隔绝热的功效，那么就希望所用的基板材料的热导率越低越好。与印制板基材组成相关的几种材料的热导率见表2-1。

一般将不同构造所表现出的不同热导率的基板材料，划分为三种不同导热功能的等级，见表2-2。

过去在基板上所采取的散热手段，一直是使用铝材等金属板作为芯材的金属基（芯）覆铜板。但是，使用这种具有散热功能的基材制造多层印制板，存在着通孔加工工艺困难、制造成本较高的问题。日本覆铜板业近年来在制造有一定散热性需要的基板材料方面，采用覆厚铜箔（105μm、140μm、175μm、400μm）的方法，厚铜箔热容量大，散热快。日本新神户电机公司开发出了一种内层含厚铜箔（105μm）的四层预制内芯多层板（又称为“屏蔽板”）。它的热导率可以达到 2.3W/（m.K），是同样结构的一般 FR-4“屏蔽板”（4 层）的 4.6 倍，能够实现很好的散热功能。这种基板材料在导热功能上，属于上述的导热功能的第二等级。

定量描述一种物体的导热性能，可以用热导率，也可以用另外一个特性参数来表达，它就是“热阻”。热导率适于表征一种均匀材质的材料的导热性能，而作为多种材料复合的基板材料，它的导热性能更适合于用热阻来定量描述。在热传导的方式下，物体两侧的表面温度之差（简称温差）是热量传递的推动力。热阻（R_T）等于这种温差（T₁-T₂）除以热流量（P）。因此，基板材料的热阻越小越说明它的导热性好。表2-3给出了不同材料、不同基板材料的热阻。

在设计考虑印制板的散热问题时，可参照以上材料的性能，选取合适的材料。在高速电路印制板中选用表 2-2 中二级的较为合适，因为较厚的铜箔除了有散热作用外还可以作为低阻抗的接地面。

（2）按基材中的主体树脂分类

基材中的主体树脂，对基材的特性有重要影响，也能反映出基材的某些主要特性，所以按基材中的主体树脂分类也是对覆铜箔层压板基材的一种分类方法。在基材中采用的主体树脂种类有酚醛树脂、环氧树脂（EP）、聚酰亚胺树脂（PI）、聚苯醚树脂（PPO 或 PPE）、聚四氟乙烯树脂（PTFE）、双马来酰亚胺三嗪树脂（BT）、氰酸酯树脂（CE）等。用这些树脂或改性的树脂与上述增强材料结合的层压板，一般称为某树脂型覆铜箔层压板。其中改性的环氧树脂、PI、PPO、PTFE、BT、CE 与玻璃布结合制成的覆铜板具有一项或多项性能高于一般基材的水平，这些基材通称为高性能基材，适合于不同电路性能和高速、高频电路的印制板使用。

（3）按覆铜板的某一突出的性能差异分类

按覆铜板的某一突出的性能差异分类，便于选择某种特性突出的基材，从基材的名称就能知道其突出的性能。

① 按基材的阻燃性能。在有机树脂性材料中能达到 UL 标准（美国保险商试验室标准）中规定的垂直燃烧法试验的燃烧性要求 V 级的板，称为阻燃型板（又称 V0 板），它抗燃烧性能最好。依次还有V1、V2级等。阻燃型板的特点是防火性能好，不易燃烧，安全性好。

燃烧法试验达到UL标准的HB级要求的板称为非阻燃型板。我国标准中的CEPGC-31就是非阻燃型环氧玻璃布层压板。阻燃型板相当于美国 NEMA 标准中的 FR-2、FR-3、FR-4、FR-5 等，内层印有红色商标标记。我国标准是按国际通用的命名法，用材料的英文缩写并在基材代号后面加“F”表示为阻燃型板材，如 CEPGC-32F。凡是对使用中安全性要求较高的产品和有较高可靠性要求的印制板，通常都应采用阻燃型基材。

② 按介电常数性能高低。高速、高频电路印制板的应用越来越多，基材的介电常数对印制板的特性阻抗有重要影响，所以按介电常数性能高低分类，更便于高速、高频电路印制板对基材的选用。一般介电常数在频率为GHz级时能稳定在3左右，介质损耗角正切值小于或等于 10-3的基材，称为低介电常数板材，主要用于高速、高频电路印制板。高频和微波电路印制板既有使用低介电常数基材的，也有采用较高介电常数基材的，关键是考虑阻抗的匹配和低介质损耗。

介电常数在 10 以上甚至达到几十或上百的基材称为高介电常数基材，主要用于埋入无源元件的多层印制板。在多层印制板的接地层和电源层如果采用该基材，可以缩短IC与电容的连接距离，降低电路的寄生电感，有利于高速、高频电路的去耦作用，并能降低接地、电源层上产生的谐振噪声。

③ 按材料的某一突出性能。通常还可以按材料的耐热性能（表现在 T_g、T_d和 t₂₆₀或 t₂₈₈等参数）、热膨胀系数（CTE）、耐漏电起痕性（CTI）和耐离子迁移性（CAF）、无卤素环保型等特性分类。同一类耐热型基材根据玻璃化转变温度的高低又分为多个等级，这种分类方法有利于设计选择材料时找到满足某种特性的基材。

2.挠性覆铜箔板

挠性覆铜箔板（Flexible Copper Clad Laminate，FCCL）是20世纪70年代出现的一类软性印制板基材，是由金属箔（一般为铜箔）、绝缘薄膜、黏结剂三类不同材料、不同的功能层复合而成，可以弯曲和挠曲的印制板基材。挠性印制板近年来发展很快，其产量接近于刚性印制板的产量，广泛应用于便携式通信设备、计算机、打印机等。

为了降低挠性印制板的厚度，提高挠曲性和耐热性及抗剥离性能，实现高性能和薄型化，近年来开发了二层型 FCCL，它不需要黏结剂，直接由挠性绝缘材料和铜箔构成。由于不用丙烯酸黏结剂，基材在 Z 方向的热膨胀系数较小，高速信号传输时的介质损耗小，是用于刚挠结合性印制板中的挠性基材的优选材料。但是，目前该基材的供应量不如三层法基材的供应量大，成本也较高。

主要挠性板材有覆铜箔聚酯薄膜、覆铜箔聚酰亚胺薄膜、覆铜箔聚酰亚胺氟碳乙烯薄膜和薄型环氧玻璃布覆铜板（薄型FR-4）等。

（1）覆铜箔聚酯薄膜（PET）

覆铜箔聚酯薄膜的抗拉强度、介电常数、绝缘电阻等机电性能较好，并有良好的耐吸湿性和吸湿后的尺寸稳定性，缺点是耐热性差，受热后尺寸变化大，不耐焊接，工作温度较低（低于105℃）。PET适用于不需焊接的印制传输线和电子整机内的扁平电缆等。

（2）覆铜箔聚酰亚胺薄膜（PI）

覆铜箔聚酰亚胺薄膜具有良好的电气特性、机械特性、阻燃性和耐化学药品性、耐气候性等，最突出的特点是耐热性高，其玻璃化转变温度 T_g高于 220℃；缺点是吸湿性较高，高温下或吸湿后尺寸收缩率大，成本较高，安装焊接前需要预烘去除潮气。PI 适用于高速电路微带或带状线式的信号传输的挠性印制板，也是目前挠性基材中应用最多的一种基材。

（3）薄型环氧玻璃布覆铜板

薄型环氧玻璃布覆铜板是近年发展起来的一种挠性基材，除挠曲性能外，在绝缘性能、耐湿性能、尺寸稳定性等综合性能方面，薄型FR-4板要明显好于传统的FCCL，目前已应用于卷带状IC封装的载板，并且成本低于PI板。

（4）其他挠性板材

根据需求的不同，国外近年来还开发了以氟碳乙烯薄膜、芳香聚酰胺纸、聚砜薄膜及液晶聚合物（LCP）薄膜等为基片的特殊材料的挠性覆铜箔板。

在这些挠性基材中按制造工艺方法不同又分为三层法和二层法挠性基材，两者的区别在于：三层法挠性基材使用传统的工艺方法制造，即由铜箔、绝缘薄膜和黏结剂复合热压而成；二层法挠性基材是由绝缘薄膜与铜箔组成，它使用几种不同的制作工艺方法制造，但共同特点是没有黏结剂。二层法与三层法挠性基材比较，其优点是厚度薄、质量轻、挠曲性能与阻燃性更好，易于阻抗匹配，尺寸稳定性好。二层法挠性板更适合于有阻抗匹配要求的高速电路用FPC、高密度布线的FPC，以及COF、TBA、CSP等器件的载板和刚挠结合印制板的挠性部分的材料。

在以上两大类材料中还可以按用途分为一般性基材、高速电路用基材、高频电路用基材、高耐热型基材、高尺寸稳定性和绿色环保型基材等。

综上所述，印制板用的覆铜箔基材的分类、名称和主要特点可以概括在表2-4中。