2018/04/11 • no comments

电子零件掉落或BGA锡裂一定是SMT制程问题迷思(7)？铜箔焊垫与PCB板材间的结合力(bonding-force)

铜箔焊垫与PCB板材间的结合力(bonding-force)

现今的PCB制程已经将CCL(Copper Clad Laminate，铜箔基板)当成标准材料了，而每家CCL厂也都会在其提供给客户的产品规格当中明定其CCL铜箔的剥离强度(Peel Strength)，从这些规格中我们可以清楚的发现使用1.0oz铜箔厚度的剥离强度硬是比使用0.5oz来得高，而且不同型号及不同厂家间CCL的剥离强度也有所不同，所以想要增强铜箔与PCB板材的结合力就必须慎选CCL规格。

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何谓CCL (Copper Clad Laminate)？

随着技术及工业分工的演进，铜箔基板(Copper Clad Laminate, CCL)已经成为现今印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB)制作的标准原料之一，早期的时候PCB板厂还得自己将铜箔黏贴在绝缘基材上，现在则已经不太需要了。

现今的PCB基本上由下列四大材料组成，分别为：

铜箔(Copper Foil)
补强织物材(Reinforcement)
树脂(Resin)
填充材(Fillers)

其中铜箔为电源层、接地层与电子讯号传递层之用，而CCL则是在一片硬性的绝缘基材表面均匀地被覆上一层铜箔而成，绝缘层及铜箔的厚度一般会根据大部份客份需要而有标准规格，但也可以客制增减。依据需要，CCL可以有单面铜箔及双面铜箔两大分类。

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现代的PCB板厂基本上只要依照客户制定的Gerber档选择需要的CCL，然后在CCL的铜箔上蚀刻出线路(Trace)，并于相邻CCL中间贴上PP（Prepreg，胶片）隔绝避免不同CCL铜箔层之间不该出现的短路后，再用导通孔(vias)连接层间线路（类似大楼打通楼梯）就可以完成PCB了。

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CCL的分类

CCL(铜箔基板)一般会依据不同的基材材质而有不同的等级与应用，PCB基材材质分别为纸质基板、复合基板及FR4基板三大类，其特性与用途也各有不同。

「纸质基板（FR-1、FR-2）」以酚醛(phenolic)树脂与牛皮纸制成，等级较低，其最大优点为成本低廉，售价便宜，但是结构强度则较差，而且只能制作成单层印刷电路板。纸质基板使用的范围很广，但多为线路简单、技术层级较低的产品，例如遥控器、电视机、收音机、电脑键盘…等产品，其内部使用的印刷电路板大多是由纸质基板加工而成。

「复合基板（CEM系列）」则使用环氧树脂(epoxy)为原料，补强织物材质则为玻璃纤维布与牛皮纸或玻璃纤维纸，其强度较纸质基板为佳，因此能承载较高的重量。复合基板因为耐用性与价格位于尴尬区域，所以使用量反而比较少，主要用在电视游乐器及十七吋以上的电脑萤幕。

至于「FR-4基板」则是目前铜箔基板中最高等级者，树脂为环氧树脂，补强织物则为多层玻璃纤维布(Glass Fiber, GF)密合压制而成。FR4基板普遍应用在电脑零组件、手机及周边配备，例如电脑主机板、硬碟机、手机主板等产品使用的印刷电路板都是由FR4基板加工制成。

备註：
FR是【Flame Retardant（阻燃）】的英文缩写，用以表示该材料符合标准UL94V-0。FR-4名称当初由NEMA于1968年所创建。

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