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一、FR-4板材之持续革新

简言之,电路板基材主要包括铜箔、树脂、以及补强材等三大原料。然而,若再深入研究现行基材及检视其多年来的变革时,却会发现基材内容的复杂程度着实令人难以想像。由于电路板厂家对于无铅时代基材品质的要求日益严苛,致使树脂与基板之性能与规格,无疑地将更趋复杂。基材供应商所遭遇的挑战,是必须在客户各种需求间找出最佳的平衡点,以期获得最经济的生产效益,并将其产品数据提供给整体供应链作为参考。

二、主导基板规格的业界趋势

正在进行中的多项产业趋势,将促使重新配方板材的应市与采用,这些走向包括了多层板设计潮流、环保法规、以及电性需求等,现分述于下:

1、多广板的设计走向

目前PCB的设计趋势之一就是提高布线密度,欲达此种目标的方法有三种: 首先是缩减其线宽线距,使单位面积内可容纳更多更密集的布线;其次是增加电路板层数;最后则是减小孔径及焊垫之尺寸。

然而,当单位面积内的线路愈布愈多时,其工作温度势必会上升。再者,不断增加电路板层数之际,也势必使得完工板同步变厚。否则就只能搭配较薄的介质层进行压合,以维持原先的厚度。PCB愈厚者,其通孔壁因积热所造成的热应力将越形增加,进而使得Z方向热胀效应变大。选用较薄的介质层时,则意味着必须使用胶含量较多的基板与胶片;但胶含量较多者,又会造成通孔Z方向热胀量与应力的再增。此外,减小通孔之孔径,不免又使得纵横比变大;因此为确保镀通孔的可靠度,所用之基材就必须具备较低的热膨胀以及较佳的热稳定性,才不致功亏一篑。

除上述因素外,当电路板组装元件密度增加时,则其导通孔布局亦将排列的更为紧密。但此举却会使得玻璃束漏电之情势更趋紧张,甚至在孔壁间的基材玻纤中发生桥接现象,进而导致短路。此种阳极性丝状漏电现象(CAF)正是目前无铅时代对板材关注的主题之一,当然新一代的基材必须具有更佳的抗CAF能力,才不致于无铅焊接中状况频出。

2、环保法规

环保规章对于基材方面,在政治介入下又增加许多额外要求,例如欧盟之RoHS与WEEE等多项指令,都将会影响板材规格之制订。

在众多法规中,RoHS限制焊接时的铅含量。锡铅焊料已在组装厂行之多年,其合金之熔点为183℃,而熔焊制程温度一般约为220℃。

无铅主流焊料之锡银铜合金(如SAC305其熔点约为217℃ ,通常熔焊时的峰温将高达245℃。焊接温度上升,代表着基材必须具备更好的热稳定性,才能忍受多次熔焊所带来的热冲击。

RoHS指令也禁用某些含卤素的耐燃剂,包括聚臭联苯PBB及PBDE等。然而,PCB基材中最常用耐燃剂之四臭丙二酚TBBA,其实并不在RoHS的黑名单上。尽管如此,由于含TBBA的板材在升温时会产生不适当的灰化反应,致使某些整机品牌商仍考虑改采无卤材料。

3、电性要求

高速、宽频、与无线射频之应用,迫使板材还需具备更好的电性表现,亦即介质常数Dk与散失因素Df,不但必须抑低而且更须全板面中表现稳定,并还应妥备可控制性。符合此等电性需求者,同时还不得不在热稳定性出现逊色,唯其如此,其市场需求量与占有率方得以日益增加。