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I P C - 7 35 1 B CN 2 0 1 0 年 6 月 6 . 1 总 则 印 制 板 结 构 从 基 本 的 印 制 线 路 板 ，到 非 常 复 杂 的 芯 板 差 异 很 大 。 然 而 ，一 些 选 择 标 准 对 于 所 有 印 制 板 结 构 是 相 同 的 。 为 了 帮 助 选 择 ， 表 6 - 2 列 出 了 影 响 系 统 性 能 的 设 计 参 数 和 材 料 性 能 ， 所 有 这 些 都 与 印 …
201 0 年 6 月 IPC - 7351BCN
表 6 - 1 印制板基板对比
类型
上 要 优 点 土 要 缺 点 评价
有 机 基 材 基 板
环 氧 树 脂 纤 维 玻 璃
尺 寸 稳 定 ，重 量 变 化 不 大 ，可
返 修 性 好 、 电 介 质 属 性 稳 定 ，
传 统 板 的 加 工 。
导 热 性 ；X 、Y 和 Z 轴 的 热 膨
胀 系 数 (C T E )
由 于 其 较 高 的 X - Y 平 面 热 膨 胀
系 数 （C T E )，其 应 用 应 该 限 制
为 温 度 变 化 小 的 环 境 中 和 / 或
小 封 装 的 应 用 中 。
聚 酰 亚 胺 玻 璃 纤 维 具 备 与 环 氧 树 脂 玻 璃 纤 维 相 同
的 优 点 ，此 外 ，还 有 较 高 的 .X-Y
平 面 热 膨 胀 系 数 （C T E )。高
张 力 ( 丁g )
导 热 性 ；Z 轴 热 膨 胀 系 数
(C T E ) ; 易受潮
与 环 氧 树 脂 纤 维 玻 璃 相 同
环 氧 树 脂 芳 族 聚 酰
胺 纤 维
具 备 与 环 氧 树 脂 纤 维 玻 璃 相 同
的 优 点 ，重 量 最 轻
导 热 性 ；Z 轴 热 膨 胀 系 数
( C T E ) ；树 脂 微 裂 纹 ；吸水
纤 维 容 积 率 可 控 以 调 整 X - Y 的
热 膨 胀 系 数 （C T E )。为 了 减 少
树 脂 微 裂 纹 ，树 脂 选 择 很 关 键 。
聚 酰 亚 胺 芳 族 聚 酰
胺 纤 维
具 备 与 环 氧 树 脂 芳 族 聚 酰 胺 纤
维 相 同 的 优 点 ，基 板 尺 寸 、 重
量 、 可 返 修 、 电 介 质 属 性
导 热 性 ；Z 轴 热 膨 胀 系 数
( C T E ) ；树 脂 微 裂 纹 ；吸水
与 环 氧 树 脂 芳 族 聚 酰 胺 纤 维 相
同
聚 酰 亚 胺 石 英 （与
硅 熔 合 ）
具 备 与 聚 酰 亚 胺 芳 族 聚 酰 胺 纤
维 相 同 的 优 点 。_X-Y热 膨 胀 系
数 （C T E )
导 热 性 ；Z 轴 热 膨 胀 系 数
( C T E ) ；钻 孔 ；可 获 得 性 ；成
本 ；要 求 低 树 脂 含 量
纤 维 容 积 率 可 控 以 调 整 X - Y 的
热 膨 胀 系 数 （C T E ) ; 钻 头 磨 损
率 比 纤 维 玻 璃 的 钻 头 磨 损 率 高 。
纤 维 玻 璃 / 芳 族 聚
酰 胺 复 合 纤 维
具 备 与 聚 酰 亚 胺 芳 族 聚 酰 胺 纤
维 相 同 的 优 点 。无 表 面 微 裂
纹 、Z 轴 热 膨 胀 系 数 （C T E )
导 热 性 ；X 、Y 轴 热 膨 胀 系 数
( C T E ) ；吸 水 、 工 艺 溶 液 回 收
树 脂 微 裂 纹 限 于 内 层 ，不 会损
坏 外 部 电 路 。
纤 维 玻 璃 /P TF E® 层
压板
电 介 质 常 数 、 耐 高 温 与 环 氧 树 脂 纤 维 玻 璃 相 同 、
低 温 稳 定 性 、 导 热 性 、X 、 Y
轴 热 膨 胀 系 数 ( C T E )。
适 合 于 高 速 逻 辑 应 用 ，与 环 氧
树 脂 纤 维 玻 璃 相 同 。
挠 性 电 介 质
重 量 轻 、 热 膨 胀 系 数 （C T E )
问 题 最 少 、 构 造 挠 性
尺 寸 、成 本 、Z 轴 膨 胀
刚 挠 板 可 提 供 折 中 方 案 。
热 塑 塑 料 三 维 构 造 、较 低 的 批 量 成 本
高 注 模 安 装 成 本
对 这 些 应 用 相 对 新
无 机 . 材
氧 化 铝 （陶 瓷 ）
热 膨 胀 系 数 、导 热 性 、传 统 的
厚 膜 或 薄 膜 加 工 、集 成 电 阻
基 板 尺 寸 、返 修 限 制 、重 量 、
成 本 、 易 碎 、 电 介质 常 数
最 广 泛 用 于 混 合 电 路 技 术
支 撑 面
印 制 板 支 撑 面 （金
属 或 非 金 属 ）
基 板 尺 寸 、 可 返 修 性 、 电介质
属 性 、传 统 的 板 加 工 、X - Y 轴
热 膨 胀 系 数 （C T E ) 、硬 挺 性 、
屏 蔽 、 冷却
重量 金 属 芯 的 厚 度 / 热 膨 胀 系 数
(C T E ) 能 够 与 板 的 厚 度 一 起 变
化 ， 以 调 整 复 合 材 料 的 总 CTE
有 支 撑 芯 的 顺 序 加
工板
与 印 制 板 支 撑 面 相 同 。
重量
与 印 制 板 支 撑 面 相 同
分 立 导 线
高 速 互 连 、 良 好 的热传 导 性 和
电气 特 性
特 许 的 工 艺 、要 求 专 用 设 备
与 印 制 板 金 属 支 撑 面 相 同
抑 制 芯
陶 瓷 覆 铜 板
具 备 与 氧 化 铝 相 同 的 优 点
可 返 修 性 、 兼 容 的 厚 膜 材 料
厚 膜 材 料 仍 在 开 发 中
粘 接 有 抑 制 金 属 芯
的印制 板
具 备 与 粘 接 到 低 膨 胀 金 属 芯 的
板 相 同 的 优 点 、硬 挺 性 、 导热
性 、重 量 轻
成 本 、微 裂 纹
油 墨 和 印 制 板 的 厚 度 可 变 ， 以
调 整 复 合 材 料 的 总 热 膨 胀 系 数
(C T E )o
顺 从 层 结 构
基 板 尺 寸 、 电 介 质 属 性 、X-Y
轴 热 膨 胀 系 数 （C T E )
Z 轴 热 膨 胀 系 数 ( C T E )、 导
热性
顺 从 层 可 缓 冲 陶 瓷 封 装 与 基 板
之 间 的 C T E 差 别 。
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IPC-7351B CN
2010 年 6 月
6 . 1 总则 印 制 板 结 构 从 基 本 的 印 制 线 路 板 ，到非常复杂的芯板差异很大。然而，一些选择标准对于所
有印制板结构是相同的。为了帮助选择，表 6 -2 列出了影响系统性能的设计参数和材料性能，所有这些都
与印制板类型无关。表 6 -3 列出了这些应用中最常用的材料属性。
表 6-2 P C B 结构选择注意亊项
设计参数
材料属性
转化温度
热膨胀
系数
导热性 拉伸模量 挠曲模量
电介质
常数
体积
电阻率
表面
电阻率
吸湿性
温度和电源周期
X X X X
振动
X X
机械冲击
X X
温度与湿度
X X X X X X
电源密度
X X
芯片载体尺寸
X X
电路密度
X X X
电路速度
X X X
表 6-3 P C B 基板材料属性
材料
材料属性
玻璃转化
温度
X Y 热膨胀
系数
导热性
X Y 拉伸
模量
电介质
常数
体积电
阻率
表面电
阻率
吸湿性
测量单位
°c PPM/°C (辻4) W/M°C PSIX 10"6
在 1MHz
欧姆/cm
欧姆
百分比
环氧树脂纤维玻璃
125 1348 0.16 2.5 4.8 io 12 1013 0.10
聚酰亚胺纤维玻璃
250 1246 035 2.8 48 io14 1013 035
环氧树脂芳族聚
酰胺纤维
125 6-8
0.12 4 4
3.9 io 18 1016 0.85
聚酰亚胺芳族聚
酰胺纤维
250 3画7 0.15
4 0
3.6 io12 1012 L50
聚酰亚胺石英
250 6-8 030
4 0
io9 108 0.50
纤维玻璃/特氟纶
75 20 0.26
0.2 2.3
io 10 1011 1.10
热塑树脂
190 25-30
3-4
io 17 io 13
N/A
铝氧化铍
N/A 5^7
21.0 44.0 8.0 1014
铝 (6061. 丁-6)
N/A
23.6 200 10
N/A
io6
N/A
铜 (CDA101)
N/A
17.3 400 17
N/A
io6
覆铜板
N/A
3-6 1
50XY/20Z 1.7 画22 N/A
io8
N/A
注 ：
1 .可根据树脂、基材材料、基材厚度及加T 方法调节不同属性的材料。
2 . 通过基材材料可控制X 和 Y 方向的膨胀，只 有 Z 方向的膨胀是不受限制的。T g 与所釆用的增强树脂系统相同。
3 . 当釆用时，顺从层将符合基材和陶瓷元器件的热膨胀系数（CT E)，因而减少了元器件和印制板之间的应变。
4 .张 力 （T g )值低时，取决于测试方法和树脂含量百分比。
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6 . 1 . 1 类 型 一 般 情 况 下 ，印制板结构分为四种：有机基材、无机基材、支撑面及芯板。
6 . 1 . 2 热膨胀 不 匹配 当使 用 低 膨 胀 系 数 表 面 贴 装 元 器 件 时 ，无引线器件与印制板结构之间会存在热膨
胀不匹配的问题。如果组件受到热冲击、热循环、 电源周期和较高的运行温度的影响，这种不匹配将会
使焊点断裂。焊点失效前的疲劳周期数取决于器件和印制板结构之间的热膨胀不匹配、超过组件必须运
行的温度范围、焊点厚度、部件尺寸和电源周期。例如 ，如果器件或封装与印制板结构之间存在明显的
温差，电源周期可能引起不希望有的热膨胀不匹配。
6 . 2 有 机 基材有 机 基 材 最适合于有铅芯片载体。对于无铅芯片载体和某些B G A 封装，封装和基板之间
的热膨胀不匹配会引发问题。此外 ，平整度、刚性和导热性要求可能会限制其使用。最终，还应该注意
封装尺寸、I/O 数、热循环稳定性、最高运行温度以及焊点的柔韧性。
6 . 3 无机基 材 通 常用于 厚 膜或薄 膜 技 术的无 机 陶瓷基材 ，尽管比较昂贵，但适用于有铅和无铅芯片载
体设计。供应商可将厚或薄膜电阻直接集成到陶瓷结构上，将电容埋入内层，这样可增加密度并提高可
靠性。但是，这种印制板结构的维修性是有限的。陶瓷材料通常为氧化铝，似乎对于无引线陶瓷芯片载
体是理想的，因为其具有相对高的导热性。然而，这种结构的尺寸极限值是100mm的正方形。陶瓷印制
板结构的主要应用领域有三个：陶瓷混合电路、陶 瓷 多 芯 片 模 块（M C M .-L)及陶瓷印制板。
6 . 4 可选的印制板结构
6 . 4 . 1 支撑面印制板结构支撑金属或非金属面 可用于传统的印制板或定制加工的印制板， 以提高印制
板性能。根据需求，支撑面可以是电气功能性的，也可以作为结构加强件、散热片和/ 或 C T E 约束。
6 . 4 . 2 高 密 度 印 制 板 技 术 各 种 有 机 介 质都 可 以 做 高密 度 、顺序加工、多层印制板。釆用薄铜箔制作印
制板，制造商可制作出非常窄的导体和间隙，通过釆用更小的机械钻头、激光切割、照相平版或等离子
工艺可为层与层的互连提供更小的盲孔和/ 或埋孔。
对于高互连密度，这种系统的主要优点是导通孔能小至0/10 mm [0.00394 in]或更小，导体宽度可小至0/12 mm
[0.00472 in]0 因此，这种技术可满足于一些要求较少信号层的应用，同时又可提供另外的电源层和接地层。
更详细的高密度印制板设计指南参见IPC-2226。
6 . 4 . 3 芯 板 结 构 与 支 撑 平 面 一 样 ，一个或更多的支撑金属或非金属面可作为芯板结构中的增强板、散
热片和/ 或 C T E 约束。
6 . 4 . 4 瓷 化 金 属 （金属芯）结 构 低 膨 胀 系 数 金 属 （如铜箔因瓦合金）的整体芯板能够降低瓷化金属结
构 的 CTE，因此它能够与陶瓷芯片载体的C T E 紧密匹配。而且，这种结构的尺寸实际上是不受限制的。
但是陶瓷的低熔点要求对应的导体、电介质和电阻墨为低燃点的。
7 表面赃装技术组装时需考虑的事项
较小尺寸的表面贴装元器件以及将他们贴装在一面或两面的印制板上的方案可以大大减少印制板的大
小。SM T组装类型基本是由所使用的表面贴装元器件类型决定；见 7 .1 节对类型和分类的说明。
7.1 S M T 组 装 工 艺 顺 序 S M T 组件是通过再流（红外、热风再流、激光、传导、汽相 和/ 或波峰焊接工艺）
焊接的，主要取决于表面贴装器件和通孔插装元器件的混合情况。单 面 板 SM T 工艺顺 序如图7 -1 所示。
印刷焊膏、贴装元器件、再流焊接及清洗。对 于 双 面 SM T 组装，将板翻转后重复前述的SM T 工艺顺序。
双 面 SM T 组装工艺只是简单的S M T 工艺的顺序组合。但是，应该计算元器件重量与表面张力之比，以
确定是否需要在第二次再流焊接工艺之前额外加固重的元器件。
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