IPC-2221A-2003中文版-印制板设计通用标准 - 第31页
表4-3 终涂 层表⾯ 涂镀 层 厚 度要求 代码 终涂 层⼀ 级 ⼆ 级 三 级 S 裸铜上 的 焊 料 涂 层 覆 盖 可 焊 5 覆 盖 可 焊 5 覆 盖 可 焊 e 5 T 电 镀铅锡 ( 最薄 ) ( 熔 融 的) 覆 盖 可 焊 5 覆 盖 可 焊 5 覆 盖 可 焊 e 5 TLU 非 熔 融 的电 镀铅锡 ( 最薄 ) 8.0 μ m [ 315 μ in ] 8.0 μ m [ 315 μ in ] 8.0 μ m …
环氧、硅橡胶和氨基甲酸酯是通常用来配制导
电粘接剂的树脂。环氧导电胶粘结强度最好、
硅橡胶第二、氨基甲酸酯第三。固化条件和填
料含量对材料的抗拉强度影响很大。对一特定
情况下导电粘接剂的选择应考虑结合强度、服
务温度、CTE对粘合的影响、及所要求的体积
电阻率或导电率。
4.2.5 热/电绝缘粘接剂
导热性粘接剂由环
氧、硅树脂、氨基甲酸酯和一些丙烯酸酯基材
料加填料而成。填料通常是氧化铝或氧化镁干
粉。
4.2.5.1 环氧
环氧类材料具有最大的结合强
度、最优的耐溶剂性、良好的导热性和高电
阻。作为双组分体系、催化剂的选择影响固化
条件、并最终影响玻璃化温度、因为玻璃化温
度受固化条件影响。
4.2.5.2 硅橡胶
硅橡胶的结合强度和刚性
(硬度)比环氧材料都相对较低。耐溶剂性比环
氧差。作为双组分体系、其它性能依不同配比
而定; 具有好的导热性和高电阻。
硅橡胶可以湿固化或热固化、后者是用加热促
进固化。除了氯丁橡胶、一些常温硫化(RTV)
硅橡胶和一些固化剂残余物以外、硅橡胶可与
大多数材料相接触下良好固化。某些粘合中需
要打底。
4.2.5.3 聚氨酯橡胶
聚氨酯橡胶的硬度、力
学和电学性能可以变化很大、只要改变固化剂
与树脂比例。用这种方法、材料状态可从软弹
性变为硬刚性。根据不同应用条件、有多种配
方可供选择、这是充填聚氨酯橡胶的一个优
点。
聚氨酯橡胶的特点是结合强度和刚性(硬度)比
环氧低。耐溶剂性也比环氧差: 双组份体系性
能随组成配比而
变。具有好的导热性和高电
阻。
4.2.5.4 ⽤结构粘结材料作导热粘接剂
在设
计中导热性要求不是很重要时、经热分析确定
用结构粘接材料(见4.2.2)代替导热粘接剂是
可以的、这是一个较便宜有效的备选方式。
4.3 层压材料
层压材料应从IPC-4101或
IPC-4202所列材料中选择。当执行UL要求时、
印制板制造厂使用的材料必须经UL许可。
线路板的设计应该是当加上导线/绝缘层所有
其它热源后、导线电流产生的内部温度升高、
不应使工作温度超过层压材料温限或组装件最
高持续工作温度。
线路板上部件散热会影响局部热效应、材料选
择应考虑这个因素、再加上设备内部总温升及
设备特定的操作环境温度、可认为是设备的最
高工作温度。
热点温度不应超过所选层压材料的温限。层压
材料的最高工作温度见IPC-2222。使用的材料
(覆铜箔、预浸材料、铜箔、散热片等)应在布
设总图中规定。
4.3.1 着⾊剂
最好是自然本色、因为不论
什么时候加入颜料来改变颜色、都存在颜料降
低预浸树脂完全浸润每根玻璃纤维能力的可能
性。如没有完全浸润、水汽就会进入。
由于着色材料会增加成本、所以一般不宜使
用。有时会因没有库存着色材料、生产也可能
被耽搁。如必须用着色材料、应在采购单上指
明。
4.3.2 介质厚度/间距
最小介质厚度/间距应
在布设总图上指明。
4.4 导电材料
金属涂覆层的主要作用就是
形成导电图形。除了这个主要作用、专用镀覆
层还有一些象抗腐蚀、延长可焊性时间、耐磨
等作用。
半成品线路板上的金属涂镀层的厚度和完整性
要求应与表4-3中适当等级设备的技术要求相
符。除非布设总图上另有规定、否则金属涂镀
层应满足4.4.1到4.4.8的技术要求。宜把注意
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表4-3 终涂层表⾯涂镀层厚度要求
代码 终涂层⼀级 ⼆级 三级
S 裸铜上的焊料涂层 覆盖可焊
5
覆盖可焊
5
覆盖可焊e
5
T 电镀铅锡(最薄)
(熔融的)
覆盖可焊
5
覆盖可焊
5
覆盖可焊e
5
TLU 非熔融的电镀铅锡
(最薄)
8.0μm[315μin] 8.0μm[315μin] 8.0 μm[315μin]
G 板边接插件和非焊接
区镀金层(最薄)
0.8μm[31.5μin] 0.8μm[31.5μin] 1.25μm[49.21μin]
GS 焊接区镀金(最厚) 0.45μm[17.72μin] 0.45μm[17.72μin] 0.45μm[17.72μin]
GWB-1 接线区镀金(超声)
(最薄)
0.05μm[1.97μin] 0.05μm[1.97μin] 0.05μm[1.97μin]
GWB-2 接线区镀金(热超声)
(最薄)
0.3μm[11.8μin] 0.3μm[11.8μin] 0.8μm[31.5μin]
N 板边连接器镀镍层
(最薄)
2.0μm[78.7μin] 2.5μm[98.4μin] 2.5μm[98.4μin]
NB 防止铜-锡扩散的镀镍
层(最薄)
1.3μm[51.2μin] 1.3μm[51.2μin] 1.3μm[51.2μin]
OSP 有机可焊性保护膜可焊 可焊 可焊
ENIG 化学镀镍 3μm[118μin](最薄)3μm[118μin](最薄)3μm[118μin](最薄)
浸金 0.05μm[1.97μin](最薄) 0.05μm[1.97μin](最薄) 0.05μm[1.97μin](最薄)
IS 浸银 可焊 可焊 可焊
IT 浸锡 可焊 可焊 可焊
C 裸铜 如表 10-1和/或表10-2所示
表⾯和孔
铜
2
(平均最薄)20μm[787μin] 20μm[787μin] 25μm[984μin]
最薄区域318μm[709μin] 18μm[709μin] 20μm[787μin]
盲孔
铜
2
(平均最薄)20μm[787μin] 20μm[787μin] 25μm[984μin]
最薄区域318μm[709μin] 18μm[709μin] 20μm[787μin]
低厚径⽐盲孔
4
铜
2
(平均最薄)12μm[472μin] 12μm[47μin] 12μm[472μin]
最薄区域
3
10μm[394μin] 10μm[394μin] 10μm[394μin]
埋孔芯板
铜
2
(平均最薄)13μm[512μin] 15μm[592μin] 15μm[592μin]
最薄区域
3
11μm[433μin] 13μm[512μin] 13μm[512μin]
埋孔(>2层)
铜
2
(平均最薄)20μm[787μin] 20μm[787μin] 25μm[984μin]
最薄区域
3
18μm[709μin] 18μm[709μin] 20μm[787μin]
1
镀镍用在锡铅层或焊接层下面、在高温工作环境中来防止形成铜-锡化合物。
2
用于表面和孔壁的镀铜厚度。
3
对于孔径<0.35mm[<0.0138in]、厚径比>3.5:1的三级板、孔最小镀铜厚度为25μm[984μin]。
4
低厚径比盲孔指的是使用深度受控机理生产的盲孔 (例如、激光钻孔、机械钻孔、等离子体成孔或光致成孔)。
本规范所规定的电镀后孔的性能特习惯内必须满足。
5
也参见4.4.7、焊料涂层。
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力放在某些区域譬如连接器、插座及其它界面
上不同的金属镀层的影响。如果选用了较差的
材料、会导致机械或电气功能的降低。
4.4.1 化学镀铜
在制板钻孔后经一系列化
学药品处理、就可在印制板表面和通孔上沉积
化学铜。这是电镀过程的第一步、通常厚度是
0.6到2.5μm[24μin到98.4μin]。化学铜也完全
能达到所需铜厚、常作为加成法镀层。
4.4.2 半导体涂层
半导体涂层用作直接金
属化电镀铜前的导电底层。该涂层沉积在孔
壁上。涂层需具有足够质量以便于后续的金属
沉积、并且应是非迁移性的。该工艺取决于制
造商、不在布设总图中规定。钯和锡是常用的
材料。在裸露的表面上尤其是钻孔的孔内、沉
积上一薄层。这为化学沉铜提供了一个自动催
化的表面。
4.4.3 电镀铜
电镀铜可以有 几种不同镀
液、包括氟硼酸铜、氰化铜、硫酸铜和焦磷酸
铜。硫酸铜和焦磷酸铜是最常用的电镀液、可
在表面和通孔上得到所需厚度铜层。这种电镀
通常用来生成最后所需厚度铜镀层。
4.4.4 镀⾦
在印制线路板上镀金有多种方
法。可以用电镀、化学镀或浸镀法。电沉积可
达到24k软金、23+k硬金(硬化采用痕量钴、镍
或铁与金共沉积)、或对某些应用可使用较低
开的合金镀层(14k-20k)。镀金有几个用途:
1. 板边连接器上作自润滑和抗变色触点(见表
4-3)。电镀硬金常用作这个目的;
2. 防止下面的镍和化学镍镀层的氧化、增强
可焊性并延长贮存期。电镀、浸镀和化学
镀金常用作这个目的(厚度见表4-3);
3. 提供导线粘合表面。这需要电镀24K软金、
厚度见表4-3;
4. 使用导电胶时在印制线路板上提供导电表
面。推荐最小厚度0.25μm[9.84μin];
5. 在印制板制作中作耐蚀刻层。推荐最小厚
度0.13μm[5.12μin]。
电镀金的类型和级别常常要求按ASTM-B-488标
准选择满足不同用途。当金终涂层用作电气或
导线粘合时、在外镀层金和基体金属之间应使
用一种低应力镍或化学镀镍。
化学镍金镀层应按照IPC-4552执行。
表4-4有助于区分各种不同合金的使用。
4.4.5 镀镍
在触点镀层中镀镍层有两种作
用: 1)作为镀金层的垫层、为镀金层提供超硬
度基底; 2)作为有效的阻挡层(当其厚度超过
2.5μm[98.4μin])以防止铜向金中的扩散。该
扩散过程会导致金的室温合金化、降低触点的
电性能和耐蚀性。
所有电沉积镍应为低应力镍、除了厚度应符合
表4-3规定外、并应符合QQ-N-290的2级标准。
使用镍做底镀层的原因如下:
防扩散阻挡层:
• 防止铜从基体金属(及锌从黄铜)扩散到贵金
属镀层上。
• 防止基体金属与金顶镀层(例如、银和铜)之
间界面扩散、在界面处可能会产生较弱的合
金或界面金属化合物。
整平层:
• 产生比基底金属更平滑的表面以保证金顶镀
层具有较低的孔隙率(例如、粗糙基材上的
整镍平层)。
孔隙腐蚀阻止剂:
• 在潮湿的空气中、如果环境中不含有大量的
酸性污染物(如SO
2
或HCl)的话、在金顶层下
面的镍底镀层会在基底空隙处形成惰性氧化
物。
表4-4 镀⾦层的⽤途
最低纯度 努⽒硬度触点引线结合 锡焊
99.0 130-200 S C* C**
99.0 90max NR S C**
S –适用 NR – N不推荐 C – 有条件使用。
*可以使用、但要依据连线类型而定。预先对连接线进
行测试。
**板或引线上镀金大于0.8μm[31μin]会使焊点变脆。
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