增层电路板技术准.docx
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增层电路板技术准
增层电路板技术标准
1.前言
2.适用范围
3.定义
3.1构造
3.2主要构造部位的称呼
3.3用语
4.材料特性
4.1热膨胀系数（TMA法）
4.2机械特性
4.3吸水性
4.4干燥性
4.5离子性不纯物
4.6可透性
4.7相对透电率
5.基板特性
5.1热膨胀系数
5.2吸水性
5.3干燥性
5.4离子性不纯物
5.5特性阻抗（Impedance）
5.6平坦性
6.装配加工特性
6.1导体层抗撕强度（PeelStrength）
6.2焊垫抗撕强度（PadPeelStrength）
6.3装配耐热性试验
7.信赖性
7.1温度循环试验
7.2高温高湿试验
7.3高温效果
8.设计相关事项
9.附录
9.1说明
9.2评价用基板
9.3继续研究项目
1.前言
本技术标准之目的是,定义使用有机材料之增层电路板之标准概念、用语试验方法等。
以强化对搭载裸芯片（BareChip）表面装配零件、插脚零件等之基板在设计、制造使用上之共通技术之认识。
2.适用范围
本标准叙述用在电子产品上，用增层法作成的印刷电路板（以下称增层电路板）之相关事项。
在此所称增层电路板是指利用电镀、印刷等法，依序将导体层、绝缘层增加上去的印刷电路板而言。
此增层电路板亦包括半导体组装（Package）用基板（载板）。
3.定义
3.1构造
增层电路板之构造及部位之称呼如图3-1所定义，在此未定义之称呼请参照相关规格（日本工业规格”印刷电路用语”JISC5603等）。
3.2构造要素部位之称呼
3.3用语
增层孔（BuildupVia）：
做为增层电路板之增加层面上孔的总称。
亦即增层电路板在导体下方之绝缘层面上做成的孔，用电镀或印刷等法使与其上方导体形成电气接续的构造。
模孔（ConformalVia）：
在绝缘层上做出孔的形状，再作成与绝缘层同样高度的导体而形成的孔。
填孔（FilledVia）：
在孔内用导电材料充填而成的孔。
迭孔（StackVia）：
是在增层孔上再加上增层孔使在3层以上的各层之间形成电气上的连接孔。
跳孔（SkipVia）：
在增加的层里，使不相邻的层间直接连接的孔。
埋孔（PluggedBaseVia）：
在增层电路板的基材上形成的孔内充填导电材料的镀通孔（PTH）。
外孔环（ViaTopLand）:
在表层的孔环。
孔底环（ViaBottomLand）:
在孔底的环垫。
孔底缝（ViaBottomTrench）:
在孔壁与孔底部间的环沟形状。
雷射孔（LaserVia）:
用雷射制程做成的孔。
光学孔（PhotoVia）:
用光学制程做成的孔。
钉柱孔（StudVia）:
用导电材料堆积成钉柱后再形成的孔。
无环孔（LandlessVia）:
孔环的直径小于或等于孔径的孔。
搭载基板（PlanarBoard）:
搭载裸芯片表面装配零件、插脚零件等的基板，通常在装配后即不再放在其它搭载基板上做加热装配。
模块基板（ModuleBoard）:
搭载裸芯片表面装配零件等，并在装配后再加热装配于其它搭载基板上所用搭载基板。
4.材料特性
4.1热膨胀系数（TMA热机分析）
（1）目的
记述增层电路板在增加层上使用的树脂材料的热膨胀系数之测定方法之相关事项。
（2）样品
1.树脂材料:
FilmType
2.尺寸:
宽5mmX长20mm
3.厚度:
依试样（+100%以内）
4.硬化条件:
用成品规格的硬化条件使之硬化（含用紫外线照射的方法）
（3）试验设备
热机械分析设备（ThermalmechanicalAnalyzer:
TMA）
（4）试验方法
1.准备样品：
将Film固定在TMA的夹具上，勿使裂开。
2.测定：
1）对样品尺寸先做测定（或把已知尺寸的样品固定住）。
2）实施韧化（annealing）以消除样品的残留应力，韧化的条件是：
室温～玻璃转移温度＋10℃～室温为止，以10℃/分的速度升温，再冷却之。
3）测定：
在测定时，在样品上加9.98x0.01N（10g）的拉重，以10℃/分的速度升温，冷却后纪录其变化。
4）计算：
以4-1式计算出热膨胀系数
CTE=（ΔL/L0）/ΔT--（4-1）
CTE=热膨胀系数
L0=样品初期尺寸
ΔL=样品变位
ΔT=温度变化量
分别算出玻璃态转换温度（Tg）以下的CTE（α1）与以上的CTE（α2），并以图形标示变位状态。
5）注
1.制作样品时，绝缘树脂为液状材料时，在离形性的材料（氟素树脂基板、聚丙烯（Polypropylene）板，玻璃板上所用离型纸等），上以成品规格所定方法等涂盖树脂，加以干燥硬化来做比较容易。
若为膜状材料时，在撕去离型模后，依成品规格所定条件加以硬化。
2.样品要切成短片状时，在像热盘样可加热的板子上，使用利刃来切，较易得到没裂开的样品。
6）备注
1.本标准所述，玻璃态转换温度（Tg），是以本项TMA法所取得的值为标准。
2.在本试验法所用标准测定环境是以JISC0010的标准状态为准。
3.参考JISC0010（环境试验方法一电气，电子通则）JISK7127（塑料片及模片的试验方法），及JISK5400（涂料的一般试验方法）。
机械特性
1）目的
叙述增层电路板，增加层上所用树脂材料的弹性、破裂强度、破裂伸缩率的测定方法。
2）样品
1.树脂材料：
FilmType
2.尺寸：
宽10mmx长80mm。
3.厚度：
依试样（+100%以内）。
4.硬化条件：
以成品规格所定条件加以硬化。
包含用紫外线照射的情况。
3）试验设备
1.拉力试验设备。
2.恒温槽。
4）试验方法
1.准备样品。
将样品固定于试验设备的夹具上，勿使裂开。
2.测定
（1）把夹具的间距调为60mm，测量夹具间距。
（2）执行以0.083mm/s（5mm／min）之速度试验。
（3）计算
E=Δσ/Δε--（4-2）
σ=F/A--（4-3）
ε=（（L-L0）/L0）x100
E:
Z轴变化率
F:
断裂时所加拉力
A:
样品截断面积
L:
断裂时样品长度。
5）注
1.做试验时之注意事项依4.1项
6）备注
1.此试验法在常态下时以JISC0010的标准状态为准。
2.请参考JISC0010（环境试验方法－电气、电子通则），JISK7127（塑料片及膜片之试验方法）及JISK5400（涂料的一般试验方法）。
4.3吸水特性
（1）目的
目的是叙述求取增层电路板的增加层上所使用树脂材料的吸水特性的试验方法相关事项。
制品的储存条件及组装前，组装过程中的烘烤是必要的特性。
（2）样品
1.树脂材料：
FilmType
2.尺寸：
不限（但重量100mg以上）
3.厚度：
依试样（+100%以内）
4.硬化条件：
以制品规格所定硬化条件加以硬化。
（包含用紫外线照射的情况）。
（3）试验设备：
1.烤箱。
2.（Decicator）干燥箱。
3.精密天平。
4.恒温恒湿箱。
（4）试验方法
1.用105℃烤箱将样品先进行二小时干燥后，再置入干燥箱（Decicator）中冷却至室温，此时的重量当做W0。
（读值量测至0.1mg单位）
a.浸水法
将样品浸于23℃的蒸馏水中经1、4、8、12、24小时，然后每隔24小时测其重量。
于测定时，用干燥的布擦拭样品，并立即称重量测至o.1mg单位。
（W1g）
b.高温高湿中
将样品放于85℃,RH85%的高温高湿中，放1、4、8、12、24小时，然后每隔24小时测其重量。
将样品自烤箱取出后，在常态中冷却之，用干布擦拭样品并立即测重量测至0.1mg单位。
2.计算
所得结果，以4-5式计算之，用吸水率的标准表示法时，是以24小时后的值来表示。
也可用图将特性表现出来。
吸水率（%）=（W1-W0）/W0x100
（5）备注
1.此试验法所指标准测定环境是依JISK7100之标准温湿状态第二级。
2.参考JISK5400（涂料一般试验方法）及JISK7100（塑料的状态调整及试验场所的标准状态）。
4.4干燥特性
（1）目的
它是用来叙述增层电路板在求取用在增加层的树脂材料之干燥特性所用的试验方法相关事项。
制品的储存条件及组装前、组装过程中烘烤的必要性时，它是一个必要的特性。
（2）样品
1.树脂材料：
FilmType
2.尺寸：
随意（但重量100mg以上）
3.厚度：
依试样（+100%以内）
4.硬化条件：
在制品规格所定硬化条件下，使之硬化（包含使用紫外线照射的情况）。
（3）试验设备：
1.烤箱。
2.干燥箱。
3.精密天平。
4.恒温恒湿箱。
（4）试验方法
1.把样品置于85℃,RH85%的高温、高湿箱中使吸温24小时，冷却至室温、量测至0.1mg单位。
此时之重量为W1。
测定：
置样品于105℃的恒温中，经1、4、8、12小时，随后每隔24小时称重一次。
从烤箱中取出样品后在常态中冷却之，并称重得到W2g。
但重量变化率大时，测试周期可以缩短。
2.计算：
将所得结果依4-6式加以数值化。
干燥率的标准表示方法是用24小时后的值来表示。
也可以图形加以表现。
干燥率（%）=（W1-W2）／W1X100
图4-2干燥特性
（5）备注
1.此试验法标准测定环境是以JISK7100的标准温湿状态第二级为准。
2.参考JISK5400（涂料一般试验方法）及JISK7100（塑料的状态调整及试验场所的标准状态）。
4.5离子性不纯物
（1）目的
叙述求取用于增层电路板的增加层之树脂材料之离子不纯物比率的试验方法相关事项。
（2）样品
1.树脂材料：
FilmType
2.尺寸：
150mmx150mm左右
3.厚度：
依试样（+100%以内）
4.硬化条件：
用制品规格所定硬化条件，加以硬化（含使用紫外线照射的情况）。
（3）试验设备：
1.自动冷凝器（Autoclab）
2.原子吸光设备（IonChromatography）
3.内部涂氟的不锈钢容器
4.导电率在0.05μSIEMENS/mm以下的DIWater。
（4）试验方法
1.在不锈钢容器中，放入1g的硬化胶卷和50g的DIWater，放入自动冷凝器中。
2.在121℃,RH100%的环境下抽24小时。
3.用离子分光仪或原子吸光装置加以定量，以测定离子浓度。
所测定之离子为：
el-，Na+，Br-，有机酸等。
（5）备注
1.本试验法所用标准测定环境是以JISC0010之标准状态为准。
2.参考JISC0010（环境试验方法－电气、电子通则）。
4-6可透性
（1）目的
增层电路板的增加层上所用树脂材料之可透性，系以EricsenCaping法测定。
此试验方法是一简单得知绝缘树脂之可透性的方法。
测得的值，可做为在组装后树脂的耐拉力性等的参考值。
但树脂的弹性疲乏，无法用本试验法来调查，所以用另外规定的温度循环试验法等。
（2）样品
1.使用钢板SPCC150x70x0.8mm做试验板。
2.在SPCC钢板上以制品规格所定方法加以涂布、干燥、硬化之。
3.厚度：
依试样（+100%以内）。
4.硬化条件：
以产品规格所定硬化条件、硬化之。
（含用紫外线照射的情况）。
（3）试验设备
1.Ericsen涂膜试验机：
依JISB7729法所规定内容。
（4）试验方法：
1.测定
1）用有刻度的标准板做Ericsen试验机的零点调整。
2）把试验片朝向试片的涂布面。
调整试片中央部分Punch的钢球前端到碰到为止，并栓紧它。
3）把旋扭（Dice）调回0.05m/m，并留下些许空间。
4）以0.05mm/s（3mm/分）左右的定速把Punch押入。
5）观察在压出部分出现裂痕为止。
读取压入值。
2.结果之表示
在取得结果之同时，记下涂膜厚的值。
（5）备注
1.本试验法所用标准测定环境是以JIS00010的标准状态为准。
2.参考JIS00010（环境试验方法－电气、电子通则），JISK-7209，JIS137729。
4.7诱电率
（1）目的
叙述增层电路板的增加层上使用的树脂材料之比较诱电率，之测定方法，相关事项。
（2）样品：
用图4-3所示图样，准备与主电极不同尺寸的二种尺寸。
主计算机基准绝缘树脂相对电极
诱电率测定图样
以下为设定Er=4.0左右的特性时的标准尺寸例
绝缘板厚＝40μm
绝缘板厚＝80μm
（3）试验设备
1.时域反射器（ImpedanceTester）
（4）试验方法
样品的准备
1.测定常态中的特性时，放置常态下24小时
2.测定吸湿时使吸湿达到材料的饱和状态之90%以上。
测定器的准备：
1.以连接器或探针的前端实施校正。
（4）试验方法
1.准备
1）在导体上涂布助焊剂，然后将端子对正位置装上。
2）用HotPlot或IR烤箱加以上锡。
2.测定
A）垂直拉力
1.试验方法
1）在常态下之测定
依图6-6所示方法向垂直方向拉，拉离速度：
5.0±0.1mm/min.
2）加热时之测定
将样品装于夹具后放入高温设备中，到所定温度后依上述方法测定之。
试验温度以85±3℃为标准，可能的话在105℃，125℃，150℃±3℃时测定之。
压基板用具
图6-6拉力试验
2.衡量
将所得结果数值化，换算拉力值为N/m2。
抗撕强度为端子被拉离之测定值。
（5）备注
1.本试验法所用标准测定环境，以JISC0010之标准状态为准。
2.参考JISC0010（环境试验方法－电气、电子－通则）。
6.3组装耐热性试验
（1）目的
叙述衡量增层电路板在装配时之耐热性（含吸温时）之试验方法，此试验，亦可做依赖性试验之前处理。
（2）样品：
使用制品板
（3）试验设备：
1.恒温恒湿试验设备：
在85℃,85%RH，85℃,60%RH，30℃,60%RH时温度公差±2℃，湿度公差±3%RH。
2.恒温试验设备：
在125℃时温度公差+5/-0℃。
3.热循环试验设备（TCT）。
4.IR烤箱，能满足下列试验法之加热处理条件。
5.蒸气机，变相器、IR烤箱，可满足下述试验方法之加热处理条件者。
6.锡槽，可满足下述试验方法之加热条件者。
7.立体显微镜，做目视检查用（40倍左右）。
（4）试验方法
1.通过电气导通试验及目视检查之样品。
2.做-40℃~-60℃温度循环，每小时二次，共做10次。
3.将样品以105℃在恒温试验装置中干燥24小时。
5.依上述烘烤后2小时内，将样品置于恒温恒温试验装置中加温之。
加温条件
温度：
30℃±2℃
湿度：
60±5%
处理时间：
192±2小时
5.从恒温恒湿装置中取出样品后15分以上，四小时内实施下述加热处理，加热条件，依制品用途而定。
装有PTH/SMT/裸晶之空基板时：
以加热条件A、B或A与B之组合做二次以上，及条件（一次以上）。
模块基板的情况：
A或B或A、B组合做四次以上。
A、IR烤箱，温度曲线。
升温速率：
max6℃/sec
到达125℃维持时间：
120±25s
到达183℃维持时间：
120~180s
最高温：
220℃+5/-10℃
降温速率：
max-6℃/sec
B、蒸气机，变相器、IR烤箱、温度曲线。
最高温保持时间：
215℃到219℃min.60s
C、浸锡槽
钖温：
245℃±5℃,浸泡时间：
5±1sec
6.对样品之判定项目
电气试验：
导通试验（增加初期阻抗之20%）。
外部目视检查：
无破裂、膨胀、鼓起等。
（5）备注
1.本试验准之标准测定环境以JISK7100之标准温状态第二级为准。
2.参考JISK7100（塑料之状态调整及试验场所之标准状态）。
7.可靠度
7.1热循环试验
（1）目的
是为衡量增层电路板在高低温间循环变化时，树脂导体的耐疲劳性之试验。
可藉设定复数试验条件求取加速系数，以预测实际使用条件下之寿命。
（2）样品
符合与实际制品板一样构造及基本设计规范的基板。
本样品必须事前先做装配热性之处理。
（3）设备
1.热循环试验设备
2.烤箱、温度曲线用温度记录计。
3.立体显微镜，在目视检查时使用（40倍左右）。
4.电阻计。
（4）试验方法
1.试验条件：
一般而言，在Tg以上或附近时，树脂之物性会变化，故加速试验的应力之直线性会失去。
所以最好把试验条件的上限温度订在所用材料中最低Tg温度10℃以下。
高加速舱
标准舱
低速舱
温度设定（±5℃）
（-40~115℃）
（-25~115℃）
（0~115℃）
循环
2cycles/hour
2cycles/hour
2cycles/hour
温度转换时间（*）
300s以上
300s以上
300s以上
*指样品达设定之最高或最低温之时间。
2.试验程序
1）用烤箱，温度曲线用温度记录器，取得样品的温度曲线。
2）把样品放入烤箱中，使曝露于热循环之环境中。
3）每隔200cycle量测电阻值。
4）对样品之判定项目。
3.试验的标准判定基准。
电气试验：
增加电阻值的变化率在20%以下。
外部目视检查：
有无破裂、膨胀、剥离。
（5）评价
假定树脂、金属的疲劳系依式7-1之Coffin-Manson法则。
Coffin-Manson法则
C=Ni‧（εI）n--（7-1）
C：
常数
NI：
疲劳寿命
εI：
变形量
为了预测实际使用条件下之寿命，求取加速系数AF，在此所述加速系数为应力试验的应力与实际使用条件下的应力比例，可以7-2式表示之。
AF=（ΔTLab/ΔTfield）–（7-2）
依实际使用条件设定之Cycle数（On-OffCycle）以NField表示，相当此Cycle数的应力Cycle数以NLab表示。
NLab=NField/AF–（7-3）
实际使用时，考虑适当的安全系数3~5，以决定试验的Cycle数。
寿命预测，可以上述方法算出，但简易的可靠度表示方式，则可以用标准舱内的Cycle数代替之。
而若要比较正确的做寿命预测时，需以同程序确认试验周波数与试验最高温度之影响，以反映于寿命预测之上。
（6）注记
1.本节系假定疲劳破坏系依从Coffin-Manson法测。
但若依其它理论式算出时，亦需明述之。
2.试验的判定基准是为使本试验结果能做标准的比较，故不一定与实际的设备之动作一致。
（7）备考
1.本试验所用标准测定环境以JISK7100标准温湿度状态二级为准。
2.参考JISK7100（塑料的状态调整及试验场所之标准状态）。
7.2高温高湿试验
（1）目的
此为评价电路板暴露于高温高湿下时，由于金属的分子扩散（Migration）造成绝缘劣化。
所做之试验，且为预测在实际使用条件下之寿命之性赖性试验。
（2）样品
与制品同样设计规则，并具下列线路之基板。
1.平面方向之分子扩散：
梳形线路、线-孔环。
2.z方向之分子扩散：
全面铜-全铜，全铜-线
3.基材内分子扩散：
PTH-PTH
本样品，必须事先做装配耐热性处理。
（3）试验设备
1.可维持规定温、温度之恒温、恒湿槽。
槽之材质，用在高湿中不反应之物。
使用水为蒸馏水或去离子水，296K（23℃）pH6~7.2,0.5μΩ-1/cm以下之导电率。
2.BIAS电压为可供30VCD之固定电压电源。
3.绝缘阻抗测定器。
（4）试验方法：
1.初期测定
测样品之绝缘性到1012以上为止，测定电压以所加电压之2倍以下，且30以下（充电时间60~80s）
2.试验
将样品放于高温、高湿槽中，加上电压并先放于槽中做前处理再放置24小时。
在样品进出时要留意不可沾到水滴或弄湿。
计标湿度加速舱
计标温度加速舱
试验条件
温度（K）
相对湿度（%）
温度（K）
相对湿度（%）
标准加速
358（85℃）±2
85±5
358（85℃）±2
85±5
低加速
358（85℃）±2
75±5
348（85℃）±2
85±5
高加速
358（85℃）±2
95±5
368（85℃）±2
85±5
加电压
电压（V）
A
5.0±0.1
B
10.0±0.2
C
30.0±0.6
3.测定
测阻抗时，将样品自槽中取出后，放于常态中直到样品表面干燥为止，然后再测。
重开应力（Stress）时，要重前处理开始。
测定时，若低于规定之阻抗值时，待干燥后再确认一次。
测定周期通常以在最早发生故障为止，可以测五次以上为准而设定之。
4.试验之标准判定基准。
绝缘阻抗值要100MΩ以上。
5.评价
因导体分子扩散造成绝缘阻抗劣化，使得Arrheinus之反应速度论得以发展，并考虑了湿度、电压、温度以外应力之影响。
而假定下述Eyring式。
K=C‧exp（-H/RT）‧exp（f（RH））‧V--（7-4）
但K：
反应速度一定C：
比例一定
H：
活性化能量R：
Bortsman常数
T：
绝对温度f：
温度因子（Parameter）
RH：
相对湿度V：
所加电压
材料寿命要在超出特性因子劣化的某限度时才会到达。
故将反应速度置于分母以求比例，因此寿命之表示如7-5式所示。
L=C‧exp（H/RT）‧exp（f（RH））‧V-1
但L：
故障时间
应力试验与实际使用条件上所加应力之比率加速系数，即为故障时间之比率，故可以7-6式表示之。
AF=exp（H/R）‧（1/TFIELD-1/TLAB）‧exp（f（RhLAB–RhFIELD））‧VLAB/VFIELD
但H：
活性化能量R：
Bortsman常数
TFIELD：
在实际使用下之温度
TLAB：
在应力条件下之温度
f：
温度因子
RhFIELD：
在实际使用下之相对湿度
RhLAB：
在应力条件下之相对湿度
VFIELD：
在实际使用下所加之电压
VLAB：
在应力条件下所加之电压
与实际使用条件下的制品使用时间数LFIELD相当的应力时间数LLAB，以下式决定之。
LLAB=LFIELD/AF--（7-7）
对实际的制品考虑3~5的安全系数，但是信赖性的简单表现方法亦可以在标准舱内的故障时间来代替之。
6.注记
6-1.本节是以上述之加速原则为假定条件，但若以其它理想来计算时亦需加以说明。
6-2.试验之判定基准，是为将本试验结果作标准的比较而定，故不必要与实际的装置之动作一致。
7.备注
7-1.本试验法所用试验环境以JISK7100的标准温湿状态2级为准
7-2.参考JISK7100（塑料的状态调整及试验场所之标准状态）
7.3高温放置
（1）目的
不加电器的压力置于高温中，金属（相接的不同金属）间的扩散
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