CEM-3覆铜板产品性能
PCB CEM-3 VS FR-4
陕西生益科技有限公司 单位 CEM-3 (S2130) FR-4 (S1141)
陕西生 CEM-3 (S2600F)
基板参数
CTI 相比漏电起痕指数
V
ˉ
PLC3
PLC3 (175~249)
PLC3
PLC0 (≥ 600)
heet of CEM-3 VS FR-4
陕西生益科技有限公司 CEM-3 (S2600F) Typical Value
Mpa
≥ 276 ≥ 186
400 320
≥ 415 ≥ 345
600 500
≥ 276 ≥ 186
弯弓度 / 翘曲度
%
ˉ
ˉ
ˉ
ˉ
ˉ
Datasheet of CEM-3 VS FR-4
基板材质 参数含义说明
指PCB板基材表面经受住50滴电解液而没有 形成漏电的最高电压值，该值必须是25的倍 数，是按IEC-112标准测试的。 表示绝缘性的好坏。CTI值越大，绝缘性越好 。
160 37 230 2.8 60 20 0.09 ˉ ˉ ≤0.5 ˉ ˉ 0.20 ˉ ˉ ˉ ˉ
Typical Value
135
ˉ
58 / 286
ˉ ˉ ≤0.35 ≤0.80
10 ˉ 0.21 0.19
90
＞ 10
＞ 100
≥ 10பைடு நூலகம்
60
≥ 10
180
360 310
≥ 415 ≥ 345
530 440
Datasheet of CEM-3 VS FR-4
基板材质 参数含义说明 单位 陕西生益科技有限公司 CEM-3 (S2130) SPEC. Typical Value
CEM-3覆铜板制作工艺路线
CEM-3的绝缘层外观透明度与无机填料的折光率有关，如果无机填料的折光率等于树脂的折光率，板材就显示出透明状，例如，氢氧化铝的折光率为1.57，与环氧树脂的折光率1.55差不多，所以用氢氧化铝作填料的CEM-3，板材绝缘层呈现出透明状，基本上与FR-4的外观相同；如果无机填料的折光率大于树脂的折光率，板材就显示出不透明状，因此，开发要求高遮光性的LED显示用CEM-3可以根据这个原理，在胶液中加入高折光率的无机填料（颜料）。
（5）增强材料CEM-3采用电子级玻璃纤维布和电子级玻璃纤维纸两种增强材料。面料的增强材料一般用7628玻璃纤维布，对一些特殊用途的CEM-3也采用2116玻纤布，但会增加产品成本。玻纤布和玻纤纸必须经过硅烷偶联剂表面处理，以提高耐潮湿性、耐热性、电气绝缘性。玻纤纸的强度较低和内应力很小，其对板材翘曲影响较小，而玻纤布存在编织张力及内应力残留、经纬纱偏斜等不稳定因素，对CEM-3翘曲影响较大，因此，必须注意玻纤布的经、纬纱的编织密度、纬斜等，同时，生产CEM-3时须注意面料要同机同布。
（3）层压按图8-3-1的顺序配好料，双面板则两面都覆盖铜箔，单面板则一面覆盖铜箔，另一面覆盖耐热性好的离型膜，如聚氟乙烯（PVF）薄膜，然后将配好的料坯夹在两张镜面不锈钢板中间，放进层压机中，按设定的层压程序加热加压，制成CEM-3。由于芯料本身的多微孔特点，若采用普通层压机，难以将芯料内气泡完全排出，会导致高温高压下树脂氧化，使板材产生黄斑气泡或空洞现象，进而影响板材的性能，因此，为了生产高品质的CEM-3，建议采用真空层压机，以消除板材内黄斑气泡，减少板材残余应力和降低翘曲，全面提高板材性能。
芯料的增强材料采用玻璃纤维纸（简称玻纤纸，又称玻璃纤维无纺布、玻璃纤维毡、玻璃纸等），它由短切玻纤、粘合剂，用湿式短网抄纸机按抄纸方法制成，其特性见表8-11CEM-3用玻纤纸一般以综合性能好的环氧树脂或丙烯酸树脂为粘合剂；用聚乙烯醇作粘合剂的玻纤纸，虽然价格便宜，但是耐热性、耐水性差，已被淘汰出CEM-3用玻纤纸之列。
CEM-3覆铜板产品性能
一， CEM-3覆铜板产品性能由上述可知，CEM-3具有优良的综合性能，表8-12比较了CEM-3与FR-3、CEM-1、FR-4的性能。
下面着重介绍CEM-3的尺寸稳定性、通孔可靠性和耐漏电起痕性。
（1）尺寸稳定性覆铜板的尺寸稳定性关系到印制板加工和元器件装配的精度。
一般来说，影响板材尺寸稳定性的原因主要有：树脂的固化收缩或固化不完全；在层压过程中因树脂流动、板材成型压力过高导致板材产生较大的残余应力；PCB加工及元器件装配过程中各种烘板、热冲击使板材残余应力释放等。
环氧树脂的热膨胀系数是60x60-6cm/cm.℃，而无机填料的热膨胀系数是（1~8）x10-6cm/cm.℃，因此，通过添加具有低热膨胀系数的无机填料和高耐热性的多官能环氧树脂，以及在工艺上加以改进，可以提高CEM-3的尺寸稳定性，表现在板材的尺寸变化率上，目前水平的CEM-3的尺寸变化率基本上接近普通FR-4的尺寸变化率，见图8-11。
（2）通孔可靠性从上述可知，早期CEM-3主要用于单面板，不用考虑通孔可靠性，板材热膨胀系数大也问题不大，但是自从CEM-3应用于双面印制线路板后，通孔可靠性已成为CEM-3的一项重要性能。
覆铜板的通孔可靠性好坏取决于板材的热膨胀系数、耐热性、Tg、基材与镀层的结合牢固程度等，热膨胀系数大的板材，其通孔可靠性也差，这种板材热风整平或波峰焊时剧烈膨胀收缩，容易出现通孔破裂，形成断路；采用高耐热环氧树脂制作的CEM-3，板材Tg较高，耐热性好，具有较低的热膨胀系数和较高的通孔可靠性。
板材通孔可靠性的测试方法见8-12（a）图为测试板试验图形，有关参数为：板厚1.6mm,孔数400个、孔间距2.54mm孔径1.0mm孔镀（铜）层厚度25μm;(b)图为冷热冲击试验，测试板先在260℃的油中浸10s，紧接着放进20℃的流水中浸10s，再在20℃的溶剂（三氯乙烷）中浸10s，完成一个冷热冲击循环；如此反复进行，板材快速热胀冷缩，直到孔镀层发生破裂、断路为止。
覆铜板的参数说明
一、各项性能指标体系1．电性能指标体系（1）表面腐蚀和边缘腐蚀表面腐蚀：主要用以评定在电场和湿热条件作用下绝缘基板和导体的耐腐蚀性能。
边缘腐蚀：主要用以评定覆铜板在极化电压、湿热条件下由于基材的原因使与之接触的金属部件电化腐蚀的程度。
表面腐蚀和边缘腐蚀在IEC标准指标体系中作为覆铜板主要性能指标，在JIS、ASTM、IPC及新修订的国家标准标准指标体系中均没有“表面腐蚀和边缘腐蚀”要求。
（2）绝缘电阻绝缘电阻包括绝缘基板的体积电阻和表面电阻,总称为绝缘电阻。
绝缘电阻用来衡量基板的绝缘性能优劣。
在JIS标准指标体系和我国2009年新修订GB/T4723《印制电路用覆铜箔酚醛纸层压板》国家标准中绝缘电阻作为覆铜板的主要性能指标，而IEC、ASTM及IPC标准指标体系均没有“绝缘电阻”要求。
（3）耐电弧性耐电弧性主要用来评定在高电压、小电流作用下绝缘基材耐受电弧的能力。
在IPC、我国新修订的覆铜板标准指标体系中，耐电弧性作为覆铜板的主要性能。
在ASTM、JIS标准指标体系中没有“耐电弧性”要求。
2．物理性能指标体系（1）拉脱强度拉脱强度是通过测定焊盘经焊接操作后从基板上分离焊盘所需的垂直方向的拉力，以评定焊盘经焊接操作的高温环境之后与基材的附着力。
在我国新修订的GB/T4723《印制电路用覆铜箔酚醛纸层压板》和IEC标准指标体系中拉脱强度作为覆铜板的主要性能指标，而IPC、JIS、ASTM标准指标体系中没有“拉脱强度”要求。
（2）冲孔性我国2009年新修订的GB/T4723《印制电路用覆铜箔酚醛纸层压板》标准，冲孔性作为纸基覆铜板的推荐性项目。
考核冲孔性的方法是让试样经受特定的模拟冲孔工艺过程后，检查孔间隙及边缘有无碎裂或开裂、白边来评定纸基覆铜板的耐冲剪性能，纸基板的冲孔性共分为1、2、3、4、5级。
1级最差，5级最好。
IEC标准指标体系中冲孔性作为覆铜板供选项，试验方法在研制中。
IPC、JIS、ASTM标准的指标体系中没有”冲孔性”要求。
PCB板材质介绍
PCB各种基板材介绍发表时间:2009-10-21PCB各种基板材介绍，分为：94HB，防火板（94VO，FR-1，FR-2），半玻纤(22F，CEM-1 ，CEM-3)，全玻纤(FR-4)。
FR-1：特点：1.无卤板材，有利於环境保护 2.高耐漏电起痕指数（600伏以上，需提出特殊要求）3.适合之冲孔温度爲40～70℃ 4.弓曲率、扭曲率小且稳定FR-2：特点：耐漏电痕迹性优越(600V以上) 5.成本低而使用范围广 6.优异的耐湿、热性 7.适合之冲孔温度爲40～70℃ 8.弓曲率、扭曲率小且稳定 9.尺寸稳定性优越CEM-3：特点：优异机械加工性，可冲孔加工性 1.电性能与FR-4 相当，加工工艺与FR-4 相同，钻嘴磨损率比FR-4 小 2.多等级的耐漏电痕迹性（CTI 175V、CTI300V、CTI 600V） 3.符合IPC-4101A 的规范要求FR-4：特点：无卤素，溴及氯元素含量小於0.09% Halogen-free, Br/Cl content below 0.09% 1.不含锑及红磷，燃烧时不残留有毒成分 Antimony and red phosphor free, Absence of highly toxic dioxins in burning exhaust gas 2.板料与KB-6160相比更坚硬 Harder than KB-6160 以下是产品型号：纸覆铜面板KB-3152 FR-1是针对环境保护而开发的环保型不含卤素、不含锑的纸基酚醛树脂铜积层板，可以避免因燃烧板材含有卤素和锑时所产生的有毒物质及气体。
具有高漏电指数（600伏以上），并且适用于低温冲孔作业。
KB-3151S FR-1是针对使用高密度自动插件，晶片零件表面粘着技术等精密线路板之需求而开发的纸基酚醛树脂铜面积层板。
具有优异的耐银迁移性和在潮湿环境下的电气性能。
KB-3150/KB-3151是针对使用高密度自动插件，晶片零件表面粘着技术等精密线路板之需求而最新开发的纸基酚醛树脂铜面积层板。
无卤复合基覆铜箔板CEM-3发展
无卤复合基覆铜箔板CEM-3发展曾耀德【摘要】文章介绍了无卤复合基覆铜箔板CEM-3的发展、标准、性能特点与市场发展.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P20-22)【关键词】无卤;复合基覆铜箔板;CEM-3【作者】曾耀德【作者单位】陕西生益科技有限公司,陕西,咸阳,721001【正文语种】中文【中图分类】TN41CEM-3（Composite Epoxy Material）是以环氧树脂玻纤布粘结片为面料、环氧树脂玻纤纸粘结片为芯料，单面或双面覆铜箔后热压而成的复合基覆铜箔板。
CEM-3的电性能、耐热性能、镀通孔可靠性等与FR-4相当，它具有优异的冲孔加工性，可以冲出整齐、复杂的外形，相对FR-4可延长钻头的使用寿命，而价格比FR-4低。
作为一种综合性能优良、价格适宜的复合基覆铜板，在以价值指数（功能/价格）最大化为目标的市场要求中，CEM-3极大地满足了电子产品的低成本、高品质和高可靠性要求。
对于单、双面刚性印制线路板，日本市场喜爱选择CEM-3材料，据统计日本双面刚性印制线路板市场中CEM-3约占70%。
国内电子产品厂商对复合基CEM-3认识不足，目前国内双面刚性印制线路板仍以FR-4为主。
随着民用电子产品提出多功能化和高可靠性、安全性要求，以及工业用电子产品提出低成本的要求，近年来国内复合基CEM-3市场需求已有较大增长。
随着电子废弃物管理法令实施，特别是绿色环保组织的积极推动，世界主要电子产品厂商已积极提出无卤化的进程，无卤CEM-3相对无卤CEM-1具有较高可靠性，相对无卤FR-4则有价格优势与机械加性优势，未来无卤CEM-3在单双面刚性板市场上将有较好的发展前景。
1 无卤CEM-3发展1995年日本东芝化学率先推出TLC-751TRG无卤型CEM-3覆铜板，1997下半年日本住友电木、日立化成、松下电工等厂家开始批量生产、销售无卤型FR-1覆铜板，1998年日本东芝化学、松下电工先后推出无卤型FR-4覆铜板，1999日本住友电木公司推出无卤型CEM-3（ELC-4970 GS）。
cem-3(msds)
MATERIAL SAFETY DATA SHEET物质安全资料表1.CHEMICAL PRODUCT AND COMPANY IDENTIFICATION 产品和公司资料PRODUCT NAME: Composite Epoxy Material Copper Clad Laminate(CEM-3 S2136)产品名称：复合基覆铜箔层压板（CEM-3 S2136）PRODUCT USE: Substrate for printed circuitry用途：用于制作印制电路板NAME of COMPANY and ADDRESS: .Guangdong Shengyi SCI.TECH CO.,LTD.；No.5 Western Industry Road North Industry District,Dongguan SSL Sci.&Tech.Industry Park,Dongguan City,Guangdong ,P.R.ChinaSHAANXI SHENGYI SCI.TECH CO.,LTD； No 1,JinHua Road Xianyang City Shaanxi Province China公司名称及地址：广东生益科技股份有限公司；中国广东省东莞市松山湖科技产业园区北部工业园工业西路5号陕西生益科技有限公司；中国陕西省咸阳市金华路1号FOR MORE INFORMATION CALL: IN CASE OF EMERGENCY CALL:紧急联络电话：(Monday-Friday, 8:00am-5:00pm) (24 Hours/Day, 7 Days/Week)(0769)22271828(万江)\ 22899388(松山湖) (0769)22271828(万江)\ 22899388(松山湖)(029)33342318（咸阳）(029)33342318（咸阳）2. COMPOSITION/INFORMATION ON INGREDIENTS 组成成份资料INGREDIENT NAME CAS # WEIGHT %成分名称 化学文摘号 重量比Glass Paper & Woven Glass(65997-17-3) 20-40玻纤纸&玻纤布Copper (7440-50-8) 15-30铜箔Epoxy Resin (26265-08-7) 30-60溴化环氧树脂3.HAZARDS IDENTIFICATION 危害性资料EMERGENCY OVERVIEW:紧急情况概述：A nonflammable, sheet material. Dust, when machined or punched may cause skin or eye irritation. Fumes, if decomposed may irritate eyes, nose, and throat.是一种难燃的层压板。
CEM-3覆铜板发展前景及对电子玻纤纸的要求
4、抗拉强度及湿强度
5）水性粘结剂的选择和合理使用： 因玻纤纸是采用湿法抄纸工艺生产，粘结剂必须是水性 体系，水性体系分为水溶液、微乳液、乳液和悬浮液。水性 聚合物的合成，均以水作为分散介质，根据反应机理不同可 分：为水溶液聚合（聚合物以分子状态存在，分子链长在纳 米量级）、微乳液聚合（聚合物以聚集分子态存在，粒径在 1~10μm）、乳液聚合（聚合物以聚集分子态存在，粒径在 10~40μm）、悬浮聚合（聚合物以聚集分子态存在，粒径 在100μm左右），多数人不易分清后三者的区别。玻纤纸 生产最好选用前三者。若以粘结剂和产品的最终性能优劣排 列：水性胶黏剂＞微乳液胶黏剂＞乳液胶黏剂＞悬浮液胶黏 剂，尽可能不使用悬浮液胶黏剂，否则将对覆铜板的性能有 很大的影响……
4、抗拉强度及湿强度
6）粘结剂的固化速度应与车速相匹配： 玻纤纸的生产速度多在百米左右，干燥固化炉长度30米 左右，以此计算粘结剂的固化时间约18秒。在如此短的时间 内，要让树脂完全固化是相当困难的，否则将严重影响玻纤 纸的抗拉强度特别是湿强度。解决此难题办法有三：一是， 提高温度，因为反应温度每提高10℃，化学反应速度将增加 2~4倍；二是，选择与车速相匹配的固化体系，可采取催化 型（阴离子型、阳离子型）固化体系、游离基固化体系、或 在一般的固化体系中选用高活性的固化促进剂；三是，在某 些粘结剂体系中，必须加入交联剂等助剂才能得到立体交联 的固化产物……
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一， CEM-3覆铜板产品性能
由上述可知，CEM-3具有优良的综合性能，表8-12比较了CEM-3与FR-3、CEM-1、FR-4的性能。
下面着重介绍CEM-3的尺寸稳定性、通孔可靠性和耐漏电起痕性。
（1）尺寸稳定性覆铜板的尺寸稳定性关系到印制板加工和元器件装配的精度。
一般来说，影响板材尺寸稳定性的原因主要有：树脂的固化收缩或固化不完全；在层压过程中因树脂流动、板材成型压力过高导致板材产生较大的残余应力；PCB加工及元器件装配过程中各种烘板、热冲击使板材残余应力释放等。
环氧树脂的热膨胀系数是60x60-6cm/cm.℃，而无机填料的热膨胀系数是（1~8）x10-6cm/cm.℃，因此，通过添加具有低热膨胀系数的无机填料和高耐热性的多官能环氧树脂，以及在工艺上加以改进，可以提高CEM-3的尺寸稳定性，表现在板材的尺寸变化率上，目前水平的CEM-3的尺寸变化率基本上接近普通FR-4的尺寸变化率，见图8-11。
（2）通孔可靠性从上述可知，早期CEM-3主要用于单面板，不用考虑通孔可靠性，板材热膨胀系数大也问题不大，但是自从CEM-3应用于双面印制线路板后，通孔可靠性已成为CEM-3的一项重要性能。
覆铜板的通孔可靠性好坏取决于板材的热膨胀系数、耐热性、Tg、基材与镀层的结合牢固程度等，热膨胀系数大的板材，其通孔可靠性也差，这种板材热风整平或波峰焊时剧烈膨胀收缩，容易出现通孔破裂，形成断路；采用高耐热环氧树脂制作的CEM-3，板材Tg较高，耐热性好，具有较低的热膨胀系数和较高的通孔可靠性。
板材通孔可靠性的测试方法见8-12（a）
图为测试板试验图形，有关参数为：板厚1.6mm,孔数400个、孔间距2.54mm孔径1.0mm孔镀（铜）层厚度25μm;(b)图为冷热冲击试验，测试板先在260℃的油中浸10s，紧接着放进20℃的流水中浸10s，
再在20℃的溶剂（三氯乙烷）中浸10s，完成一个冷热冲击循环；如此反复进行，板材快速热胀冷缩，直到孔镀层发生破裂、断路为止。
从图8-3-6可以看出，目前的CEM-3的厚度方向尺寸变化率基本上与FR-4的相同，通孔可靠性也与FR-4相当，图8-3-8比较了早期的CEM-3、当前水平的CEM-3和普通FR-4所能承受的冷热冲击循环试验次数。
（2）电气性能CEM-3的电气性能与FR-4的电气性能基本上相同。
玻纤纸经硅烷偶联剂处理和使用环氧树脂为粘合剂，使到CEM-3的耐潮湿绝缘特性大幅度提高，可以与FR-4相匹敌。
由于CEM-3芯料用玻纤纸可以含浸更多的树脂，而板材的介电常数与树脂含量成反比，板材树脂含量越高，介电常数越低，以及CEM-3比FR-4的E玻璃纤维含量低得多，E玻璃纤维的介电常数（1MHz）是6.6普通环氧树脂的介电常数（1MHz）是3.9，因而CEM-3可以做到比FR-4更低的介电常数。
（4）耐漏电起痕性在恶劣环境下使用的印制线路板，其表面会堆积尘埃、水分结露，在外加电压的作用下，线路间会反复产生电火花，进而形成炭化导电电路的痕迹，破坏板材的绝缘性能。
衡量覆铜板耐漏电起痕性优劣的指标是CTI（Comparative Tracking Index,相比漏电起痕指数），常采用IEC-112标准方法测试，该方法将CTI定义为覆铜板表面（蚀去铜箔）经受住50滴0.1%氯化铵水溶液而没有形成漏电痕迹的最高电压值，以V表示，该值一般是25的倍数，图8-14是CTI的测试示意图。
UL标准将覆铜板的CTI水平划分为6个等级， IEC标准则将覆铜板的CTI划分为4个等级，见表8-13。
一般，CEM-3的CTI为225，FR-4的CTI为175~200，酚醛纸基板的CTI在150以下。
在IEC950标准中规定了印制线路板的工作电压、最小漏电距离（Minimum CreepageDistance）和CTI要求范围，见表8-14。
从表中可以看出，覆铜板的CTI越高，更适用于线路密度高和污染度高的场合,CTI越低，将增加使用的危险性。
因此，用S2600制作的印制线路板具有高的安全可靠性，其“最小线间距”可比用普通CEM-3或FR-4制作的
PCB的“最小线间距”缩50%。
图8-15比较了CTI>=600的CEM-3（生益科技的产品编号为S2600）与普通CEM-3的CTI测试结果，S2600在600V测试电压下经受101滴0.1%氯化铵水溶液仍安然无恙，而普通CEM-3随着测试电压的升高，能承受的滴液数越来越少，当测试电压高于400V时，板材承受的滴液数不超过1滴就着火炭化。
提高CEM-3的CTI可以通过减少体系溴含量、采用没有或较少芳香环结构的树脂和固化剂，以及采用水合金属氧化物等方法来达到。
目前高CTI的CEM-3主要用于高压、高温、污秽、潮湿等恶劣环境下使用的电子、电气产品，如空调机、制冷设备、、电视机、洗碗机、电源基板等。
二，CEM-3覆铜板产品标准
目前，国际上CEM-3普遍采用的标准是美国IPC-4101标准《刚性及多层印制板用基材规范》（Specification for base Materials for Rigid and Mulitlayerf Printed Boards），该标准于1998年11月30日取代了原来的CEM-3标准ANSI/IPC-L-112A标准（1992年版本）《印制板用覆金属箔复合基材规范》（Specification for Composite Metal Clad Base Materials for Printed Boards）。
但有例外，例如，日本的CEM-3生产厂家采用的是日本工业标准IIS C 6489《印制线路板用覆铜板———玻纤布面、玻纤纸芯、环氧树脂》，该标准与IPC-4101标准的指标值和测试条件略有不同。
在IPC-4101标准中，CEM-3的详细规范编号是IPC-4101/12见表8-15。