PCB板材的結(jié)構(gòu)與功用介紹

中信華 · 發(fā)表于 2020-12-18 14:26:25

　　PCB板材的結(jié)構(gòu)與功用介紹

　　PCB基材由銅箔層(Cooper Foil)、補(bǔ)強(qiáng)材(Reinforcement)、樹脂(Epoxy)等三種主要成份構(gòu)成，自從無鉛(Lead Free)制程開始后，第四項(xiàng)粉料(Fillers)才被大量加進(jìn)PCB板中，以此來提高PCB的耐熱能力。

　　PCB板材的結(jié)構(gòu)與功用介紹

　　我們可以把銅箔想像成人體的血管，用來輸送重要的血液，讓PCB起到活動(dòng)能力；補(bǔ)強(qiáng)材則可以想像成人體的骨骼，用來支撐與強(qiáng)化PCB不至于軟蹋下來；而樹脂則可以想像是人體的肌肉，是PCB的主要成分。

　　下面就來說說說這四種PCB材料的用途、特性與注意事項(xiàng)。

　　1、Copper Foil（銅箔層）

　　Electric Circuit：導(dǎo)電的線路。
　　Signal line：傳送訊息的訊(信)號(hào)線。
　　Vcc：電源層、工作電壓。最早期的電子產(chǎn)品的工作電壓大多設(shè)為12V，隨著技術(shù)的演進(jìn)，省電的要求，工作電壓慢慢變成了5V、3V，現(xiàn)在更漸漸往1V移動(dòng)，相對(duì)地銅箔的要求也越來越高。
　　GND(Grounding)：接地層�？梢园裋cc想成水塔，當(dāng)水龍頭打開以后，透過水的壓力（工作電壓）才會(huì)有水(電子)流出來，因?yàn)殡娮恿慵淖鲃?dòng)都是靠電子流動(dòng)來決定的；而GND則可以想像成下水道，所有用過或沒用完的水，都經(jīng)由下水道流走。
　　Heat Dissipation：散熱用。大多數(shù)的電子元件都會(huì)耗用能量而產(chǎn)生熱能，這時(shí)候需要設(shè)計(jì)大面積的銅箔來讓熱能盡快釋放到空氣當(dāng)中，否則不只人類受不了，就連電子零件也會(huì)跟著當(dāng)機(jī)。

　　2、Reinforcement（補(bǔ)強(qiáng)材）

　　選用PCB補(bǔ)強(qiáng)材的時(shí)候必須具備下列的各項(xiàng)優(yōu)異特性。而我們大部分看到的PCB補(bǔ)強(qiáng)材都是玻璃纖維(GF, Glass Fiber)制成，仔細(xì)看的話玻璃纖維的材質(zhì)有點(diǎn)像很細(xì)的釣魚線，因?yàn)榫邆湎铝械膫€(gè)性優(yōu)點(diǎn)，所以經(jīng)常被選用當(dāng)PCB的基本材料。
　　High Stiffness：具備高剛性，讓PCB不易變形。
　　Dimension Stability：具備良好的尺寸安定性。
　　Low CTE：具備低的熱脹率，防止PCB內(nèi)部的線路接點(diǎn)不至于脫離造成失效。
　　Low Warpage：具備低的變形量，也就是低的板彎、板翹。

　　3、Resin Matrix（樹脂混合材）

　　傳統(tǒng)FR4板材以Epoxy為主，LF(Lead Free)／HF(Halogen Free)板則采用多種樹脂與不同固化劑與之搭配，使得成本上升，LF約20%，HF約45%。
　　HF板材易脆易裂且吸水率變大，厚大板容易發(fā)生CAF，需改用開纖布、扁纖布，并強(qiáng)化含浸均勻之物質(zhì)。

　　良好的樹脂必須具備下列的條件：

　　Heat Resistance：耐熱好。加熱焊接兩～三次后不會(huì)爆板，才叫耐熱性好。
　　Low Water Absorption：低的吸水率。吸水是造成PCB爆板的主要原因。
　　Flame Retardance：必須具備阻燃性。
　　Peel Strength：具備高的抗撕強(qiáng)度。
　　High Tg：高的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換點(diǎn)。Tg高的材料大多不易吸水，不吸水才是不爆板的根本原因，而不是因?yàn)楦逿g。
　　Toughness：良好的韌度。韌度越大越不容易爆板。 Toughness又被稱作破壞能量，韌度越好的材料其承受衝擊忍受破壞的能力就越強(qiáng)。
　　Dielectric properties：高的介電性，也就是絕緣材料。

　　4、Fillers System（粉料、填充料）

　　早期有鉛焊接的時(shí)候溫度還不是很高，PCB原本的板材還可以忍受，自從進(jìn)入無鉛焊接后因?yàn)闇囟燃痈撸苑哿喜偶舆M(jìn)PCB的板材中來將強(qiáng)PCB抵抗溫度的材料。
　　Fillers應(yīng)先作藕合處理以提高分散性與密著性。
　　Heat Resistance：耐熱好。加熱焊接兩～三次后不會(huì)爆板，才叫耐熱性好。
　　Low Water Absorption：低的吸水率。吸水是造成PCB爆板的主要原因。
　　Flame Retardance：必須具備阻燃性。
　　High Stiffness：具備高「剛性」，讓PCB不易變形。
　　Low CTE：具備低的熱脹率，防止PCB內(nèi)部的線路接點(diǎn)不至于脫離造成失效。
　　Dimension Stability：具備良好的尺寸安定性。
　　Low Warpage：具備低的變形量，也就是低的板彎、板翹。
　　Drill processibility：因?yàn)榉哿系母邉傂耘c高韌性，所以造成PCB鉆孔的困難度。
　　Heat Dissipation(due to high thermal conductivity) ：散熱用。