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PCB板材的结构与功用介绍
查看数:1032019-06-14 11:23

  PCB基材由铜箔层(Cooper Foil)、补强材(Reinforcement)、树脂(Epoxy)等三种主要成份构成,自从无铅(Lead Free)制程开始后,第四项粉料(Fillers)才被大量加进PCB板中,以此来提高PCB的耐热能力。

PCB板材的结构与功用介绍

  我们可以把铜箔想像成人体的血管,用来输送重要的血液,让PCB起到活动能力;补强材则可以想像成人体的骨骼,用来支撑与强化PCB不至于软蹋下来;而树脂则可以想像是人体的肌肉,是PCB的主要成分。

  下面就来说说说这四种PCB材料的用途、特性与注意事项。

  1、Copper Foil(铜箔层)

  Electric Circuit:导电的线路。

  Signal line:传送讯息的讯(信)号线。

  Vcc:电源层、工作电压。最早期的电子产品的工作电压大多设为12V,随著技术的演进,省电的要求,工作电压慢慢变成了5V、3V,现在更渐渐往1V移动,相对地铜箔的要求也越来越高。

  GND(Grounding):接地层。可以把Vcc想成水塔,当水龙头打开以后,透过水的压力(工作电压)才会有水(电子)流出来,因为电子零件的作动都是靠电子流动来决定的;而GND则可以想像成下水道,所有用过或没用完的水,都经由下水道流走。

  Heat Dissipation:散热用。大多数的电子元件都会耗用能量而产生热能,这时候需要设计大面积的铜箔来让热能尽快释放到空气当中,否则不只人类受不了,就连电子零件也会跟著当机。

  2、Reinforcement(补强材)

  选用PCB补强材的时候必须具备下列的各项优异特性。而我们大部分看到的PCB补强材都是玻璃纤维(GF, Glass Fiber)制成,仔细看的话玻璃纤维的材质有点像很细的钓鱼线,因为具备下列的个性优点,所以经常被选用当PCB的基本材料。

  High Stiffness:具备高刚性,让PCB不易变形。

  Dimension Stability:具备良好的尺寸安定性。

  Low CTE:具备低的热胀率,防止PCB内部的线路接点不至于脱离造成失效。

  Low Warpage:具备低的变形量,也就是低的板弯、板翘。

  3、Resin Matrix(树脂混合材)

  传统FR4板材以Epoxy为主,LF(Lead Free)/HF(Halogen Free)板则采用多种树脂与不同固化剂与之搭配,使得成本上升,LF约20%,HF约45%。

  HF板材易脆易裂且吸水率变大,厚大板容易发生CAF,需改用开纤布、扁纤布,并强化含浸均匀之物质。

  良好的树脂必须具备下列的条件:

  Heat Resistance:耐热好。加热焊接两~三次后不会爆板,才叫耐热性好。

  Low Water Absorption:低的吸水率。吸水是造成PCB爆板的主要原因。

  Flame Retardance:必须具备阻燃性。

  Peel Strength:具备高的抗撕强度。

  High Tg:高的玻璃态转换点。Tg高的材料大多不易吸水,不吸水才是不爆板的根本原因,而不是因为高Tg。

  Toughness:良好的韧度。韧度越大越不容易爆板。 Toughness又被称作破坏能量,韧度越好的材料其承受衝击忍受破坏的能力就越强。

  Dielectric properties:高的介电性,也就是绝缘材料。

  4、Fillers System(粉料、填充料)

  早期有铅焊接的时候温度还不是很高,PCB原本的板材还可以忍受,自从进入无铅焊接后因为温度加高,所以粉料才加进PCB的板材中来将强PCB抵抗温度的材料。

  Fillers应先作藕合处理以提高分散性与密著性。

  Heat Resistance:耐热好。加热焊接两~三次后不会爆板,才叫耐热性好。

  Low Water Absorption:低的吸水率。吸水是造成PCB爆板的主要原因。

  Flame Retardance:必须具备阻燃性。

  High Stiffness:具备高「刚性」,让PCB不易变形。

  Low CTE:具备低的热胀率,防止PCB内部的线路接点不至于脱离造成失效。

  Dimension Stability:具备良好的尺寸安定性。

  Low Warpage:具备低的变形量,也就是低的板弯、板翘。

  Drill processibility:因为粉料的高刚性与高韧性,所以造成PCB钻孔的困难度。

  Heat Dissipation(due to high thermal conductivity) :散热用。

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