PCB Bolg - PCB電路板材料介紹

PCB電路板材料簡介

PCB的結構主要可分為三個面向：

PCB材料

PCB疊層設計

PCB阻抗計算

PCB電路板疊層

PCB的材料主要由兩個部分組成：

PP半固態片

半固態片由半固態樹脂材料和玻璃纖維組成，兩者組合在一起，主要起到填充功能,是多層PCB的內層導電圖形的粘合材料以及絕緣材料。

Core芯板

Core芯板是由銅箔、固態樹脂、玻璃纖維組成，製作PCB的基礎材料，具有一定的硬度及厚度，且兩個表層都有銅箔。

在製作多層PCB電路時，需要將PP半固態片和Core芯板配合使用，通常是在兩個Core芯板之間選用PP半固態片作為填充物，在PP半固態片被擠壓後， PP半固化的環氧樹脂被擠壓開來，開始流動並凝固，將多層Core芯板黏合在一起，並形成一層可靠的絕緣體。所以，多層板其實就是Core芯板與PP半固態片壓合而成的

PCB電路板疊層

PCB的組成也包含以下幾個部分：

綠油：看到電路板還有一層綠色、紅色或黑色的油，其中綠色、紅色或黑色等的油作為一層為阻焊層，在焊接時將PCB的焊接部分和非焊接部分分開，這些綠油覆蓋在銅色焊盤上面，可以防止銅色焊盤氧化，但是油墨是具有一定的腐蝕性。如果使用的是黑色油墨，因為黑色油墨比綠色腐蝕性更強，使用同樣的線寬進行設計，覆蓋黑色油墨後得到的走線會更窄。

絲網印刷：而一般絲網印刷採用白色的油墨，主要功能是增加標識。

PCB材料的關鍵參數

3.1 Tg指標

Tg為玻璃轉移溫度（Glass Transition Temperature），即熔點，是樹脂由固態融化為橡膠態流質的臨界溫度。當溫度低於玻璃轉移溫度(Tg)時，樹脂則會呈現剛性，具有脆特性的玻璃態，當溫度高於玻璃轉移溫度(Tg)時，樹脂則會呈現柔軟可繞曲的橡膠態。 Tg是PCB基板的重要特徵參數之一，其中Tg分級如下：

一般Tg的板材：130℃~150℃，如KB-6164F（140℃）、S1141（140℃）；

中等Tg的板材：150℃~170℃，如KB-6165F（150℃）、S1141 150（150℃）；

高等Tg的板材：170℃以上，如KB-6167F（170℃）、S1170 （170℃）。

PCB基板高的Tg提高並改善了印製板的耐熱性、耐潮濕性、耐化學性、耐穩定性等特性。但也不是Tg越高越好，因為Tg越高板材壓合時溫度要求也越高，壓出來的板子也會比較硬和脆，在一定程度上會影響機械鑽孔的品質以及電氣特性，所以在設計時，需要選擇合適的Tg的PCB板材（8層板及以上建議選擇高等Tg板材）。

3.2 DK指標

DK為介電常數（dielectric constant），它是表示絕緣能力特性的一個係數，以字母ε表示。 DK值會影響線路板訊號線的特性阻抗，對於需要管控特性阻抗的板子才需要特別注意此參數。 DK值主要影響因素有樹脂、增強材料及樹脂含量。 DK值影響訊號的傳播速度，DK值越小傳播速度越快，DK值越大傳播速度越小，所以高速板一般會選擇DK值小的板材。常用基材樹脂DK參數如下表1所示：

3.3 DF指標

DF為介質損耗因子(Dissipationfactor)，DF值主要影響訊號傳輸的品質。 DF值越小，訊號的傳播損耗越小；DF值越大，訊號的傳播損耗越大，所以高速、高頻、射頻板最好選擇DF值小的板材。用基材樹脂DF參數如上表1所示，其中DF的分級如下：

普通DF板材：DF≥0.02。

中DF板材：0.01

低DF板材：0.005

超低DF板材：DF<0.005。

3.4 CAF指標

CAF為導電性陽極絲（Conductive Anodic Filament），指的是PCB內部銅離子從陽極沿著玻纖絲的微裂通道，向陰極遷移過程中發生的銅與銅鹽的漏電行為。隨著電子產品薄化且小型化，PCB板的孔與孔、孔與線、線與線之間的間距越來越小，密集程度越來越高，絕緣距離越來越小，這使得CAF指標變得越來越重要了。在濕度高的應用環境時，基材的吸潮性使得纖維玻璃布與樹脂界面結合為最薄弱點，基材中可水解的遊離離子緩慢聚集，而離子在電場的作用下在電極間移動而形成導電通道，如果電極間距越小，形成通道時間越短，基材絕緣破壞越快。所以在設計高密度，孔和線間距小，特別是應用環境是高濕度，高溫度的環境時，需要特別注意CAF指標。