电路板PCB板材的结构与功用介绍

2020-05-19 12:01:49 160

现今的PCB电路板基材大底由铜箔层(Copper Foil)、补强材(Reinforcement)、树脂(Epoxy)等三种主要成份所构成,可是自从无铅(Lead Free)制程开始后,第四项粉料(Fillers)才被大量加进PCB的板材中,用以提高PCB的耐热能力。

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起到活动的能力;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。

电路板

下面将这四种PCB材料的用途、特性与注意事项来加以说明:

1、铜箔(铜箔层)

(1)电路:导电的线路。

(2)信号线:传送信息的讯(信)号线。

(3)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,随着技术的演进,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。

(4)接地:接地层。可以把Vcc想成是家里面的水塔,当我们把水龙头打开以后,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,否则水龙头一直排水,家里面可是会淹大水的。

(5)散热:散热用。有没有听说过某些CPU热到可以把蛋煮熟,这其实不夸张,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着当机。

2、加固(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。

(1)高刚度:具备高「刚性」,让PCB不易变形。

(2)尺度稳定性:具备良好的尺寸安定性。

(3)低的热膨胀系数: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。

(4)低翘曲:具备低的变形量,也就是低的板弯、板翘。

(5)高模块:高的「杨氏模量」

3、树脂基质(树脂混合材)

传统FR4板材以Epoxy为主,LF(Lead Free)/HF(Halogen Free)板采则采用多种树脂与不同固化剂之搭配,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,需改采开纤布、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:

(1)耐热性:耐热好。加热焊接两~三次后不会爆板,才叫耐热性好。

(2)吸水率低:低的吸水率。吸水是造成PCB爆板的主要原因。

(3)阻燃性:必须具备阻燃性。

(4)剥离强度:具备高的「抗撕强度」。

(5)高Tg:高的玻璃态转换点。Tg高的材料大多不易吸水,不吸水才是不暴板的根本原因,而不是因为高Tg。

(6)韧性: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冲击忍受破坏的能力就越强。

(7)介电性能:高的介电性,也就是绝缘材料。

4、填料系统(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。

填料应先作耦合处理以提高分散性与密着性。

(1)热电阻

(2)吸水率低

(3)制品耐燃性

(4)高刚度

(5)热膨胀系数低

(6)尺寸稳定性

(7)低翘曲

(8)钻孔加工:因為粉料的高剛性與高韌性,所以造成PCB鑽孔的困難度。

(9)高模量:楊氏模量

(10)散热(由于高导热):散熱用。

标签: PCB

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