现在的PCB基材的大底由铜箔层((CooperFoil)、增强材料(Reinforcement)、树脂Epoxy三个主要成分构成,无铅(Lead Free)的制造工序开始后,第四粉末Fillers被大量添加到PCB的板材中,用于提高PCB的耐热能力。
铜箔可以想象为人体的血管,可以发挥输送重要血液、使PCB活动的能力。可以想象增强材料是人体的骨骼,不能为了支持和强化PCB软蹋。树脂被认为是人体的肌肉,是PCB的主要成分。
以下,对这4个PCB材料的用途、特性及注意事项进行说明。
1.CopperFoil(铜箔层)
Electric Circuit:导电线路。
Signal line:传送消息的消息号码线。
Vcc:电源层、动作电压。最早的电子产品的工作电压大多设定为12V,随着技术的进步,随着电力的要求,工作电压逐渐变成5V、3V,现在更逐渐移动到1V,相对铜箔的要求也越来越高。
GND(Grounding):接地层。可以把Vcc当做家中的水塔,我们打开水龙头后,透过水的压力(工作电压)才可以流出水(电子),电子部件的工作都是根据电子流决定的;GND)可以想象下水道,都用过或没用过的水,都经过下水道流,否则水龙头一直排水,家里可以浸大水。
Heat Dissipation(due to high thermal conductivity):散热用。听说过几个CPU烫到可以煮鸡蛋吗。这不夸张。很多电子零件消耗能量产生热能。此时,为了尽快将热能放入空气中,需要设计大面积的铜箔。不那样做的话,不仅仅是人,电子零件也遵从那个。
2.Reinforcement(增强材料)
PCB使用增强材料时,必须具备以下各优秀的特性。我们几乎看到的PCB增强材料是玻璃纤维(GF、Glass Fiber制的,仔细看的话玻璃纤维的材质和细的钓鱼线相似,因为有以下个性的优点,所以经常作为PCB的基本材料使用。
HighStiffness:具备高的“刚性”,使PCB不易变形。
Dimension Stability:具有良好的尺寸稳定性。
Low CTE:具备低“热胀率”,PCB内部的线路触点脱离而不失效。
LowWarpage:具有低变形量,即低板弯曲、板弯曲。
High Modules:高“杨氏模量”
3.Resin Matrix(树脂混合材料)
以往的FR4板材以Epoxy为主,LF(Lead Free)/HF(Halogen Free)板使用各种各样的树脂与不同的固化剂组合,使成本上升,LF约20%,HF约45%。
HF板材脆脆易碎,吸水率大,厚板容易发生CAF,开纤布,扁纤布,需要强化浸渍均匀性。
良好的树脂必须具备以下条件。
耐热。即使加热焊接2~3次,板也不会爆炸,所以耐热性很好。
低吸水率。吸水是PCB导致爆板的主要原因。
Flame Retardance:必须具备阻燃性。
peel Strength:具有高的“撕裂强度”。
高性能Tg:高玻璃状转折点。Tg高的材料大多不易吸水,不吸水是不爆板的根本原因,不是因为高Tg。
Toughness:良好的韧性。韧性越大越难爆炸。Toughness也被称为“破坏能量”,韧性好的材料耐冲击、耐破坏能力强。
Dielectric properties:高介电性,即绝缘材料。
4.FillersSystem(散粉、填充料
初期有铅焊的时候温度不太高,PCB本来的板材可以耐受,无铅进入焊接后温度变高,所以在PCB的板材上加入粉末PCB加入了对温度强的材料。
Fillers为了提高分散性和附着性,首先应该进行莲藕处理。
耐热。即使加热焊接2~3次,板也不会爆炸,所以耐热性很好。
低吸水率。吸水是PCB导致爆板的主要原因。
Flame Retardance:必须具备阻燃性。
HighStiffness:具备高的“刚性”,使PCB不易变形。
Low CTE:具备低“热胀率”,PCB内部的线路触点脱离而不失效。
Dimension Stability:具有良好的尺寸稳定性。
LowWarpage:具有低变形量,即低板弯曲、板弯曲。
由于粉末的高刚性和高韧性,PCB造成钻孔的难度。
High Modulus:杨氏模量
Heat Dissipation(due to high thermal conductivity):散热用。