PCB材料的用途/特性與注意事項

現(xiàn)今的PCB基材大底由銅箔層（Cooper Foil）、補強材（Reinforcement）、樹脂（Epoxy）等三種主要成份所構成，可是自從無鉛（Lead Free）制程開始后，第四項粉料（Fillers）才被大量加進PCB的板材中，用以提高PCB的耐熱能力。

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起到活動的能力；補強材則可以想像成人體的骨骼，用來支撐與強化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。

下面將這四種PCB材料的用途、特性與注意事項來加以說明：

1. Copper Foil（銅箔層）

Electric Circuit：導電的線路。

Signal line：傳送訊息的訊（信）號線。

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為12V，隨著技術的演進，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，相對地銅箔的要求也越來越高。

GND（Grounding）：接地層。可以把Vcc想成是家裡面的水塔，當我們把水龍頭打開以后，透過水的壓力（工作電壓）才會有水（電子）流出來，因為電子零件的作動都是靠電子流動來決定的；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，否則水龍頭一直排水，家裡面可是會淹大水的。

Heat Dissipation （due to high thermal conductivity） ：散熱用。有沒有聽說過某些CPU熱到可以把蛋煮熟，這其實不夸張，大多數(shù)的電子元件都會耗用能量而產(chǎn)生熱能，這時候需要設計大面積的銅箔來讓熱能盡快釋放到空氣當中，否則不只人類受不了，就連電子零件也會跟著當機。

2. Reinforcement（補強材）

選用PCB補強材的時候必須具備下列的各項優(yōu)異特性。而我們大部分看到的PCB補強材都是玻璃纖維（GF， Glass Fiber）制成 ，仔細看的話玻璃纖維的材質有點像很細的釣魚線，因為具備下列的個性優(yōu)點，所以經(jīng)常被選用當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。

High Modules：高的「楊氏模量」

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，并強化含浸均勻之物質。

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「抗撕強度」。

High Tg：高的玻璃態(tài)轉換點。Tg高的材料大多不易吸水，不吸水才是不爆板的根本原因，而不是因為高Tg。

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。

Dielectric properties：高的介電性，也就是絕緣材料。

4. Fillers System（粉料、填充料）

早期有鉛焊接的時候溫度還不是很高，PCB原本的板材還可以忍受，自從進入無鉛焊接后因為溫度加高，所以粉料才加進PCB的板材中來將強PCB抵抗溫度的材料。

Fillers應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：因為粉料的高剛性與高韌性，所以造成PCB鉆孔的困難度。

High Modulus：楊氏模量

Heat Dissipation（due to high thermal conductivity） ：散熱用。
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