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PCB板材的結(jié)構(gòu)與功用介紹
PCB基材由銅箔層(Cooper Foil)、補強材(Reinforcement)、樹脂(Epoxy)等三種主要成份構(gòu)成,自從無鉛(Lead Free)制程開始后,第四項粉料(Fillers)才被大量加進PCB板中,以此來提高PCB的耐熱能力。
PCB板材的結(jié)構(gòu)與功用介紹
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。
下面就來說說說這四種PCB材料的用途、特性與注意事項。
1、Copper Foil(銅箔層)
Electric Circuit:導(dǎo)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(shè)為12V,隨著技術(shù)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?梢园裋cc想成水塔,當水龍頭打開以后,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。
Heat Dissipation:散熱用。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(shè)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(zhì)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。
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(zhì)。
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(zhuǎn)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(yīng)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。
Heat Dissipation(due to high thermal conductivity) :散熱用。
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