印刷电路板(PCB)是电子设备中不可或缺的组成部分,其基材的选择直接影响到电路板的性能、可靠性和成本。本文主要围绕印刷电路板基材(CCL)展开,涉及铜箔、树脂、增强材料以及填充剂这四个关键组件。
铜箔是构成线路的基础材料,分为电解铜箔和压延铜箔。电解铜箔是通过电镀工艺在硫酸铜溶液中制成,广泛应用于硬板(Rigid Board)制作,成本较低,但表面棱线较高,不适合超精细线路。压延铜箔则通过热辗或冷锻铜锭得到,适用于需要高弯曲、拉伸强度的挠性板(Flexible)。铜箔的表面处理,如Bonding Stage、Thermal Barrier Treatment和Stabilization,是为了提高与基材的结合力和抗腐蚀能力。
树脂在PCB中扮演着介电材料和粘合剂的角色。热固性树脂,如酚醛树脂、环氧树脂、聚苯醚、BT树脂、聚酰亚胺和氰酸酯,因其良好的可操作性和电气性能而常用。热塑性树脂虽然电气性能优越,但处理难度大,所以多用热固性树脂替代。其中,环氧树脂应用最为广泛,其液态形式为A-Stage,经过烘干和高温压板固化成为C-Stage固化板材。为满足环保要求,无卤素树脂正逐渐受到重视。
增强材料主要用于增加基材的机械强度,常见的如玻璃布,它可以提高树脂的刚性和稳定性。树脂与增强材料的结合,形成了不同类型的基板,如玻璃布基板、芳纶基材和RCC(Resin-Coated Copper)等。在树脂中加入溴元素可以达到阻燃效果,形成的FR-4是目前最常见的PCB基材。
填充剂通常用于改善基材的物理特性,例如增加密度、改善热性能等。填充剂的选择会影响基材的导热性、热膨胀系数和介电性质。
基材的制作工艺特点和可靠性要求是PCB设计和制造中的重要因素。例如,选择高玻璃转换温度(Tg)的树脂可以提升耐热性,但可能会导致钻孔和爆板问题。不同的树脂类型,如氰酸酯,具有较高的Tg和较小的热膨胀系数,但可能对湿气敏感,影响其在湿度环境下的可靠性。
随着电子技术的发展,基材也在不断进化,追求更高性能、更低损耗、更好环保特性的材料。例如,用于高速/高频制板的材料如聚四氟乙烯(PTFE)、聚烯烃、聚脂和热塑树脂,它们具备优秀的电气性能,适应于高速数据传输的应用。
印刷电路板基材的选材和处理工艺对于整个PCB的性能至关重要。了解这些基础知识有助于设计出更高效、更可靠的电子设备。