PCB设计之一基材选择

### PCB设计之一基材选择——全面解析 在PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）设计领域，基材的选择至关重要，它不仅影响着电路板的电气性能，如耐电压、绝缘电阻、介电常数和介质损耗，还决定了电路板的物理属性，包括耐热性、吸湿性以及是否符合环保标准。特别是在高速电路设计中，正确选择基材更是关键。本文将深入探讨PCB基材的种类、特性及其在不同应用场景中的用途。 #### 基材的分类与特性 1. **覆铜箔层压板（CCL）** CCL是最常见的PCB基材，通过将增强材料浸渍在树脂中形成半固化片，然后在其一或两面覆上铜箔，最后通过加热加压制成。这类基材应用广泛，尤其适用于通过减成法（即铜箔蚀刻法）生产的电路板。 2. **附树脂铜箔（RCC）** RCC是在铜箔上涂覆一层有机树脂，形成半固化结构，主要用于制造高密度互联（HDI）电路板，适应小型化和薄型化的需求，尤其适合高速通信设备的电路板制作。 3. **半固化片（P.P）** 半固化片由浸渍树脂的增强材料构成，不覆铜箔，用于多层板的中间层粘结，提供电路板内部各层间的连接。 4. **无铜箔的特殊基材** 这类基材表面不含铜箔，含有光敏催化剂，可根据需要在制作过程中沉积或电镀铜箔，适用于全加成法制板以及HDI板的制作。 #### 覆铜箔层压板（CCL）的细分与用途 - **刚性覆铜板** - 纸基（FR-1至FR-3）：以浸渍纤维纸为增强材料，适合单面板的制造。 - 玻璃布（G10、FR4、FR5）：使用玻璃纤维作为增强材料，结合高性能树脂，适用于高可靠性电子产品或高速电路板。 - 复合（CEM-1、CEM-3）：结合两种以上增强材料，如纸基和玻璃布，平衡成本与性能，适用于普通消费电子。 - **特殊材料基板** - 金属基板：由金属板、绝缘层和铜箔组成，具有良好的散热性、高强度和低热膨胀系数，适用于需要电磁屏蔽的场合。 - 陶瓷基板：结合陶瓷和铜箔，热膨胀系数低，尺寸稳定，适用于需要良好热管理的应用场景。 - **挠性覆铜板（FCCL）** 包括铜箔与绝缘薄膜或挠性绝缘材料结合的结构，适用于需要弯曲和挠曲的电路板设计，如便携式设备中的电路板。 #### 特殊挠性板材 - **覆铜箔聚酯薄膜（PET）** 优点在于良好的电性能和吸湿性，但耐热性较差，适用于无需焊接的传输线和平行电缆。 - **覆铜箔聚酰亚胺薄膜（PI）** 拥有出色的电、机械性能和阻燃性，尤其是极高的耐热性，适用于高速电路中的微带线或带状线信号传输，是挠性电路板的首选材料。 - **薄型环氧玻璃布覆铜板** 新型挠性材料，性能优于传统FCCL，成本低于PI，已应用于卷带状IC封装的载板。 #### 关键基材特性分析 - **耐热特性** 在焊接过程中，PCB必须承受长时间高温，无铅焊接比有铅焊接的温度更高，FR-4作为主流基材，其玻璃化转变温度（Tg）是评价其耐热性的重要指标。 - **热膨胀系数（CTE）** 表示材料受热后尺寸的变化比率，对于高密度互连板、薄型多层板以及无铅焊接要求的PCB，低CTE的基材更受欢迎，以减少因热胀冷缩引起的应力损伤。 PCB基材的选择需综合考虑电路板的工作环境、电气性能要求、物理性能以及成本因素，以确保电路板能够满足特定应用的需求，无论是从耐用性、性能还是经济角度出发，都需要进行细致的考量和合理的选择。