目錄

PCB 板材作為整個電子元器件電路模塊的承載體，是整個產品的基石，起到非常重要的物理性能和良好的電氣性能作用；一塊PCB板由哪些構成呢？大家一起來看下，以8層板為例如下圖所示是PCB板的疊層結構：

銅箔：用于外層的線路制作，

半固化片（PP片）：起粘結劑、絕緣層的作用,將內層與內層、內層與銅箔粘結在一起，

內層芯板：作為電地層、信號層起電氣連接等作用

1.   材料的機械強度。

2.   TG 溫度

3.   TD 溫度

4.   阻燃等級

1.   材料本身的 DK 值

2.   材料本身的DF 值

3.   耐壓值

作為材料本身的這些特性，都取決于組合成材料所使用的原材料:(玻璃布，樹脂，聚四氟乙烯，陶粉，填料等)；

這些原材料的配方比例不同，而形成目前行業中常用到的

u  普通 TG FR4

u  中 TG FR4

u  高 TG FR4

u  改良樹脂體系 PPO FR4

u  陶瓷基板

u  PTFE 材料

u  PI 材料

而這些行業中的常用材料已覆蓋到我們市場上所有電子產品，包括消費類，工控類常規 FR4 產品；高速通信背板，高速光模塊等的高速產品；微波射頻，TR組件，天線等高頻產品；醫療類，手機排線類，車載類等剛撓 PI 產品.

下圖是一些板材實物的參考圖片

“FR-4”是一種耐燃材料等級的代號，所代表的意思是樹脂材料經過燃燒狀態必須能夠自行熄滅的一種材料規格，它不是一種材料名稱，而是一種材料等級，因此目前一般電路板所用的 FR-4 等級材料就有非常多的種類，但是多數都是以所謂的四功能(Tera-Function)的環氧樹脂加上填充劑(Filler)以及玻璃纖維所做出的復合材料；（彩色電路板） FR4 根據環氧玻璃布的顏色不同分為黃色 FR-4、白色 FR-4、黑色 FR-4、藍色 FR-4 等。

“陶瓷基復合材料”是以陶瓷為基體與各種纖維復合的一類復合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結構陶瓷。

?  散熱要求比較高的試用場合，如功率器件，LED等。

?  耐高溫、

?  高強度和剛度、

?  相對重量較輕、

?  抗腐蝕

?  脆性，處于應力狀態時，會產生裂紋，甚至斷裂導致材料失效

采用高強度、高彈性的纖維與基體復合，是提高陶瓷韌性和可靠性的一個有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴展，從而得到有優良韌性的纖維增強陶瓷基復合材料。

“PTFE”聚四氟乙烯 （polytetrafluoetylene）

?  高頻 PCB 大都使用聚四氟乙烯（PTFE）覆銅板作基板材料。

?  該基材在很寬的頻率范圍內具有很小的且穩定的介電常數和很小的介質損耗因素。

?  但這種材料由于使用聚四氟乙烯，決定了玻璃化溫度小，因而剛性很差，屬于熱塑性材料。

?  耐高溫的特性

?  介電強度高

?  電氣性能和機械性能極佳

?  價格較貴

?  易吸潮

?  生產 FPC 最常用的材料

聚酯類（ PET） （該板材許多性能與聚酰亞胺相近）

但耐熱性較差，這決定了只使用在常溫下運作的產品；

聚四氟乙烯（ PTFE）只用于要求低介電常數的高頻產品；

PI 基材 （優先考慮較薄設計的使用場景）

“Tg” （玻璃轉化溫度即熔點）

設計要求：電路板必須耐燃，在一定溫度下不能燃燒，只能軟化。

這個臨界溫度叫做玻璃態轉化溫度(Tg 點)，這個值關系到 PCB 板的尺寸安定性；

隨著溫度的升高基板將由"玻璃態”轉變為“橡膠態”，此時的溫度稱為該板的玻璃化溫度(Tg)。

Tg 是基材保持剛性的最高溫度(℃)。普通 PCB 基板材料在高溫下，不但產生軟化、變形、熔融等現象，同時還表現在機械、電氣特性的急劇下降；

?  普通板材的Tg 為 130 度以上

?  中等 Tg 約大于 150 度

?  高 Tg 一般大于 170 度

?  印制板的耐熱性、耐潮濕性、耐化學性、耐穩定性等特征都會提高和改善。

?  TG 值越高，板材的耐溫度性能越好

推薦使用場景：無鉛制程中，高 Tg 應用比較多。

是基材的熱分解溫度，也是印制板耐熱性能的重要技術指標。

作為印制板的基材受熱引起分層和性能下降的標志。

?  對于普通的Sn-Pb 焊料，因為焊接溫度較低，一般的 FR-4 基材能夠滿足要求，所以在原來的標準中對印制板的基材沒有此項性能要求

?  對于無鉛焊接的溫度較高，就必須考慮基材的熱分解溫度

通常基材的熱分解溫度分為：三個等級

ü  >310℃、

ü  >325℃

ü  >340℃

成本因數：對于無鉛焊接用的 SMT 印制板應根據板的尺寸大小、元器件安裝密度和焊接的工藝溫度應選用合適的 Td 等級的基材，因為 Td 值越高板材的加工難度大、成本高。

“DF”損耗因子（tanδ，Df，也叫介質損耗因素，介質損耗角正切，以下均用 Df 表示）

定義：絕緣材料或電介質在交變電場中，由于介質電導和介質極化的滯后效應，使電介質內流過的電流相量和電壓相量之間產生一定的相位差，即形成一定的相角，此相角的正切值即損耗因子 Df，由介質電導和介質極化的滯后效應引起的能量損耗叫做介質損耗，也就是說，Df 越高，介質電導和介質極化滯后效應越明顯，電能損耗或信號損失越多，是電介質損耗電能能力的表征物理量，也是絕緣材料損失信號能力的表征物理量。

“DK”從介電常數的定義可知，如果電介質的極化程度越高，則其電荷Ｑ值越高，即 DK 越高，DK 是衡量電介質極化程度的宏觀物理量，表征電介質貯存電能能力的大小，從而也表征了阻礙信號傳輸能力的大小。

信號在介質中的傳播速度和材料的介電常數有關，因此我們就可以利用該關系計算特定材料的介電常數。我們以FR4材料為例，信號在FR4和銅壓合后的PCB中傳輸時，速度可以表示為：

            

其中:v 表示信號在PCB材料中的傳播速度，c表示光速，Dk:介電常數，TD:信號在傳輸線上傳播的時間，由上面的式子經過簡單的數學運算可得：

這是某公司選用的板材從上圖中可以看出，目前淘汰了 TG130°的 FR4 材料；這是由于目前客戶端的焊接工藝都在升級，且為了滿足環保標準，都采用無鉛焊接（符合環保 ROHS6 標準），而無鉛焊接的溫度比有鉛焊接的溫度高出 30 度，所以 TG130 度的 FR4 材料無法滿足無鉛焊接的需求，焊接時容易出現爆板。

v  聯茂的 IT158,IT180;

v  臺光的 EM825,EM827;

v  生益科技的 S1000,S1000-2,ISOLA 的370HR。

從圖中可以看出，高速板材的特點是 DK,DF 比普通 FR4 低；從前面關于 DK,DF 的名詞解釋可以看出， 對于高速信號，高速板材對信號的差損小，高速信號的傳輸質量高，適合于類似 PCIE-E,SATA,GTX,等傳輸速率達到 GHZ 的信號。

某司高速板材的常備料為松下的 R5775(M6),臺耀的 TU872SLK SP,NELCO 的 N4000-13EPSI。

從上圖可以看出，高頻材料的 DF 值比高速板材低，但 DK 存在多種值，最常用的 DK 值為 2.94，6.15和 10.2 三種，需要根據高頻微波帶狀線，微帶線的仿真阻抗來選擇；

某司常備物料有

?  CLTE-XT

?  TSM-DS3

?  RT6002

?  RO3003

?  RO4350

?  RO4003

?  RO4360G2

某司常用軟板材料為杜邦 AP8525,AP9121,TK185018R。

某司常用無鹵材料為 EM370,TU862HF. 鹵素化合物經常作為一種阻燃劑：PBB ， PBDE ， TBBP-A ， PCB ，六溴十二烷，三溴苯酚，短鏈氯化石蠟等，應用于電子零組件與材料、產品外殼、塑膠等。此種阻燃劑無法回收使用，而且在燃燒與加熱過程中會釋放有害物質，威脅人類身體的健康和環境，所以有客戶要求采用環保型板材，無鹵要求：溴、氯含量分別小于 900ppm ，（溴＋氯）小于 1500ppm 。

以上圖文的Word格式文檔下載(內容和本網頁上的一模一樣,方便大家保存):
PCB板材選取詳解.doc (3.64 MB, 下載次數: 2)

2023-11-27 13:56 上傳

點擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5