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PCB板材的結(jié)構(gòu)、功用詳細介紹


2016年11月04日 10:28:56來源:集源電路作者:admin我要評論(0

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(gòu)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。

我們可以把銅箔想象成人體的血管,用來輸送重要的血液,讓PCB起到活動的能力;補強材則可以想象成人體的骨骼,用來支撐與強化PCB不至于軟蹋下來;而樹脂則可以想象是人體的肌肉,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(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。可以把Vcc想成是家里面的水塔,當(dāng)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則可以想象成下水道,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,家里面可是會淹大水的。

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)的電子組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(dāng)中,否則不只人類受不了,就連電子零件也會跟著當(dāng)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(dāng)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)板采則采用多種樹脂與不同固化劑之搭配,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,需改采開纖布、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,不吸水才是不暴板的根本原因,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沖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)先作耦合處理以提高分散性與密著性。

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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