PCB板材分类和材料特性

摘 要

      本文阐述通信产品用印制电路板的分类，材料选择，技术发展方向，设计和加工技术规范，可供印制电路设计师、工艺师使用。

1 印制线路板的作用和功能

　　电子通信系统设备的各种印制电路板，是系统硬件设备的功能器官，相当于组成人体的各种脏器。系统和终端产品上的印制线路板是电路的载体，是硬件电路的骨架、神经和血管。

2 印制线路板的种类

　　按用途和技术类型分类。

　　按结构和功能分有单面板、双面板、多层板。

3 PCB 基板材料品种和特性

　　基板材料分刚性基材和挠性基材。 刚性印制电路板如覆铜箔酚醛纸质层压板、覆铜箔环氧纸质层压板、覆铜箔环氧玻璃布层压板，它是以酚醛树脂或环氧树脂为粘结剂，纸制品或无碱玻璃布为增强材料的电工绝缘层压板，并在一面或两面覆铜箔之后构成的。

　　以上基板材料性能应符合国家标准GB/T 4723~GB/T 4725 中相应技术指标，在电子通讯设备中大量采用覆铜箔环氧玻璃布层压板， 其中的通用型号为CEPGC-31;自熄(阻燃)型为CEPGC-32,该型号印制电路基板在NEMA(美) 标准中的型号为FR4.

　　3.1 覆铜箔环氧玻璃布层压板

　　它是以环氧树脂为粘合剂，玻璃纤维布为增强材料的层压板基材，其机械性能、尺寸稳定性、抗冲击性等都比纸质层压板好。

　　FR4 和FR5 的ε值在4.3~4.9 之间，其电气性能优良、允许工作温度较高(FR4 为130℃，FR5 为170℃)，受环境湿度影响较小，被广泛用于电子通讯设备中。

　　3.2 多层板用的环氧玻璃布粘结片

　　它是预浸B 阶段环氧树脂的玻璃布材料， 用于生产多层板时，将分离的导电图形单片印制电路板(单面或双面)层压粘合在一起的粘合材料。层压后起介质绝缘层作用。它是用无碱玻璃布预浸渍环氧树脂，固化到B 阶段。在压制成型后环氧树脂完全固化，成为刚性多层印制电路板。

　　3.3 自熄性(阻燃性)覆铜箔层压板

　　此种材料除具有上述同类覆铜箔层压板的相应性能外，还具有阻燃性，对单个电子元件过热引起的着火危险和小火蔓延具有一定的抵抗能力，适用于有防火要求的电子设备。

　　3.4 覆铜箔聚四氟乙烯玻璃纤维板

　　覆铜箔聚四氟乙烯( 特氟隆、teflON、PTFE)玻璃纤维板是以聚四氟乙烯为粘合剂，玻璃纤维为增强材料的基材。其介电性能优良(介质损耗低，tgd 为10-3 数量级，介电常数覆盖范围宽，可根据需要选择对应品种基材)、耐高温、耐潮湿、化学稳定性好，工作温度范围宽，是比较理想的高频、微波电子通讯设备用印制电路板材料。但其价格高，刚性较差，铜箔剥离强度较低，难以制作高多层板。

　　常用的聚四氟乙烯板Rogers,Taconic,Arlon,Metclad,GIL 等公司生产的印制电路板基材制品。

　　3.5 覆铜箔金属基印制电路板

　　它又称金属芯印制电路板，是以不同厚度的金属(一般为铝)板代替环氧玻璃布等增强材料，经过特殊处理后金属表面覆以低热阻、高绝缘且粘结力极强的介质层，介质层表面再根据电路板需要粘结不同厚度的铜箔构成。

　　金属芯印制电路板用于高密度组装、高功率密度场合，如耗散功率大的电源电路等。金属芯印制电路板的优点是散热性和尺寸稳定性好，金属基板有屏蔽作用。

　　目前使用的有BergquiST(贝格斯) 和信息产业部第五十一研究所的基材制品。

　　3.6 挠性印制电路板基材

　　挠性印制电路板基材，是将铜箔粘合在薄的塑料基片上制成。常用的塑料薄膜基材如下：

　　(1) 聚酯薄膜。工作温度为80℃~130℃，熔点低，在锡焊温度下易软化变形；(2) 聚酰亚胺(Polyimide)薄膜：具有良好的可挠性，只要通过热处理除去所吸收的潮气，就可以进行安全焊接。一般粘接型聚酰亚胺薄膜可在1 5 0 ℃下连续工作。用氟化乙丙烯(FEP)作中间薄膜，并以特殊的熔结型胶粘剂粘接的聚酰亚胺材料， 可在250℃下使用。

　　(3) 氟化乙丙烯薄膜(FEP)。

　　通常与聚酰亚胺和玻璃布结合在一起使用，具有良好的可挠性和较高的耐潮、耐酸和耐溶剂性能。

4 印制电路板技术发展方向的主潮流

　　印制电路板发展的主潮流是高密度，实现高密度的方法是：细线条，小孔径，多层化，盲孔，埋孔。目前实现高密度(HDI)常用积层多层板(BUM)工艺。
5 覆铜箔环氧玻璃布层压板主要性能指标和铜箔厚度选择

　　除覆铜箔环氧玻璃布层压板的厚度和铜箔厚度要求外，覆铜箔层压板的性能还有： 抗剥强度、翘曲度、抗电强度、绝缘电阻、介电常数、介质损耗角正切值、耐热冲击、吸湿性、阻燃性等，覆铜箔环氧玻璃布层压板技术要求应符合GB/T4725 的规定。

　　印制电路板的覆铜箔厚度，对印制电路板加工中印制导线的精度和最小导线宽度有很大影响，一般规律是： 铜箔越厚制造过程中印制导线的侧蚀越大，印制导线变窄，当印制导线小到一定程度将无法生产。因此，在确定PCB 最小导线宽度时，除依据负载电流、布线密度外还要考虑覆铜箔的厚度。有资料规定，对于35mm厚的铜箔， 导线宽度应大于0.15mm, 用18mm 的铜箔时，导线宽度应大于0.1mm.

6 印制电路板外形选择、厚度和单板尺寸

　　6.1 印制电路板单板外形选择

　　印制电路板一般采用长、宽尺寸相近的矩形，避免使用异形板。为便于生产线传送及在插箱内导入，四角可采用小圆弧形或斜角。

　　外形尺寸很小的板(例如板面小于100mm × 100mm 的)，应做成拼板。当某产品的几种印制电路板层数相同、厚度和介质层相同、铜箔厚度相同、用量相同时，可以组合在一起拼成组合套板。

　　6.2 印制电路板厚度

　　印制电路板的厚度应根据印制电路板的功能所安装的元器件质量、与之匹配的接插件规格，印制电路板的外形尺寸及所承受的机械负荷来选择。对于板面较大易产生变形的印制电路板，须采用加强筋或边框等措施进行加固。

　　建议尺寸在300mm × 250mm以下一般印制电路板厚度可选用1.6mm ,背板及较大的单板厚度应在2mm 以上，但因受加工印制电路板的压力机能力限制，厚度一般应在4mm 以下。

　　6.3 印制电路板外形尺寸

　　不装在插箱中的印制电路板外形尺寸见GB9315 中印制电路板外形尺寸系列表。在箱柜中常用插件式带插头印制电路板。