【干貨】PCB板材基礎知識介紹

一. PCB材質(zhì)簡介

(一)印制電路板的概念和功能及背景

1、印制電路板的英文：Printed Circuit Board

2、印制電路板的英文簡寫：PCB

3、印制電路板的主要功能：支撐電路元件和互連電路元件，即支撐和互連兩大作用.

4、 PCB誕生于上世紀四、五十年代,發(fā)展于上世紀八、九十年代。伴隨半導體技術和計算機技術的進步，印刷電路板向著高密度,細導線,更多層數(shù)的方向發(fā)展，其設計技術也從最初的手工繪制發(fā)展到計算機輔助設計（CAD)和電子設計自動化（EDA).

(二)PCB分類（覆銅板）

覆銅板的定義

a、覆銅板:英文簡稱CCL,它是制作電路板最基本的材料,其為一面或兩面覆有金屬銅箔的層壓板.

b、覆銅板分剛性和撓性兩類.

c、覆銅板的基材是不導電的絕緣材料.

d、覆銅板是由銅箔/粘結樹脂/紙或纖維布在加溫加壓的條件下形成的層壓制品.

(二)PCB分類（覆銅板）-單面板

1、紙基材酚醛樹脂-紙質(zhì)板：

a、組成特征：由紙質(zhì)碎沫與酚醛樹脂壓合而成，表面上看，呈紙一樣平整.

b、包括：FR-1、FR-2、FR-3、XBC、HB

（目前TPV多使用FR-1/FR-2,FR-1多用于MNT、FR-2多用于TV，F(xiàn)R-2較FR-1電氣性能要求較高、價格較高外，其他性能無多大差別）.

c、優(yōu)點：原材料成本低,因其質(zhì)地較軟可以沖孔,故在電路板制程中孔,加工成本低.

d、硬度相對較差,在潮濕環(huán)境下容易吸收水分,受高溫熱膨脹及冷卻后收縮變化較大,且電器性能較纖維板低.（例:過波峰焊易變形）

2、紙基材環(huán)氧樹脂-復合纖維板：

a、組成特征：基材由紙質(zhì)碎沫和環(huán)氧樹脂混合，表層是玻璃纖維，壓合而成，表面上看，有紋路.

b、包括：CEM-1(紙芯)，CEM-3(玻纖芯).(目前TPV多使用CEM-1)

CEM-1構成為：銅箔+紙(芯)+環(huán)氧樹脂(芯)+玻纖布(面)

CEM-3構成為：銅箔+玻纖非織布(芯)+環(huán)氧樹脂(芯)+玻纖布(面)

CEM-3比CEM-1板料中所含的纖維層數(shù)量更多,故CEM-3的耐燃性,絕緣性,硬度等高于CEM-1，且可用于代替FR-4用于部分雙面板及多層板.

c、優(yōu)點：復合纖維板成本較玻璃纖維板低,解決了紙板的硬度不足和纖維板不易沖孔問題.

d、缺點：電氣性能雖接近玻璃纖維板,但仍不可完全替代FR-4材料,僅有部分要求不高的電路板可用此材料替代FR-4使用.

(二)PCB分類（覆銅板）-雙面板、多層板

1、玻璃纖維布基材環(huán)氧樹脂-玻璃纖維板：

a、組成特征：基材由玻璃纖維布和環(huán)氧樹脂混合，表層也是玻璃纖維布， 壓合而成，表面上看，有紋路，側面看去,有纖維絲、呈交叉層疊狀.

b、包括：FR-4等.(目前TPV雙面板及多層板皆使用FR-4)

c、優(yōu)點：高強度、抗熱與火(不會燃燒)、抗化(不易腐蝕、不易長霉菌)、防潮、 熱性(膨脹系數(shù)低、熱傳導系數(shù)高)、電性（不導電，絕緣）

d、缺點：成本高，制作工藝要求高(例：不能沖孔).

2、陶瓷、金屬材質(zhì)：如鐵基、鋁基、銅基，主要應用于軍事、航空航天領域.

(二)PCB分類（覆銅板）-材質(zhì)辨識

PCB料件編碼規(guī)則第34條：

特殊需求碼第三碼代表使用材質(zhì)：1――FR-1；2――FR-2；

3――CEM-1；4――FR-4雙層板；5――FR-4四層板；6――FR-4六層板；7――FPC(軟板)

例：715G5713-M01-000-005K，使用材質(zhì)：FR-4四層板

(二)PCB分類（覆銅板）-板面處理

1.OSP工藝:OSP意為可悍性有機銅面保護劑,其制程原理是通過一種替代咪唑衍生的活性組分與金屬銅表面發(fā)生的化學反應,使線路板的焊盤和通孔焊接位置形成均勻,極薄,透明的有機涂層,該涂層具有優(yōu)良的耐熱性,保護膜厚度通常0.2-0.5μm。

（目前TPV要求OSP厚度可滿足回流焊兩次，波峰焊一次.廠家可以做到0.2~0.35μm）焊接時保護膜分解、揮發(fā)、熔解到焊膏或酸性焊劑中，露出銅表面，使焊錫與干凈的銅發(fā)生反應,因其制作成本較低,且技術成熟,故目前已被行廣泛使用.

(二)PCB分類（覆銅板）-板面處理

2.OSP工藝優(yōu)缺點和應用

a、優(yōu)點：平整、便宜， OSP只鐘情于銅表面，對其他表面如阻焊層沒有親和力，不會附著在其表面，應用廣泛.

b、缺點：

①保存時間短，在真空包裝條件下保存期為3月。存儲時，不能接觸酸性物質(zhì)，溫度不能太高，否則會揮發(fā)。

②檢測困難，無色、透明。

③ OSP本身絕緣，Imidazole類OSP，形成較厚的涂覆層，會影響電氣測試，不能作為電氣接觸表面如金手指、鍵盤按鍵、測試點等表面的涂層。

④不能多次進行回流焊接，一般3次，在雙面回流焊接以及返修中需要考慮。經(jīng)過幾代改良，其耐熱性和存儲壽命、助焊劑的兼容性大大提高。

⑤焊接溫度相對提高為225℃，焊接過程中需加更強勁（酸性成分）的助焊劑消除保護膜，否則導致焊接缺陷。

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