PCB板材的结构与功用你了解吗

现今的PCB基材大底由铜箔层(Cooper Foil)、补强材(Reinforcement)、树脂(Epoxy)等三种主要成份所构成，可是自从无铅(Lead Free)制程开始后，第四项粉料(Fillers)才被大量加进PCB的板材中，用以提高PCB的耐热能力。

我们可以把铜箔想像成人体的血管，用来输送重要的血液，让PCB起到活动的能力；补强材则可以想像成人体的骨骼，用来支撑与强化PCB不至于软蹋下来；而树脂则可以想像是人体的肌肉，是PCB的主要成分。

下面将这四种PCB材料的用途、特性与注意事项来加以说明：

1. Copper Foil（铜箔层）

Electric Circuit：导电的线路。

Signal line：传送讯息的讯(信)号线。

Vcc：电源层、工作电压。最早期的电子产品的工作电压大多设为12V，随著技术的演进，省电的要求，工作电压慢慢变成了5V、3V，现在更渐渐往1V移动，相对地铜箔的要求也越来越高。

GND(Grounding)：接地层。可以把Vcc想成是家裡面的水塔，当我们把水龙头打开以后，透过水的压力（工作电压）才会有水(电子)流出来，因为电子零件的作动都是靠电子流动来决定的；而GND则可以想像成下水道，所有用过或没用完的水，都经由下水道流走，否则水龙头一直排水，家裡面可是会淹大水的。

Heat Dissipation (due to high thermal conductivity) ：散热用。有没有听说过某些CPU热到可以把蛋煮熟，这其实不夸张，大多数的电子元件都会耗用能量而产生热能，这时候需要设计大面积的铜箔来让热能尽快释放到空气当中，否则不只人类受不了，就连电子零件也会跟著当机。

2. Reinforcement（补强材）

选用PCB补强材的时候必须具备下列的各项优异特性。而我们大部分看到的PCB补强材都是玻璃纤维(GF, Glass Fiber)制成 ，仔细看的话玻璃纤维的材质有点像很细的钓鱼线，因为具备下列的个性优点，所以经常被选用当PCB的基本材料。

High Stiffness：具备高「刚性」，让PCB不易变形。

Dimension Stability：具备良好的尺寸安定性。

Low CTE：具备低的「热胀率」，防止PCB内部的线路接点不至于脱离造成失效。

Low Warpage：具备低的变形量，也就是低的板弯、板翘。

High Modules：高的「杨氏模量」

3. Resin Matrix（树脂混合材）

传统FR4板材以Epoxy为主，LF(Lead Free)／HF(Halogen Free)板则采用多种树脂与不同固化剂与之搭配，使得成本上升，LF约20%，HF约45%。

HF板材易脆易裂且吸水率变大，厚大板容易发生CAF，需改用开纤布、扁纤布，并强化含浸均匀之物质。

良好的树脂必须具备下列的条件：

Heat Resistance：耐热好。加热焊接两～三次后不会爆板，才叫耐热性好。

Low Water Absorption：低的吸水率。吸水是造成PCB爆板的主要原因。

Flame Retardance：必须具备阻燃性。

Peel Strength：具备高的「抗撕强度」。

High Tg：高的玻璃态转换点。Tg高的材料大多不易吸水，不吸水才是不爆板的根本原因，而不是因为高Tg。

Toughness：良好的「韧度」。韧度越大越不容易爆板。 Toughness又被称作「破坏能量」，韧度越好的材料其承受衝击忍受破坏的能力就越强。

Dielectric properties：高的介电性，也就是绝缘材料。

4. Fillers System（粉料、填充料）

早期有铅焊接的时候温度还不是很高，PCB原本的板材还可以忍受，自从进入无铅焊接后因为温度加高，所以粉料才加进PCB的板材中来将强PCB抵抗温度的材料。

Fillers应先作藕合处理以提高分散性与密著性。

Heat Resistance：耐热好。加热焊接两～三次后不会爆板，才叫耐热性好。

Low Water Absorption：低的吸水率。吸水是造成PCB爆板的主要原因。

Flame Retardance：必须具备阻燃性。

High Stiffness：具备高「刚性」，让PCB不易变形。

Low CTE：具备低的「热胀率」，防止PCB内部的线路接点不至于脱离造成失效。

Dimension Stability：具备良好的尺寸安定性。

Low Warpage：具备低的变形量，也就是低的板弯、板翘。

Drill processibility：因为粉料的高刚性与高韧性，所以造成PCB钻孔的困难度。

High Modulus：杨氏模量

Heat Dissipation(due to high thermal conductivity) ：散热用。