如何确定您的PCB基板材料

众所周知，PCB（印刷电路板）的基本属性取决于其基板材料的性能。因此，为了提高电路板的性能，首先必须优化基板材料的性能。到目前为止，正在开发和应用各种新型材料，以满足与新技术和市场趋势相适应的要求。

近年来印刷电路板发生了转变市场主要从台式电脑等传统硬件产品到服务器和移动终端等无线通信。以智能手机为代表的移动通信设备推动了PCB向高密度，轻便和多功能的发展。如果没有基板材料，其工艺要求与PCB的性能密切相关，则永远无法实现印刷电路技术。因此，基板材料选择在提供PCB和最终产品的质量和可靠性方面发挥着至关重要的作用。

满足高密度和细线的需求

•对铜箔的要求

所有PCB板都朝着更高密度和更精细的线路发展，尤其是HDI PCB（高密度互连PCB）。十年前，HDI PCB被定义为PCB，其线宽（L）和线间距（S）为0.1mm或更低。然而，目前电子工业中L和S的标准值可以小到60μm，在先进的情况下，它们的值可以低至40μm。

电路图的传统方法形成在于成像和蚀刻过程中，随着薄铜箔基板（厚度在9μm到12μm范围内）的应用，L和S的最低值达到30μm。

由于薄铜箔CCL（覆铜层压板）成本高，堆叠有许多缺陷，许多PCB制造商倾向于使用蚀刻 - 铜箔方法，而铜箔厚度设置为18μm。实际上并不推荐这种方法，因为它包含太多程序，厚度难以控制并导致更高的成本。结果，薄铜箔更好。另外，当板的L和S值小于20μm时，标准铜箔不起作用。最后，建议使用超薄铜箔，因为其铜厚度可在3μm至5μm范围内调节。

除了铜箔的厚度外，目前的精密电路还要求低粗糙度的铜箔表面。为了提高铜箔与基板材料的粘接能力，确保导体的剥离强度，在铜箔平面上进行粗加工处理，铜箔的普通粗糙度大于5μm。

嵌入驼峰铜箔成为基材，旨在提高其剥离强度。然而，为了在电路蚀刻期间控制引线精度远离过蚀刻，倾向于引起驼峰污染物，从而可能引起线之间的短路或绝缘容量降低，这尤其影响精细电路。因此，需要粗糙度低（小于3μm或甚至1.5μm）的铜箔。

尽管铜箔粗糙度降低，仍需要保留导体的剥离强度，从而引起铜箔和基板材料表面的特殊表面处理，有助于确保导体的剥离强度。

•绝缘介电层压板的要求

HDI PCB的主要技术特性之一在于构建过程。通常使用的RCC（树脂涂层铜）或预浸料环氧玻璃布和铜箔层压很少导致精细电路。现在倾向于应用SAP和MSPA，这意味着应用绝缘介电膜层压化学镀铜来产生铜导电平面。由于铜平面薄，可以生产出精细的电路。

SAP的关键点之一在于层压介电材料。为了满足高密度精密电路的要求，必须对层压材料提出一些要求，包括介电性能，绝缘，抗热容量和粘接，以及与HDI PCB兼容的技术适应性。

在全球半导体封装中，IC封装基板由陶瓷基板转换为有机基板。 FC封装基板的间距变得越来越小，因此L和S的当前典型值为15μm，并且它将更小。

多层基板性能应强调低介电性，低系数热膨胀（CTE）和高耐热性，是指满足性能对象的低成本基板。如今，MSPA绝缘介质叠层技术与薄铜箔相结合，应用于精密电路的批量生产。 SAP用于制造L和S值均小于10μm的电路图案。

PCB的高密度和薄度导致HDI PCB从带芯的层压转换为任何层核心。对于具有相同功能的HDI PCB，任何层上互连的PCB的面积和厚度比具有芯层压的那些减少25％。必须在这两种HDI PCB中应用具有更好电性能的更薄的介电层。

要求从高频和高速导出

电子通信技术有从有线到无线，从低频和低速到高频和高速。智能手机性能已经从4G发展到5G，需要更快的传输速度和更大的传输量。

全球云计算时代的到来导致数据流量的多倍增加，具有明显的趋势高频率和高速通信设备。为了满足高频和高速传输的要求，除了减少信号干扰和消耗，信号完整性和制造与PCB设计方面的设计要求兼容外，高性能材料是最重要的元素。

工程师的主要工作是降低电信号损耗的属性，以提高PCB速度，并解决信号完整性问题。基于PCBCart超过十年的制造服务，作为影响基板材料选择的关键因素，当介电常数（Dk）低于4且介电损耗（Df）低于0.010时，它被视为中间Dk/Df层压板，当Dk低于3.7且Df低于0.005，它被认为是低Dk/Df层压板。目前，市场上可以采用多种基板材料。

到目前为止，常用的高频电路板基板材料主要有三种类型：氟系树脂，PPO或PPE树脂和改性环氧树脂。氟系列介电基板，例如PTFE，具有最低的介电性能，通常用于频率为5GHz或更高的产品。而改性环氧树脂FR-4或PPO基板适用于频率范围为1GHz至10GHz的产品。

比较三种高频基板材料，环氧树脂的功能最低价格虽然氟系列树脂最高。在介电常数，介电损耗，吸水率和频率特性方面，氟系树脂表现最佳，而环氧树脂表现更差。当产品施加的频率高于10GHz时，只有氟系树脂起作用。 PTFE的缺点包括成本高，刚性差，热膨胀系数高。

对于PTFE，可以使用块状无机物（如二氧化硅）作为填充材料或玻璃布加强基材材料刚性和降低热膨胀系数。此外，由于聚四氟乙烯分子的惰性，聚四氟乙烯分子难以与铜箔结合，因此必须实现与铜箔相容的特殊表面处理。处理方法在于在聚四氟乙烯表面上进行化学蚀刻以增加表面粗糙度或添加粘合膜以增加粘合能力。随着这种方法的应用，可能会影响介电性能，并且必须对整个氟系高频电路进行进一步的开发。

由改性环氧树脂组成的独特绝缘树脂或PPE和TMA，MDI和BMI，再加上玻璃布。与FR-4 CCL类似，它还具有出色的耐热性和介电特性，机械强度以及PCB的可制造性，所有这些都使其比PTFE型基板更受欢迎。

除了对上述树脂等绝缘材料的性能要求外，作为导体的铜的表面粗糙度也是影响信号传输损耗的重要因素，这是趋肤效应的结果。基本上，皮肤效应是在高频信号传输和电感引线上产生的电磁感应变得如此集中在引线的截面区域的中心，驱动电流或信号聚焦在引线表面。导体表面粗糙度对影响传输信号损耗起着关键作用，低粗糙度导致损耗很小。

在相同频率下，铜的高表面粗糙度会导致高信号损失。因此，在实际制造中必须控制表面铜的粗糙度，并且在不影响粘附的情况下应该尽可能低。必须非常注意10GHz或更高频率范围内的信号。铜箔的粗糙度要求小于1μm，最好使用粗糙度为0.04μm的超表面铜箔。铜箔的表面粗糙度必须与合适的氧化处理和粘合树脂体系相结合。在不久的将来，可能会有一种没有轮廓涂覆树脂的铜箔，它具有更高的剥离强度，防止介电损耗受到影响。

要求高热阻和高耗散

随着小型化和高功能化的发展趋势，电子设备往往会产生更多的热量，因此电子设备的热管理要求越来越高需求。该问题的解决方案之一在于导热PCB的研究和开发。 PCB在耐热性和耗散性方面表现良好的基本条件是基板的耐热性和耗散能力。目前在PCB的导热能力方面的改进在于通过树脂和填充添加来改善，但它仅在有限的类别内起作用。典型的方法是应用IMS或金属核心PCB，它们起加热元件的作用。与传统的散热器和风扇相比，这种方法具有体积小，成本低等优点。

铝是一种非常吸引人的材料，具有资源丰富，成本低，导热性能好的优点。和强度。此外，它是如此环保，它被大多数金属基板或金属芯应用。由于经济性，可靠的电连接，导热性和高强度等优点，无焊料和无铅，铝基电路板已应用于消费品，汽车，军用品和航空航天产品。毫无疑问，金属基板的耐热性和耗散性能，关键在于金属板与电路平面之间的粘合性能。

如何确定基板材料您的PCB？

在现代电子时代，电子设备的微型和薄型导致刚性PCB和柔性/刚性PCB的必要出现。那么什么类型的基板材料适合它们？

增加刚性PCB和柔性/刚性PCB的应用领域在数量和性能方面带来了新的要求。例如，聚酰亚胺膜可以分为多种类别，包括透明，白色，黑色和黄色，具有高耐热性和低热膨胀系数，以便在不同情况下应用。同样，具有高成本效益的聚酯薄膜基材由于其高弹性，尺寸稳定性，薄膜表面质量，光电耦合和环境抵抗等优点，也将被市场所接受，以满足用户的多变需求。

与刚性HDI PCB类似，柔性PCB必须适应高速高频信号传输的要求，必须关注柔性基板材料的介电常数和介电损耗。柔性电路可由聚四氟乙烯和前进的聚酰亚胺基板组成。可以将无机灰尘和碳纤维添加到聚酰亚胺树脂中以导致产生三层柔性导热基板。无机填充材料可以是氮化铝，氧化铝或六方氮化硼。这种类型的基板材料具有1.51W/mK的导热性能，能够抵抗2.5kV的电压和180度的曲率。