PCB基础

一、简介

PCB：printed circuit board，印刷电路板

主要作用：传输信号、物理支撑、提供电源、散热

二、分类

2.1 按基材分类

陶瓷基板：包括氧化铝、氮化铝、碳化硅基板等，具有优异的导热性，适用于高温和高功率应用。

金属基板：如铝基板、铜基板等，具有良好的散热性能，适用于高功率电路和LED照明等需要散热的应用场景。

纸基板：如FR-1、FR-2等，是以纤维纸作增强材料，浸上树脂，单面或双面覆铜箔并热压而成，通常用于单面和双层板。

复合基板：结合了不同的基材，如纸和玻璃纤维布，以提供特定的性能，如CEM-2是纸芯玻璃布面环氧树脂覆铜箔板。

2.2按结构分类

刚性板（硬板）：由不易弯曲的刚性基材制成，如玻纤布基板、纸基板、复合基板、陶瓷基板、金属基板等。

挠性板（软板）：采用柔性绝缘基材制成，可以弯曲、卷绕和折叠，适用于便携式电子设备。

刚挠结合板：结合了刚性板和挠性板的优点，既有刚性区也有挠性区。

HDI板：高密度互连板，采用微孔技术和薄铜箔，实现更紧凑的电路设计。

封装基板：用于搭载芯片，提供电连接、保护、支撑、散热和组装等功能

三、板材

3.1 板材组成

芯板（Core）: 通常由玻璃纤维布和环氧树脂（或其他树脂）组成的层压板，两面各覆有一层薄薄的铜箔

半固化片（Prepreg, PP）: 一种部分固化的纤维玻璃树脂材料，通常由玻璃纤维布和未完全固化的树脂组成，这种材料在高温高压下可以流动并固化，将多层PCB的各个部分粘合在一起。

        A-stage/A态：液态，树脂结合添加剂的状态，又称为凡立水Varnish，俗称清漆。

        B-stage/B态：半固化态，玻璃纤维布与A态结合，经过一系列过程反应形成的半固化状态，即PP态。

        C-stage/C态：固化态，PP经过PCB加热加压的压合工序形成的稳定状态。

半固化片性能介绍

铜箔（Copper）: 分为电解铜箔和压延铜箔，一般硬板常用电解铜箔，软板常用压延铜箔，压延铜箔的延展性较好。厚度通常以盎司（OZ）来表示，常见的厚度有1OZ（约35um），1/2OZ，1/3OZ，2OZ。

3.2 过孔/埋孔/盲孔

3.3 板材关键参数

        PCB板材的关键参数主要包括热性能、电性能以及机械性能三类参数：

热性能参数：

Tg值（Glass Transition Temperature）：玻璃化转变温度，是树脂由固态融化为橡胶态流质的临界温度，影响PCB的耐热性、耐潮湿性、耐化学性、耐稳定性等 。

        Tg高，PCB受热时Z轴的膨胀相对越小

        一般Tg的板材：130℃~150℃；

        中等Tg的板材：150℃~170℃；

        高等Tg的板材：170℃及以上。

       也不是Tg越高越好，因为Tg越高板材压合时温度要求也越高，压出来的板子也会比较硬和脆 

        Tg越高，耐热性不一定越好

Td值（Decomposition Temperature）：热分解温度，表示板材的树脂受热失重5%时的温度，是印制电路板的基材受热引起分层或性能下降的标志 。表现为重量减少

CTE值（Coefficient of Thermal Expansion）：热膨胀系数，衡量基材耐热性能的重要指标，影响PCB在温度变化时的稳定性 。

       通常X/Y方向CTE为16-18 ppm，Z方向CTE为40-60ppm

        CTE低，孔铜因热膨胀效应受到的应力小，可靠性高；组装过程中板子翘曲小

电性能参数：

表面电阻率：影响PCB的导电性能。

体积电阻率：衡量材料内部的电阻率。

Dk值（Dielectric Constant）：介电常数，影响信号的传播速度和特性阻抗 。

        DK越小，信号传输速度越快（V=C/√DK，C是光速）

Df值（Dissipation Factor）：介质损耗，影响信号传输的品质 。

机械性能参数：

抗弯强度：板材抵抗弯曲的能力。

剥离强度：材料层与层之间的粘合强度。

        粗糙度可以增加铜箔附着力；

        当趋肤深度小于粗糙度时，导线损耗除了经典的趋肤电阻损耗外，还会增加由粗糙度引起的损耗，原因在于粗糙的表面相当于增加了电流的路径。

吸水率：材料吸水性的量度。

        水的DK为74，吸水后板材的DK增加；吸水后爆板概率增加；

四、加工流程

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五、表面处理

参考资料

干货分享｜PCB基础知识

PCB介绍（超级详细） (biancheng.net)

【工学科普】什么是PCB？

产品设计｜PCB板的加工全工艺流程介绍