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PCB设计之一基材选择

本人在工作中常常遇到PCB设计问题，故对其流程和学问点做了一个浅薄的总结，一是为了作为自己工作的参考，另外的目的就是期望抛砖引玉，得到高手的批判和教导，以期到达进步的目的。

基材就是印制板用的基板材料。基材对成品印制板的耐电压、绝缘电阻、介电常数、介质损耗等电性能以及耐热性、吸湿性及环保等有很大影响。正确的选择基材是印制板设计的重要内容，这对于高速印制板设计更为重要。

首先看一下基材的分类。基材有很多种分类方法，最常用的是依据基材的构造特征分类。如下表：

名称特性、用途覆铜箔层压板(CCL,

CopperCladLaminate〕

增加材料浸以某种树脂溶液，预烘干后制成半固化片，再依据厚度要求将多个半固化片叠放在一起，在其最外层一面或2面覆以铜箔，经加热、加压形成的板状复合材料。

CCL是目前国内外应用最广泛、用量最大的以减成法〔铜箔刻蚀法〕生产印制板所用基材。

附树脂铜箔〔RCC，ResinCoatedCopper〕

在电解铜箔上经过外表处理，涂覆上一层有机树脂制成B阶段树脂构造的附有铜箔的半固化片，是20世纪末期进展起来的材料，

主要用于积层法制造高密度互连印制板，适合于印制板的小型化、薄型化要求，比方高速电路的通信设备以及不同用途的HDI板。

半固化片〔P.P，Prepreg〕

脱脂增加材料浸以某种树脂溶液，预烘干后制成预浸渍材料的薄片，外表不覆铜箔，有多种厚度规格，用于多层板的中间层黏结材料。无铜箔的特别基材

光敏性绝缘基板，含有光敏催化剂的绝缘材料，外表无铜箔，在制作印制板的过程中依据需要沉积、电镀上铜箔。该材料适用于全加成法制作印制板以及制作HDI板。

目前覆铜箔层压板还是应用最为广泛的基材，我在工作中用的都是这种基材〔由于我们的产品并没有太特别的要求〕。因此有必要对其分类和用途再做一个梳理，见下表：

分类增加材料典型代号特性、用途

刚性覆铜板纸基FR【1】-1、FR-2、FR-3

用浸渍纤维纸做增加材料，经覆铜箔层压制成的板材。以单面板为主。玻璃布G10、FR4、FR5

用玻璃纤维纺织而成的布做增加材料，用高性能树脂〔如环氧树脂〕作为浸渍材料。常用于牢靠性要求较高的电子产品或高速印制板制造。

复合CEM-1、CEM-3

承受2种以上的增加材料，如芯层纸基，表层玻璃布的CEM-1。这

种覆铜板刚性比纸基板好，本钱比玻璃布基板低。常用于一般消费电子或民用产品。

特别材料金属

金属板层+绝缘层+铜箔层

散热好、机械强度高、热膨胀系数小，接近于铜箔而使金属化孔德牢靠性高，还可以起到电磁屏蔽作用

陶瓷

陶瓷+键合黏结层+铜箔

热膨胀系数小、尺寸稳定、导热性好，固然依据使用需求的不同，陶瓷可以选用散热功能〔高导热系数〕或隔热功能〔低导热系数〕的。

挠性覆铜板

(FCCL，FlexibleCopperCladLaminate)

综述

目前有2种：1〕3层法，铜箔+绝缘薄膜+黏结剂。2〕挠性绝缘材料

+铜箔。

特点：可弯曲，挠曲，广泛应用于便携式通讯设备、计算机、打印机等设备上

覆铜箔聚酯薄膜〔PET〕

抗拉强度、绝缘电阻、介电常数等电性能好，吸湿性好。缺点：耐热性差，工作温度低。适用于做不需焊接的传输线、扁平电缆

覆铜箔聚酰亚胺薄膜〔PI〕

具有良好的电特性，机械特性，阻燃性，最突出的是耐热性高，玻璃化温度。缺点：吸湿性高，高温下或吸湿后尺寸收缩率大。

适用于高速电路微带线或带状线式信号传输的挠性印制板，是目前挠性印制板用的最多的一种基材。

薄型环氧玻璃布覆铜板

今年来进展起来的一种型挠性材料，是一种薄型FR-4，性能好于传统的FCCL。本钱低于PI。目前已应用于卷带状IC封装的载板。其它挠性板材氟碳乙烯、方向聚酰胺等

还有一点很关键，基材的特性。既然FR-4用的最多，我也以FR-4为例对基材特性做了一个梳理，见下表：

特性分类符号标识说明耐热特性综述

印制板在焊接过程中要经受较长时间的高温作用，尤其在提倡无铅焊接后，其焊接温度比有铅焊接提高了以上，这对印制板的耐热性是个考验。基板材料的耐热性主要取决于树脂局部。

玻璃化温度〔〕

基材中聚合物从硬、脆状态〔玻璃态〕转变为粘稠的高弹态〔橡胶态〕所处的温度。是保持基材刚性的最高温度。一般FR-4板的为

-。

选择要视使用环境、有铅/无铅焊接而定

热膨胀系数〔CTE〕

热膨胀系数是指材料受热后单位温度内尺寸变化的比率，用每摄氏度百万分之几〔〕表示。基材CTE是铜箔、增加材料、树脂三者CTE的综合表现，其中以树脂的CTE影响最大。

Z方向〔板厚〕：〔〕;〔〕

Z方向的膨胀系数远大于X、Y方向。比方一般FR-4的为50～70，而X、Y方向