哪种PCB基材适合您的PCB？

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。所以，要提高电路板的性能， 您必须首先优化基板材料的性能。到目前为止，许多新型材料正在开发并投入应用，以满足与新技术和市场趋势兼容的要求。
近年来，印刷电路板市场发生了转变，其重点从台式电脑等传统硬件产品转向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PCB向高密度、轻量化和多功能方向发展。印刷电路技术离不开基板材料，其技术要求与PCB的性能密切相关。因此，基板材料的选择在促进 PCB 及其最终产品的质量和可靠性方面起着至关重要的作用。

满足高密度和精细线路的要求

•对铜箔的要求
所有的PCB板都在向更高密度和更精细的线路发展， 特别是HDI PCB（高密度互连PCB）。十年前， HDI PCB被IPC定义为线宽（L）和线间距（S）为0.1mm或以下的PCB。然而，目前电子工业中L和S的标准值可以小到60μm，而在发展的情况下，它们的值可以低至40μm。

传统的电路图案形成方法在于成像和蚀刻过程，因此，使用薄铜箔基板（厚度在9μm至12μm范围内）时，L和S的最低值达到30μm。

由于薄铜箔CCL（覆铜板）具有成本高且叠层存在许多缺陷的特点，许多PCB制造商倾向于使用蚀刻减去铜箔方法，而不是将铜箔厚度设置为18μm。实际上不推荐使用此方法，因为它包含太多程序，厚度难以控制并导致更高的成本。因此，薄铜箔更好。此外，当电路板的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，因为其铜厚度调节在3μm至5μm的范围内。

除了铜箔的厚度外，电流精细电路还对铜箔表面提出了低粗糙度的要求。为了提高铜箔与基板材料之间的结合能力，并确保导体的剥离强度，在铜箔平面上进行了粗加工，铜箔的普通粗糙度大于5μm。

将铜箔上的驼峰嵌入基板材料中，旨在提高其剥离强度。然而，为了控制引线精度，在电路蚀刻过程中不会过度蚀刻，往往会造成驼峰污染，从而导致线路间短路或绝缘能力下降，这尤其会影响精细电路。因此，需要低粗糙度（小于3μm甚至1.5μm）的铜箔。

尽管铜箔的粗糙度降低了，但仍然需要保持导体的剥离强度，这引起了铜箔和基板材料表面的特殊表面光洁度，这将有助于确保导体的剥离强度。

• 对绝缘介质层压板的要求
HDI PCB的主要技术特性之一在于构建过程。通常应用的RCC（涂树脂铜箔）或半固化片环氧玻璃布和铜箔层压很少导致精细电路失效。现在SAP和MSPA趋向于应用，这意味着应用绝缘介质薄膜层压与化学镀铜以产生铜导电平面。由于铜层薄，可以产生精细电路。

SAP的关键点之一在于层压介电材料。为了满足高密度精细电路的要求，必须带来对层压材料的一些要求，包括介电性能，绝缘，抗热容量和黏合，再加上与HDI PCB兼容的技术适应性

在全球半导体封装中，IC封装基板是从陶瓷基板转换为有机基板。FC封装基板的间距越来越小，因此目前L和S的典型值为15μm，并且会更小。

多层基板性能应强调低介电性能、低热膨胀系数（CTE）和高耐热性，是指满足性能目标的低成本基板。如今，与薄铜箔耦合的绝缘介质层压的MSPA技术通过精细电路的批量生产得到应用。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从有芯层压到无芯的任何层的转换.对于具有相同功能的HDI PCB， 任何层互连的PCB的面积和厚度都比具有芯层压的PCB减少25%。更薄的介电层和更好的电性能必须应用于这两种HDI PCB.

从高频和高速衍生的需求
电子通信技术已经从有线发展到无线，从低频低速发展到高频高速。智能手机的性能一直在从4G发展到5G，对更快的传输速度和更大的传输量提出了苛刻的需求。

全球云计算时代的到来，数据流量成倍增长，通信设备高频、高速趋势明显。为了满足高频和高速传输的要求，高性能材料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，还是必不可少的元素。

到目前为止，常用的高频电路板基板材料主要有三种类型：氟系列树脂、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，环氧树脂价格最低，氟系列树脂价格最高。在介电常数、介电损耗、吸水率和频率特性方面，氟系树脂表现最好，而环氧树脂表现较差。当产品施加的频率高于10GHz时，只有氟系列树脂起作用。PTFE的缺点包括成本高，刚性差和热膨胀系数高。


对于PTFE，块状无机物（如二氧化硅）可用作填充材料或玻璃布，以增强基材刚性并降低热膨胀系数。此外，由于聚氟龙分子的惰性，聚氟龙分子难以与铜箔结合，因此有必要实现与铜箔兼容的特殊表面光洁度。处理方法在于在聚氟龙表面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。随着该方法的应用，介电性能可能会受到影响，必须对整个氟串联高频电路进行进一步的开发。

由改性环氧树脂或PPE和TMA、MDI和BMI组成的独特绝缘树脂，加上玻璃布应用较多。与FR-4 CCL类似， 它还具有优异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性能的要求外，铜作为导体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，趋肤效应是在高频信号传输和电感中在引线处产生的电磁感应变得如此集中在引线截面区域的中心，驱动电流或信号聚焦在引线表面。导体的表面粗糙度在影响传输信号损耗方面起着关键作用，而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，并且在不影响附着力的情况下应尽可能低。必须高度关注10GHz或更高类别内的信号。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适当的氧化处理和粘合树脂体系相结合。在不久的将来，可能会有一种铜箔，它没有涂覆树脂的轮廓，它具有更高的剥离强度，并且防止了介电损耗的影响。

对高耐热性和高耗散性的要求
随着小型化和高功能的发展趋势，电子设备往往会产生更多的热量，因此对电子设备的热管理提出了越来越高的要求。这个问题的解决方案之一在于导热PCB的研究和开发. PCB在耐热性和散热性方面表现良好的主要条件是基板的耐热性和耗散能力.目前PCB导热能力的提高在于通过树脂和填充添加进行改进，但它仅在有限的类别内起作用。典型的方法是应用IMS或金属芯PCB，它们起着加热组件的作用.与传统的散热器和风扇相比，该方法具有体积小、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、导热性能和强度优良等优点。此外，它非常环保，以至于大多数金属基板或金属芯都应用了它。铝基电路板具有经济性、电气连接可靠、导热强度高、无焊、无铅等优点，已应用于消费品、汽车、军工和航空航天产品。金属基板的耐热性和耗散性能毋庸置疑，关键在于金属板与电路平面之间的粘合性能。

如何确定PCB的基板材料？
在现代电子时代， 电子设备的微型和薄化导致刚性 PCB 和柔性/刚性 PCB 的必要出现.那么什么类型的基材适合他们呢？

刚性PCB和柔性/刚性PCB的应用领域不断增加，在数量和性能方面提出了新的要求.例如，聚酰亚胺薄膜可分为多类，包括透明，白色，黑色和黄色，具有高耐热性和低热膨胀系数，以便应用于不同的情况。同样，具有高性价比的聚酯薄膜基板，因其高弹性、尺寸稳定性、薄膜表面质量、光电耦合和耐环境性等优点，可满足用户多变的需求，也将为市场所接受。

与刚性HDI PCB类似， 柔性PCB必须适应高速高频信号传输的需求， 柔性基板材料的介电常数和介电损耗也必须集中。柔性电路可以由聚四氟乙烯和先进的聚酰亚胺基板组成。无机粉尘和碳纤维可以添加到聚酰亚胺树脂中，从而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。

柔性PCB主要应用于智能手机， 可穿戴设备， 医疗设备和机器人， 这对柔性PCB结构提出了新的要求。到目前为止， 已经开发了一些包含柔性PCB的新产品，例如厚度从0.2mm减小到0.2mm的超薄柔性多层PCB。高速传输柔性PCB可以达到5Gbps的传输速度，应用低Dk和Df的聚酰亚胺基板材料。大功率柔性PCB应用厚度超过100μm的导体，以满足高功率和大电流电路的要求。所有这些特殊的柔性 PCB 自然会获得非常规的基板材料。

本文从科学和专业的角度讨论为您的印刷电路板选择基板材料的指南。对于介电常数（Dk）、耗散因数（Df）、表面粗糙度、热分解温度、CTE等基板材料属性的术语含糊不清的人，这里有一种经济有效的方法来确定合适的基板材料。