電子產品設計開發關于PCB電路板基材的選擇

日期：2018-05-26 / 人氣： / 來源：www.dqzjxw.cn

電路板是電子產品的核心部件，PCB電路板類型與尺寸的選取通常應根據所設計的電子產品電路原理圖和所用元器件的尺寸、體積、數量、相互間的影響以及經濟因素來確定。PCB電路板的尺寸要適中，尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，體積也大，且耐振動、沖擊能力低，成本也高，不利于實現設備的短、小、輕、薄；尺寸過小，組裝密度過高，則散熱不好，同時易受鄰近線條干擾，所以在電子產品設計中選擇PCB電路板的類型和尺寸時要綜合考慮。

印制電路板用的制造材料，已由抗熱沖擊性差、加工性能不好、價格高的環氧玻璃布敷銅板，轉向玻璃聚酰亞胺及介電常數為 2.3~3.5、耐熱性能特殊的凱普勒材料(一種工程塑料)。目前，10 層以上的PCB電路板都采用玻璃聚酰亞胺材料。

一般來說，印制電路板基材種類繁多，基材的選取主要取決于電路板的使用要求。選用印制電路板基材亦受到電路板組裝條件、安裝元器件的封裝形式、元器件的尺寸大小、元器件引腳數及引腳間距等因素的影響。

PCB線路板常用基材及其主要特點
材料類型	主要特點
環氧-玻璃纖維材料	基板尺寸可選擇范圍寬，重量輕，可加工性好，介電性能好，可返工性好。X、Y、Z軸三個方向熱膨脹系數較大，導熱性能較差。
聚酰亞胺-玻璃纖維材料	基板尺寸可選擇范圍寬，重量輕，可加工性能好，介電性能好，可返工性好。X、Y 軸方向熱膨脹系數較小，Z 軸方向熱膨脹系數較大，導熱性能差，有吸水性。
環氧-芳族聚酰胺纖維材料	基板尺寸可選擇范圍寬，重量輕，介電性能好，可返工性好。X、Y軸方向熱膨脹系數較小，導熱性差，樹脂有微裂紋，Z軸方向熱膨脹系數較大，導熱性能差，有吸水性。
聚酰亞胺-芳族聚酰胺纖維材料	同上
陶瓷材料	導熱性好，熱膨脹系數小，可采用傳統的厚膜或薄膜工藝，可集成電阻。基板尺寸較小，較難加工，成本較高，易碎，介電常數大。
聚酰亞胺-石英材料	基板尺寸可選擇范圍寬，重量輕，介電性能好，可返工性好。X、Y 軸方向熱膨脹系數較小，導熱性差，Z軸方向熱膨脹系數較大，不易鉆孔，價格高，樹脂含量低。
玻璃纖維-芳族復合纖維材料	無表面裂紋，Z軸方向熱膨脹系數較小，重量輕，介電性能好，可返工性好，導熱性差，X、Y軸方向熱膨脹系數較大，有吸水性，保留處理溶液。
玻璃纖維-聚四氟乙烯層壓材料	介電性能好，可允許工作溫度高，低溫下的穩定性能較差，X、Y 軸方向熱膨脹系數較大。
撓性介電材料	重量輕，熱膨脹系數小，結構上有柔性。尺寸大小受限。

應用于高壓電路的要選擇高壓絕緣性能良好的印制電路板基板；應用于高頻電路的要選擇高頻損耗小的印制電路板基板；應用于工業環境的電路要選擇性能穩定，參數分散性小的印制電路板基板；應用于潮濕環境的電路要選擇耐濕性能良好，漏電小的印制電路板基板；應用于低頻、低壓電路及民用電路的要選擇經濟性好的印制電路板基板。

PCB電路板基板材料的物理特性
特性	X、Y熱膨脹系數E/10^-4·℃^-1	導熱率λ/W·m^-1·℃^-1	X、Y擴張模量E/10^-6N·cm^-2	介電常數ε(1MHz)	體電阻率ρ/Ω·cm^-3	表面電阻率ρ/Ω·cm^-2
環氧-玻璃纖維材料	13~18	0.16	1.7	4.8	10¹²	10¹³
聚酰亞胺-玻璃纖維材料	6·8	0.35	1.9	4.4	10¹⁴	10¹⁵
環氧-芳族聚酰胺纖維材料	-	0.12	3.0	4.1	10¹⁶	10¹⁶
聚酰亞胺-芳族聚酰胺纖維材料	3·7	0.15	2.7	3.6	10¹²	10¹²
聚酰亞胺-石英材料	6·8	0.30	-	4.0	10⁹	10⁸
玻璃纖維-聚四氟乙烯層壓材料	20	0.26	0.1	2.3	10¹⁰	10¹¹
陶瓷材料(Al2O3)	5·7	44.0	5.5	10¹⁴	-	-

為了增強PCB電路板的導熱能力，應采用導熱PCB電路板，目前常用的導熱PCB電路板有導熱條式、導熱板式(又稱冷板式)和金屬夾芯PCB電路板，其中，導熱條(板)可以是實心的也可以是空心的，空心的效果更好。印制電路板的散熱能力與許多因素有關，如PCB電路板的材料、導熱條(板)的材料、PCB電路板的尺寸以及電子元器件的安裝方式和組裝密度等。

電子產品設計電路板選擇的參考因素
材料性質	熱膨脹系數	熱傳導性	擴張模量	介電常數	體電阻率	表面電阻率
溫度與功率循環	*	*	*
振動			*
機械沖擊			*
溫度與濕度	*			*	*	*
功率密度		*
芯片載體尺寸	*		*
電路密度				*	*	*
電路速度				*	*	*

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作者：電子產品設計

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