PCB材料选择：PCB材料清单和类型

您想构建自己的PCB（印刷电路板）吗？在任何设计中，一生都会涉及诸如组件放置，布线实践，堆叠管理，信号和电源完整性之类的知识，您可以说，有数千名工程师负责平滑过程。

材料选择指南是任何入门的好去处。典型的PCB由一层或多层铜组成，这些铜层层压在不导电基板的薄层之间。PCB是电气组件，导电迹线，焊盘和其他功能部件所驻留的物理基础。在本文中，我们将深入探讨PCB每一层的材料和设计注意事项：丝网印刷，阻焊层，铜和基板。

PCB材料选择

处理PCB材料的必要性将使任何工程师考虑过程中涉及的热，机械，电气和化学特性。

对于热性能，您将需要考虑有价值的组件的温度耐久性以及整个电路设计中的峰值工作温度分布。机械性能包括外壳和形状因数管理，以及密度或柔韧性，尤其是刚柔结合板。

电气特性与介电必需品（例如阻抗，信号完整性和电阻）的包含程度有关，设计工程师必须在整个电路板（或系统）之间进行平衡。考虑到产品的使用寿命，化学性质如吸湿（对于潮湿的环境（如农业物联网中的传感器）是必需的）和易燃性是不可估量的。但是，环境和可持续性方面的限制也会影响您的PCB材料选择。

丝印

与白色丝印相比，与经典的PCB绿色阻焊层形成鲜明对比的是标志性的东西。丝网印刷的名字来源于丝网印刷技术，该印刷技术将标记，字母，符号，数字和其他信息印刷到板上。该层的主要目的是为PCB组装和识别提供信息。极性，组件位置和其他细节之类的内容对于正确组装至关重要。两种最常见的丝网印刷PCB印刷技术是：

液体照片成像（LPI）：时间密集型，高分辨率打印，紫外线（UV）固化墨水

直接图例打印（DLP）：更快，更简单的喷墨打印，丙烯酸墨水

从带有参考标记的标签销到应用UL认证编号，通常的经验法则是使用与基材颜色形成鲜明对比的油墨。尽管白色是最常见的，但丝网印刷有多种颜色可供选择。在同一块板上使用不止一种颜色的丝网印刷是很罕见的。

 

阻焊膜

阻焊层是铜箔顶部的聚合物层，使PCB具有标志性的绿色（尽管可以使用任何颜色）。顾名思义，它通过阻止焊料迁移并鼓励制造商通过银环和SMD焊盘等裸露特征将焊料焊接到正确的位置，从而防止形成焊料桥。阻焊层还可以物理隔离导电的铜走线，使其不与焊料，金属和其他导电位接触，同时防止氧化。阻焊材料是通过将其应用于铜层的方法确定的：

环氧液：最便宜的阻焊剂是通过丝网印刷法施加的热固性环氧。

液态可光成像阻焊剂（LPSM）：对于具有异常形貌的电路板，可以使用各种涂覆技术来涂覆UV固化油墨配方，然后将其曝光并显影。虽然LPSM不能产生完美一致的层，但对于具有复杂表面特征的PCB，它可以提供更好的覆盖范围并与铜走线接触。

干膜可光成像阻焊剂（DPSM）：对于具有均匀形貌的平板，可在曝光和显影之前通过真空层压涂覆干膜。干膜将为您提供均匀的表面厚度，但只能应用于平坦的板上。

覆铜箔层压板（CCL）

阻焊层下方是一种称为PCB的覆铜层压板（CCL），它由两部分组成：

铜箔：导电铜的薄层。铜箔的常见制造标准包括STD型E型（电沉积），ANN型E型（退火电沉积）和AR型W型（轧制）。

基材：提供机械强度和支撑力的非导电层。基材通常由FR-4，玻璃纤维增强玻璃层压环氧层压材料和阻燃环氧树脂粘合剂组成。FR代表阻燃剂，根据性能，可燃性和所使用的增强材料，有许多不同的分类标准。

当人们谈论两层或双面电路板时，他们指的是在基板的顶部和底部均贴有铜箔的CCL。标准的多层板通常是通过将两个或多个双面板及其之间的绝缘层堆叠在一起而制成的。因此，您的标准多层板按偶数出售。更多的层可以为您提供更多的接地层，以帮助分配功率和降低噪声。添加层的唯一真正缺点是成本。

 

PCB材料的未来

尽管丝印油墨或阻焊材料中的微小变化不太可能成为头条新闻，但大部分创新工作似乎都集中在改善CCL上。

对于诸如移动设备之类的应用的更小，更轻的板的需求增加了对多层架构的需求，该多层架构可以将更多功能集成到更小的尺寸中。

增强的环氧体系，例如Getek，Megtron，4000-13和FR-408，在降低Dk值和损耗角正切方面，其性能优于FR-4。

高性能材料，例如Asahi Glass的A-PPE，Nelco 600-21 Si和Rogers 4350，它们在降低Dk，更好的阻抗控制和降低的抖动方面都有显着的改进。

由PI或聚酯制成的柔性CCL。

严格的RoHS（有害物质限制）法规鼓励更高的耐热性和可靠性。无卤素的覆铜板将氯和溴的含量限制在900 ppm以内。无铅覆铜板通过将标准FR-4的DICY固化系统换成使用酚醛树脂固化剂的PN固化系统来去除铅。