PCB電路板主要由覆銅箔層壓板（Copper Clad Laminates，CCL）、半固化片（PP片）、銅箔（Copper Foil）、阻焊層（又稱(chēng)阻焊膜）（Solder Mask）、表面處理、字符組成。

PCB電路板的主要材料是覆銅板， 而覆銅板（敷銅板）是由銅箔（成本占比30%-40%）、玻璃布（基板，成本占比20%-25%）、樹(shù)脂（粘合劑，成本占比25%-30%）和填料構(gòu)成的。基板是由高分子合成樹(shù)脂和增強(qiáng)材料組成的絕緣層板；在基板的表面覆蓋著一層導(dǎo)電率較高、焊接性良好的純銅箔，常用厚度18μm~35μm~50μm；銅箔覆蓋在基板一面的覆銅板稱(chēng)為單面覆銅板，基板的兩面均覆蓋銅箔的覆銅板稱(chēng)雙面覆銅板。銅箔能否牢固地覆在基板上，則由粘合劑來(lái)完成。常用覆銅板的厚度有1.0mm、1.5mm和2.0mm三種。

隨著電子產(chǎn)品技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)覆銅板（CCL）有更高的性能要求。因此，從CCL的性能分類(lèi)，又分為一般性能CCL、低介電常數(shù)CCL、高耐熱性的CCL（一般板的L在150℃以上）、低熱膨脹系數(shù)的CCL（一般用于封裝基板上）等類(lèi)型。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展和不斷進(jìn)步，對(duì)印制板基板材料不斷提出新要求，從而，促進(jìn)覆銅箔板標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展。目前，基板材料的主要標(biāo)準(zhǔn)如下：

① 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：我國(guó)有關(guān)基板材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有GB／T4721—4722 1992及GB4723—4725 1992，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的覆銅箔板標(biāo)準(zhǔn)為CNS標(biāo)準(zhǔn)，是以日本JIS標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本制定的，于1983年發(fā)布。

② 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：日本的JIS標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)的ASTM、NEMA、MIL、IPC、ANSI、UL標(biāo)準(zhǔn)，英國(guó)的BS標(biāo)準(zhǔn)，德國(guó)的DIN、VDE標(biāo)準(zhǔn)，法國(guó)的NFC、UTE標(biāo)準(zhǔn)，加拿大的CSA標(biāo)準(zhǔn)，澳大利亞的AS標(biāo)準(zhǔn)，前蘇聯(lián)的FOCT標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際的IEC標(biāo)準(zhǔn)等；PCB覆銅板材料的供應(yīng)商，常見(jiàn)與常用到的就有：生益、建滔、臺(tái)光、南亞塑膠、松下等。

PCB電路板板材介紹：按品牌質(zhì)量級(jí)別從低到高劃分如下：94HB>94VO>CEM-1>CEM-3>FR-4。

覆銅板按板的增強(qiáng)材料不同可劃分為：紙基、玻璃纖維布基、復(fù)合基（CEM系列）、積層多層板基和特殊材料基（陶瓷、金屬芯基等）五大類(lèi)。

覆銅板按板所采用的樹(shù)脂膠黏劑不同可劃分為：

常見(jiàn)的紙基CCL有：酚醛樹(shù)脂（XPC、XXXPC、FR-1、FR-2等）、環(huán)氧樹(shù)脂（FR-3）、聚酯樹(shù)脂等各種類(lèi)型。

常見(jiàn)的玻璃纖維布基CCL有環(huán)氧樹(shù)脂（FR-4、FR-5），它是目前最廣泛使用的玻璃纖維布基類(lèi)型。另外還有其他特殊性樹(shù)脂（以玻璃纖維布、聚基酰胺纖維、無(wú)紡布等為增加材料）：雙馬來(lái)酰亞胺改性三嗪樹(shù)脂（BT）、聚酰亞胺樹(shù)脂（PI）、二亞苯基醚樹(shù)脂（PPO）、馬來(lái)酸酐亞胺-苯乙烯樹(shù)脂（MS）、聚氰酸酯樹(shù)脂、聚烯烴樹(shù)脂等。

覆銅板按照機(jī)械剛性可以劃分為：剛性覆銅板（Rigid Copper Clad Laminate）和撓性覆銅板（Flexible CopperClad Laminate）。

覆銅板按照厚度可以分為：厚板【板厚范圍在0.8~3.2mm（含Cu）】、薄板【板厚范圍小于0.78mm（不含Cu）】。

覆銅板按不同的絕緣材料、結(jié)構(gòu)可以劃分為：有機(jī)樹(shù)脂類(lèi)覆銅板、金屬基覆銅板、陶瓷基覆銅板。

覆銅板按照阻燃等級(jí)劃分為：阻燃板與非阻燃板。

覆銅板按照UL標(biāo)準(zhǔn)（UL94、UL746E等）規(guī)定，對(duì)CCL阻燃性等級(jí)進(jìn)行劃分，可將剛性CCL劃分為四類(lèi)不同的阻燃等級(jí)：即UL-94V0級(jí)、UL-94V1級(jí)、UL-94V2級(jí)及UL-94HB級(jí)。

覆銅板常見(jiàn)詳細(xì)參數(shù)及用途如下：

94HB：普通紙板，不防火（最低檔的材料，模沖孔，不能做電源板）；

94VO：阻燃紙板 （模沖孔）；

22F： 單面半玻纖板（模沖孔）；

CEM-1：?jiǎn)蚊娌＠w板（必須要電腦鉆孔，不能模沖）；

CEM-3：雙面半玻纖板（除雙面紙板外屬于雙面板最低端的材料，簡(jiǎn)單的雙面板可以用這種料，比FR-4會(huì)便宜5~10元/平米）；

FR-4：雙面玻纖板。

覆銅板常見(jiàn)知識(shí)點(diǎn)：

1、覆銅板阻燃特性的等級(jí)劃分可以分為94VO－V1 －V2 －94HB四種；

2、半固化片：1080=0.0712mm，2116=0.1143mm，7628=0.1778mm；

3、FR-4 CEM-3都是表示板材的，F(xiàn)R-4是玻璃纖維板，CEM-3是復(fù)合基板；

4、無(wú)鹵素指的是不含有鹵素（氟、溴、碘等元素）的基材，因?yàn)殇逶谌紵龝r(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體，環(huán)保要求。

5、Tg是玻璃轉(zhuǎn)化溫度，即熔點(diǎn)。

6、電路板必須耐燃，在一定溫度下不能燃燒，只能軟化。這時(shí)的溫度點(diǎn)就叫做玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度（Tg點(diǎn)），這個(gè)值關(guān)系到PCB板的尺寸耐久性。

什么是高Tg？PCB線路板及使用高Tg PCB的優(yōu)點(diǎn)：

高Tg印制電路板當(dāng)溫度升高到某一閥值時(shí)基板就會(huì)由"玻璃態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋鹉z態(tài)”，此時(shí)的溫度稱(chēng)為該板的玻璃化溫度（Tg）。也就是說(shuō)，Tg是基材保持剛性的最高溫度（℃）。也就是說(shuō)普通PCB基板材料在高溫下，不斷產(chǎn)生軟化、變形、熔融等現(xiàn)象，同時(shí)還表現(xiàn)在機(jī)械、電氣特性的急劇下降，這樣子就影響到產(chǎn)品的使用壽命了，一般Tg的板材為130℃以上，高Tg一般大于170℃，中等Tg約大于150℃；通常Tg≥170℃的PCB印制板，稱(chēng)作高Tg印制板；基板的Tg提高了，印制板的耐熱性、耐潮濕性、耐化學(xué)性、耐穩(wěn)定性等特征都會(huì)提高和改善。TG值越高，板材的耐溫度性能越好 ，尤其在無(wú)鉛制程中，高Tg應(yīng)用比較多；高Tg指的是高耐熱性。

隨著電子工業(yè)的飛躍發(fā)展，特別是以計(jì)算機(jī)為代表的電子產(chǎn)品，向著高功能化、高多層化發(fā)展，需要PCB基板材料的更高的耐熱性作為前提。以SMT、CMT為代表的高密度安裝技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，使PCB在小孔徑、精細(xì)線路化、薄型化方面，越來(lái)越離不開(kāi)基板高耐熱性的支持。

所以一般的FR-4與高Tg的區(qū)別：同在高溫下，特別是在吸濕后受熱下，其材料的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、粘接性、吸水性、熱分解性、熱膨脹性等各種情況存在差異，高Tg產(chǎn)品明顯要好于普通的PCB基板材料。

在PCBA加工中，不良的PCB材料會(huì)從電氣性能、可靠性、生產(chǎn)效率、成本控制及外觀質(zhì)量五個(gè)核心維度對(duì)產(chǎn)品造成系統(tǒng)性負(fù)面影響，具體結(jié)果與分析如下：

①、電氣性能劣化

1、信號(hào)傳輸異常

1）介電常數(shù)不穩(wěn)定：劣質(zhì)材料可能導(dǎo)致信號(hào)傳輸速度波動(dòng)，引發(fā)時(shí)序錯(cuò)誤(如高速數(shù)字電路中的數(shù)據(jù)錯(cuò)位)。

2）電阻率偏差：增加線路損耗，導(dǎo)致信號(hào)衰減(如射頻電路中信號(hào)強(qiáng)度不足)。

3）電磁干擾(EMI)失控：材料屏蔽性能差，使設(shè)備易受外部干擾或?qū)ν廨椛涑瑯?biāo)(如醫(yī)療設(shè)備因EMI故障誤觸發(fā))。

2、阻抗失配

在高速信號(hào)(如USB 3.0、HDMI)或射頻電路中，阻抗偏差超過(guò)±10%會(huì)導(dǎo)致信號(hào)反射，引發(fā)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或通信中斷。

②、可靠性風(fēng)險(xiǎn)激增

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)失效

1）翹曲變形：板材耐熱性差或銅箔分布不均，導(dǎo)致PCB在回流焊中彎曲度超標(biāo)(如IPC標(biāo)準(zhǔn)要求≤0.75%)，引發(fā)元器件虛焊或立碑效應(yīng)。

2）分層起泡：基材與銅箔結(jié)合力不足，在高溫高濕環(huán)境下分層(如汽車(chē)電子中因振動(dòng)導(dǎo)致線路斷裂)。

3）脆性斷裂：材料韌性不足，在安裝或運(yùn)輸中受機(jī)械應(yīng)力后開(kāi)裂(如消費(fèi)電子產(chǎn)品跌落測(cè)試失敗)。

2、熱管理崩潰

1）散熱效率低下：導(dǎo)熱系數(shù)低的材料(如普通FR-4 vs. 鋁基板)導(dǎo)致功率器件溫度飆升(如LED驅(qū)動(dòng)板因過(guò)熱提前失效)。

2）熱膨脹系數(shù)(CTE)失配：與元器件CTE差異過(guò)大，在溫度循環(huán)中產(chǎn)生應(yīng)力，引發(fā)焊點(diǎn)疲勞(如航空電子中因熱應(yīng)力導(dǎo)致連接器松動(dòng))。

③、生產(chǎn)效率斷崖式下降

1、加工難度陡增

1）鉆孔偏移：材料硬度不均導(dǎo)致鉆頭斷裂或孔位偏差(如HDI板中微孔加工良率下降30%)。

2）切割毛刺：纖維分布雜亂的材料易產(chǎn)生毛刺，需額外打磨工序(如醫(yī)療PCB因毛刺導(dǎo)致絕緣測(cè)試失敗)。

3）自動(dòng)化設(shè)備卡頓：變形PCB在SMT貼片機(jī)中無(wú)法精準(zhǔn)定位，需頻繁停機(jī)調(diào)整(如生產(chǎn)線效率降低50%)。

2、良品率暴跌

1）焊接缺陷：可焊性涂層氧化或耐熱性差，導(dǎo)致潤(rùn)濕不良(如無(wú)鉛焊接中冷焊點(diǎn)比例高達(dá)15%)。

2）短路/斷路：布線間距公差超標(biāo)或阻焊層脫落，引發(fā)電氣故障(如汽車(chē)ECU中因短路導(dǎo)致功能喪失)。

④、成本失控式攀升

1、直接成本增加

1）材料浪費(fèi)：不良PCB報(bào)廢率高達(dá)20%，遠(yuǎn)超行業(yè)平均5%水平。

2）返工費(fèi)用：焊接不良需人工修復(fù)，單板返工成本達(dá)$5-10(如服務(wù)器主板返工占總成本15%)。

3）設(shè)備損耗：鉆孔斷裂需頻繁更換鉆頭，年損耗增加$20,000以上。

2、隱性成本累積

1）客戶(hù)索賠：產(chǎn)品可靠性問(wèn)題導(dǎo)致批量召回。

2）品牌聲譽(yù)受損：市場(chǎng)反饋延遲6-12個(gè)月，影響新品推廣(如工業(yè)控制設(shè)備因故障率高丟失訂單)。

⑤、外觀質(zhì)量災(zāi)難

1、表面缺陷

1）白斑/污漬：阻焊層與基材結(jié)合力差，在高溫高濕后出現(xiàn)白斑(如消費(fèi)電子產(chǎn)品因外觀不良退貨率上升10%)。

2）顏色不均：材料批次差異導(dǎo)致PCB顏色不一致，影響高端產(chǎn)品形象(如汽車(chē)儀表盤(pán)背光板因色差被拒收)。

2、尺寸超差

公差失控：外形尺寸偏差超過(guò)±0.1mm，導(dǎo)致無(wú)法裝配(如服務(wù)器主板因尺寸超差報(bào)廢率達(dá)8%)。

不良PCB材料是PCBA加工中的“隱形殺手”，其影響貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用全生命周期。企業(yè)需通過(guò)嚴(yán)格供應(yīng)商審核(如要求UL認(rèn)證、提供材料CTE報(bào)告)、加強(qiáng)來(lái)料檢驗(yàn)(如X-Ray檢測(cè)分層、切片分析銅箔厚度)、優(yōu)化工藝參數(shù)(如控制回流焊溫度曲線)等措施，從源頭規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，確保產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

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審核編輯 黃宇