一、PCB基本构成

印刷电路板(PCB)是以铜箔基板(Copper-clad Laminate，简称CCL) 作为原料而制造的电器或电子的重要机构组件。主要由覆铜箔层压板（CCL）、半固化片（PP）、铜箔（Copper Foil）、阻焊层（Solder Mask）组成。结构如下图所示。

1、铜箔基板

铜箔基板（CCL），简称覆铜箔板或覆铜板，是制造印制电路板的基础材料，是由介电层（树脂、玻璃纤维）及高纯度的导体（铜箔）二者所构成的复合材料。现在用得比较多的有 FR1、FR4、CEM3、陶瓷板等。如下图所示。

2、半固化片（PP）

半固化片又称PP片，是多层板生产中的主要材料之一。主要由树脂和增强材料组成，增强材料分为玻璃纤维布（简称玻璃布）、纸基、复合材料和特殊材料等几种类型。制作多层印制电路板所使用的半固化片（黏结片）大多采用玻璃布作为增强材料。PP如下图所示。

3、铜箔

铜箔是沉淀于电路板基底层上的一层薄的、连续的金属箔，它作为 PCB 的导电体，被黏合在绝缘层上，经蚀刻后形成电路图样。常用铜箔可分为压延铜箔（RA）和解铜箔（ED）两类，如下图所示。

4、阻焊层

阻焊层是指印制电路板上有阻焊油墨的部分。阻焊油墨颜色有绿色、红色、黑色和蓝色等，它是印制电路板的保护层。如下图所示。

有机类基板：用增强材料，浸以树脂黏合剂，通过烘干成坯料，然后覆上铜箔经高温高压制成。酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、聚酰亚胺树脂、BT环氧树脂等都属于有机类材料。

无机类基板：主要取其散热功能。铝、陶瓷板和瓷釉包覆钢基板。

硬板：不可弯曲，如FR-4、陶瓷基板，用于大多数刚性PCB。

软板：可弯曲，如 PI、聚酯（PET）基板，用于 FPC。

软硬结合板：刚性与柔性材料结合，用于需要部分弯曲、部分固定的复杂电路（如手机摄像头模组连接线）。

3、按应用场景分类

通用型基板：FR-4、FR-2等环氧树脂基板：适用于大多数常规电子设备。

高频高速基板：PTFE、PPO、PI 基板：满足 5G 通信、毫米波雷达等高频信号传输需求，减少信号损耗。

散热型基板：金属基（铝、铜）、陶瓷基板，用于功率器件、LED等需要快速散热的场景。

柔性基板：PI 柔性基板：可弯曲折叠，用于柔性屏、可穿戴设备的FPC。

耐高温基板：陶瓷基板、高Tg环氧树脂基板（Tg＞170℃）、PI基板，适用于汽车发动机、工业高温设备等环境。

4、按阻燃等级分类

UL94 V-0 级：阻燃性能优异，如 FR-4 基板。

非阻燃级：如酚醛树脂基板（FR-1、FR-2等，易燃，需额外处理）。

5、以有无卤素分

有卤素：使用含有卤素元素（如氯、溴）的材料，常见的有溴化阻燃剂。

无卤素：使用不含卤素元素的材料制成，常见的替代材料有磷酸铵、纳米石墨、纳米氢氧化镁等。

6、其他特殊类型基板

埋容/埋阻基板：在基板内部集成电容或电阻，减小PCB体积，提高集成度，用于高密度电路。

混合材料基板：结合有机树脂与无机填料（如玻璃纤维、硅微粉），优化介电性能和机械强度，如复合基板（CEM-1、CEM-3等）。

三、关键特性参数

PCB板材参数表如下（以下PCB厂家及板材型号仅作为举例使用）：

说明：参数表括号内的数据为典型值。

1、玻璃态转化温度（Tg）

玻璃态转化温度指基材树脂因环境温度的升高而发生力学状态变化，在被加热的情况下，由玻璃态转变为高弹态（橡胶态）所对应的转变温度。

层数多、厚度厚和面积尺寸大的高性能板件比起常规PCB应具有更好的耐热性或更高的Tg温度。

提高Tg是提高FR-4耐热性的一个主要方法。在一般FR-4树脂配方中，引入部分三官能团及多功能团的环氧树脂或是引入部分酚酫型环氧树脂，把Tg值提高到160-200度左右。

FR-4一般Tg值130-150℃，中Tg值150-170℃，高Tg值170℃以上。

图片来源：2024年一博科技研讨会

2、热膨胀系数CTE

热膨胀系数是指基板材料在受热后，其单位温度上升之间引起的基板材料尺寸的线性变化。

一般是高Tg树脂的基板材料也具有低的热膨胀系数。

覆铜板的尺寸稳定性主要取决于构成覆铜板的三种原材料:树脂、增强材料、铜箔。通常采取的方法是：对树脂进行改性，如改性环氧树脂；降低树脂的含量比例，但这样会降低基板的电绝缘性能和 化学性能；铜箔对覆铜板的尺寸稳定性影响比较小。

图片来源：2024年一博科技研讨会

3、耐离子迁移（CAF）性能

离子迁移是在线路板正负电极间沿玻璃纤维表面出现导电丝生长而发生绝缘破坏的现象，可能会造成短路发生。

随着PCB的线路与孔越来越细密，绝缘距离更加短小，这对绝缘基材的绝缘性能要求更高。特别是在潮湿环境下，由于基材的吸潮性，玻璃与树脂界面结合为最薄弱点，基材中可水解的游离离子缓慢聚集，这些离子在电场作用下在电极间移动而形成导电通道 ，如果电极间距离越小，形成通道时间越短，基材绝缘破坏越快。

离子迁移的危害性：

电子产品信号变差，性能下降，可靠性下降；

• 电子产品使用寿命缩短；

• 能耗提高；绝缘破坏，

• 可能出现短路而发生火灾安全问题。

4、介电常数DK

介电常数决定了电信号在介质中传播的速度。电信号传播的速度与介电常数平方根成反比。介电常数越低，信号传送速度越快。这个参数会影响PCB上走线的阻抗。

PCB导线的信号传输速度：

                              （Vc光速，Dk相对介电常数，K常数）

常用板材的介电常数和介质损耗见下表：

我们常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的介电常数是4.2-4.7。