了解 PCB 使用的材料：選擇、類型與重要性
1 分鐘
- PCB 使用的材料種類
- PCB 基板種類
- PCB 銅箔種類
- PCB 防焊漆種類
- PCB 膠黏劑種類
- 結論
印刷電路板（PCB）是現代電子產品中不可或缺的元件。這些電路板連接並支撐電子元件，為電信號與電力的傳輸提供穩定的平台。典型的 PCB 由多層材料壓合而成，形成單一結構。
PCB 是電子製造流程中的關鍵一環，從消費性電子到汽車與航太應用皆可見其蹤影，對電子裝置的正常運作至關重要。
PCB 使用的材料種類
1. 基板
基板是 PCB 的基礎材料，作為其他材料沉積的基底。常見基板為玻璃纖維強化環氧樹脂，亦稱 FR-4。其他類型包括 CEM-1、CEM-3、聚醯亞胺（PI）與 Rogers。選擇基板時需考量工作溫度、介電強度與成本等需求。
挑選基板的常見指標包括：
- 介電常數：介電常數衡量基板儲存電能的能力。數值過高可能導致訊號損失與干擾。
- Tg（玻璃轉移溫度）：Tg 是基板由硬質轉為柔軟的溫度。高 Tg 適用於汽車與航太等高溫環境。
- CTE（熱膨脹係數）：CTE 表示基板隨溫度變化而膨脹或收縮的程度。低 CTE 有助於在寬溫範圍內保持尺寸穩定。
- 吸濕性：吸濕基板可能在組裝與運作時出現分層等問題，因此低吸濕性為大多數應用所偏好。
2. 銅箔
銅箔用於在 PCB 表面形成導電線路，分為壓延銅箔與電解銅箔兩種。選擇依據包括厚度、純度與表面粗糙度。
- 厚度：厚度決定線路的載流能力，高電流應用需使用較厚銅箔。
- 純度：高純度銅箔導電性更佳，與基板附著力也更好。
- 表面粗糙度：表面粗糙度影響防焊漆附著力與焊點品質。
3. 防焊漆
防焊漆是塗佈於 PCB 表面的保護層，可防止焊接過程中產生焊橋等缺陷。常見類型有液態感光防焊漆（LPI）、乾膜防焊漆（DFSM）與熱固化防焊漆（TCS）。選擇時需考量耐化學性、附著力與絕緣阻抗。
- 耐化學性：防焊漆必須耐受 PCB 組裝過程中使用的化學品。
- 附著力：需與基板及銅箔良好附著，避免分層。
- 絕緣阻抗：必須提供足夠絕緣，防止線路間短路。
4. 絲印
絲印用於在 PCB 表面印刷文字與圖形，通常分為兩類：
元件絲印：用於印刷參考位號、元件外框等，方便辨識元件，通常以白或黑色油墨印於元件面。
圖例絲印：用於印刷板名、公司標誌等額外資訊，通常以白或黑色油墨印於焊錫面。
- 易讀性：在各種光線與角度下皆須清晰可辨。
- 耐用性：須能承受組裝與運作過程中的磨損。
5. 膠黏劑
膠黏劑用於將 PCB 各層黏合在一起，常見類型為環氧樹脂與丙烯酸膠。選擇時需考量熱穩定性與耐化學性。
- 熱穩定性：須在寬廣溫度範圍內維持黏結強度。
- 耐化學性：須耐受 PCB 組裝過程中的化學品。
- 防潮性：須能防潮，避免分層等問題。
選材時常需在多種特性間取捨。例如高 Tg 基板 CTE 較低，但價格也較高；高純度銅箔導電性佳，但成本亦隨之上升。最終須依 PCB 的特定需求平衡各項性能。
PCB 基板種類
FR-4 基板
FR-4 基板是最常見的 PCB 基板，由玻璃纖維布與環氧樹脂組成，具備優異的電氣特性（低介電常數、高絕緣阻抗）與高 Tg，適合高溫環境，且成本低廉、取得容易。
聚醯亞胺（PI）基板
聚醯亞胺基板具更高 Tg，適用於航太與工業電子等高溫環境，且具柔性，可用於軟板。但價格高於 FR-4，吸濕率也較高。
Rogers 基板
Rogers 基板為高頻應用設計，具低介電常數與低損耗因子，可減少訊號損失，但價格高於 FR-4，Tg 較低。
PCB 銅箔種類
壓延銅箔
壓延銅箔經輥壓製成，較電解銅箔薄且表面平滑，適用於細線路與高頻電路。
電解銅箔
電解銅箔以電鍍方式沉積而成，較厚且表面粗糙，載流能力高，適用於電源與大電流電路。
PCB 防焊漆種類
以下為三種最常見的防焊漆：
液態感光防焊漆（LPI）
LPI 為液態材料，塗佈後以 UV 光經底片曝光，未曝光區經顯影去除。LPI 解析度高、附著力佳且色彩選擇多，但成本較高，高頻應用可能影響訊號完整性。
乾膜防焊漆（DFSM）
DFSM 為乾膜形式，先熱壓於板面再曝光顯影。成本低、操作簡便，但精度略低於 LPI，表面較粗糙。
熱固化防焊漆（TCS）
TCS 為液態，經加熱固化，可耐 300°C 高溫，耐化學性與附著力優異，但製程較繁瑣。
PCB 膠黏劑種類
以下為三種最常見的膠黏劑：
環氧樹脂膠
環氧樹脂膠附著力與熱穩定性佳，耐化學與防潮，適合高溫與嚴苛環境，通常以熱固化。
丙烯酸膠
丙烯酸膠耐化學、抗 UV 與防潮，適合戶外應用，亦以熱固化。
聚氨酯膠
聚氨酯膠黏結強度高且富彈性，常用於軟板及其他需彎曲的應用，同時耐化學與防潮。
結論
隨著技術演進，對更小、更快、更強大電子裝置的需求將持續推動 PCB 新材料與新技術的發展。材料選擇在設計與製造中的重要性日益提升，設計者與製造商必須緊跟材料科學的最新進展。
總之，PCB 選材是設計與製造的關鍵步驟，必須依特定需求在不同特性間取得平衡。選用高品質材料，加上縝密的設計與製程，將使 PCB 可靠、高效且長壽。
持續學習
PCB 材料完整指南：FR-4、Rogers、銅箔、防焊層與基材選擇
重點摘要 FR-4 是大多數高性價比且可靠 PCB 的首選材料。 高頻與 RF 應用建議使用 Rogers 材料，以降低訊號損耗。 較厚的銅箔（2oz）可提升載流與散熱能力。 多層板可選用高 Tg 基材，以獲得更好的熱穩定性。 綠色 LPI 防焊層在性能與檢測效果之間提供最佳平衡。 印刷電路板（PCB）是現代電子產品不可或缺的重要組成部分。這些電路板連接並支撐電子元件，為電氣訊號與電力傳輸提供穩定的平台。典型的 PCB 由多層不同的材料壓合而成，形成一個完整結構。 PCB 是電子製造流程中的重要部分。從消費性電子產品到汽車與航太應用都會使用 PCB，對電子裝置的正常運作至關重要。 PCB 使用的材料類型 1. 基材 基材是 PCB 的基礎材料，也是其他材料堆疊與形成電路結構的基礎。PCB 基材通常採用玻璃纖維增強環氧樹脂，也就是 FR-4。其他基材類型包括 CEM-1、CEM-3、聚醯亞胺（PI）以及 Rogers。基材的選擇取決於工作溫度、介電強度與成本等特定需求。 選擇基材時常見的考量因素包括： - 介電常數：介電常數用來衡量基材儲存電能的能力。較高的介電常數可能造成訊號損耗與干擾，尤其是在高......
突破高密度互連絕緣瓶頸：PCB CAF失效邏輯與高抗性基材選用要點
做新能源三電、高端AI伺服器還有航太硬體的PCB設計，現在全行業都在擠密度、提工作電壓，電路板承受的物理應力與電氣負荷，早就遠超從前的常規規格。當幾百伏的偏壓加在孔距不足0.5mm的相鄰微盲孔、通孔之間時，基材內部任何微觀缺陷都會被持續放大，最終引發隱蔽的可靠性問題。 在這類高密度、高偏壓的場景裡，最讓硬體工程師和失效分析團隊頭疼的，就是藏在基板深處的陽極導電絲（Conductive Anodic Filament，簡稱CAF）。這是一種潛伏期長、很難提前排查，一旦爆發就可能造成硬體永久性損壞的基材內部電化學短路問題。下面從失效機制、誘發原因、材料選型到驗證方法，系統拆解CAF的防禦思路。 一、藏在介電層內部的短路風險：CAF的物理與電化學本質 很多人容易把CAF和PCB表面的電化學遷移（ECM，比如枝晶生長）混為一談，實際上兩者的發生層級完全不同。表面電化學遷移出現在防焊層或者組裝後的PCBA表面，誘因大多是助焊劑殘留、環境濕度過高；而CAF是典型的「次表面/基材內部」失效模式，生長路徑沿著玻璃纖維與環氧樹脂的微觀結合界面蔓延，本質上是微縫隙裡發生的微型電鍍過程。 電化學反應的完整過程 只要相鄰......
為更安全的高壓 PCB 選擇正確的 CTI 值
重點摘要 較高的 CTI（≥600V，Group I）可在高壓設計中縮短爬電距離，同時防止表面漏電起痕。 標準 FR4（CTI 約 175V）通常不足以應對市電電壓——若要兼顧安全性與緊湊設計，應升級為高 CTI 材料。 務必依照工作電壓與污染等級匹配 CTI 材料組，以符合 IEC/UL 合規要求。 乾淨的組裝環境與良好的佈局做法，是充分發揮高 CTI 層壓板優勢的關鍵。 選擇經認證的高 CTI 材料與經驗豐富的製造商，才能確保 PCB 可靠且可通過認證。 你是否曾經看過兩個高壓焊盤之間出現燒焦、碳化的痕跡，但從原理圖上看，空氣間隙似乎完全足夠？這種深色導電區域稱為表面漏電起痕，而這正是層壓板的 CTI 額定值應該要防止的問題。它是一種在電路板通過高壓測試失敗之前，通常不會被注意到的材料特性。我們都會關心銅厚、走線寬度與阻抗，但真正決定兩個導體能在表面上靠多近、而不讓絕緣表面本身導電的，是基材的比較漏電起痕指數。 如果選錯 材料組，結果不是必須把所有爬電距離做得過大、浪費板面空間，就是設計出一塊在潮濕、多塵外殼中容易產生飛弧或漏電起痕的電路板。這兩種結果都很糟。在本指南中，我將說明 CTI 在 ......
高溫 PCB 為何首選高 Tg FR4
重點摘要 高 Tg FR4 是高溫 PCB 實現可靠效能的理想選擇。相較於標準 FR4，其玻璃轉移溫度可達 170°C 以上，具備更佳的熱穩定性、較低的 Z 軸熱膨脹係數（CTE），並可減少翹曲。高 Tg FR4 特別適合無鉛組裝，以及汽車、工業與 5G 等嚴苛應用，不僅能顯著提升長期可靠度，也可降低導通孔破裂與分層等缺陷。對重視耐用效能的工程師而言，只需增加有限成本，指定高 Tg FR4 即可獲得明確優勢。 您是否曾從無鉛迴焊爐中取出 PCB，卻發現電路板已經翹曲、分層或產生內部應力？如果有，問題可能出在標準 FR4。不過，另有一類稱為高 Tg FR4 的 基板材料，能在失去結構剛性之前承受更高溫度，已逐漸成為重視可靠度的工程師首選。隨著電子產品不斷微型化、密度與發熱量持續提高，PCB 基板的耐熱要求也隨之增加。汽車電子控制單元（ECU）、工業馬達驅動器、LED 電源模組及 5G 基礎設施設備，都是工作溫度可能超出標準 FR4 原始設計範圍的應用。 瞭解應在何時及為何指定高 Tg FR4 非常重要，否則原本預期可在實際環境中使用 10 年的產品，可能提早失效。本文將深入說明高 Tg FR4 的特......
為高性能 PCB 選擇理想基板材料
重點摘要 選擇理想的 PCB 基板材料——在通用標準 FR4 與適用於高頻的進階 Rogers 或 PTFE 之間取得平衡——對避免訊號損耗與熱失效至關重要。混合疊構可完美最佳化性能與成本，而 JLCPCB 則能確保從快速原型到量產的可靠、高品質轉換。 您是否曾好奇，印刷電路板上那些閃亮銅箔走線底下到底是什麼？那一層就是基板材料，而且它可能是您在開始任何一條走線之前，最需要考慮的重要因素。它會影響訊號傳播方式、熱量如何受控，以及最終產品是否能達到您設定的標準。 如果使用錯誤類型的 PCB 基板材料，在高頻下可能會損失大量訊號；在高功率密度設計中，PCB 甚至可能發生熱失控；在嚴苛環境中，也可能出現機械失效。如果一開始就選對材料，就能節省後續重新改版的成本。本指南將討論這種材料是什麼、為什麼重要，比較最常見的基板材料及其主要特性，並提供一步步的方法，協助您為下一個專案選擇正確材料。讓我們開始吧。 理解 PCB 結構中的基板材料 什麼是基板材料及其基本作用 簡單來說，用於製作 PCB 的絕緣基礎材料就稱為基板。這個非導電核心支撐銅箔、提供機械剛性，並在電氣上隔離不同導體層。若從基板結構定義來看，您可以......
利用嵌入式被動元件打造更小、更聰明的 PCB
重點整理 雷射鑽孔已成為高精度與高密度 PCB 製造的核心技術，可製作小至 25–75 µm 的微孔，遠超過機械鑽孔約 150 µm 的限制。憑藉更高精度、非接觸式加工、優異的訊號完整性，以及可靠的盲孔／堆疊微孔能力，雷射鑽孔能支援現代電子產品所需的先進 HDI 板設計。從最佳疊構選擇，到專業鍍銅與 DFM 實務，掌握雷射鑽孔是實現更高布線密度、更薄板厚與更佳效能的關鍵。 你是否曾想過，智慧型手機裡一片印刷電路板明明比信用卡還薄，卻能容納數千個連接點？如果你也好奇，那就要感謝雷射鑽孔技術。它徹底改變了高密度印刷電路板的生產方式。隨著元件封裝越來越小、腳位數不斷增加，機械鑽孔通常只能做到大於 150 微米的孔徑。這正是雷射鑽孔派上用場的地方，它能以極高精度製作低至 25–75 微米的微孔，而且不會對板材造成機械應力。本文將介紹什麼是雷射鑽孔、它與傳統鑽孔有何不同、相關設計規則，以及雷射鑽孔如何支援複雜 HDI 板的大規模生產。 雷射鑽孔在現代 PCB 生產中的重要性日益提升 什麼是雷射鑽孔？它與機械鑽孔有何不同？ 什麼是雷射鑽孔？它是一種非接觸式製程，透過高能量光束移除 PCB 基材上的材料。此製程......