了解 PCB 使用的材料：選擇、類型與重要性
1 分鐘
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
如何選擇 PCB 的厚度
首先，在電子產品的世界裡，PCB 常被稱為「心臟」，它將所有元件連接在一起，因此板厚成為這一關鍵零件的重要參數。PCB 厚度是否選用得當，直接影響最終電子產品的性能、穩定性與可靠度。 選擇 PCB 厚度的過程會受到多種因素影響，例如產品應用場景、板材材質與銅層數量。因此，在決定 PCB 厚度時，必須綜合考量這些因素。 不同 PCB 厚度的特性與應用 最常見的 PCB 厚度包括 0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm、1.6 mm、2.0 mm。不同厚度的 PCB 對電路性能會產生不同影響。 超薄 PCB（0.6 mm 以下） 超薄 PCB 重量輕、柔軟且易彎折，適合對空間效率要求極高的產品，例如： 智慧型手機與平板電腦 穿戴式裝置 機器人 筆記型電腦 無人機 這些產品需要極薄極輕的 PCB，因此採用超薄厚度才能滿足需求。然而薄板的承載能力相對較弱，不適合需要承載較重元件的場景。 中薄 PCB（0.6–1.6 mm） 中薄 PCB 在厚度與承載能力之間取得良好平衡，適用於大多數電子產品，包括電腦主機板與家電控制板。中板的剛性與穩定性適中，可滿足大部分應用情境。與其他厚度......
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了解 PCB 使用的材料：選擇、類型與重要性
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厚銅 PCB：其優勢與應用概覽
印刷電路板（PCB）是現代電子產品的骨幹，提供電子元件連接與電氣訊號傳輸的平台。隨著高效能與高可靠度電子設備需求不斷提升，製造商持續尋求強化 PCB 整體性能與耐用度的方法。厚銅 PCB 是一種特殊類型的 PCB，相較於標準 PCB 具有多項優勢，其設計採用更厚的銅層，提供更高的載流能力、更佳的熱管理與更強的耐用性。本文將探討厚銅 PCB 在現代電子領域的優點與應用。 什麼是厚銅 PCB？ 厚銅 PCB 是指銅層厚度高於標準 PCB 的設計。厚銅 PCB 的銅厚範圍從 3 oz 到 20 oz 甚至更高，而標準 PCB 通常僅 1 oz。更厚的銅層帶來更高的載流能力、更佳的熱管理與更強的耐用性，使其成為高功率應用的理想選擇。 厚銅 PCB 的優點 1. 高載流能力 厚銅 PCB 最顯著的優點之一，就是能夠承受流經銅層的高電流。更厚的銅層讓厚銅 PCB 在承載更大電流時不易過熱，也不會降低整體板件特性，因此特別適合需要大電流的電力電子應用。依銅厚與疊構設計，厚銅 PCB 可承載超過 30 A 的電流。 2. 強化熱管理 散熱是影響電子設備性能與可靠度的關鍵因素。厚銅 PCB 憑藉更厚的銅層，提供卓越......
FR4 PCB 深度指南：材料真相、真實規格與何時使用（或避免）它
FR-4 並非什麼神祕代碼，它字面意思就是 Flame Retardant（阻燃等級 4）。在 PCB 領域，FR-4 是 NEMA（美國電氣製造商協會）對玻璃纖維強化環氧樹脂層壓板的等級命名。簡單來說，它是以環氧樹脂含阻燃添加劑將玻璃纖維布黏合而成的複合材料。「FR」代表阻燃，但這並不等同於 UL94 V-0 認證，僅表示樹脂配方能在起火時自行熄滅。FR-4 於 1968 年由 NEMA 命名，憑藉其含溴阻燃環氧樹脂，取代了舊有的 G-10 等級。 NEMA FR-4 等級說明： NEMA LI-1 標準將 FR-4 定義為「工業用熱固性層壓製品」，自 1999 年起與軍規 MIL-I-24768 調和。因此，若板材要冠上 FR-4 名稱，就必須符合製造商規格所載的機械、熱與阻燃要求。其他等級如 FR-5、FR-6 仍存在，但 FR-4 已成業界標準。「FR-4」指的是經工程化設計、具抗燃特性的特定環氧／玻璃層壓材料，並不代表整塊板子「防火」。 環氧樹脂＋玻璃纖維布＋阻燃化學： FR-4 就是玻璃纖維與環氧樹脂的層層堆疊。固化後的綠色環氧樹脂中，可把玻璃纖維想像成 PCB 千層麵裡的「麵條」。樹......
金屬核心 PCB 材料：熱真相與設計規則
金屬核心 PCB（MCPCB）是一種特殊板材，以金屬基材取代標準 FR-4。這層金屬核心如同內建散熱片，可提升高功率電子的散熱能力。基本疊構很簡單： 頂層為銅導體層。 中間為薄介電絕緣層。 底部為厚金屬基板。 這種結構提供優異的 熱擴散 能力與便利的接地平面，但代價是板子比典型 FR-4 更重、更貴。MCPCB 廣泛用於 LED 照明與電源供應器等會產生大量熱的應用。本文將破解不同核心金屬的迷思，說明介電層如何真正控制熱流，並比較實際的熱導率數據。 「金屬核心 PCB 材料」的真正含義 金屬構成板的結構基礎，並充當巨型散熱片。銅層通常 1–3 oz，位於頂部承載電路走線；下方是薄介電層，一般 25–100 µm，用來將銅與金屬電氣隔離；最底層為金屬核心，通常是 1.0–3.2 mm 的鋁板，負責橫向散熱。 鋁的熱導率為 150–235 W/mK，銅則為 380–400 W/mK，兩者都比 FR-4（0.3 W/mK）快得多。 銅核心板聽起來很棒，但銅重且昂貴，因此幾乎所有 MCPCB 都改用鋁。鋼核心 PCB 存在，用於機械強度或 EMI 屏蔽，但熱性能差很多。金屬核心提供機械支撐並自然成為接地/......