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目录 关于PCB板材.. 1 1、PCB 板材料介绍.. 1 2.关于材料的专业名词做解释.. 3 3.常用普通 FR4材料列表.. 6 4.常用高速、高频、软板、无卤材料列表.. 7
关于PCB板材 1、PCB 板材料介绍PCB 板材作为整个电子元器件电路模块的承载体，是整个产品的基石，起到非常重要的物理性能和良好的电气性能作用；一块PCB板由哪些构成呢？大家一起来看下，以8层板为例如下图所示是PCB板的叠层结构： 铜箔：用于外层的线路制作， 半固化片（PP片）：起粘结剂、绝缘层的作用,将内层与内层、内层与铜箔粘结在一起， 内层芯板：作为电地层、信号层起电气连接等作用 其中物理性能包括如下： 1. 材料的机械强度。 2. TG 温度 3. TD 温度 4. 阻燃等级 电气性能主要包括如下： 1. 材料本身的 DK 值 2. 材料本身的DF 值 3. 耐压值 作为材料本身的这些特性，都取决于组合成材料所使用的原材料:(玻璃布，树脂，聚四氟乙烯，陶粉，填料等)；
这些原材料的配方比例不同，而形成目前行业中常用到的 u 普通 TG FR4 u 中 TG FR4 u 高 TG FR4 u 改良树脂体系 PPO FR4 u 陶瓷基板 u PTFE 材料 u PI 材料 而这些行业中的常用材料已覆盖到我们市场上所有电子产品，包括消费类，工控类常规 FR4 产品；高速通信背板，高速光模块等的高速产品；微波射频，TR组件，天线等高频产品；医疗类，手机排线类，车载类等刚挠 PI 产品.
下图是一些板材实物的参考图片 2.关于材料的专业名词做解释“FR-4”是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此目前一般电路板所用的 FR-4 等级材料就有非常多的种类，但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料；（彩色电路板） FR4 根据环氧玻璃布的颜色不同分为黄色 FR-4、白色 FR-4、黑色 FR-4、蓝色 FR-4 等。
“陶瓷基复合材料”是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。 应用场景： ? 散热要求比较高的试用场合，如功率器件，LED等。 优点： ? 耐高温、 ? 高强度和刚度、 ? 相对重量较轻、 ? 抗腐蚀 缺点： ? 脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效 缺点解决办法： 采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
“PTFE”聚四氟乙烯 （polytetrafluoetylene） 应用场景： ? 高频 PCB 大都使用聚四氟乙烯（PTFE）覆铜板作基板材料。 优点： ? 该基材在很宽的频率范围内具有很小的且稳定的介电常数和很小的介质损耗因素。 缺点： ? 但这种材料由于使用聚四氟乙烯，决定了玻璃化温度小，因而刚性很差，属于热塑性材料。
PI 基材主要有聚酰亚胺（ PI）、聚酯（ PET） 类、聚四氟乙烯（ PTFE） 类 聚酰亚胺（ PI）类（ 又称 kapton） 优点： ? 耐高温的特性 ? 介电强度高 ? 电气性能和机械性能极佳 缺点： ? 价格较贵 ? 易吸潮 使用场景： ? 生产 FPC 最常用的材料 聚酯类（ PET） （该板材许多性能与聚酰亚胺相近） 但耐热性较差，这决定了只使用在常温下运作的产品； 聚四氟乙烯（ PTFE）只用于要求低介电常数的高频产品； PI 基材 （优先考虑较薄设计的使用场景）
“Tg” （玻璃转化温度即熔点） 设计要求：电路板必须耐燃，在一定温度下不能燃烧，只能软化。 这个临界温度叫做玻璃态转化温度(Tg 点)，这个值关系到 PCB 板的尺寸安定性； 随着温度的升高基板将由"玻璃态”转变为“橡胶态”，此时的温度称为该板的玻璃化温度(Tg)。 Tg 是基材保持刚性的最高温度(℃)。普通 PCB 基板材料在高温下，不但产生软化、变形、熔融等现象，同时还表现在机械、电气特性的急剧下降； ? 普通板材的Tg 为 130 度以上 ? 中等 Tg 约大于 150 度 ? 高 Tg 一般大于 170 度 高Tg的优势： ? 印制板的耐热性、耐潮湿性、耐化学性、耐稳定性等特征都会提高和改善。 ? TG 值越高，板材的耐温度性能越好 推荐使用场景：无铅制程中，高 Tg 应用比较多。 “Td”（指基材的树脂受热失重 5％时的温度） 是基材的热分解温度，也是印制板耐热性能的重要技术指标。 作为印制板的基材受热引起分层和性能下降的标志。 使用场景区分： ? 对于普通的Sn-Pb 焊料，因为焊接温度较低，一般的 FR-4 基材能够满足要求，所以在原来的标准中对印制板的基材没有此项性能要求 ? 对于无铅焊接的温度较高，就必须考虑基材的热分解温度
通常基材的热分解温度分为：三个等级 ü >310℃、 ü >325℃ ü >340℃ 成本因数：对于无铅焊接用的 SMT 印制板应根据板的尺寸大小、元器件安装密度和焊接的工艺温度应选用合适的 Td 等级的基材，因为 Td 值越高板材的加工难度大、成本高。 “DF”损耗因子（tanδ，Df，也叫介质损耗因素，介质损耗角正切，以下均用 Df 表示） 定义：绝缘材料或电介质在交变电场中，由于介质电导和介质极化的滞后效应，使电介质内流过的电流相量和电压相量之间产生一定的相位差，即形成一定的相角，此相角的正切值即损耗因子 Df，由介质电导和介质极化的滞后效应引起的能量损耗叫做介质损耗，也就是说，Df 越高，介质电导和介质极化滞后效应越明显，电能损耗或信号损失越多，是电介质损耗电能能力的表征物理量，也是绝缘材料损失信号能力的表征物理量。 导体损耗αc 介电损耗αd通常介电损耗与Dk&Df关系密切，如下为损耗的近似计算公式
α表示衰减db/inch，f表示频率GHz，tan(δ)表示损耗正切材料，εeff是材料的有效相对Er。
有的文章有不同的公式如下，应该是错误的。
 “DK”从介电常数的定义可知，如果电介质的极化程度越高，则其电荷Ｑ值越高，即 DK 越高，DK 是衡量电介质极化程度的宏观物理量，表征电介质贮存电能能力的大小，从而也表征了阻碍信号传输能力的大小。 信号在介质中的传播速度和材料的介电常数有关，因此我们就可以利用该关系计算特定材料的介电常数。我们以FR4材料为例，信号在FR4和铜压合后的PCB中传输时，速度可以表示为： 其中:v 表示信号在PCB材料中的传播速度，c表示光速，Dk:介电常数，TD:信号在传输线上传播的时间，由上面的式子经过简单的数学运算可得：  这是某公司选用的板材从上图中可以看出，目前淘汰了 TG130°的 FR4 材料；这是由于目前客户端的焊接工艺都在升级，且为了满足环保标准，都采用无铅焊接（符合环保 ROHS6 标准），而无铅焊接的温度比有铅焊接的温度高出 30 度，所以 TG130 度的 FR4 材料无法满足无铅焊接的需求，焊接时容易出现爆板。
某司库存常备料为： v 联茂的 IT158,IT180; v 台光的 EM825,EM827; v 生益科技的 S1000,S1000-2,ISOLA 的370HR。 4.常用高速材料列表从图中可以看出，高速板材的特点是 DK,DF 比普通 FR4 低；从前面关于 DK,DF 的名词解释可以看出， 对于高速信号，高速板材对信号的差损小，高速信号的传输质量高，适合于类似 PCIE-E,SATA,GTX,等传输速率达到 GHZ 的信号。 某司高速板材的常备料为松下的 R5775(M6),台耀的 TU872SLK SP,NELCO 的 N4000-13EPSI。
常用高频材料列表 从上图可以看出，高频材料的 DF 值比高速板材低，但 DK 存在多种值，最常用的 DK 值为 2.94，6.15和 10.2 三种，需要根据高频微波带状线，微带线的仿真阻抗来选择； 某司常备物料有 ? CLTE-XT ? TSM-DS3 ? RT6002 ? RO3003 ? RO4350 ? RO4003 ? RO4360G2
常用软板材料列表 某司常用软板材料为杜邦 AP8525,AP9121,TK185018R。
常用无卤材料列表 某司常用无卤材料为 EM370,TU862HF. 卤素化合物经常作为一种阻燃剂：PBB ， PBDE ， TBBP-A ， PCB ，六溴十二烷，三溴苯酚，短链氯化石蜡等，应用于电子零组件与材料、产品外壳、塑胶等。此种阻燃剂无法回收使用，而且在燃烧与加热过程中会释放有害物质，威胁人类身体的健康和环境，所以有客户要求采用环保型板材，无卤要求：溴、氯含量分别小于 900ppm ，（溴＋氯）小于 1500ppm 。 
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