一、基板材料:電子設備的物理支撐與絕緣屏障
基板是電路板的物理骨架與電氣絕緣基礎,其材料選擇需兼顧機械強度、熱穩(wěn)定性與電氣性能。當前主流基板材料可分為四大類:
環(huán)氧玻璃纖維板(FR4)
以環(huán)氧樹脂為粘合劑、電子級玻璃纖維布為增強材料,具有高Tg(玻璃化轉變溫度)與低吸水率特性,廣泛應用于雙面及多層PCB。其耐熱性與電氣絕緣性可滿足高頻高速信號傳輸需求,成本較復合基板高30%-50%。鋁基板
采用"銅箔-絕緣層-鋁基"三層結構,熱導率達1.0-2.2W/(m·K),較FR4提升10倍以上。在LED照明領域,其單面設計可實現200W/cm2的高功率密度散熱,但受限于結構,僅適用于單面電路布局。復合基板(CEM-1/CEM-3)
以木漿纖維紙或玻璃纖維紙為芯材,表層覆以玻璃纖維布,成本較FR4降低40%-60%。適用于家電控制板等低速電路,但工作溫度上限僅105℃,較FR4的130℃存在差距。柔性基板(FPC)
以聚酰亞胺(PI)或聚酯薄膜為基材,厚度可薄至0.025mm,彎曲半徑達0.5mm。在可穿戴設備中,其耐彎折次數超過10萬次,但價格較FR4高3-5倍,且熱導率不足00.5W/(m·K)。
二、導電層:電流傳輸的精密網絡
導電層由銅箔構成,其厚度、表面處理工藝直接影響信號完整性。典型參數包括:
銅箔厚度:常規(guī)18μm、35μm,高頻應用中采用70μm厚銅以降低趨膚效應損耗。
表面處理:化學鎳金(ENIG)工藝可形成2-5μm鎳層與0.03-0.1μm金層,確保焊點可靠性;有機保焊劑(OSP)工藝則提供可焊性保護層,成本較ENIG低20%。
線寬線距:智能手機主板線寬已達3mil(0.075mm),線距2mil(0.05mm),較十年前縮小50%。
三、功能層:信號傳輸與制造保障
電路板包含十余種功能層,核心層包括:
信號層
多層板中,信號層數量可達30層(Protel DXP軟件支持),中間層用于高速信號走線,頂層/底層用于元器件放置。5G基站PCB采用20層以上設計,層間介質厚度控制精度達±1μm。防護層
阻焊層采用液態(tài)感光油墨,固化后硬度達3H,可承受260℃回流焊3次而不脫落。絲印層字符高度需≥0.8mm,以確保可讀性。電源層
采用2oz(70μm)厚銅設計,電流承載能力達5A/mm2,較1oz銅提升2倍。在服務器主板中,電源層與地層需保持0.2mm間距,形成低阻抗供電網絡。
四、元器件:功能實現的微觀單元
電路板搭載的元器件可分為被動元件與主動元件:
被動元件
電阻:0402封裝(1.0×0.5mm)電阻阻值精度可達±0.1%,功率密度達1W/mm2。
電容:MLCC電容容量密度達100μF/mm3,ESR(等效串聯電阻)較鉭電容低80%。
電感:一體成型電感Q值達100,較傳統(tǒng)繞線電感提升3倍。
主動元件
集成電路:BGA封裝芯片引腳間距0.4mm,焊球直徑0.25mm,需采用X-Ray檢測確保焊接質量。
功率器件:SiC MOSFET導通電阻較Si器件降低80%,適用于800V高壓平臺。