PCB Blog - PCB材料の異なる特徴

PCBの定義

PCBは電子部品の支持体であり、電子部品が電気的に接続された支持体である。その発展特徴は主に：この時期に基板材料用の樹脂、補強材料及び絶縁基板が大量に出現することである。プリント基板の製作者はオーストリア人のポール・アイスラー（Paul Eisler）で、1936年、まずラジオにプリント基板を採用した。1943年、米国人はこの技術を軍用ラジオに応用することが多く、1948年、米国はこの発明が商業用途に利用できることを正式に認めた。1950年代半ばからプリント配線板が広く運用され始めた。PCBが登場する前に、電子部品間の相互接続は電線による直接接続によって行われていた。現在、回路基板は実験室で試験的に使用するためだけに存在している。プリント基板は電子産業において絶対制御の地位を占めていることは間違いない。ほとんどの電子機器、小から電子時計、電卓、大からコンピュータ、通信電子機器、軍用武器システム、集積回路などの電子部品があれば、それらの間の電気的相互接続のためにプリント基板を使用しなければならない。

PCB材料を選択する際には、具体的な応用ニーズと環境要求に基づいて、最適なPCB材料を選択し、回路基板の性能と信頼性が所期の目標に達することを確保する必要がある。PCB材料は主に銅被覆板、銅箔、半硬化シート、エポキシ樹脂、ガラス繊維布、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、BT/EPOXY樹脂などを含む。

PCB材料を選択するには：

1、応用環境：特定の環境（例えば高温、高湿、化学腐食など）における材料の表現を考慮する。

2、信頼性：長期使用における材料の信頼性と安定性を評価する。

3、電気性能の要求：材料の誘電率、誘電損失と絶縁性能を考慮する。

4、機械性能：応用シーンに応じて適切な強度と靭性を持つ材料を選択する。

5、熱管理の需要：材料の熱伝導率と耐熱性能を評価し、有効な放熱を確保する。

6、コスト：材料コストと製造コストを総合的に考慮し、性能と経済性をバランスさせる。

銅被覆板はPCBを作製する基礎材料であり、それは強化媒体（例えばガラス繊維布）によって樹脂接着剤を浸漬した後、乾燥、切断、積層してブランクにし、更に銅箔を被覆し、鋼板を金型とし、高温高圧熱プレスによって成形する。

（1）、銅箔はPCB導電層を構成する主要材料であり、通常、厚さは12〜70ミクロンである。

（2）、半硬化シートはPCB製造過程における銅被覆板の半製品であり、主にガラスクロスに樹脂を浸漬して乾燥したものである。

（3）、エポキシ樹脂は熱硬化材料であり、高分子重合反応を発生でき、優れた電気絶縁性を有し、銅箔と補強物（例えばガラス繊維布）の間の接着剤として使用される。

（4）、ガラス繊維布は無機物であり、高強度と安定性を有するBT/EPOXY樹脂は耐熱材料であり、BismaleimideとTrigzine Resin monomerを反応重合してなり、通常エポキシ樹脂と混合して基板を製造し、高周波及び高速伝送の回路基板に適している。

以下に常用PCB材料の種類を挙げる：

1、FR 4（ガラス繊維エポキシ樹脂）

FR 4は最も一般的なPCB基板材料であり、各種電子機器に広く応用されている。

良好な電気性能：FR 4は良好な絶縁性能と電気特性を持ち、その誘電率（Dk）と誘電損失（Df）はいずれも低く、高周波応用に適している。

機械強度が高い：良好な強度と安定性を持ち、耐熱性能が比較的に良く、機械応力に耐えることができる。

耐熱性と難燃性：高温で安定を保つことができ、UL 94 V-0難燃基準に適合する。コスト効果：コストが低く、大規模生産に適している。

FR 4の適用場面：消費電子製品、通信設備、家電製品、一般工業応用、一般的な多層板設計。

2、金属基板（例えばアルミニウム基板、銅基板）

高熱伝導率：金属基板（特にアルミニウム基板）は優れた放熱性能を有し、熱管理要求の高い応用に適している。

機械的強度が高い：金属基板は良好な機械的強度と剛性を有し、安定した支持を提供することができる。

電気性能が良好：高出力、高密度応用に適している。

コストが高い：FR 4に比べて、金属基板のコストが高い。

金属基板の適用場面：電源モジュール、自動車電子、工業電気設備、通信基地局とレーダーシステム、アンテナとフィルタ。

3、セラミック基板

高熱伝導率：セラミックス材料は優れた熱伝導性能を持ち、急速に放熱でき、高出力密度応用に適している。

高温安定性：熱膨張係数はシリコンに近く、高温耐性に優れ、高温環境に適している。

優れた電気性能：良好な絶縁性能と低誘電率を持ち、高電圧応用に適している。

機械的強度：高い硬度と強度、しかし脆い。

セラミック基板の適用場面：高出力LED照明、RFとマイクロ波通信、航空宇宙と軍事電子機器、高周波、高速回路。

4、ポリイミド（PI）

フレキシブル性と曲げ可能性：PI基板はフレキシブル材料であり、フレキシブル回路基板（FPC）と剛性フレキシブル結合板に適している。

耐高温：ポリイミド材料は高温下で安定を保つことができ、極端な環境応用に適している。

良好な電気性能：電気性能が優れ、高周波応用に適している。

軽量化：軽量で、小型化、軽量化設計に適している。

ポリイミドの適用場面：フレキシブルディスプレイ、ウェアラブルデバイス、医療電子デバイス、高密度相互接続（HDI）回路基板。