PCB Blog - PCB材料の紹介

本文はPCB材料の紹介に関する記事です。

1、概要

PCBの構造は主に3つの方面に分けることができる：

PCB材料

PCB積層設計

PCBインピーダンス計算

2、PCB材料は主に2つの部分から構成されている：

PP半固体シート

半固体シートは半固体樹脂材料とガラス繊維からなり、両者を組み合わせて、主に充填機能を果たし、多層PCBの内層導電パターンの接着材料及び絶縁材料である。

コアボード

Coreコアプレートは銅箔、固体樹脂、ガラス繊維からなり、PCBを作製する基礎材料であり、一定の硬度と厚さを持ち、しかも2つの表層に銅箔がある。

多層PCB回路を作製する際には、PP半固体シートとCoreコアシートを併用する必要があり、通常は2つのCoreコアシートの間にPP半固体シートを充填物として選択し、PP半固体シートが押出された後、PP半固化エポキシ樹脂が押出され、流動して凝固し始め、多層Coreコアシートを接着し、信頼性の高い絶縁体を形成する。したがって、多層板は、コアコア板とPP半固体シートとを圧着したものである。

PCBの構成には、次の部分も含まれています。

緑油：回路基板には緑色、赤色または黒色の油がもう1層あり、その中で緑色、赤色または黒色などの油は1層としてソルダーレジスト層であり、溶接時にPCBの溶接部分と非溶接部分を分離し、これらの緑油は銅色パッドの上を覆って、銅色パッドの酸化を防止することができるが、インクは一定の腐食性を持っている。黒色インクを使用している場合、黒色インクは緑色より腐食性が強いため、同じ線幅を使用して設計すると、黒色インクを覆った後の引き廻しがより狭くなります。

シルク印刷：一般的にシルク印刷は白色のインクを採用し、主な機能は標識を増やすことです。

3、PCB材料の重要なパラメータ

3.1、Tg指標

Tgはガラス転移温度（Glass Transition Temperature）、すなわち融点であり、樹脂が固体からゴム状流体に溶解する臨界温度である。温度がガラス転移温度（Tg）より低いと、樹脂は剛性を呈し、脆性特性を有するガラス状を呈し、温度がガラス転移温度（Tg）より高いと、樹脂は柔軟で曲がりやすいゴム状を呈している。TgはPCB基板の重要な特徴パラメータの1つであり、Tgの階層は以下の通りである：

一般的なTgの板材：130℃~ 150℃、例えばKB-6146 F（140℃）、S 1141（140℃）、

中Tgの板材：150℃~ 170℃、例えばKB-6156 F（150℃）、S 1141 150（150℃）、

高等Tgの板材：170℃以上、例えばKB-6167 F（170℃）、S 1170（170℃）。

PCB基板の高いTgはプリント基板の耐熱性、耐湿性、耐化学性、耐安定性などの特徴を向上させ、改善した。しかし、Tgが高ければ良いというわけではありません。Tgが高ければ高いほど板材の圧着時の温度要求も高くなり、圧出された板も硬く脆くなり、ある程度機械的ドリル穴の品質及び電気特性に影響を与えるので、設計時には、適切なTgのPCB板材を選択する必要があります（8層板及び以上は高等Tg板材を選択することを提案）。

3.2、DK指標

DKは誘電率（dielectric constant）であり、絶縁能力の特性を表す係数であり、アルファベットεで表される。DK値は基板信号線の特性インピーダンスに影響を与え、特性インピーダンスを管理する必要がある基板には特にこのパラメータに注目する必要があります。DK値の主な影響因子は樹脂、補強材料及び樹脂含有量である。DK値は信号の伝播速度に影響し、DK値が小さいほど伝播速度が速く、DK値が大きいほど伝播速度が小さくなるため、高速板は一般的にDK値が小さい板材を選択する。常用基材樹脂DKパラメータを以下の表1に示す：

3.3、DF指標

DFは誘電損失因子（Dissipationfactor）であり、DF値は主に信号伝送の品質に影響を与える。DF値が小さいほど信号の伝搬損失が小さくなる、DF値が大きいほど信号の伝搬損失が大きくなるので、高速、高周波、無線周波板はDF値が小さい板材を選んだほうがいい。基材樹脂を用いたDFパラメータを表1に示し、DFの階層は以下の通りである：

一般DF板材：DF≧0.02。

中DF板材：0.01

低DF板材：0.005

超低DF板材：DF<0.005。

3.4、CAF指標

CAFは導電性陽極フィラメント（Conductive Anodic Filament）であり、PCB内部の銅イオンが陽極からガラスフィラメントのマイクロクラックチャネルに沿って陰極へ移動する過程で発生する銅と銅塩の漏電挙動を指す。電子製品の薄さと小型化に伴い、PCB板の孔と孔、孔と線、線と線の間隔はますます小さくなり、密集度はますます高くなり、絶縁距離はますます小さくなり、CAF指標はますます重要になってきた。湿度の高い応用環境において、基材の吸湿性は繊維ガラス布と樹脂界面の結合を最も弱い点にし、基材中の加水分解可能な遊離イオンはゆっくりと凝集し、イオンは電場の作用下で電極間を移動して導電チャネルを形成し、電極間隔が小さいほどチャネル形成時間が短くなり、基材絶縁破壊が速くなる。そのため、高密度、穴と線の間隔が小さく、特に応用環境が高湿度、高温度の環境では、CAF指標に特に注目する必要がある。

これがPCB材料の関連紹介です。