一、基板材料:电子设备的物理支撑与绝缘屏障
基板是电路板的物理骨架与电气绝缘基础,其材料选择需兼顾机械强度、热稳定性与电气性能。当前主流基板材料可分为四大类:
环氧玻璃纤维板(FR4)
以环氧树脂为粘合剂、电子级玻璃纤维布为增强材料,具有高Tg(玻璃化转变温度)与低吸水率特性,广泛应用于双面及多层PCB。其耐热性与电气绝缘性可满足高频高速信号传输需求,成本较复合基板高30%-50%。铝基板
采用"铜箔-绝缘层-铝基"三层结构,热导率达1.0-2.2W/(m·K),较FR4提升10倍以上。在LED照明领域,其单面设计可实现200W/cm²的高功率密度散热,但受限于结构,仅适用于单面电路布局。复合基板(CEM-1/CEM-3)
以木浆纤维纸或玻璃纤维纸为芯材,表层覆以玻璃纤维布,成本较FR4降低40%-60%。适用于家电控制板等低速电路,但工作温度上限仅105℃,较FR4的130℃存在差距。柔性基板(FPC)
以聚酰亚胺(PI)或聚酯薄膜为基材,厚度可薄至0.025mm,弯曲半径达0.5mm。在可穿戴设备中,其耐弯折次数超过10万次,但价格较FR4高3-5倍,且热导率不足00.5W/(m·K)。
二、导电层:电流传输的精密网络
导电层由铜箔构成,其厚度、表面处理工艺直接影响信号完整性。典型参数包括:
铜箔厚度:常规18μm、35μm,高频应用中采用70μm厚铜以降低趋肤效应损耗。
表面处理:化学镍金(ENIG)工艺可形成2-5μm镍层与0.03-0.1μm金层,确保焊点可靠性;有机保焊剂(OSP)工艺则提供可焊性保护层,成本较ENIG低20%。
线宽线距:智能手机主板线宽已达3mil(0.075mm),线距2mil(0.05mm),较十年前缩小50%。
三、功能层:信号传输与制造保障
电路板包含十余种功能层,核心层包括:
信号层
多层板中,信号层数量可达30层(Protel DXP软件支持),中间层用于高速信号走线,顶层/底层用于元器件放置。5G基站PCB采用20层以上设计,层间介质厚度控制精度达±1μm。防护层
阻焊层采用液态感光油墨,固化后硬度达3H,可承受260℃回流焊3次而不脱落。丝印层字符高度需≥0.8mm,以确保可读性。电源层
采用2oz(70μm)厚铜设计,电流承载能力达5A/mm²,较1oz铜提升2倍。在服务器主板中,电源层与地层需保持0.2mm间距,形成低阻抗供电网络。
四、元器件:功能实现的微观单元
电路板搭载的元器件可分为被动元件与主动元件:
被动元件
电阻:0402封装(1.0×0.5mm)电阻阻值精度可达±0.1%,功率密度达1W/mm²。
电容:MLCC电容容量密度达100μF/mm³,ESR(等效串联电阻)较钽电容低80%。
电感:一体成型电感Q值达100,较传统绕线电感提升3倍。
主动元件
集成电路:BGA封装芯片引脚间距0.4mm,焊球直径0.25mm,需采用X-Ray检测确保焊接质量。
功率器件:SiC MOSFET导通电阻较Si器件降低80%,适用于800V高压平台。