双面玻纤板的主要材质是玻璃纤维布和环氧树脂或酚醛树脂,两面都覆盖有铜箔层,所以叫双面板。玻璃纤维布作为基材提供机械强度,树脂起到粘合和绝缘作用,铜箔则是导电层用来制作电路。我有个在电子厂做技术的朋友说,他们生产电路板时用的双面玻纤板就是这种结构,中间是浸了环氧树脂的玻纤布,两面各压一层铜箔,厚度一般是三十五微米或者七十微米。
玻璃纤维的成分主要是二氧化硅,跟普通玻璃差不多,但是拉成很细的纤维丝后强度特别高。这些纤维丝编织成布状,形成纵横交错的网格结构,能承受各个方向的拉力。我去过一个覆铜板生产车间,看到工人把一卷卷白色的玻纤布展开,布面很细腻摸上去有点扎手,师傅说这种布的纤维直径只有几微米,比头发丝还细很多倍。
环氧树脂是一种热固性塑料,加热后会发生化学反应变硬,冷却后也不会再软化。双面玻纤板生产时要把玻纤布浸泡在液态环氧树脂里,让树脂充分渗透到纤维之间的空隙,然后烘干固化形成坚硬的板材。我认识一个做PCB的老板,他说他们采购的玻纤布半成品叫预浸料,就是已经浸过树脂但还没完全固化的材料,拿回来后再跟铜箔一起压制成覆铜板。
铜箔的纯度要求很高,一般要达到百分之九十九点八以上,因为杂质会影响导电性能和焊接质量。铜箔有电解铜箔和压延铜箔两种,电解铜箔表面比较粗糙跟基材粘得更牢,压延铜箔表面光滑适合做高频电路。我听一个做通讯设备的工程师讲过,他们设计高频电路板时必须用压延铜箔的双面玻纤板,因为表面粗糙度会影响信号传输质量,普通电解铜箔在高频下损耗太大。
板材的厚度规格有很多种,常见的有零点八毫米、一点零毫米、一点六毫米几种。不同厚度适合不同的电路设计,简单的电路用薄板就行,复杂的多层电路需要厚一点的板材。我有个做消费电子的朋友说,他们公司生产手机主板时用的双面玻纤板厚度只有零点六毫米,因为手机内部空间有限必须尽量薄,但是这么薄的板材加工难度很大,钻孔时稍微不注意就会把板子钻裂。
树脂含量也是个重要参数,树脂太多板材会变脆容易开裂,树脂太少强度不够容易分层。标准的双面玻纤板树脂含量一般控制在百分之四十到五十之间,玻纤含量占百分之五十到六十。我去参观过一个质检实验室,技术员给我演示了树脂含量的测试方法,把板材放进高温炉里烧掉树脂,剩下的玻纤称重就能算出树脂含量,这个指标直接影响板材的机械性能和电气性能。
双面玻纤板还分为FR-4和CEM-3两种常见型号,FR-4用的是玻璃纤维布基材性能更好,CEM-3用的是玻璃纤维毡和玻纤布的混合基材成本更低。我认识一个做LED灯具的厂家,他说他们生产普通照明灯的电路板用CEM-3材质就够了,但是做汽车灯时必须用FR-4材质,因为汽车灯工作环境恶劣温度变化大,CEM-3板材扛不住长期的热胀冷缩会出现焊点开裂的问题。
阻燃等级是双面玻纤板的关键指标,FR-4里的FR就是阻燃的意思,这种板材添加了溴系阻燃剂,遇到火焰会自动熄灭。我听说过一个案例,某个小厂为了省成本用了不合格的覆铜板做电源适配器,结果产品在使用中短路起火,板材没有阻燃性能导致火势蔓延烧毁了用户家里的家具,厂家不仅赔了钱还被吊销了生产许可证。
铜箔和基材之间的结合强度叫剥离强度,这个指标太低的话制作电路时铜箔容易脱落。我有个做电路板加工的熟人说,他们接过一批劣质双面板的返工单,客户反映蚀刻电路时铜箔大面积起泡脱落,检测后发现剥离强度只有标准值的一半,明显是生产时压制温度或压力不够导致铜箔没粘牢。
现在还出现了一些特殊材质的双面玻纤板,比如高TG板材耐高温性能更好,无卤素板材更环保。我在一个电子展会上见过一种陶瓷填充的双面板,在环氧树脂里加了陶瓷粉末,导热性能比普通板材好很多,适合做大功率LED灯板和电源模块,厂家说这种材料已经在新能源汽车的充电模块上大量应用了,散热效果比传统铝基板还要好。


