在解释什么是PCB的「开纤布」或「扁纤布」及其优缺点以前,我们要先说明一下现在主流电路板(PCB)的组成结构是由CCL及PP层层叠加起来的。可以把PCB想像成是一栋好几层的大楼,而CCL(copper clad laminate,铜箔基板)可以先被视为是个别楼层的活动空间,也就是传递电子讯号用的铜箔层,而PP(Prepreg,胶片)则可以被视为是楼层间的楼板,用来隔绝不同楼层的活动空间,也就绝缘层,阻绝不同铜箔层短路用的,楼层间的通道是楼梯,在PCB中则使用导通孔(via)。
建议参考阅读:电路板PCB板材的结构与功用介绍
而不论是CCL及PP都会使用到所谓的玻璃纤维(glass fiber)来织成玻璃纤维布,真的就是你所熟悉的玻璃,只是它使用的是熔融玻璃拉制而成的细丝,因为玻璃具有耐高温(PCB需经过回焊250˚C左右的高温)、耐酸硷腐蚀、绝缘性高、抗拉强度高等优点,但同时也具有质脆、易折断的特性,做成纤维后则可以承受更大的应力,所以被大量运用在PCB的材料当中。然后在玻纤布上面添加树脂及其他填充料来抹平其缝隙使其不再凹凸,如果是CCL则在其表面再黏贴铜箔。
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既然是织布就会有所谓的经纱(Warp)及纬纱(Fill),两相交叠编织,可以观察竹编的编织,或参考文章最上面的图片,而经纬纱一般都是由多条玻璃纤维捻成的束纱,而且大多呈圆形,玻纤布虽然会再使用其他的填充材料来填满经纬纱间的缝隙,但是束纱如果越粗,通常也意味着经纬纱交叉处填不到位的缝隙死角越大,或是出现包风气穴,水气就会进入并存在于这些气穴缝隙当中。
而所谓的「开纤」或「扁纤」布,就是将圆形的玻璃纤维束搓开或压扁,说明白了就是让玻璃纤维束纱变扁平的一种加工方式,其实除了变扁平外,还会缩小束纱的直径,这样就能将玻纤布织得更紧密更不易藏水。
PCB使用开纤布的优点有:
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因为开纤布的单股纱变平且变宽,所以经纬纱之间的空隙会跟着变窄,这将使得开纤布的透气性变低。
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开纤布的经纬纱交叠处会变得较为平顺,连带的,其经纬纱交叠处的包风气穴死角也会得到改善,降低藏水的可能。
PCB使用开纤布的缺点有:
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因为开纤布的经纬纱变得扁平,相对得开纤布的厚度也会变得更薄,想要让PCB达到相同的厚度就得多用几层玻璃纤维布,不只开纤布的价格增加,连制作PCB的成本就会跟着增加。
随着行动装置及穿戴式电子产品的轻、薄、短、小化,PCB的孔间距、层间距越来越小,就连线路(trace)也越来越密,这时若PCB基版的选材不好,便容易导致板材吸水,而水则是造成CAF(阳极玻纤纱束漏电)不可或缺的要素,CAF的危害除了会漏电外,还会造成电子产品功能不稳,甚至当机等问题。
所以,选用开纤或扁纤的玻纤布来制作PCB,就是为了避免PCB发生CAF的解决方案之一。如果要更大地避免CAF发生,基本上不建议使用7628及2116以上这类比较厚玻纤布,而要选用1080以下等较薄的玻纤布,原则上编号越小的玻纤布的单位面积所包含的经纬线(Warp × Fill)就越多,厚度也越薄。
延伸阅读:
PCB爆板的真因剖析与防止对策
电路板内层微短路现象(CAF,Conductive Anodic Filament)
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