基材的主要分类

PCB电路板的基材通常由绝缘层和金属箔层构成，根据绝缘材料的不同可分为有机材质与无机材质两大类。有机材质以环氧树脂基板为主流，无机材质则以金属基板和陶瓷基板为代表。这两种分类直接决定了电路板的导热性能、机械强度及适用场景，例如有机材质更适合常规电子产品，而无机材质多用于特殊工业领域。

FR-4树脂玻璃纤维板

FR-4是目前应用最广泛的PCB基材，由环氧树脂与玻璃纤维布高温压制而成。其介电常数稳定在4.2-4.8之间，玻璃化转变温度（Tg）通常可达130-180℃，能满足大多数消费电子产品的需求。该材料具备良好的机械加工性，可通过钻孔、铣切等方式制作多层板，且成本相对较低。缺点是高频环境下信号损耗较大，不适合5G通信等高频场景。

金属基板材质特性

金属基PCB以铝基板（ALPCB）和铜基板为主，结构上分为金属层、绝缘层和电路层。铝基板的导热系数可达1-3 W/(m·K)，是FR-4的5-10倍，常用于LED照明、汽车电源模块等需要快速散热的场合。铜基板导热性能更优（380 W/(m·K)），但重量和成本较高，多用于军工或航空航天设备。金属基板的膨胀系数与芯片更接近，能有效降低热应力损伤。

高频专用基板材质

聚四氟乙烯（PTFE）基板是高频电路的首选材料，其介电常数可低至2.1，损耗角正切值小于0.002。罗杰斯公司的RO4000系列采用陶瓷填充PTFE复合材料，在77GHz毫米波雷达中表现优异。改性聚苯醚（PPO）基板的介电常数稳定性更好，温度变化时波动范围不超过3%，适用于基站滤波器等对频率精度要求高的设备。

柔性电路板特殊材质

聚酰亚胺（PI）薄膜是柔性PCB的核心材料，厚度通常为12.5-50μm，可承受200℃以上的回流焊温度。这种材料的弯曲半径可达板厚的10倍，适用于可穿戴设备和折叠屏手机。聚酯（PET）基材成本更低，但耐温性较差（约105℃），多用于一次性医疗传感器等短期使用的场景。

陶瓷基板的特殊应用

氧化铝（Al₂O₃）陶瓷基板的热导率为24-30 W/(m·K)，介电强度>10 kV/mm，广泛用于大功率IGBT模块。氮化铝（AlN）陶瓷的热导率可达170-200 W/(m·K)，但脆性较高，需采用激光打孔工艺。低温共烧陶瓷（LTCC）技术允许在850℃以下烧结，可集成电阻、电容等无源元件，常用于射频模组封装。

环保型基材的发展

无卤素FR-4基材采用磷系阻燃剂取代卤素化合物，符合IEC 61249-2-21标准，燃烧时不会释放二恶英。水溶性显影基板使用丙烯酸树脂代替传统的环氧树脂，生产废水COD值降低60%以上。生物基环氧树脂从植物中提取单体合成，碳足迹比石油基树脂减少35%，已开始应用于欧洲汽车电子领域。

特殊功能复合基材

埋容埋阻基板通过在介质层添加陶瓷粉末，可在板内集成10nF-1μF的电容和10-100Ω的电阻，使电路板面积缩小40%。电磁屏蔽基板采用镀镍碳纤维作为填充物，对1GHz以下电磁波的屏蔽效能超过45dB。耐高温聚苯硫醚（PPS）基板可在230℃环境下长期工作，适用于石油勘探设备的井下传感器。

基材选择的关键参数

选择PCB材质时需要评估介电常数稳定性、损耗因子、导热系数、CTE匹配性四大核心指标。例如汽车发动机控制模块要求基材在-40℃至150℃范围内介电常数波动<5%，而医疗CT机的高压发生器PCB则需要达到CTE<14 ppm/℃的尺寸稳定性。不同材质的吸水率差异显著，聚酰亚胺的吸水率（2.8%）明显高于PTFE（0.02%），潮湿环境下需特别注意。

成本与性能的平衡

普通FR-4板材的价格约为2-5美元/平方米，而高频PTFE基板成本可达200-500美元/平方米。铝基板的加工费用比FR-4高30-50%，但节省散热器成本。6层柔性板的制造成本是刚性板的3-4倍，但能减少连接器使用数量。量产品通常采用CEM-1/CEM-3复合基材，在保证性能的前提下将成本降低20-30%。