过去几年，我们见证了多项电子应用领域的重大进步，并因此引入了越来越多的创新技术。发展迅速的领域包括移动通信(智能手机和平板电脑)、可穿戴设备(包括虚拟现实和增强现实设备)和电子医疗设备。汽车和航空航天业也取得了其他重要进展。创新带来的推动力，加上新制造技术的出现，使得新材料的引入成为可能，用于生产更薄、更轻、必要时更灵活的印刷电路，这些电路能够以更快的速度和频率传输电信号。

　　对新材料的需求

　　传统材料和基板由玻璃纤维织物、塑料(树脂)和铜组成。印刷电路板的制造中使用不同类型的树脂和玻璃，它们的组合方式会影响材料的电气和机械性能。定义材料的两个主要电气性能是介电常数 (Dk)和损耗角正切(也称为耗散因子或 Df)，两者都显着依赖于材料或基板所处的温度和频率。介电常数指定在两个导体上施加一定电压时它们可以容纳的电荷量。常数 Dk 还决定了给定电流在导体中流动的速率。而损耗角正切则提供了介电材料吸收的电磁能量的量度。

　　现代的电子应用需要具有与传统用于制造 PCB 的材料和基板不同的特性的材料。尽管决定选择的原因很多且严格取决于具体应用，但可能的列表包括：

　　需要管理频率更高的电信号;

　　提高电子元器件集成密度;

　　许多组件有新的封装可用，对布线技术有影响;

　　需要尽量减少功率损耗，特别是在低功率或电池供电的应用中;

　　需要为PCB提供足够的热管理，以尽量减少需要耗散的热量;

　　需要管理设备连接(通常是无线的)，这是 PCB 设计的一个关键方面。

　　PCB 上传输的信号频率似乎不可阻挡地不断增加。这一特性加上越来越低的电源电压(尤其是对于高度集成的数字组件，如 MCU、SoC 和 FPGA)，正在造成严重的信号完整性问题。此类应用包括光纤传输卡和设备、计算机以及配备处理单元的大多数嵌入式系统。

　　新材料和基材

　　基于上一段中表达的考虑，我们可以确定决定选择适合特定应用的材料和基板的两个关键因素：PCB 可承受的大功率和热量。虽然这条规则是通用的，适用于所有类型的材料，但采用以下创新材料可以带来更大的好处：

　　含氟聚合物：用这种材料制成的基板制造的 PCB 具有很强的耐腐蚀性、耐机械应力性和耐高温性。此外，在机械层面上，含氟聚合物具有耐磨性、低粘附性和长寿命的优异特性。考虑到不可忽略的成本，这种类型的材料适合制造用于医疗、制药和食品工业的 PCB;

　　聚酰亚胺：这种材料也称为 PI，最近由于柔性和刚柔结合印刷电路板的日益普及而获得了巨大的成功。这些 PCB 正在彻底改变多种电子应用，以有效而简单的方式解决曾经被视为关键的电气连接问题，尤其是在可靠性方面。这项任务的实现得益于它们能够在狭窄或不规则形状的空间中弯曲和自我缠绕。与传统的刚性 PCB 不同，柔性 PCB 可以弯曲而不会改变其携带的电信号的传输。由沉积在导电迹线基板上的薄聚酰亚胺薄膜组成，广泛用于智能手机、可穿戴设备、电子医疗设备以及任何需要适用于密闭空间的柔性布线解决方案的地方。除了机械灵活性之外，这样获得的材料还具有出色的耐热性和耐大气性。刚柔结合 PCB (图 1中显示了一个例子)是通过将刚性部分与柔性部分组合而获得的。该解决方案目前成本高于传统 PCB，用于汽车和摩托车行业、军事和航空航天领域;

　　丙烯酸粘合剂：这些材料因其聚合后仍保持可塑性而受到高度赞赏，是所有动态应用的好解决方案。丙烯酸粘合剂的膨胀系数高于用作 PCB 基板的其他材料。此外，在接近 180°C 的温度下，丙烯酸粘合剂开始软化，与导电迹线接触的 PCB 层可能会分层。如果需要高阻燃性，则必须在基板中添加化学阻燃剂，但可能会降低材料的动态能力;

　　环氧胶粘剂：与前几种胶粘剂不同，环氧胶粘剂聚合后会形成刚性材料，因此不适用于许多动态应用。但由于其膨胀系数相对较低且粘合强度较高，因此它们成为能够承受高工作温度的多层 PCB 构造的好解决方案。环氧胶粘剂具有很强的耐化学性和吸湿性，被广泛用作传感器可能与水分接触的 PCB 基板，例如在医疗保健应用以及许多健身和可穿戴设备中;

　　液晶聚合物：液晶聚合物又称为 LCP，常用于制造多层 PCB，因为减小厚度是其基本要求。LCP由一种很惰性、非反应性、高阻燃性的材料制成。它们轻便灵活，具有非凡的电气特性，是高频应用的理想解决方案，尤其是在需要控制 PCB 重量和厚度的情况下。液晶聚合物还具有良好的介电性能，损耗和吸湿性很低;

　　铝：铝印刷电路，也称为金属包覆PCB或IMS(绝缘金属基板)，由一层薄薄的导热但电绝缘的介电材料组成，层压在金属基底和铜箔之间。铜箔上刻有所需的PCB布局，而金属基底则具有通过薄介电层吸收电路产生的热量的功能。铝PCB的主要优点是与基于FR-4材料的普通PCB相比，它们具有更好的散热性。金属包覆PCB最初设计用于大功率电子应用，现在正成为支持高亮度LED照明系统的理想解决方案，无论是在消费领域还是汽车领域。 图2显示了用于超亮LED照明领域应用的铝PCB。

　　新材料能够提供比传统材料更优异的性能，由于能够改善与信号完整性相关的各个方面，因此得到了持续和不断发展。较低的Dk值可改善阻抗控制、串扰、抖动和信号偏斜。另一方面，较低的Df值有助于改善上升和下降时间以及总衰减。