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DATE - 2025/06/23
什麼是玻璃PCB？用途、類型和優勢

隨著電子設備朝向高速、高頻與微型化發展，傳統的FR4電路板已逐漸無法滿足部分高階應用的需求。玻璃PCB（Glass PCB）憑藉其優異的耐熱性、電氣絕緣性以及光學透明度，正迅速成為5G設備、醫療器材與航太系統等高要求領域的首選解決方案。

什麼是玻璃PCB？

玻璃PCB是一種以特殊玻璃材料為基板的高性能電路板，其基材可能包括熔融石英、微晶玻璃、藍寶石玻璃或強化玻璃等。這類基板不僅提供卓越的熱穩定性與電氣絕緣特性，還可根據應用需求提供透明度或機械強度，是在極端環境中維持訊號完整性的理想材料。

常見基材與特性

材料類型 特點與應用
熔融石英
(石英玻璃）		 超低熱膨脹係數，極佳的光學透明度，耐溫高達1000°C，適用於精密高溫應用。
微晶玻璃 結合玻璃與陶瓷特性，具備穩定的介電性能與低損耗，廣泛應用於5G、雷達與高頻電路。
藍寶石玻璃 極高的機械與化學穩定性，並具紅外線穿透能力，常用於軍工與光電領域。
強化玻璃 機械強度高，能承受撞擊與震動，適合嚴苛環境下的電子裝置。
環氧玻璃（如FR-4） 成本相對低廉，適用於不需高熱或高頻性能的一般應用。

此外，玻璃基板上會以濺鍍、氣相沉積或化學鍍方式形成銅箔導電層，其厚度依需求可達18~70µm，以確保穩定的導電性能。

核心優勢

  • 高耐熱性：部分玻璃PCB可耐受1000°C以上高溫，適用於高功率或散熱需求嚴格的應用。

  • 卓越電氣性能：低介電常數與損耗，適合高速、高頻傳輸，特別是在射頻與微波設計中表現出色。

  • 光學透明度：可用於LED照明、透明顯示、光電感測等需視覺穿透的設計。

  • 尺寸穩定性與耐腐蝕性：在化學環境中表現穩定，不易變形，有助於提升整體可靠性與壽命。

  • 設計靈活性：透明玻璃PCB可配合360°發光與外觀設計，適用於現代化工業設計需求。

玻璃PCB類型概覽

類型 說明
FR-4玻璃環氧PCB 經濟實惠，適合一般電子產品使用。
微晶玻璃PCB 適用於雷達、5G通訊與高速傳輸應用。
石英玻璃PCB 高透明度、高耐熱，專為精密與光學設備設計。
薄玻璃基板PCB 厚度<0.2mm，常見於手機、穿戴裝置與OLED應用。
藍寶石玻璃PCB 抗化學、耐紅外線，軍工與紅外感測器常見。
強化玻璃PCB 適用於夜視系統與戶外軍用電子裝置。

典型應用場景

  • 航太與國防：應用於高頻雷達、紅外模組與太空設備，適應極端溫差與輻射環境。

  • 醫療裝置：MRI、超音波與穿戴監控器等對絕緣性與精度要求高的裝置。

  • 光電與光子學：適用於雷射與光偵測系統，維持訊號清晰度與穩定性。

  • LED與透明電子：實現發光清晰路徑與可視電路設計。

  • 3D列印與再生能源：高溫耐久、穩定輸出，應用於列印機與太陽能控制模組。

  • 消費性電子：智慧型手機、平板與穿戴設備等體積有限但效能要求高的產品。

製造流程簡述

  1. 基板清洗與表面處理：透過超音波與化學處理提升表面黏附性。

  2. 光刻製程：應用光阻與UV曝光轉印電路圖案。

  3. 導電層沉積：採用濺鍍、CVD 或化學鍍形成高附著性銅層。

  4. 鑽孔與過孔製作：使用雷射鑽孔達成精細過孔製程。

  5. 表面精加工與保護塗層：包含化學鍍鎳金、阻焊與保形塗層，保護導線與焊接區域。

製造挑戰與限制

  • 脆性高：玻璃容易碎裂，製造與搬運過程需高精密度與防護措施。

  • 附著難度高：光滑表面需特殊處理以確保銅層黏著性。

  • 製程成本高：相比FR4需更昂貴材料與設備（如雷射、鑽石刀具）。

  • 製造週期長：因製程複雜，交期通常比標準PCB長。

玻璃PCB vs. 透明PCB

比較項目 玻璃PCB 透明PCB（如PET基材）
材料 高性能玻璃類材料 聚合物薄膜
耐熱性 極高，可達1000°C 較低，不適合高溫應用
電氣性能 優異 中等
透明度 中至高（視材料而定） 高透明
機械強度 高 較弱但具柔性
成本 高 較低

常見問題解答

Q1：玻璃PCB是否比FR4更好？
A：視應用而定。玻璃PCB在高溫、高頻與精密需求下表現更佳；FR4則更經濟，適合通用型電子產品。

Q2：玻璃PCB是全透明的嗎？
A：部分為透明（如石英、藍寶石、薄玻璃基板），視基材與設計而定。

Q3：玻璃PCB可以應用在穿戴裝置中嗎？
A：可以，尤其是薄型玻璃PCB，在空間受限且性能要求高的應用中表現良好。