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PCB板材基本知识

创作时间:
作者:
@小白创作中心

PCB板材基本知识

引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/impossible1224/article/details/142773316

PCB(印制电路板)是电子产品的基础组件,其板材质量直接影响到电路的性能和可靠性。本文将详细介绍PCB板材的相关知识,包括基本术语、加工过程、分类以及关键指标,帮助读者全面了解这一重要材料。

术语

名称
定义
插图
A-Stage
溴化丙二酚+环氧氯丙烷 液体环氧树脂称为A- Stage的树脂,又称为凡立水(Varnish)
B-Stage
用玻璃纤维浸润于A阶的树脂中,经过热风,或者红外线烘干,部分聚合反应,成为固体胶片,称为B-stage
C-Stage
压板过程中,B-阶树脂经过高温熔化成为液体,然后发生高分子聚合反应,成为固体聚合物,将铜箔与基材粘结在一起,成为固体的树脂叫做C-Stage树脂
CCL,Copper Clad Laminate覆铜箔板
copper foil铜箔
Copper Clad Laminates,CCL覆铜箔层压板
CCL是PCB制造的上游核心材料,是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂,一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料,担负着(PCB)导电、绝缘、支撑三大功能。覆铜板占整个PCB生产成本的20%~40%,在所有PCB的物料成本中占比最高,与PCB具有较强的相互依存关系。熔融玻璃浆→玻璃丝→玻璃纱→玻璃布(Glass Fiber)+环氧树脂(Epoxy)→基材+铜箔→铜箔基板(Copper Clad Laminates)
core
CTE,Coefficient of Thermal Expansion热膨胀系数
CTI,Comparative Tracking Index相对漏电起痕指数
材料表面能经受住50滴电解液(0.1%氯化铵溶液)而没有形成漏电痕迹的最高电压值,单位为V。
cured固化
Df、Dissipation Factor损耗因子
介电常数 Dk是一个复数,实部εr ′表征材料和外加电场作用时储能的大小,虚部εr ′′表征耗能大小。用矢量图来描绘介电常数时,介电常数的实部和虚部之比称为介质的损耗角正切或者损耗 因子(也称 D、Df),给出了能量损耗部分与能量存储部分的比值,测量 MUT 固有的电磁能量耗散,其 倒数称为品质因子 Q。
Dk、Dielectric Constant、介电常数
epoxy resin环氧树脂
Flammability可燃性
FR4,Flame-Retardant 4阻燃等级4
FR4.0
brominated FR4(溴化 FR4)
FR4.1
由UL 746E规定non-halogen FR4(无卤素 FR4)
glass fiber玻璃纤维布
laminate积层
M6,MEGTRON 6
Metal Surface Roughness金属表面粗糙度
金属表面是否粗糙,在高于1GHz的高速讯号中所产生的损耗愈显严重,由于金属表面粗糙的问题,在PCIe Gen4 或 PCIe Gen5 所产生的损耗约占3~4成。
Peel Strength剥离强度
polyimide film聚酰亚胺薄膜
PP,prepreg半固化片、预浸料
纤维布浸上树脂造出半固化片
resin树脂
resin content树酯含量
树酯含量越高,Dk越小,Df则不变
Td、Thermal Decomposition Temp热熔解温度
Tg、Glass Transition Temp玻璃态转化温度
对过孔的影响最大,玻璃态转化温度是聚合物的特性,是指树脂从硬(玻璃态)到软(橡胶态)的形态变化的温度。在业界,通常把135℃左右Tg的FR-4归为低Tg板材;把150℃左右Tg的FR-4为中Tg板材;把170℃左右Tg的FR-4归为高Tg板材。如果PCB加工时压合次数多、或PCB层数多(超过14层)、或焊接温度高(≥230℃)、或工作温度高(超过100℃)、或焊接热应力大(如波峰焊接),应选择高Tg板材。
Water Absorption吸水率

CCL加工过程


PCB板材分类

厂商
型号
说明
FR4.0
广东生益SYTECH
Laminate S1141Prepreg S0401
不适用于有CAF要求的应用
不适用于2oz以上厚铜、HDI及12层以上的高多层板
Dk=4.4@1GHz,Df=0.013@1GHz
FR4.1
广东生益SYTECH
Laminate S1150GPrepreg S1150GB
Dk=4.5@1GHz,Df=0.011@1GHz
深圳建滔积层板KB
台湾联茂ITEQ
台湾南亚塑胶
NP-155F
台湾台耀
韩国斗山DOOSHAN
Laminate DS-7402Prepreg
M6
日本松下Megtron6
Laminate R-5775Prepreg R-5670

板材指标

铜箔粗糙度

铜箔粗糙度(铜牙)使线路的宽度、线间距不均匀,从而导致阻抗不可控,同时由于趋肤效应,电流集中在导体的表层,铜箔的表面粗糙度影响信号传输质量。

如下图所示,在5GHz以下铜箔粗糙度的影响不是太明显,大于5GHz铜箔粗糙度的影响开始越来越大,在大于10Ghz的高速信号的设计时尤其需要重视。

铜箔粗糙度对高速信号的衰减

玻璃纤维

由于玻璃纤维与环氧树脂的比例是导致 Ɛr 差异的主要因素,因此请选择编织更紧密、环氧树脂更少且在更长布线长度上具有更高 Ɛr 均匀性的 PCB 样式。将设计方案投入生产之前,请指定最适应高速信号的 PCB 样式。

参考资料

  1. 《Laminate & Prepreg Manufacturing》,Isola
  2. 《Making Sense of Laminate Dielectric Properties》,Isola
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