PCB板材的基础知识

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1、覆铜板又称PCB基材。

/ ?- z. y- b: j( Y* p' F, C（1）将增强材料（玻璃纤维布，简称玻纤布）浸以树脂（pp片），一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料，称为覆铜箔层压板（Copper Clad Laminates，CCL）。
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; r, O! H. {# G$ ]1 z$ U（2）它是做PCB的基本材料，我们常叫它板材。

（3）当它用于多层板生产时，也叫芯板（CORE）。

1 Y3 H5 ^' {0 w! \: m1 d0 s9 Q2、铜箔
& U6 r3 Y0 p2 u7 A, I' R: i/ V
（1）铜箔厚度是以oz（盎司）为单位的，oz本身是质量单位，通常铜箔厚度用质量当成“厚度”表示值，铜箔的厚度通常用“oz”，1oz铜厚的定义：将一盎司铜均匀平铺到一平方英尺面积上，此时铜箔的厚度就称为1oz铜厚，其厚度正好是1.37mil（约1.4mil）。

1 Q4 ]( R0 D8 ?5 c5 N（2）铜箔的标准厚度有12μm（1/3oz）、18μm（Hoz）、35μm（1oz）和70μm（2oz）。
" L0 j8 E  a) N
3、半固化片（prepreg或pp）的工艺原理
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0 \) R# ~6 i3 x7 ^% k: B1 a! ?' y- O2 U: gpp是经过处理的玻纤布浸渍上树脂胶液，再经过热处理（预烘）使树脂进入B阶段而制成的薄片材料。而压板的工艺原理是利用半固化片从B-stage向C-stage的转换过程，将各线路层黏结成一体。半固化片在这一过程中转换过程的状态变化如下图所示。
: r0 r' G$ F+ ~8 t+ c5 v' p
A阶段：在室温下能够完全流动的液态树脂，这是玻纤布浸胶时的状态，液态的环氧树脂又称为凡立水（Varnish）。
# r1 t1 p* v! b, a
B阶段：环氧树脂部分交联处于半固化状态，在加热条件下，又能恢复到液体状态（部分聚合反应，成为固体胶片，是半固化片pp）。
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C阶段：树脂全部交联为C阶段，在加热、加压下会软化，但不能再成为液态，这是多层板压制后半固化片转成的最终状态（在压板过程中，半固化片经过高温熔化为液体，然后发生高分子聚合反应。

                                                      
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8 I* Q$ p! L( l1 _% M

0 X7 {  z* Q) `8 L/ _" {                                                                        图1　状态变化

6 d; E, J; G) ?* w# V- a' j基材常见的性能指标
- Z) G1 U, g. `7 d3 m/ d. L0 g/ W: P% g（1）DK：材料的介电常数，只有降低DK才能获得高的信号传播速度。

) l2 m" M% A5 X. t5 c8 u$ [. I（2）Df：材料的介质损耗角，越低信号传播损失越少。
6 B" G5 Q: Y1 M5 _( s* n. Q
) g; {! z7 i( N$ y. g注意，DK主要与信号网络的阻抗有关，还与平板间电容有关，Df主要与信号网络的损耗有关。影响DK的因素有：
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树脂（环氧树脂的DK在3～4之间）；

5 y4 T: _+ o, V& q8 H7 F玻璃纤维布（DK在6～7之间）；

树脂含量（RC值）。
) R2 R# a5 c: H, B$ s0 l- l
（3）Tg：class transition temperature，也就是玻璃态转化温度（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。

目前FR-4板的Tg值一般为130～140，而在印制板制成中，有几个工序的问题会超过此范围，对制品的加工效果及最终状态会产生一定的影响。因此，提高Tg是提升FR-4耐热性的一个主要方法。Tg分类如下。

普通Tg板材：130～140℃。

9 q" L) Q* ?! r* ]/ x3 K中Tg板材：140～150℃。

高Tg板材：大于170℃（8层以上的PCB板必须用高Tg板材）。

$ i" Q. J0 I# n, {8 l( D; d（4）CAF：Conductive Anodic Filament的缩写，称为耐离子迁移。

' l6 N" ?6 N& S. p( Q7 u+ k/ q为什么会提出耐离子迁移性？

随着电子工业的飞速发展，电子产品轻、薄、短、小型化，PCB的孔间距和线间距就会变得越来越小，线路也越来越细密，这样PCB的耐离子迁移性能就变得越来越重要。
/ v, J3 o6 ]; t& U, i
' s" _+ c8 r  V. t; `0 c随着电子产品的多功能化与轻、薄、小型化，使得线路板与孔越来越密、绝缘距离更加短，这对绝缘基材的绝缘性能要求更高。特别是在潮湿的环境下，由于基材的吸潮性，玻璃与树脂界面结合为最薄弱点，基材中可水解的游离离子缓慢聚集，这些离子在电场的作用下在电极间移动而次年改成导电通道，如果电极间距离越小，形成通道时间越短，基材绝缘破坏越快。
, ]/ L% w1 n1 ^
  r* p1 W  Q3 @9 [pp压合厚度的计算说明
（1）厚度=单张pp理论厚度-填胶损失

（2）填胶损失=（1-A面内层铜箔残铜率）×内层铜箔厚度+（1-B面内层铜箔残铜率）×内层铜箔厚度
- r% W) K5 d& T! d. A
（3）内层残铜率=内层走线面积/整板面积
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' T* w3 H5 h1 X" l& L4 ^( q如图2所示两个内层的残铜率见表8-1。其中，sq/in是面积单位，平方英尺

                                                        

- R5 }! P" R/ l7 H
                                                                                  图2　两个内层

                                                                               表1　两个内层的残铜率
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# Z2 F) B7 u7 O( Z5 z1 m

: y! [* v) f7 X# L/ m" h) n
1 b9 w* H/ O, w# k$ R6、多层板压合后理论厚度计算说明
3 R2 f; C3 G3 A: G
层叠结构如图3所示，说明如下。

, ?; d, b" O# y                                                      

                                                                                  图3　层叠结构

5 h# K0 R! K! q8 {（1）半盎司铜厚=0.7mil。
9 I0 y2 J6 v6 Z1 t6 ~
（2）pp压合厚度=100%残铜压合厚度-内层铜箔（1-残铜率）。
5 U* n) w1 t" f
( }9 U; I/ N6 a) C3）内层CORE要确认内层芯板厚度是含铜厚还是不含铜厚，若不含铜厚则要算上内层铜箔的厚度。
- M! T& H: O( s6 G+ e" J: o
3 r. }6 C- a7 T; f（4）pp压合厚度=100%残铜压合厚度-内层铜箔（1-残铜率）。

: l  k/ W" \$ R# X! }6 l- [. g5 t（5）半盎司铜厚=0.7mil。
; P7 `7 e7 @, x$ n" ?
' i5 m# W, V; p( o图8-3所示压合结构为39.4mil（含铜厚），外层铜厚为半盎司，pp为用7628 RC50%，厂商提供该种pp100%残铜压合厚度为4.5mil。
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# \: v3 p9 b3 H2 _! U从已知条件可以得出以下结论。

（1）外层铜厚为半盎司：即Hoz=0.7mil，外层有两层即1.4mil。

（2）所用芯板为39.4mil（含铜厚）：即芯板厚度为39.4mil（因为内层铜厚已包含在39.4mil中，故内层铜箔厚度不用再计算）。

; Q$ N" Q: J8 z; Y8 j+ X（3）假设一内层铜面积为80%，即内层残铜率为80%，另一层铜面积为70%。

! V* h: Y% v0 H+ P) z& I2 i（4）内层为1盎司铜厚，即1.38mil。

+ d* n; R' O. E1 b4 Q& I: kpp压合厚度=4.5-1.38×（1-80%）=4.5-1.38×0.2=4.5-0.276=4.224

; x: e" A2 ^- S( }4 ?( @pp压合厚度=4.5-1.38×（1-70%）=4.5-1.38×0.3=4.5-0.414=4.086

( }0 p6 F* M0 ?- _, Q) k则
& d4 c  _6 a' g4 v1 h# H
( }3 [$ W* S0 O9 t" X& R' I压合后的厚度=0.7+4.224+39.4+4.086+0.7=49.11mil=1.25mm

/ `5 S& }$ t- V: v% I假设39.4mil是不含铜厚的芯板，则要将两层内层的铜厚加入压合厚度中，则

压合后的厚度=0.7+4.224+1.38+39.4+1.38+4.086=51.87mil=1.32m

如下8层板加工实例：

( s8 ^6 |: ~/ A1 p# }
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3 L( T/ T7 ]% C3 B' f( ?2 ~8 v; @! W

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PCB的耐离子迁移性能变得越来越重要

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pp是经过处理的玻纤布浸渍上树脂胶液，再经过热处理（预烘）使树脂进入B阶段而制成的薄片材料

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压板的工艺原理是利用半固化片从B-stage向C-stage的转换过程，将各线路层黏结成一体

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学习了，很有用的

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