PCB板材的基础知识

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1、覆铜板又称PCB基材。
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（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）。

: r- F% A! j: J" Y4 a. s5 z) A（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）。

+ s2 [& x8 U1 t- b0 |2、铜箔

（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）。

% u$ v1 \+ a) g; j1 J, x" t（2）铜箔的标准厚度有12μm（1/3oz）、18μm（Hoz）、35μm（1oz）和70μm（2oz）。

+ [& N6 }, }9 i- v2 g* H  E$ V$ C3、半固化片（prepreg或pp）的工艺原理
" w( l7 X; W8 |' J5 x, U
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。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。
& g4 E2 V6 f5 L' A0 w, c
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）。

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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" v& _( s5 s4 @6 tC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。

                                                      
3 l! o( n. \- T  F7 U! @' j, Z

                                                                        图1　状态变化
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/ e- m+ [  N* ^基材常见的性能指标
, A2 r1 j" L" F  w* e: T' R（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。
  |1 g8 I' S, y
（2）Df：材料的介质损耗角，越低信号传播损失越少。

( O; O" z2 L# k' _' v6 e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：

树脂（环氧树脂的DK在3～4之间）；

+ o3 |( ]% {* J# E- ]  Z3 `; p- [, |玻璃纤维布（DK在6～7之间）；

树脂含量（RC值）。
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2 c9 `. J. @. i" F（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。
1 N, G/ e& T( f2 C& ]' Z
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。

0 J% ^2 l  m0 O. f+ ^3 P普通Tg板材：130～140℃。

  O( ]8 K( P$ _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）。

! ^3 d8 S! r; n/ {4 O（4）CAF：Conductive Anodic Filament的缩写，称为耐离子迁移。
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为什么会提出耐离子迁移性？

7 J1 X% ^: J% H) @( \$ g+ U) Y2 I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。

# T4 K- u5 M6 O) R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。
$ k9 A% l+ B1 T/ P  t  P' F
pp压合厚度的计算说明
- c" S1 d3 b, F: l（1）厚度=单张pp理论厚度-填胶损失
5 Q* R! d  W2 Q! X3 x- h
( O5 y  m0 z* c4 A（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
) z+ z" f# J, I+ T- e
0 Y/ ~& s2 G. u$ s6 J7 G（3）内层残铜率=内层走线面积/整板面积

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

                                                        
, X- S. [" J  a$ d+ U

, y  J- O  I$ b- d$ Q+ |; q
2 s( z/ B$ j: u, o: d2 c; _$ G                                                                                  图2　两个内层
) d' m$ x- ?: j9 V: }7 q6 Z, p% r
- Z. s% q* a9 y5 Y3 x5 q                                                                               表1　两个内层的残铜率


$ I/ J. t1 z3 s! `

8 I% V! D: |/ r# |
) u( w2 S7 W- C" d' `) P+ U6、多层板压合后理论厚度计算说明
6 K$ X6 [3 ]' R% O3 s
/ s/ [$ L; V" L" |! A! ~层叠结构如图3所示，说明如下。
$ n  i; `- H2 o3 J9 }; l) X# }3 r
) D$ e6 V0 H! W& X& j0 l+ F6 b: X                                                      

/ ~5 ]+ v1 V  U6 U                                                                                  图3　层叠结构
# m  L7 s7 {3 W$ o9 P; s# u( G1 U' Z
（1）半盎司铜厚=0.7mil。
' H3 h8 P5 P5 }8 k' w# B" n  x
  J$ s8 Z5 k& w* t（2）pp压合厚度=100%残铜压合厚度-内层铜箔（1-残铜率）。

! f& K0 s, [4 X8 U, F3）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。
! t: O. `6 u/ `0 t, g  R- u
: j- r1 ?( Z5 X" R（4）pp压合厚度=100%残铜压合厚度-内层铜箔（1-残铜率）。
: T" K' x$ J& e( y4 w1 M% X
* f& ?$ m3 |2 J（5）半盎司铜厚=0.7mil。
: S' D5 \+ @( A, n' W
# K6 W; J% [. h9 ]& Q, f- y) T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。
7 y1 g1 F% q' d
* O' Z4 h2 ]! o& A* L1 Q; x从已知条件可以得出以下结论。
5 y3 O3 Y& p+ \' d  P
（1）外层铜厚为半盎司：即Hoz=0.7mil，外层有两层即1.4mil。
- _9 S7 K$ o. s, S
6 B; q+ u8 c1 T0 w（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）。
4 h; H& ?4 |: B/ P
, }( {) P3 M, N. c3 d. q# n/ R（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%。

（4）内层为1盎司铜厚，即1.38mil。
5 a5 \* B' Z# R% }- u
pp压合厚度=4.5-1.38×（1-80%）=4.5-1.38×0.2=4.5-0.276=4.224
' t; K, K0 m& _# N. {% c& K! \# h
pp压合厚度=4.5-1.38×（1-70%）=4.5-1.38×0.3=4.5-0.414=4.086

则
5 f$ D5 m* l2 z) y1 w) q
  K" g+ ^' E3 O% P! M压合后的厚度=0.7+4.224+39.4+4.086+0.7=49.11mil=1.25mm
6 Y. m' a, R! ~( P
0 C8 m& X5 e' |, K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
* S. O7 h6 W7 o+ B
如下8层板加工实例：
; t; e8 @+ j7 S  W
1 X4 u7 ^. u8 I% l6 F% q/ y2 h7 e

4 ]9 Q  M* Y7 `5 j0 d( x. y

3 H( G  `2 f% j  N4 I9 o; Z

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PCB的耐离子迁移性能变得越来越重要
5 Q3 R: q( e- C7 i8 ]- L* c# E

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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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