PCB的筋骨皮－基材、板料及成份

作者：王辉东  一博科技高速先生团队队员

 

随着电路设计日趋复杂和高速，如何保证各种信号(特别是高速信号)完整性，也就是保证信号质量，成为难题。阻抗的控制最终需要通过PCB设计实现，对PCB板工艺也提出更高要求。下面是我针对这个问题，结合实际的生产，有了一些粗浅的认识和总结，和大家分享，先来了解一些最基础的东西吧……

1、

PCB的基材

PCB是为完成第一层次的元件和其它电子电路零件接合提供的一个组装基地，从而组装成一个具有特定功能的模块或产品。所以PCB在整个电子产品中扮演了支撑电路元件和互连电路元件的角色，即支撑和互连的作用。在电子行业有人说：“PCB是硬件工程师的实验田，是设计工程师的调色板，是实现梦想的阶梯，是虚拟转化为现实的摇篮”。一块板子承载着PCB人太多的希望和期待……

万丈高楼平地起，PCB的板料就是我们盖楼的基础。接下来让我带着大家一起走进PCB板料的神秘世界，来了解PCB的产品是由于什么物体组成的……

PCB的板料

学名：覆铜板-----又名基材，别名：板料、大料等 还有一点悄悄的告诉你：当它用于多层板生产时，也叫芯板（CORE）。

英文名： CCL-Copper Clad Laminate 

简称：CCL

性别：男（因为是刚性板吗）软板材料(PI)是他妹妹，因为她比较柔软........

民族：多民族，因为每个民族都在用他……

成份：它是由铜箔（皮），树脂（筋），玻璃纤维布及其它功能性补强添加物（骨）组成。

学历：国际UL黄卡认证等等

最喜欢的颜色（芯板颜色）：主要是黄色，但偶尔也有白色

诞生记：

将补强材料浸以树脂，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。  

家族成员分类：

一般按基板的增强材料不同，可划分为：纸基、玻璃纤维布基、复合基(CM系列)、积层多层板基和特殊材料基(陶瓷、金属芯基等)五大类。常见的玻璃纤维布基CCL有环氧树脂(FR-4、FR-5)，它是目前最广泛使用的玻璃纤维布基类型。

特殊备注

常规FR4板料的厚度，通常是0.7mm以下的板料是不含铜厚的，0.7mm及以上的又分为含铜和不含铜两种。比如板厚0.7mm含铜,就是铜箔加芯板总厚度为0.7mm。如果板厚0.7mm不含铜，在实际应用中板厚加上铜箔厚度就会超过0.7mm,请注意此点区别。最薄的芯板为0.05mm。

常用板料的厚度：

铜箔的介绍

按照铜箔不同的制法，可分为压延铜箔(RA)与电解铜箔(ED)两大类。电解铜箔是通过专用电解机连续生产出的生箔再经表面处理而成。它是我们常用硬板的铜箔材料。

压延铜箔(Rolled Copper Foil) 是将铜板经过多次重复辊轧而制成的原箔(也叫毛箔)，根据要求进行粗化处理。由于压延铜箔耐折性和弹性系数大于电解铜箔，故适用于柔性覆铜箔板上。

下图为不同种类的电解铜箔的特性及代号

常用铜箔厚度类型：1/4OZ；1/3OZ；1/2OZ；1OZ；2OZ；3OZ

半固化片（PP)

半固化片是一种片状材料，在一定温度和压力作用下，具有流动性并能迅速地固化和完成粘结过程，并与载体一起构成绝缘层。俗称半固化片或粘结片。因为英文名字叫prepreg,通常也叫PP.在实际压制完成后因内层残铜率及成品铜厚等因素的影响。成品厚度通常会比原始值小10-15um左右

为了满足阻抗要求，需要调整PCB叠层。在实际生产中，同一个浸润层最多可以使用3个半固化片，且最大厚度不能超过20mil.超过此数据需要考虑增加芯板来制作，可以把芯板两面的铜箔蚀刻掉或者直接用光板，再在两面用半固化片粘连，这样可以实现较厚的浸润层。最少可以只用一个半固化片。但有的时候因内层铜箔分布稀疏，或者成品铜厚太厚。需要大面积填胶，厂家出于产品的可靠性考虑，要求必须至少使用两张PP。

为了满足阻抗需求，下图是典型的假八层板叠层。

PCB基材的常见性能指标

：玻璃态转化温度，常规分为：TG130-135度（常规），TG150度（中TG),TG170-175度(高TG)。

热膨胀系数（CTE)：高温时板子形变的性能指标

离子迁移（CAF)：影响板子的可靠性

5、

常见板料供应商

生益、联茂、南亚、台耀、台光、ISOLA  NECLO 、松下、日立、 ROGERS、 ARLON 、TACONIC 等