PCB板材结构介绍(z)
Prepreg&core
Prepreg:半固化片,又称预浸材料,是用树脂浸渍并固化到中间程度(B 阶)的薄片材料。半固化片可用作多层印制板的内层导电图形的黏结材料和层间绝缘。在层压时,半固化片的环氧树脂融化、流动、凝固,将各层电路毅合在一起,并形成可靠的绝缘层。
core:芯板,芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材,是构成印制板的基础材料。
通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的。而半固化片构成所谓的浸润层,起到粘合芯板的作用,虽然也有一定的初始厚度,但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。
通常多层板最外面的两个介质层都是浸润层,在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格,一般有0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZ约为35um或1.4mil)三种,但经过一系列表面处理后,外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1 OZ左右。内层铜箔即为芯板两面的包铜,其最终厚度与原始厚度相差很小,但由于蚀刻的原因,一般会减少几个um。
多层板的最外层是阻焊层,就是我们常说的“绿油”,当然它也可以是黄色或者其它颜色。阻焊层的厚度一般不太容易准确确定,在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些,但因为缺少了铜箔的厚度,所以铜箔还是显得更突出,当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。
当制作某一特定厚度的印制板时,一方面要求合理地选择各种材料的参数,另一方面,半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些。下面是一个典型的6层板叠层结构(iMX255coreboard):
PCB的参数:
不同的印制板厂,PCB的参数会有细微的差异,需要与电路板厂的工程师沟通,得到该厂的一些参数数据,主要是介电常数和阻焊层厚度两个参数各个板厂会有差别。
表层铜箔:
可以使用的表层铜箔材料厚度有三种:12um、18um和35um。加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um,大致相当于铜厚1 OZ、1.5 OZ、2 OZ。注意:在用阻抗计算软件进行阻抗控制时,外层的铜厚没有0.5 OZ的值。
芯板:我们常用的板材是S1141A,标准的FR-4,两面包铜,可选用的规格可与厂家联系确定。
半固化片:
规格(原始厚度)有7628(0.185mm/7.4mil),2116(0.105mm/4.2mil),1080(0.075mm/3mil),3313(0.095mm/4mil ),实际压制完成后的厚度通常会比原始值小10-15um左右(即0.5-1mil),因此叠层设计的最小介质层厚不得小于3mil。同一个浸润层最多可以使用3个半固化片,而且3个半固化片的厚度不能都相同,最少可以只用一个半固化片,但有的厂家要求必须至少使用两个。如果半固化片的厚度不够,可以把芯板两面的铜箔蚀刻掉,再在两面用半固化片粘连,这样可以实现较厚的浸润层。半固化片的介电常数与厚度有关,下表为不同型号的半固化片厚度和介电常数参数:
型号 |
厚度 |
介电常数 |
1080 |
2.8mil |
4.3 |
3313 |
3.8mil |
4.3 |
2116 |
4.5mil |
4.5 |
7628 |
6.8mil |
4.7 |
板材的介电常数与其所用的树脂材料有关,FR4板材其介电常数为4.2—4.7,并且随着频率的增加会减小。
阻焊层:
铜箔上面的阻焊层厚度C2≈8-10um,表面无铜箔区域的阻焊层厚度C1根据表面铜厚的不同而不同,当表面铜厚为45um时C1≈13-15um,当表面铜厚为70um时C1≈17-18um,在用SI9000进行计算时,阻焊层的厚度取0.5OZ即可。
导线横截面:
由于铜箔腐蚀的关系,导线的横截面不是一个矩形,实际上是一个梯形。以TOP层为例,当铜箔厚度为1OZ时,梯形的上底边比下底边短1MIL。比如线宽5MIL,那么其上底边约4MIL,下底边5MIL。上下底边的差异和铜厚有关,下表是不同情况下梯形上下底的关系。
线宽 | 铜厚(OZ) | 上线宽(mil) | 下线宽(mil) |
内层 | 0.5 | W-0.5 | W |
内层 | 1 | W-1 | W |
内层 | 2 | W-1.5 | W-1 |
外层 | 0.5 | W-1 | W |
外层 | 1 | W-0.8 | W-0.5 |
外层 | 2 | W-1.5 | W-1 |
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