如何選擇PCB材料和層壓板進(jìn)行制造

PCB材料選擇是您PCB設(shè)計過程。選擇正確的材料因為你的設(shè)計是非常重要的，因為它可以影響整個PCB的表現(xiàn)。

在選擇開始之前，有許多因素要考慮。確保材料特性符合您特定的電路板要求和最終應(yīng)用。

在制造PCB時，我們面臨的一個主要問題是設(shè)計師經(jīng)常過度依賴材料數(shù)據(jù)表。這些數(shù)據(jù)表為設(shè)計者提供了一種材料電性能的詳盡描述。然而，當(dāng)考慮到各種現(xiàn)實世界的制造業(yè)問題時，這些數(shù)據(jù)表是不夠的，而現(xiàn)實世界的制造業(yè)擔(dān)憂之所以重要，是因為它們會影響產(chǎn)量和成本。

在這篇博文中，我們將重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：

目錄

1.印刷電路板材料

2.如何選擇PCB層壓板？

3.信號疲勞和工作頻率

3.1信號損耗與工作的相關(guān)性。

4.PCB材料類

5.銅箔選擇

5.1銅材料性能：

5.2銅箔類型：

6.PCB材料選擇最佳實踐

7.PCB廠家的首選材料

8.高速網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動材料選擇

9.關(guān)鍵制造注意事項

關(guān)注并私信：資料分享 免費(fèi)獲取PCB材料設(shè)計指南 :

PCB材料：覆銅板

印刷電路板使用以下3項制造：

預(yù)浸料：B級粘性材料，允許不同的層壓板或箔。

銅箔：PCB上的導(dǎo)電。

覆銅板（芯）：由預(yù)浸料和銅箔經(jīng)層壓和粘合在一起。

預(yù)浸料、箔材、芯材

PCB 層壓板是由介電材料制成的。在選擇 PCB 層壓板時，我們需要考慮所用電介質(zhì)材料的一些特性。這些特性包括：

玻璃化溫度（Tg）：當(dāng)聚合物鏈傳播傳播性時，PCB 外觀從玻璃、形狀變成形狀為、可變形狀態(tài)的溫度。

分類溫度（Td）：國際標(biāo)準(zhǔn)單位：化學(xué)分類的溫度。

優(yōu)良系數(shù)（k）：材料的導(dǎo)熱性能；低導(dǎo)熱系數(shù)代表低傳熱，高導(dǎo)熱代表高傳。國際標(biāo)準(zhǔn)單位：瓦熱米開爾文。

熱膨脹系數(shù)（CTE）：PCB材料加熱時的膨脹率。CTE以百萬分之幾（ppm）表示，每加熱一圈，CTE就會膨脹。國際單位：PPM/°C。

當(dāng)材料的溫度超過 Tg 時，CTE 會升高。

芯片的 CTE 通常比銅高更廣，這會導(dǎo)致 PCB 加熱時的設(shè)備問題。

通常沿 X 軸和 Y 軸的 CTE 通常較低，近似每 10 至 2 ppm。變化。所以材料必須在Z方向膨脹。

沿Z軸的CTE應(yīng)低；目標(biāo)是每一個70ppm，當(dāng)材料超過Tg時，這將增加。

材料的膨脹系數(shù)是用熱膨脹系數(shù)（CTE）來膨脹的。圖了Z方向的CTE。

要了解更多關(guān)于PCB材料的熱問題，請閱讀我們的文章什么是PCB組裝中的熱成型

介電常數(shù)導(dǎo)（Dk）或相對磁率（Er）：材料的介電常數(shù)與自由空間（即真空）的電容率之比。它也被稱為相對滲透率。

數(shù)據(jù)表適用于中特定（50%）的樹脂含量。芯材或預(yù)浸料中的具體形狀隨壓隨形而變化，Dk也變化構(gòu)成。預(yù)浸料的銅含量和出料厚度最終決定了介電層的高度。

主要使用的 PCB 應(yīng)用在 2.5 到 4.5 之間。在特定的微波中，也使用了提高材料值的材料。隨著頻率的增加而增加。

角正切（tanδ）或損耗損耗（Df）：介電損耗的正切和介電損耗角的正切值。介電損耗隨Df值的大而而導(dǎo)致。低Df值“快”，大值導(dǎo)致“慢學(xué)習(xí)”。Df隨頻率略有；對于 Df 值很小的高頻材料，其隨頻率的變化大約。值的范圍為 0.001 到 0.030。

信號消耗包括介電消耗和銅消耗。

介電損耗作為總信號損耗：這些分子在由信號軌跡上的時變信號產(chǎn)生介電的中振動。這會加熱電材料并導(dǎo)致作為信號損耗接口的介電而消耗。耗損可以通過使用消耗低的材料來最小化。要了解 PCB 上的信號性能，請閱讀PCB中與信號有關(guān)的傳播延遲 .

銅損耗作為總信號損耗的：銅耗是因為信號消耗是因為信號路徑和適用的路徑的交流吸引的。由于皮膚效應(yīng)，它會隨著增加。銅箔紙齒形界面增加了有效時間，從而增加了銅耗?？赡艿念l率。下使用低凈和非常低凈的消費(fèi)可以減少銅消費(fèi)。

信號損耗與工作頻率的相關(guān)性

如上，信號損耗或逐漸增加而增加。同時，我們也可以看到一些材料的插圖圖比其他材料小。這張照片顯示了在加速的速度下，吸塵器材料的電性能可能更好。

速度正常和正常消耗：FR-4系列是最常見的PCB材料。它們的介電常數(shù)（Dk）與頻率響應(yīng)的關(guān)系不是很動態(tài)并且具有它們的介電常數(shù)。它們適用于2GHz應(yīng)用這種的一個例子是 Isola 370HR（請注意，與材料相比，這種材料可能沒有貨物，而且可能有其他的交貨期）。

中速中等消耗：中速響應(yīng)材料的Dk與頻率響應(yīng)較慢，介電消耗正常速度材料的。2GHz這種材料的一個例子是Nelco N7000-2 HT。

高速低耗：這些材料還具有延遲的Dk與頻率響應(yīng)和低介電。與其他材料相比，它們產(chǎn)生的電噪聲也快樂。這些適合20赫赫應(yīng)用。這種例子是Isola I-Speed（請注意，與模仿，這種材料可能沒有存貨，而且可能有材料其他的交貨期）。

超高速、低耗（射頻/微波）：用于射頻/微波應(yīng)用的材料與頻率響應(yīng)最適合的Dk 和最小的介電損耗。60兆赫應(yīng)用這種材料的一個例子是Isola超光速子10G（請注意，這種材料可能沒有存貨，與其他材料疑似有可能有交貨期）。

PCB材料類別與10GHz損耗正切

銅箔的選擇以下因素：

• 銅材料性能

• 銅箔類型

銅病史：典型的歷史從 0.25 耳朵（0.3 密耳）到 5 膨脹（7 耳密）不等。

銅純度：它是在銅箔中發(fā)現(xiàn)的銅箔的。電子級銅箔在99.7%左右。

銅介界面輪廓：低凈在高頻下具有較低的信號損害。

薄型銅箔：這些類型的銅箔用于低耗高頻應(yīng)用。

電沉積銅：一種用于生產(chǎn)硬質(zhì)多氯聯(lián)苯的銅。

軋制銅：銅一種銅，通過在重型跑車之間加工而制成非常薄的銅，廣泛用于生產(chǎn)撓PCB和剛撓PCB。

想了解更多關(guān)于剛撓PCB的信息，請閱讀我們的文章****降低了電子產(chǎn)品裝配成本。

薄型銅箔：這些類型的銅箔用于低耗高頻應(yīng)用。

具有類似Dk的材料：確保課程由具有相似介電常數(shù)（Dk）的材料組成。

熱膨脹系數(shù)（CTE）：CTE 是產(chǎn)品最關(guān)鍵的熱特性。如果產(chǎn)品的成分具有不同的 CTE，它們在制造中可能會以不同的速度膨脹。

選擇更接近和更深層的驅(qū)動，以實現(xiàn)最高頻率/高速應(yīng)用：Dk 發(fā)布將是均勻的。

對于高頻應(yīng)用，避免使用FR4：這是由于其高介電消耗和能量消耗的Dk與慢性病程。

使用吸濕性低的材料：吸濕性是指PCB材料（在本例中為銅）浸入水中時吸水的能力。它是由于吸水而使材料重量增加。實際在0.01%到0.20%之間。讀這篇文章如何制造獨(dú)特的印刷電路板 .

請注意以下材料可能沒有備用材料，交貨期可能有其他情況。

思科系統(tǒng)和其他高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商已經(jīng)開發(fā)了極其嚴(yán)格的內(nèi)部程序和規(guī)范測試工具，以確保材料能夠在比制造過程中遇到的更惡劣的條件下生存。這些是高跨欄。只要價格合適，通過測試的材料也將是其他高速數(shù)字應(yīng)用的主要候選材料。

Isola 的代表分別代表了他們的兩種復(fù)合材料，其中一種是 2014 年 6 月底推出的，是超光速和超速光 100G，其建議將用于其他高速數(shù)字應(yīng)用構(gòu)建的背板、線路這兩個層壓板具有相同的電特性，其中Df為0.002，Dk為3.02，在40ghz以下不變。

Tachyon-100G由于其熱穩(wěn)定性，特別是Z上極低的膨脹系數(shù)，特別適合于這種高層結(jié)構(gòu)，因此被引入到超線卡（100gb/s膨脹高速）中。都使用擴(kuò)散玻璃和非常低的銅箔（2μm Rz 表面）來幫助增加引入的減少趨勢，減少信號上升時間，沖擊和符號間干擾。和芯層厚度，并以典型的FR-4層壓板相同的方式進(jìn)行加工。他們作為核心或預(yù)浸料混合FR-4建設(shè)。

有任何上述電和熱性能的材料值得歡迎添加到制造商的層壓板中的，特別是因為它們不涉及處理聚四層介材料的復(fù)雜性。以后提供與其他層壓板的比較。

所以，接下來，讓我們討論在處理混合PCB 時的關(guān)鍵制造注意事項。首先，確?；旌蟿恿嚨乃胁牧暇嚯x與您的層壓周期有一些材料在層壓過程中需要比其他材料更高的溫度和壓力。在提交設(shè)計之前，請檢查材料數(shù)據(jù)表，以確認(rèn)使用了所需的材料。

混合鉆材料成的第二個因素是正確的孔洞的參數(shù)。不是混合，飼料和速度必須調(diào)整。例如，部分設(shè)置會產(chǎn)生生物結(jié)構(gòu)，如果材料無法降低，則可能會發(fā)生一些變形。你還應(yīng)該考慮到不同的材料的孔。例如，鉆羅杰斯的孔。鉆頭消耗速度更快，從而影響了。

之后鉆探而在銅礬之前，有孔壁準(zhǔn)備。不同的材料需要不同的性能。一般類別的工藝。一般類別的工藝?？梢杂泄に囍改?，但為了確實可靠和準(zhǔn)時交貨，制造商應(yīng)根據(jù)材料改進(jìn)其工藝。

把我們的PCB材料測試在你回到你的設(shè)計之前！

材料選擇對所有PCB設(shè)計都很重要。在選擇時尤其重要HDI印刷電路板材料因為還有額外的制造限制因素在起作用。我們的目標(biāo)是選擇適合制造的，同時滿足您的溫度和電氣要求。為了幫助您的材料，材料元件材料最適合您的設(shè)計需求，Sierra Circuits 的選擇工具提供了一個材料列表，其中包含了最重要的特性。