PCB板材的基础知识

1、覆铜板又称PCB基材。

（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）。

（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）。

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）。

（2）铜箔的标准厚度有12μm（1/3oz）、18μm（Hoz）、35μm（1oz）和70μm（2oz）。

3、半固化片（prepreg或pp）的工艺原理

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。

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）。

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。

                                                       

 

                                                                        图1　状态变化

1. 基材常见的性能指标

（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。

（2）Df：材料的介质损耗角，越低信号传播损失越少。

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）；

玻璃纤维布（DK在6～7之间）；

树脂含量（RC值）。

（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℃。

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）。

（4）CAF：Conductive Anodic Filament的缩写，称为耐离子迁移。

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。

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。

1. 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

（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

                                                        

 

                                                                                  图2　两个内层

                                                                               表1　两个内层的残铜率

 

6、多层板压合后理论厚度计算说明

层叠结构如图3所示，说明如下。

                                                      

 

                                                                                  图3　层叠结构

（1）半盎司铜厚=0.7mil。

（2）pp压合厚度=100%残铜压合厚度-内层铜箔（1-残铜率）。

3）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。

（4）pp压合厚度=100%残铜压合厚度-内层铜箔（1-残铜率）。

（5）半盎司铜厚=0.7mil。

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。

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）。

（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。

pp压合厚度=4.5-1.38×（1-80%）=4.5-1.38×0.2=4.5-0.276=4.224

pp压合厚度=4.5-1.38×（1-70%）=4.5-1.38×0.3=4.5-0.414=4.086

则

压合后的厚度=0.7+4.224+39.4+4.086+0.7=49.11mil=1.25mm

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：