如何選擇PCB材料和層壓板進(jìn)行制造

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

在選擇開(kāi)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用。

在制造PCB時(shí)，我們面臨的一個(gè)主要問(wèn)題是設計師經(jīng)常過(guò)度依賴(lài)材料數據表。這些數據表為設計者提供了一種材料電性能的詳盡描述。然而，當考慮到各種現實(shí)世界的制造業(yè)問(wèn)題時(shí)，這些數據表是不夠的，而現實(shí)世界的制造業(yè)擔憂(yōu)之所以重要，是因為它們會(huì )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(lèi)

5.銅箔選擇

5.1銅材料性能：

5.2銅箔類(lèi)型：

6.PCB材料選擇最佳實(shí)踐

7.PCB廠(chǎng)家的首選材料

8.高速網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)材料選擇

9.關(guān)鍵制造注意事項

關(guān)注并私信：資料分享 免費獲取PCB材料設計指南 :

PCB材料：覆銅板

印刷電路板使用以下3項制造：

預浸料：B級粘性材料，允許不同的層壓板或箔。

銅箔：PCB上的導電。

覆銅板（芯）：由預浸料和銅箔經(jīng)層壓和粘合在一起。

預浸料、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(shí)，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）：當聚合物鏈傳播傳播性時(shí)，PCB 外觀(guān)從玻璃、形狀變成形狀為、可變形狀態(tài)的溫度。

分類(lèi)溫度（Td）：國際標準單位：化學(xué)分類(lèi)的溫度。

優(yōu)良系數（k）：材料的導熱性能；低導熱系數代表低傳熱，高導熱代表高傳。國際標準單位：瓦熱米開(kāi)爾文。

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

當材料的溫度超過(guò) Tg 時(shí)，CTE 會(huì )升高。

芯片的 CTE 通常比銅高更廣，這會(huì )導致 PCB 加熱時(shí)的設備問(wèn)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應低；目標是每一個(gè)70ppm，當材料超過(guò)Tg時(shí)，這將增加。

材料的膨脹系數是用熱膨脹系數（CTE）來(lái)膨脹的。圖了Z方向的CTE。

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

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

數據表適用于中特定（50%）的樹(shù)脂含量。芯材或預浸料中的具體形狀隨壓隨形而變化，Dk也變化構成。預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(zhù)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值的大而而導致。低Df值“快”，大值導致“慢學(xué)習”。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(shí)變信號產(chǎn)生介電的中振動(dòng)。這會(huì )加熱電材料并導致作為信號損耗接口的介電而消耗。耗損可以通過(guò)使用消耗低的材料來(lái)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，它會(huì )隨著(zhù)增加。銅箔紙齒形界面增加了有效時(shí)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可以減少銅消費。

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(shí)，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(jiàn)的PCB材料。它們的介電常數（Dk）與頻率響應的關(guān)系不是很動(dòng)態(tài)并且具有它們的介電常數。它們適用于2GHz應用這種的一個(gè)例子是 Isola 370HR（請注意，與材料相比，這種材料可能沒(méi)有貨物，而且可能有其他的交貨期）。

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

高速低耗：這些材料還具有延遲的Dk與頻率響應和低介電。與其他材料相比，它們產(chǎn)生的電噪聲也快樂(lè )。這些適合20赫赫應用。這種例子是Isola I-Speed（請注意，與模仿，這種材料可能沒(méi)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/微波應用的材料與頻率響應最適合的Dk 和最小的介電損耗。60兆赫應用這種材料的一個(gè)例子是Isola超光速子10G（請注意，這種材料可能沒(méi)有存貨，與其他材料疑似有可能有交貨期）。

PCB材料類(lèi)別與10GHz損耗正切

銅箔的選擇以下因素：

• 銅材料性能

• 銅箔類(lèi)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(lèi)型的銅箔用于低耗高頻應用。

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(guò)在重型跑車(chē)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(lèi)型的銅箔用于低耗高頻應用。

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

熱膨脹系數（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(huì )以不同的速度膨脹。

選擇更接近和更深層的驅動(dòng)，以實(shí)現最高頻率/高速應用：Dk 發(fā)布將是均勻的。

對于高頻應用，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(shí)吸水的能力。它是由于吸水而使材料重量增加。實(shí)際在0.01%到0.20%之間。讀這篇文章如何制造獨特的印刷電路板 .

請注意以下材料可能沒(méi)有備用材料，交貨期可能有其他情況。

思科系統和其他高速網(wǎng)絡(luò )設備制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)了極其嚴格的內部程序和規范測試工具，以確保材料能夠在比制造過(guò)程中遇到的更惡劣的條件下生存。這些是高跨欄。只要價(jià)格合適，通過(guò)測試的材料也將是其他高速數字應用的主要候選材料。

Isola 的代表分別代表了他們的兩種復合材料，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字應用構建的背板、線(xiàn)路這兩個(gè)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由于其熱穩定性，特別是Z上極低的膨脹系數，特別適合于這種高層結構，因此被引入到超線(xiàn)卡（100gb/s膨脹高速）中。都使用擴散玻璃和非常低的銅箔（2μm Rz 表面）來(lái)幫助增加引入的減少趨勢，減少信號上升時(shí)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。他們作為核心或預浸料混合FR-4建設。

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雜性。以后提供與其他層壓板的比較。

所以，接下來(lái)，讓我們討論在處理混合PCB 時(shí)的關(guān)鍵制造注意事項。首先，確?；旌蟿?dòng)力車(chē)的所有材料距離與您的層壓周期有一些材料在層壓過(guò)程中需要比其他材料更高的溫度和壓力。在提交設計之前，請檢查材料數據表，以確認使用了所需的材料。

混合鉆材料成的第二個(gè)因素是正確的孔洞的參數。不是混合，飼料和速度必須調整。例如，部分設置會(huì )產(chǎn)生生物結構，如果材料無(wú)法降低，則可能會(huì )發(fā)生一些變形。你還應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，有孔壁準備。不同的材料需要不同的性能。一般類(lèi)別的工藝。一般類(lèi)別的工藝?？梢杂泄に囍改?，但為了確實(shí)可靠和準時(shí)交貨，制造商應根據材料改進(jìn)其工藝。

把我們的PCB材料測試在你回到你的設計之前！

材料選擇對所有PCB設計都很重要。在選擇時(shí)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。我們的目標是選擇適合制造的，同時(shí)滿(mǎn)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計需求，Sierra Circuits 的選擇工具提供了一個(gè)材料列表，其中包含了最重要的特性。