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PCB大講堂:PCB板層壓工藝及分層要求

time : 2019-08-19 09:10       作者:凡億pcb

PCB板多層層壓板總厚度和層數等參數受到PCB的板材特性限制。特殊板材一般可提供的不同厚度的板材品種有限,因而設計者在PCB設計過程中必須要考慮板材特性參數、PCB加工工藝的限制。
    其中FR4板材有各種厚度,適用于多層層壓的板材品種齊全。下表以FR4板材為例給出一種多層板層壓結構和板材厚度分配參數,以供PCB設計工程師參考。
                                                                 表一  FR4層壓板結構參數
    FR4層壓板結構參數
    其中FR4六層板、完成板厚度為1.6mm,其層壓結構如下圖所示。
                                                     圖一  六層PCB板層壓結構
    六層PCB板層壓結構
    下面是FR4/PTFE/F4/S1139/RO4350等幾種板材的參數說明。
                                                           表二  PCB板材主要參數性能比較
PCB板材主要參數性能比較
 
板材對PCB設計和加工影響最大的參數主要是介電常數和損耗因子。對于PCB多層板設計,板材選取還需考慮加工沖孔、層壓性能等。
由以上傳輸線特性阻抗、損耗、傳播波長分析和板材比較,產品設計須考慮成本,市場因素。

因此建議在PCB設計中,設計者選取板材考慮如下關鍵因素: 
(1)信號工作頻率不同對板材要求不同。 
(2)工作在1GHz以下的PCB可以選用FR4,成本低、多層壓制板工藝成熟。如信號入出阻抗較低(50歐姆),在布線時需要嚴格考慮傳輸線特性阻抗和線間耦合,缺點是不同廠家以及不同批生產的FR4板材摻雜不同,介電常數不同(4.2-5.4)且不穩定。 
(3)工作在622Mb/s以上的光纖通信產品和1G以上3GHz以下的小信號微波收發信機,可以選用改性環氧樹脂材料如S1139,由于其介電常數在10GHz時比較穩定、成本較低、多層壓制板工藝與FR4相同。如622Mb/s數據復用分路、時鐘提取、小信號放大、光收發信機等處建議采用此類板材,以便于制作多層板且板材成本略高于FR4(高4分/cm2左右),缺點是基材厚度沒有FR4品種齊全。或者,采用RO4000系列如RO4350,但目前國內一般用的是RO4350雙面板。缺點是:這兩種板材不同板厚品種數量不齊全,由于板厚尺寸要求,不便于制作多層印制板。如RO4350,板材廠家生產的規格有10mil/20mil/30mil/60mil等四種板厚,而目前國內進口品種更少,因此限制了層壓板設計。 
(4)3GHz以下的大信號微波電路如功率放大器和低噪聲放大器建議選用類似RO4350的雙面板材,RO4350介電常數相當穩定、損耗因子較低、耐熱特性好、加工工藝與FR4相當。其板材成本略高于FR4(高6分/cm2左右)。
(5)10GHz以上的微波電路如功率放大器、低噪聲放大器、上下變頻器等對板材要求更高,建議采用性能相當于F4的雙面板材。
(6)無線手機多層板PCB板材要求板材介電常數穩定度、損耗因子較低、成本較低、介質屏蔽要求高,建議選用性能類似PTFE(美國/歐洲等多用)的板材,或FR4和高頻板組合粘接組成低成本、高性能層壓板。