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高速PCB基材介绍(铜箔、PP、基板) 转载

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发表于 2020-9-25 14:31:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

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高速PCB基材介绍(铜箔、PP、基板) 转载
原文链接:https://blog.csdn.net/yinuoheqian123/article/details/108093821
一、铜箔

铜箔用来形成PCB线路。按制作工艺主要分为两类:

电解铜箔(Electrodeposited copper foil)

通过电镀的方法,在硫酸铜镀液环境下,巨型镀槽的阴阳极距离极小,不锈钢阴极轮以高速旋转冲击镀液,加上高电流(600ASF),在光滑的滚轮表面可撕出片状连续的铜箔,经瘤化处理(增加表面积)、耐热层处理(隔绝胺类引发的爆板)以及抗氧化处理(防锈防污)后成为商品铜箔。

朝向滚轮的一面称为光面(Drum Side),朝向镀液的一面称为毛面(Matte Side)。

压延铜箔(rolled-wrought copper foil)

由铜矿石提炼出粗铜,经过熔炼加工、电解提纯使纯度达到99.9%,并制成约2mm厚的铜锭。将铜锭作为母材,经酸洗、去油,反复多次在800°C以上的高温下进行热辊轧、压延(长方向)加工。

对于AN-W型压延铜箔,在以上加工后,进行高温退火,达到再结晶软化,再进行冷压延,如此反复加工到要求的厚度。对于LTA-W型压延铜箔,则只进行冷压延加工。

当以上两类压延铜箔制成小于0.1mm的生箔后,再在表面进行粗化处理、耐热层处理、防氧化处理等一系列表面处理。

电解铜箔应用在绝大多数的线路板上,主要是硬板(Rigid Board),而压延铜箔主要用在对弯曲、拉伸强度有较高要求的挠性板(Flexible)上。

按铜箔性能可分为以下几种:

高温延伸性铜箔(HTE: High temperature elongation electrodeposited)

多层印制电路板在压合的时候热量会使铜箔发生再结晶现象,因此需要铜箔在高温(180°C)下扔保持常温时的稳定性。特点主要表现在尺寸稳定性,高柔韧性,多用于FR-4材质的多层板中。

反面处理铜箔(RTF: Reverse treated copper foil)

基板铜箔光面朝内,毛面朝外,这样可以:

改善良品率:减少短路,由于其黏着表面菱线非常低,蚀刻时不会有残铜发生

                     减少断路,由于干膜可以黏着非常强固,所以可以将断路概率降至最低

缩短制程:速度提升,蚀刻速度较快,棕化处理较迅速

线路可靠性:线间及层间具有较好的绝缘功能,并具有较高的蚀刻因子

双面处理铜箔(DST: double-side treatment copper foil)

光面和粗面都做粗化处理,目前主要目的是降低成本,对光面进行粗化处理可以省掉压膜前的铜面处理以及棕化步骤。

超低菱线铜箔(VLP: Very low profile copper foil)

硅化处理(Low profile)传统铜箔粗面处理其菱线粗糙度,不利于细线路的制造,因此必须设法降低菱线高度。VLP对光面也做了处理,因此改善了这个问题。

超薄铜箔(UTF: Ultra thin copper foil)

一般所说薄铜箔是指0.5 oz (17.5 micron)以下,3/8 oz 以下由于太薄不容易操作,需要另加载体(Carrier)才可以做各种操作(称为复合式copper foil),否则容易造成损伤。一般用的载体有两类,一类是以传统ED铜箔为载体,厚约2.1mil;另一类载体是铝箔,厚度约3mil。

超薄铜箔最不容易客服的问题就是“针孔”或“疏孔”,由于厚度太薄,电镀时无法将疏孔完全填满。解决办法是降低电流密度,让结晶变细。细线路,尤其是5mil以下更需要超薄铜箔,减少蚀刻时的过蚀与侧蚀。

标准电解铜箔(STD)

二、PP

PP由玻纤布(Glass fabric)、树脂(Resin)、硬化剂(Dicyandiamide)、速化剂(Accelerator)、溶剂(Solvent)、填充剂(Additive)组成。

玻纤布按玻纤的制成方式分为连续式(Continuous)和不连续式(discontinuous)。连续式用于织成玻璃布(fabric),用在FR4等基材上,不连续式可做成片状玻璃席(Mat),用在CEM3等基材上。

按组成不同,玻璃的等级可分为四种:A级为高碱性,C级为抗化性,E级为电子用途,S级为高强度。使用最广泛的是电子级玻璃布(E-Glass)

玻纤布主要特点包括高强度、抗热与火、抗化性、防潮、热性质和抗电性。

常用树脂包括酚醛树脂(Phenolic)、环氧树脂(Epoxy)、聚亚酰胺树脂(Polyimide,简称PI)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(Polytetrafluorethylene, 简称PTFE或TEFLON)和BT树脂(Bismaleimide-Triazine, 简称BT)等,这些都是热固型的树脂(Thermosetted Plastic Resin)。

应用于单/双面硬板及多层板的包括酚醛树脂、环氧树脂、聚苯醚、BT树脂、聚酰亚胺以及氰酸酯;应用于高速/高频制板的包括聚四氟乙烯PTFE、聚烯烃、聚酯以及热塑树脂等。

环氧树脂是目前PCB用途最广泛的底材,在液态时称为清漆或称为凡立水(Varnish)或称A-stage,玻璃布在浸胶半干成胶片后,再经高温软化液化而呈现粘着性,并用于双面基板制作或多层板的压合用时称为B-stage prereg,经过这样压合而无法恢复最终状态称为C-stage。通常在树脂分子中加入溴,达到阻燃的目的,通称为FR-4。

三、基材

基材按树脂类型以及应用类型分为以下几类:

纸基酚醛板:包括XPC、XXXPC、FR-1及FR-2,组成为酚醛树脂与纤维纸

CEM-1/CEM-3:表面均使用玻璃布,CEM-1内芯是纤维纸,CEM-3内芯是玻璃毡

FR-4基材:通常指玻璃布基含浸环氧树脂的基材

高性能基材:其他特殊的/非酚醛/非FR-4类树脂基材,也包括Aramid、RCC等新发展的材料

无卤素基材:使用无卤素树脂体系的基材

四、玻纤布

玻璃纤维布主要填充在树脂内部,可以增加PCB的X-Y方向的机械强度。在选择时主要考虑玻纤布的编制数量和类型,以及是否为低损耗的玻纤布。

玻璃纤维布有两个编织方向,其中横向的一般称为“纬纱”,纵向的一般称为“经纱”。玻璃纤维布有多种型号,每种型号的经纬向编织数量也不太一样。

对于玻璃纤维布编织数量较少的规格来说,两两之间玻璃束的间隙会较大,因为间隙处会有树脂填充,这里的DK会比其他地方要低。如果一对差分线一根走线在玻璃纤维束上,一根走线走在玻璃纤维束的间隙上,那么这两个走线就会存在传输延时偏差,导致差共模转化增大,这就是“玻纤效应”。

为了解决“玻纤效应”,业界通常采用角度走线或者制板时旋转材料来减少差分对的传输延时差异。但是这两种方法有各自的问题。角度走线设计可能会给PCB设计带来难度,而旋转板材则会造成大量材料浪费,增加制板成本。

除了上述的方法外,还可以通过玻璃布规格选择来减轻玻纤效应带来的影响。除了选择编织较密的规格外,对于间隙较大的玻璃布规格通常供应商会有与之对应的扁平玻璃布,这种扁平化玻璃布通过将玻璃束压缩展开来减小两两玻璃束的间隙。

常用的玻纤布类型及规格如下:








未完待续,欢迎指正。





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