PCB ラミネート構造の詳細な概要

PCB は現代のエレクトロニクスのバックボーンであり、さまざまなコンポーネントがシームレスに接続して機能するためのプラットフォームを提供します。すべての PCB の中核には、相互接続された層の複雑な構造があり、各層は基板の機能と信頼性を確保するという特定の目的を果たします。PCB 積層構造の重要な要素の中でも、積層図は基板の構造を定義する上で極めて重要な役割を果たします。そして電気的特性。 PCB 設計者や製造業者が効率的で高品質な回路基板を作成するには、これらの PCB ラミネート構造を理解することが不可欠です。

プリント基板 (PCB) の本質は、プリプレグとコア材料によって相互接続された複数の層を含む複雑な構造にあります。

プリプレグは、Bステージ樹脂含浸シートとも呼ばれ、樹脂を薄膜状に含浸させた部分硬化材料です。多層基板の製造において、内部の導電パターンを接着する接着剤としての役割と、層間絶縁体としての役割という二つの目的を果たします。積層工程において、プリプレグのエポキシ樹脂は溶融、流動、固化することで、回路層を効果的に融合させ、層間に信頼性の高い絶縁バリアを形成します。

一方、コア材はPCBの基本要素であり、特定の厚さの剛性基板の両面に銅箔がラミネートされています。一般的な多層PCBは、コア材とプリプレグの層を交互に積層することによって製造されます。プリプレグ層は、いわゆる「ウェットアウト層」または含浸層を形成し、複数のコア層を接着することができます。プリプレグ層は初期厚さを持ちますが、プレス工程中に若干の収縮が生じます。低損失構造を実現するには、導体の粗さもチャネルモデルに影響を与えるため、誘電体層とともにHVLP銅スルーボード製造を指定する必要があります。

通常、多層 PCB の最も外側の 0.5 つの誘電体層は含浸層であり、外部導電面として機能する別々の銅箔層で覆われています。外側および内側の銅箔の生の厚さの仕様には、通常、1オンス、2オンス、1オンスの種類があります（35オンスは約1.4μmまたは1ミル）。後処理では、外側の銅箔層の厚さは通常 XNUMX オンス近く増加しますが、内側の銅箔の最終的な厚さは元の値に近いままですが、エッチングによりわずかに減少する場合があります。

多層基板の最外層はソルダーマスクで構成されており、一般的には「グリーンオイル」と呼ばれていますが、黄色やその他の色の場合もあります。ソルダーマスクの厚さは、銅のない部分の方が銅のある部分よりも厚いため、正確に測定するのは容易ではありませんが、基板表面を触って検査すると、銅の突出が確認できます。

PCB のパラメータと材料

メーカーごとに PCB パラメータの違いが存在するため、メーカーごとに異なる可能性がある誘電率やはんだマスクの厚さに主に焦点を当てた特定のデータを取得するには、PCB 工場のエンジニアと連絡を取る必要があります。

外層銅箔　使用可能な外層銅箔の厚さは、12μm、18μm、35μmです。加工後、最終的な厚さはそれぞれ約44μm、50μm、67μmとなり、おおよそ銅重量1オンス、1.5オンス、2オンスに相当します。インピーダンス計算ソフトウェアを使用して制御する場合、外層に0.5オンスの銅厚さを選択するオプションはありませんのでご注意ください。

コア材一般的に使用されるコア材はS1141Aで、これは標準的なFR-4材料であり、両面銅張で、仕様は選択可能であり、メーカーに直接確認することができます。

プリプレグプリプレグには、7628 (0.185mm/7.4mil)、2116 (0.105mm/4.2mil)、1080 (0.075mm/3mil)、3313 (0.095mm/4mil) など、さまざまな元の厚さ仕様があります。実際の圧縮により、厚さは通常 10～15μm (0.5～1mil) 程度減少するため、スタックアップ設計における誘電体層の最小厚さは 3mil 以上でなければなりません。単一の含浸層には最大 3 枚のプリプレグを使用できますが、3 枚の厚さは同一であってはなりません。少なくとも 1 枚のプリプレグを使用できますが、メーカーによっては最低 2 枚を要求する場合もあります。プリプレグの厚さが不十分な場合は、コアの両側の銅箔をエッチング除去し、プリプレグで再接着することで、より厚い含浸層を実現できます。プリプレグの誘電率は厚さによって変化し、以下の表は異なるモデルの厚さとそれに対応する誘電率を示しています。

積層板の誘電率は使用する樹脂材料によって異なります。 FR4 ボードは通常 4.2 ～ 4.7 の範囲の誘電率を示し、周波数が増加するにつれて減少します。

ソルダーマスク層　銅箔上のソルダーマスク層の厚さ（C2）は約8～10μmです。銅のない領域（C1）のソルダーマスクの厚さは、表面の銅の厚さによって異なり、45μm厚の銅では約13～15μm、70μm厚の銅では約17～18μmです。SI9000で計算する場合、ソルダーマスクの厚さは0.5オンスで十分です。

導体の断面 エッチング処理により、導体の断面は長方形ではなく台形になります。例えば、TOP層において、銅箔の厚さが1オンスの場合、台形の上の底辺は下の底辺より約1ミル短くなります。したがって、設計上の線幅がW=5ミルの場合、上の底辺は約4ミル、下の底辺は約5ミルになります。上下の底辺の差は銅の厚さに関係しており、以下の表に様々な条件における値を示します。

インピーダンス計算一般的なインピーダンス計算では、以下のモデルが使用されます。

• マイクロストリップラインモデル
• ストリップラインモデル

マイクロストリップ モデルには、コーティングなしの未使用モデルなど、他の構成も存在します。図示されたモデルの誘電率 Er1 と Er2 は、使用される特定のプリプレグ モデルによって異なります。主要なモデルは前述のとおりであり、詳細なパラメータは PCB メーカーから直接入手する必要があります。

プロジェクトが研究段階から見積依頼段階に移行する際には、材料、プロセス、検査要件が整合していることを確認するため、PCBラミネートの選定とファインピッチBGAアセンブリを見直してください。

総じて、プリント基板（PCB）の複雑な構造と材料を理解することは、高品質な電子機器の設計と製造において非常に重要です。プリプレグとコア材は、層の接合と絶縁において重要な役割を果たし、銅箔とソルダーマスクはPCBの導電性と保護に貢献します。

メーカー間の PCB パラメータと材料の違いは、コミュニケーションと各プロジェクトの特定のデータの取得の重要性を浮き彫りにします。積層図は、PCB の構造と電気特性の青写真を提供する貴重なツールとして機能します。

積層図の重要な要素を理解することで、設計者は PCB 設計の完全性と信頼性を確保でき、最終的にはより優れたパフォーマンスとより堅牢な電子デバイスを実現できます。