PCB层压板结构深入概述

PCB 是现代电子产品的支柱，为各种元器件提供无缝连接和运行的平台。每个 PCB 的核心都是一个由互连层组成的复杂结构，每个层都有其特定的用途，以确保电路板的功能性和可靠性。在 PCB 层压结构的关键要素中，层叠图在定义电路板的结构和电气性能方面起着至关重要的作用。了解这些 PCB 层压结构对于 PCB 设计师和制造商打造高效、高质量的电路板至关重要。

印刷电路板 (PCB) 的本质在于其复杂的结构，涉及由预浸料和核心材料互连的多层。

预浸料，通常被称为B阶段树脂浸渍片材，是一种部分固化的材料，由浸渍了树脂的薄膜构成。它在多层PCB制造中发挥双重作用：既作为粘合剂粘合内部导电图案，又提供层间绝缘。在层压过程中，预浸料中的环氧树脂熔化、流动并固化，有效地将电路层融合在一起，并在它们之间形成可靠的绝缘屏障。

另一方面，芯材是PCB的基础元件——一块具有特定厚度的刚性板，其两侧覆有铜箔。典型的多层PCB是通过交替层压芯材和预浸料层制成的。预浸料层，也就是我们所说的“浸润层”或浸渍层，可以将多个芯材层粘合在一起。尽管它们具有初始厚度，但在压制过程中会发生一定的收缩。为了实现低损耗结构，应在介质层制造过程中同时指定HVLP铜通孔板制造工艺，因为导体粗糙度也会影响沟道模型。

通常，多层PCB最外层的两个介电层是浸渍层，由单独的铜箔层覆盖，作为外部导电平面。外层和内层铜箔的原始厚度规格通常有0.5盎司、1盎司和2盎司（1盎司约为35微米或1.4密耳）。后处理后，外层铜箔层的厚度通常会增加近1盎司，而内层铜箔的最终厚度接近原始值，但由于蚀刻作用可能会略有减少。

多层PCB的最外层是阻焊层，俗称“绿油”，但也可能是黄色或其他颜色。阻焊层的厚度难以精确测定，在没有铜箔的区域比有铜箔的区域更厚，但通过触摸PCB表面仍然可以明显感觉到铜箔的凸起。

PCB参数和材料

不同制造商的 PCB 参数存在差异，需要与 PCB 工厂工程师沟通以获取他们的具体数据，主要关注介电常数和阻焊厚度，这些参数可能因制造商而异。

外层铜箔可选厚度包括 12μm、18μm 和 35μm。加工后，最终厚度通常约为 44μm、50μm 和 67μm，分别大致相当于 1 盎司、1.5 盎司和 2 盎司的铜重。请注意，使用阻抗计算软件进行控制时，外层铜箔厚度不支持 0.5 盎司。

芯材常用的芯材是 S1141A，这是一种标准的 FR-4 材料，双面覆铜，规格可直接向制造商确认。

预浸料有多种原始厚度规格，例如 7628 (0.185mm/7.4mil)、2116 (0.105mm/4.2mil)、1080 (0.075mm/3mil) 和 3313 (0.095mm/4mil)。实际压缩后，厚度通常会减少约 10-15μm (0.5-1mil)，因此叠层设计中介质层的最小厚度不得小于 3mil。单层浸渍最多可使用三层预浸料，且三层厚度不得相同；至少可以使用一层预浸料，但有些制造商要求至少使用两层。如果预浸料厚度不足，可以蚀刻掉芯材两侧的铜箔，然后重新贴上预浸料，从而获得更厚的浸渍层。预浸料的介电常数随其厚度而变化，下表列出了不同型号的厚度及其对应的介电常数：

层压板的介电常数取决于所用的树脂材料；FR4 板的介电常数范围通常为 4.2 至 4.7，随着频率的增加而降低。

阻焊层：铜箔上方的阻焊层厚度（记为C2）约为8-10微米。无铜区域的阻焊层厚度（记为C1）根据表面铜的厚度而变化，对于45微米厚的铜，阻焊层厚度约为13-15微米；对于70微米厚的铜，阻焊层厚度约为17-18微米。使用SI9000计算时，阻焊层厚度取0.5盎司即可。

由于蚀刻工艺，导体的横截面并非矩形，而是梯形。例如，在顶层，当铜箔厚度为 1OZ 时，梯形的上底边比下底边短约 1MIL。因此，如果设计的线宽 W=5MIL，则上底边约为 4MIL，下底边约为 5MIL。上下底边之间的差异与铜箔厚度有关，如下表所示（不同条件下）：

阻抗计算典型的阻抗计算采用以下模型：

• 微带线模型
• 带状线模型

微带模型中存在其他配置，包括未使用的无涂层模型。图示模型中的介电常数 Er1 和 Er2 取决于所使用的具体预浸料模型；关键模型已在上文列出，详细参数请直接联系 PCB 制造商获取。

当项目从研究阶段过渡到询价阶段时，审查PCB层压板的选择和细间距BGA组装，以确保材料、工艺和检验要求保持一致。

总而言之，了解印刷电路板 (PCB) 的复杂结构和材料对于设计和制造高质量的电子设备至关重要。预浸料和芯材在层间粘合和绝缘方面发挥着关键作用，而铜箔和阻焊层则有助于提高 PCB 的导电性和保护性能。

不同制造商的PCB参数和材料存在差异，这凸显了沟通和获取每个项目具体数据的重要性。叠层图是宝贵的工具，能够提供PCB结构和电气特性的蓝图。

通过理解堆叠图的关键元素，设计人员可以确保其 PCB 设计的完整性和可靠性，最终设计出性能更好、更坚固的电子设备。