详谈PCB电路板结构系列之PCB材料组成笔记

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详谈PCB电路板结构系列之PCB材料组成笔记

2024-06-17 06:10| 来源: 网络整理| 查看: 265

        可能有一些硬件工程师会画PCB,但是对于PCB的构造,缺模模糊糊,对PCB的板层结构没有清晰地认知,我认为,会画PCB,不仅仅就局限于对简单的PCB的绘制,要在高层的PCB有所提升,但前提要了解PCB板的结构构成,这样才能更好的去绘制PCB。

        下面就讲一下,PCB板的结构基础知识,分为三个系列为PCB材料组成、PCB层叠设计、PCB阻抗计算。对于PCB的信号完整性方面的知识,在后续的系列文章中会有所介绍。

本次所讲的是PCB的材料组成:

PCB材料的组成主要有PP半固态片和Core芯板两部分组成,这就构成了所看到的绿色、红色或者黑色等的板子,再加上线路,器件,就构成了电路板。

Core芯板由铜箔、固态树脂材料和玻璃纤维组成,制作PCB的基础材料,具有一定的硬度及厚度,并且两个表层都有铜箔。如下面左图:

PP半固态片由半固态树脂材料和玻璃纤维组成,两者组合在一起,主要起到填充的作用,是多层印制板的内层导电图形的粘合材料及绝缘材料。如下面右图:

                   

 所以在制作多层电路板时,需要配合使用Core芯板和PP半固态片,一般在两个Core芯板之间应选用PP半固态片作用填充物,在PP半固态片被层压后,PP半固化的环氧树脂被挤压开来,开始流动并凝固,将多层Core芯板粘合在一起,并形成一层可靠的绝缘体。所以,多层板其实就是Core芯板与PP半固态片压合而成的。如下图所示:顶层和底层采用铜箔,中间采用PP半固化片和Core板:

当然,我们看到电路板还有一层绿色、红色或者黑色的油,而一般丝印采用白色的油墨进行器件的标识;其中绿色、红色或者黑色等的油作为一层为阻焊层,在焊接时将PCB的焊接部分和非焊接部分分开,同时,这些绿油覆盖在铜色焊盘上面,可以防止铜色焊盘氧化,但是油墨是具有一定的腐蚀性。如果使用的是黑色油墨,因为黑色油墨比绿色腐蚀性更强,使用同样的线宽进行设计,覆盖黑色油墨后得到的走线会更窄。

                       

详细介绍一下PP半固态片主要为树脂和玻璃纤维组成,其中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介电常数【又称为介电系数或电容率,它是表示绝缘能力特性的一个系数,以字母ε表示,在工程应用中,介电常数时常在以相对介电常数的形式被表达,而不是绝对值。常见应用有计算阻抗和时延】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”

低介电常数,一个方面是信号的传递更快,另一个方面是为了不使PCB板太厚。

低介质损耗角和低铜箔粗糙度,主要是为了使信号在高频的时候衰减减小,更好地符合信号完整性的要求。

如下为:不同介质厚度及不同的组合方式

常用树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、聚亚酰胺树脂(简称PI)、聚苯醚、聚四氟乙烯(简称PTFE或TEFLON)和BT树脂(简称BT)等,这些都是热固型的树脂。

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。如下图所示:

 以上读完,希望会有一定的感悟,仅作为自学的笔记,接下来会出来一篇PCB层叠设计的笔记!



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