PCB设计工程师必备知识:板材的选择

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如何选择PCB板材?

选择PCB板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的PCB 板子(大于GHz 的频率)时这材质问题会比较重要。例如,现在常用的FR-4 材质,在几个GHz 的频率时的介质损耗(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响,可能就不合用。就电气而言,要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。

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具体来说,选择合适的PCB板材主要考虑以下因素:

1、可制造性

比如多次压合性能如何、温度性能等、耐CAF/耐热性及机械韧(粘)性(可靠性好)、防火等级。

2、与产品匹配的各种性能(电气、性能稳定性等)

低损耗,稳定的Dk/Df参数,低色散,随频率及环境变化系数小,材料厚度及胶含量公差小(阻抗控制好),如果走线较长,考虑低粗糙度铜箔。另外一点,高速电路的设计前期都需要仿真,仿真结果是设计的参考标准。

3、材料的可及时获得性

很多高频板材采购周期非常长,甚至2-3个月;除常规高频板材RO4350有库存,很多高频板都需要客户提供。因此,高频板材需要和厂家提前沟通好,尽早备料。

4、成本因素Cost

看产品的价格敏感程度,是消费类产品,还是通讯、医疗、工业、军工类的应用。

5、法律法规的适用性等

要与不同国家环保法规相融合,满足RoHS及无卤素等要求。

附:PCB常用板材

FR-4

一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级,因此目前一般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类,但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。

树脂

一种热固化材料,可以发生高分子聚合反应,PCB业常用的是环氧树脂。功能特性:

  • 具有电气绝缘性

  • 可以作为铜箔与加固物(玻璃纤维布)之间的粘合剂

  • 抗电气性、耐热性、耐化学性、抗水性

玻璃纤维布

一种无机物经过高温融合后冷却成为一种非结晶态的坚硬物,然后由经纱,纬纱交织形成的补强材料。

常用的E-玻璃纤维布规格有:106、1080、3313、2116、7628。

铝基板

其基材当然是铝,是由铜皮、绝缘层和铝片构成,现在常用于LED照明行业,因为其散热性能好。

来源:快点儿PCB学院

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