PCB多层电路板的材料类型和材料特性

PCB多层电路板的工艺从选择合适的材料开始。选择正确的层压板是至关重要的，因为它决定了稳定性，较低的损失，以及最佳性能的最终装配。有几种层压板材料可供选择，以支持印刷电路板的组装。

FR4：这是最常用的表面组装PCB多层电路板材料。它具有良好的强度与重量比，并在高温下保持优良的机械、电气和物理性能.这种材料也是耐火的，增加了它的可靠性。

高TG环氧：这种材料适用于PCB多层电路板。该材料具有优异的热性能和优异的耐化学性。在极端湿度和温度的应用中提供极好的电气绝缘。TG环氧树脂是一种用途广泛、经济、阻燃的环氧树脂。

Bt环氧：BT环氧树脂因其优异的热性能、机械性能和电学性能而被广泛选用。该层压板适用于无铅PCB组装.它主要用于多层板的应用。它具有优良的电迁移，绝缘电阻，和高的耐热性。它在高温下也能保持粘结强度。

聚酰亚胺：这种材料具有优越的电路痕迹附着力和极端的环境稳定性。聚酰亚胺是理想的生产高密度，柔性，刚性柔性电路板和多层多氯联苯.它表现出优异的热、化学和机械性能，使其成为军事、航空航天、汽车和消费电子市场中先进应用的理想材料。根据层压板的应用和性能做出正确的选择。这是非常重要的，因为层压板的类型和质量决定了PCB多层电路板的使用寿命和运行性能。

所有设计人员都应了解的线路板PCB材料属性可分为四个领域：电气，结构，机械和热性能。PCB基板材料中需要考虑的所有重要电气性能都体现在介电常数中。介电常数是设计高速高频PCB叠层时要考虑的主要电气特性。介电常数是一个复杂的量，它是频率的函数，在PCB基板中引起以下形式的色散：

•速度色散：因为介电常数是频率的函数，所以不同的频率会经历不同程度的损耗和以不同的速度旅行。

•色散：信号所经历的衰减也是频率的函数。色散的简单模型指出损耗随频率的增加而增加，但这并不是严格正确的，某些线路板PCB层压板的损耗与频谱之间可能存在复杂的关系。

这两个效应有助于信号在传播过程中经历的失真程度。对于在非常窄的带宽或单个频率上工作的模拟信号，色散无关紧要。但是，它在数字信号中非常重要，并且是高速数字信号建模和互连设计中的主要挑战之一。

线路板PCB及其基板的结构也将影响板上的机械，热和电性能。这些特性主要通过两种方式体现：玻璃编织方式和铜导体的粗糙度。

玻璃编织样式是影响线路板PCB及其基板的结构之一，它会在PCB基板上留下间隙，这与板上的树脂含量有关。玻璃和浸渍树脂的体积比例结合起来，可以确定基材的体积平均介电常数。

此外，玻璃编织方式的间隙会产生所谓的纤维编织效应，其中沿着互连线变化的基板介电常数会产生偏斜，共振和损耗。这些影响在50 GHz或更高的频率下变得非常显着，这会影响雷达信号，数千兆位以太网和典型的LVDS SerDes通道信号。

铜粗糙度尽管这实际上是印刷铜导体的结构特性，但它有助于互连的电阻抗。导体的表面粗糙度在高频下有效地增加了其趋肤效应电阻，导致信号传播期间感应涡流产生的感应损耗。线路板PCB在铜蚀刻，铜沉积方法以及预浸料的表面都会在一定程度上影响表面粗糙度。

在选择基板材料时，需要将线路板PCB层压板和基板的热性能分为两组。将板的温度提高一度所需的热量以基板的比热来量化，而每单位时间通过基板传输的热量以热导率来量化。

导热系数和比热这两个也是线路板PCB材料的性能，并且决定了电路板在运行过程中与环境达到热平衡时的最终温度。如果您的电路板将部署在需要快速将热量散发到大型散热器或机箱中的环境中，则应使用导热率更高的基板。

玻璃化转变温度和热膨胀系数（CTE）这两种PCB材料的特性也相关。所有材料都具有一定的热膨胀系数（CTE），恰好是线路板PCB基板中的各向异性量（即，膨胀率沿不同方向是不同的）。一旦电路板的温度超过玻璃化转变温（Tg），CTE值就会突然增加。理想情况下，CTE值应在所需温度范围内尽可能低，而Tg值应尽可能高。最便宜的FR4基板的Tg〜130°C，但是大多数制造商都提供Tg〜170°C的型芯和层压板选择。

上面列出的热性能还与线路板PCB基板上导体的机械稳定性有关。特别地，CTE失配在高纵横比的通孔和盲孔/埋孔中产生了已知的可靠性问题，其中，由于体积膨胀引起的机械应力，通孔易于破裂。因此，已经开发出了高Tg材料和其他专用层压板，从事HDI设计的设计人员可能会考虑使用这些替代材料。