高速高频PCB板材介绍.pdf

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PengZhouDate：

2013-10-21高频高速高频高速PCB材料的介绍材料的介绍PCB结构结构防焊油墨胶片（PP）铜箔基板高频高速材料的要求高频高速材料的要求低介质常数（LowDk）降低介质常数可提升信号传输速度Propagationdelay=84.6x（eff）1/2低散逸（散失）因子（LowDf）信号随着频率增加，强度的损失也会随之增加，因此高頻高速通讯多采用低散逸因子材料來设计制作Signalloss=27.3x（f/c）x（eff）1/2xtan导体表面粗糙度信号频率越高，趋肤效应（Skineffect）越明显，因此信号传输导体表面越平坦越好eff:

介质常数（effectivedielectricconstant）tan:

散逸因子（dissipationfactor）f:

频率（frequency）c:

光速（lightspeed）介质常数介质常数:

DkDkororErEr（）（）每“单位体积”的绝缘物质，在每一单位之“电位梯度”下所能储蓄“静电能量”（ElectrostaticEnergy）的多少。

此词还另有同义字”透电率”绝缘材料的“介质常数”（或透电率）要越小越好目前各板材中以铁氟龙（PTFE），在1MHZ频率下介质常数的2.5最好，FR-4约为4.7电路板可视为一电容装置，导线中有信号传输时，会有部分能量被电路板蓄积，造成传输上的延迟，频率越高延迟越明显散逸因子散逸因子:

DfDf对交流电在功能上损失的一种度量绝缘材料（树脂）的一种特性与所见到的电功损失成正比与周期频率（f），电位梯度的平方（E2），及单位体积成反比其数学关系为（E2）*（f）*（VolumeConstant）PowerlossDissipationFactor=合格低合格低DkDk、低低DfDf材料材料材料FR408FR408HRIS415IT180IIT170GRTU862HFEM285厂商ISOLAISOLAISOLA聯茂聯茂台耀台光Tg（）/DSC180185190175180165150Dk（10GHz）3.773.763.824.004.104.404.20Df（10GHz）0.01190.00890.01310.0150.0130.0150.015FR4特殊材料材料RO4350BRO3003TLY5ARF-30RF-35A25NAD350A廠商RogersRogersTaconicTaconicTaconicArlonArlon樹脂種類陶瓷PTFEPTFEPTFEPTFEPTFEPTFEDk（10GHz）3.483.002.173.003.503.383.50Df（10GHz）0.00370.00130.00090.00140.00250.00250.0030导体表面粗糙度导体表面粗糙度导体表面粗糙度导体表面粗糙度形貌对电阻发热，造成信号能量的损失，即為导体损耗频率越高，波长越短，信号在导体间行进，将只集中在导体的表面，即所謂”肌肤效应”（Skineffect）导体表面粗糙度越平坦对信号传输越有利PCB层间的接着强度，受导体表面粗糙度影响导体表面粗糙度越高，树脂与导体接著面积越大，接著強度也隨之越高改善方向反转铜箔（RTF）的开发即因应此需求而产生近年來反转铜箔的技術日趋成熟铜箔基板结构铜箔基板结构銅箔樹脂玻璃纖維布影响铜箔基板综合Dk之因素树脂（环氧树脂Dk:

34）玻璃纤维布（Dk:

67）树脂重量比率（Prepreg:

含胶量RC%）銅箔铜箔铜箔按制作工艺可分为电解铜箔（Electrodepositedcopperfoil）利用各种废弃之电线电缆熔解成硫酸铜镀液，在殊特深入地下的大型镀槽中，阴阳极距非常短,以非常高的速度冲动镀液，以600ASF之高电流密度，将柱状（Columnar）结晶的铜层镀在表面非常光滑又经钝化的不锈钢大桶状之转胴轮上（Drum），因钝化处理过的不锈钢胴轮上对铜层之附着力并不好，故镀面可自转轮上撕下，如此所镀得的连续铜层,可由转轮速度，电流密度而得不同厚度之铜箔，贴在转胴之光滑铜箔表面称为光面（Drumside）,另一面对镀液之粗糙结晶表面称为毛面（Matteside）。

析出之铜箔再经瘤化处理（增加表面积），耐热层处理（隔绝胺类引发之爆板）及抗氧化处理（防锈防污）即制成商品化之电解铜箔。

铜箔铜箔压延铜箔（rolled-wroughtcopperfoil）：

先由铜矿石提炼出粗铜。

然后经过熔炼加工、电解提纯使它的纯度达到99.9%。

并制成约2mm厚的铜锭。

以它作为母材，再经酸洗、去油，反复多次在800以上高温度下进行热辊轧、压延（长方向的）加工。

AN-W型压延铜箔在此加工之后，进行高温退火，达到再结晶软化，再进行冷压延。

如此加工反复进行至到其要求的厚度。

而LTA-W型压延铜箔在高温辊压、压延加工之后，只进行冷压延加工。

当以上两类压延铜箔制成为厚度小于0.1mm的生箔后，再在它的表面进行粗化处理、耐热层处理、防氧化处理等一系列的表面处理。

铜箔铜箔电解铜箔VS压延铜箔：

电解铜箔：

优点：

價格便宜；可有各種尺寸與厚度；缺點：

延展性差；應力極高無法撓曲又很容易折斷；壓延铜箔：

優點：

延展性Ductility高，對FPC使用於動態環境下，信賴度極佳；低的表面稜線Low-profileSurface，對於一些Microwave電子應用是很有利；缺點：

和基材的附著力不好；成本較高；因技術問題,寬度受限。

铜箔铜箔按铜箔性能可分为：

高温延伸性铜箔（HTE：

Hightemperatureelongationelectrodeposited）;反面处理铜箔（RTF：

Reversetreatedcopperfoil）;双面处理铜箔（DST：

double-sidetreatmentcopperfoil）;超低菱线铜箔（VLP：

Verylowprofilecopperfoil）;超薄铜箔（UTF：

Ultrathincopperfoil）;标准电解铜箔（STD）；铜箔铜箔高温延伸性铜箔（HTE：

Hightemperatureelongationelectrodeposited）;多层印制电路板在压合时的热量会使铜箔发生再结晶现象，故需铜箔在高温（180）下仍保持常温时的稳定性。

其特点主要表现在：

尺寸稳定性，高柔韧性，多用于FR-4材质的多层板中。

铜箔铜箔反面处理铜箔（RTF：

Reversetreatedcopperfoil）基板铜箔之光面朝内毛面朝外，其意义主要有：

改善良品率：

减少短路：

由于其黏着表面菱线非常低，蚀刻时不会有残铜发生；减少断路：

由于干膜可以黏着的相当强固，所以断路之缺陷可以减至最低；缩短制程：

速度提升：

蚀刻速度较快，棕黑化处理较迅速；无需微蚀；线路可靠性：

线间及层间具有较好的绝缘功能；具有高的蚀刻因子；铜箔铜箔双面处理铜箔（DST：

double-sidetreatmentcopperfoil）两面处理（Doubletreatment）指光面及粗面皆做粗化处理，严格来说，此法的应用己有20年的历史，但今日为降低多层板的COST而使用者渐多在光面也进行上述的传统处理方式，如此应用于内层基板上，可以省掉压膜前的铜面理处理以及黑/棕化步骤。

美国一家Polyclad铜箔基板公司，发展出来的一种处理方式，称为DST铜箔，其处理方式有异曲同工之妙。

该法是在光面做粗化处理，该面就压在胶片上，所做成基板的铜面为粗面，因此对后制亦有帮助。

铜箔铜箔超低菱线铜箔（VLP：

Verylowprofilecopperfoil）硅化处理（Lowprofile）传统铜箔粗面处理其ToothProfile（棱线）粗糙度（波峰波谷），不利于细线路的制造（影响justetch时间,造成over-etch），因此必须设法降低棱线的高度。

上述Polyclad的DST铜箔，以光面亦做处理，改善了这个问题，另外，一种叫“有机硅处理”（OrganicSilaneTreatment），加入传统处理方式之后，亦可有此效果。

它同时产生一种化学键，对于附着力有帮助。

铜箔铜箔超薄铜箔（UTF：

Ultrathincopperfoil）一般所说的薄铜箔是指0.5oz（17.5micron）以下，下表三种厚度则称超薄铜箔，3/8oz以下因本身太薄很不容易操作故需要另加载体（Carrier）才能做各种操作（称复合式copperfoil），否则很容易造成损伤。

所用之载体有两类，一类是以传统ED铜箔为载体，厚约2.1mil。

另一类载体是铝箔，厚度约3mil。

两者使用之前须将载体撕离。

超薄铜箔最不易克服的问题就是“针孔”或“疏孔”（Porosity），因厚度太薄，电镀时无法将疏孔完全填满。

补救之道是降低电流密度，让结晶变细。

细线路，尤其是5mil以下更需要超薄铜箔，以减少蚀刻时的过蚀与侧蚀。

3/83/8ozoz或稱為或稱為1212micronmicron1/41/4ozoz或稱為或稱為99micronmicron1/81/8ozoz或稱為或稱為55micronmicronPP是如何制作的是如何制作的PP是“Prepreg”的简写，而“Prepreg”则是“preimpregnated”的缩写。

以环氧树脂为例，液态的resin添加桥架剂（硬化剂）、加速剂、溶剂，有时还加入填充剂（filler）后叫做清漆或凡立水（Varnish）或A-stage树脂。

加入填充剂主要是为了改善resin的阻燃效果，同时也可调整其Tg。

玻璃纤维丝或其他纤维丝浸含A-stage树脂并经部分热聚合后成PP（B-stage树脂：

固态）varnishResin加速剂溶剂additive桥架剂PP和和core的层叠的层叠0.5oz+plating0.5oz+platingCORECORE0.5oz0.5ozPPPP0.5oz0.5ozCORECORE0.5oz0.5ozPPPP0.5oz0.5ozCORECORE0.5oz+plating0.5oz+plating0.5oz+plating0.5oz+plating（FoilFoil）PPPP0.5oz0.5ozCORECORE0.5oz0.5ozPPPP0.5oz0.5ozCORECORE0.5oz0.5ozPPPP0.5oz+plating0.5oz+plating（FoilFoil）六层板层叠：

1.Foil+PP+Core+PP+Core+PP+Foil2.Core+PP+Core+PP+CorePP和和core的层叠的层叠四层板层叠：

1.Foil+PP+Core+PP+Foil2.Core+PP+Core0.5oz+plating0.5oz+platingCORECORE0.5oz0.5ozPPPP0.5oz0.5ozCORECORE0.5oz+plating0.5oz+plating0.5oz0.5oz（FOILFOIL）PPPP0.5oz0.5ozCORECORE0.5oz0.5ozPPPP0.5oz（FOIL）0.5oz（FOIL）附图附图图1七代PCB技术的发展路线图附图附图图2PCB技术未来发展的路线图