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PCB加工工艺基准 PCB技术中的PCB基础概念

发布时间：2025-06-06 16:37:30
浏览量：455

PCB技术的基础概念是理解工艺基准的核心前提，以下从结构、材料、电气特性三个维度系统解析关键概念及其与工艺的关联：

一、PCB基础结构解剖

1. 层压结构（以6层板为例）

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| 层级 | 材质                | 厚度(μm) | 功能                |
|------|---------------------|----------|-------------------|
| L1   | 铜箔+阻焊           | 35+20    | 顶层信号/元件安装  |
| PP   | 1080玻纤布+半固化片 | 80       | 介质隔离          |
| L2   | 铜箔               | 35       | 接地层(GND)       |
| Core | FR-4芯板            | 400      | 核心支撑层        |
| L3   | 铜箔               | 35       | 电源层(PWR)       |
| PP   | 2116玻纤布          | 120      | 高厚度介质        |
| L4   | 铜箔               | 35       | 内层信号          |
| ...  | ...                 | ...      | ...               |

工艺关联：层间厚度偏差需≤±10%，否则导致阻抗失控

二、核心材料特性基准

1. 基材关键参数

参数	定义	工艺影响	典型值
Tg	玻璃化转变温度	决定层压温度上限	FR-4:135℃, 高频板:180℃+
CTE	热膨胀系数	Z轴CTE>50ppm/℃时孔铜易断裂	X/Y:12-16ppm, Z:50-70ppm
Dk	介电常数	影响信号传播速度与阻抗	FR-4:4.5@1GHz, 罗杰斯4350B:3.66
Df	损耗因子	决定高频信号衰减程度	FR-4:0.02, 高速材:0.002

2. 铜箔类型选择

图表

代码

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粗糙度Ra≥3μm

Ra≤0.5μm

超低轮廓

电解铜箔

普通信号板

压延铜箔

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反转铜箔

毫米波电路

三、电气特性基础概念

1. 传输线模型

微带线(Microstrip)
https://via.placeholder.com/150x60?text=Signal+%257C+Dielectric+%257C+GND
阻抗公式：

text

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```
Z0 ≈ 87/√(εr+1.41) × ln(5.98H/(0.8W+T))
(W:线宽, H:介质厚, T:铜厚)
```
带状线(Stripline)
https://via.placeholder.com/150x80?text=GND%257CDielectric%257CSignal%257CDielectric%257CGND
阻抗公式：

text

复制

下载
```
Z0 ≈ 60/√εr × ln(4H/(0.67πW(0.8+T/W)))
```

2. 损耗机制

损耗类型	产生原因	改善工艺
导体损耗	趋肤效应+表面粗糙度	使用超平滑铜箔(Ra<0.3μm)
介质损耗	分子极化弛豫	选用低Df板材(Df<0.005)
反射损耗	阻抗突变	严格控±7%阻抗公差

四、孔结构术语解析

1. 孔类型对比

类型	结构示意图	工艺要求
通孔(PTH)	https://via.placeholder.com/30x50?text=Through	深径比≤8:1
盲孔(Blind)	https://via.placeholder.com/30x30?text=Blind	激光孔径≥0.1mm
埋孔(Buried)	https://via.placeholder.com/30x20?text=Buried	层间介质≥100μm
微孔(Microvia)	https://placeholder.com/20x15?text=%CE%BCVia	直径:50-150μm

2. 孔铜可靠性基准

最小孔铜厚度：
- IPC Class 2：20μm
- Class 3（军用）：25μm
背光测试标准：
https://via.placeholder.com/100x30?text=9%E7%BA%A7+%E8%BE%BE%E6%A0%87%E5%9B%BE
≥9级（孔壁无透光点）

五、表面处理技术矩阵

工艺	原理	适用场景	工艺窗口
HASL	热风焊料整平	消费电子	锡厚20-40μm
ENIG	化学镍金	BGA/金手指	Ni3-6μm, Au0.05-0.15μm
OSP	有机保焊膜	低成本板	膜厚0.2-0.5μm
Imm-Ag	化学沉银	高速信号	0.1-0.3μm
ENEPIG	化学镍钯金	高可靠性封装	Ni3-6μm, Pd0.05μm, Au0.03μm

六、设计约束与工艺极限

1. 可制造性边界

图表

代码

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是

否

线宽<2mil

孔径比>10：1

设计需求

是否超出工艺能力

设计变更

执行加工

协商方案

采用mSAP工艺

改用填孔电镀

2. 工艺能力对照表

技术指标	常规工艺	先进工艺(HDI)	极限工艺
最小线宽/间距	4/4mil	2/2mil	1/1mil
最小激光孔直径	100μm	75μm	50μm
层间对准精度	±50μm	±25μm	±15μm
阻抗控制公差	±10%	±7%	±5%

七、基础概念与工艺的映射关系

物理概念	工艺实现方式	失效风险
信号完整性	阻抗控制+低损耗材料	反射/衰减导致误码
热管理	厚铜箔(≥2oz)+导热孔	局部过热烧毁器件
机械可靠性	CTE匹配+高Tg材料	温度循环后孔铜断裂
高频性能	超光滑铜箔+低Df介质	信号损耗过大