印制电路板基材类型对信号稳定性影响的试验.docx

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1、印制电路板基材类型对信号稳定性影响的试验目录摘要1前言11 .印制电路板介绍和PCB类型21.1. 1.什么是 PCB? 21.2. 单层PCB31.3. 多层PCB41.4. 刚性PCB51.5. 柔性PCB51.6. 刚性柔性PCB61. 7.高频PCB71.8. 铝基板82 .试验原理说明93 .试验实施93. 1.样品信息103.2.印制板生产103. 3.试验部分114 .试验数据分析115 . 结语13摘要PCB中介电常数Dk的一致性越好，材料厚度的一致性越好，印制板的信号稳定性相对越好。不同基材有着不同的Dk值、Tg值，以及不同的性能和成本，不同基材生产的印制板在信号传输上也存在

2、一定的差异性。文章比较了不同基材在相同制作工艺，相同测试环境下，测试波形的稳定性。1刖百随着电子信息产业的发展，高速大容量数据通信和电信网络的应用推动印制电路板（PCB）由传统连接电路走向高频电路。作为电子系统的互连载体，PCB电气性能对电子系统的影响不容小觑，PCB信号的稳定性及完整性，受到基材选择，布线设计，工艺制程等影响，产生一系列诸如反射、串扰、信号不稳定等问题，从而造成电子系统工作异常或失效。本文主要研究基材选择对信号稳定性的影响。随着无铅工艺越来越多地应用于生产中，要求PCB具有更高的耐热强度、机械强度，同时需要兼顾产品的电气特性、耐化性、与制程的匹配性等。为确认基材类型与电气性能

3、的关系，开展以下试验研究，实现向客户提供更准确、更可靠的生产选材服务。1 .印制电路板介绍和PCB类型L L什么是PCB?印制电路板（PCB）是大多数电子产品中用作基础的板既用作物理支撑件，又用作表面安装和插座组件的布线区域。PCB最通常由玻璃纤维，复合环氧树脂或其他复合材料制成。大多数用于简单电子设备的PCB很简单，并且仅由单层组成。更复杂的硬件（例如计算机图形卡或主板）可以具有多层，有时最多十二层。尽管PCB最常与计算机关联，但它们可以在许多其他电子设备中找到，例如电视，收音机，数码相机和手机。除了在消费类电子产品和计算机中使用以外，不同类型的PCB还用于许多其他领域，包括：医疗设备现在，

4、电子产品比前几代产品密度更高且功耗更低，从而可以测试令人兴奋的新医疗技术。大多数医疗设备使用高密度PCB,该PCB用于创建最小和最密集的设计。由于需要小尺寸和轻量，这有助于减轻与医学领域的显影装置有关的一些独特限制。从起搏器之类的小型设备到X射线设备或CAT扫描仪等大型设备，PCB已遍及所有领域。工业机械PCB通常用于大功率工业机械中。在当前的一盎司铜PCB不能满足要求的地方，可以使用较厚的铜PCB。较厚的铜PCB有利的情况包括电机控制器，大电流电池充电器和工业负载测试仪。照明由于基于LED的照明解决方案因其低功耗和高效率而广受欢迎，因此用于制造它们的铝制PCB也是如此。这些PCB用作散热器，

5、比标准PCB允许更高水平的热传递。这些相同的铝基PCB构成了高流明LED应用和基本照明解决方案的基础。汽车和航空航天工业汽车和航空航天工业都使用柔性PCB,柔性PCB旨在承受两个领域中常见的高振动环境。根据规格和设计，它们也可以非常轻巧，这在制造运输行业零件时是必需的。它们还能够适应这些应用中可能存在的狭窄空间，例如仪表板内部或仪表板上仪表的后面。有几种不同类型的电路板，每种都有其自己的特定制造规格，材料类型和用途：1.2. 单层 PCB单层或单面PCB是由单层基材或基材制成的PCB.基础材料的一侧涂有一层薄金属。铜是最常见的涂层，因为它作为电导体的功能如何。一旦应用了铜基镀层，通常会应用保护

6、性阻焊层，然后再进行最后的丝网印刷，以标记出板上的所有元素。由于单层/单面PCB仅将其各种电路和组件焊接到一侧，因此易于设计和制造。这种受欢迎程度意味着可以低价购买它们，尤其是对于大批量订单。低A single-layer orsingle-sided PCB is onethat is made out of asingle layer of basematerial or substrate.成本，大批量的型号意味着它们通常用于各种应用，包括计算器，照相机，收音机，立体声设备，固态驱动器，印刷机和电源。双层PCB双层或双面PCB的基材均带有一层导电金属薄层（如铜），涂在板的两面。穿过板子的

7、孔可以使板子一侧的电路连接到另一侧的电路。一汽车电子硬件谀计Double-layer PCB Diagramfvm 了 re-sided PCBs have abase material with a thin layer of conductivemetal, like copper, applied to both sides ofthe board.双层PCB板的电路和组件通常以以下两种方式之一连接：使用通孔或表面贴装。通孔连接意味着将称为引线的细线穿过孔，然后将引线的每一端焊接到正确的组件上。表面贴装PCB不使用电线作为连接器。取而代之的是，许多小引线直接焊接到板上，这意味着板木身被用

8、作不同组件的布线表面。这样就可以使用更少的空间来完成电路，释放空间以使板完成更多的功能，通常以比通孔板所允许的更高的速度和更轻的重量来完成该功能。双面PCB通常用于需要中等复杂程度电路的应用中，例如工业控制，电源，仪表，HVAC系统，LED照明，汽车仪表板，放大器和自动售货机。1. 3.多层 PCB多层PCB由一系列三个或更多的双层PCB组成。然后用专用胶将这些板固定在一起，并夹在绝缘片之间，以确保多余的热量不会熔化任何组件。多层PCB的尺寸多种多样，小至四层，大至十或十二层。有史以来最大的多层PCB厚度为50层。L6 Multi-layer PCBs consist of a series

9、of three ormore double-layered PCBs.第15页共13页通过多层印制电路板，设计人员可以进行非常厚的复杂设计，从而适合各种复杂的电气任务。多层PCB将从中受益的应用包括文件服务器，数据存储，GPS技术，卫星系统，天气分析和医疗设备。1.4.刚性 PCB刚性PCB由坚固的基板材料制成，可防止电路板扭曲。刚性PCB的最常见示例是计算机主板。母板是多层PCB,设计用于分配电源，同时允许计算机的所有许多部分（例如CPU, GPU和RAM）之间进行通信。刚性PCB可能构成了所生产PCB的最大数量。这些PCB可以在需要将PCB本身设置为一种形状的任何地方使用，并在设备的剩余

10、使用寿命内保持这种状态。刚性PCB可以是简单的单层PCB到八层或十层的多层PCB.Rigid PCBs can beanything from a simplesingle-layer PCB all theway up to an eight orten-layer multi-layer PCB.所有刚性PCB均具有单层，双层或多层结构，因此它们共享相同的应用。1. 5.柔性 PCB与使用不移动的材料（例如玻璃纤维）的刚性PCB不同，柔性印制电路板由可弯曲和移动的材料（例如塑料）制成。与刚性PCB一样，柔性PCB有单层，双层或多层形式。由于需要将它们印刷在柔性材料上，因此柔性印制电路板的制

11、造成本更【曷OFlexible PCBs are made of materials thatcan flex and move, such as plastic.Copper-汽车电子硬件殁计Flexible PCB Diagram 一尽管如此，与刚性PCB相比，柔性PCB具有许多优势。这些优势中最突出的是它们具有灵活性。这意味着它们可以折叠在边缘上并包裹在拐角处。它们的灵活性可以节省成本和重量，因为单个柔性PCB可以用来覆盖可能需要多个刚性PCB的区域。柔性PCB也可以在可能遭受环境危害的区域中使用。为此，它们仅使用防水，防震，耐腐蚀或耐高温油的材料制成，而传统的刚性PCB可能没有这种选择

12、。1. 6.刚性柔性PCB硬性柔性甩路结合了两种最重要的PCB板的两全其美。刚柔板由多层柔性PCB组成，多层PCB附着在多个刚性PCB层上。刚柔结合的PCB与仅在某些应用中使用刚硬或柔性PCB相比，具有许多优势。例如，刚性柔性板的零件数比传统的刚性或柔性板少，因为这两种板的布线选项都可以组合成一个板。将刚性和柔性板组合成单个刚性柔性板还可以实现更简化的设计，从而减小整体板的尺寸和封装重量0The combination of rigid and flexible boardsinto a single rigid-flex board allows for a morestreamlined

13、design, reducing the overall ,board size aQd package weight, i Ridged PortionFlexible Portion则电论汽车电子更件设计刚柔性PCB最常用于空间或重量最重耍的应用中，包括手机，数码相机,起搏器和汽车。1. 7.置j频 PCB高频PCB是指一般的PCB设计元素，而不是像以前的型号那样的PCB结构类型。高频PCB被设计为在1GHz上传输信号。高频PCB材料通常包括FR4级玻璃纤维增强环氧层压板，聚苯酸（PPO）树脂和聚四氟乙烯。铁氟龙是一种最昂贵的选择，因为它的介电常数小而稳定，介电损耗小，总体吸水率低。选择高

14、频PCB板及其相应类型的PCB连接器时，需要考虑很多方面，包括介电常数（DK）,耗散，损耗和介电厚度。其中最重要的是所讨论材料的Dko具有高介电常数变化可能性的材料通常会发生阻抗变化，这会破坏构成数字信号的谐波并导致数字信号完整性的整体损失，这是高频PCB旨在防止的事情之一。选择设计高频PCB时要使用的板和PC连接器类型时要考虑的其他事项包括：介电损耗（DF）,它会影响信号传输的质量。较小的介电损耗会导致少量的信号浪费。热膨胀。如果用于构建PCB的材料（例如铜箔）的热膨胀率不同，则由于温度变化，材料可能会彼此分离。吸水率。大量的进水会影响PCB的介电常数和介电损耗，尤其是在潮湿环境中使用时。其

15、他阻力。必要时，在高频PCB的构造中使用的材料应具有很高的耐热性，耐冲击性和对有害化学物质的耐受性。1. 8.铝基板铝基印制电路板的设计与铜背印制电路板的设计几乎相同。但是，代替大多数PCB板类型中常用的玻璃纤维，铝电路板使用铝或铜基板。Instead of the usual fiberglass used in most PCBboard types, aluminum-backed PCBs make use ofaluminum or copper substrate board. T铝基衬衬有隔热材料，隔热材料设计为具有低热阻，这意味着较少的热量从隔热材料传递到背衬。施加绝缘层后，将应用厚度为1盎司至io盎司的铜电路层。铝基印制电路板比具有玻璃纤维背板的印制电路板具有许多优势，包括：成本低。铝是地球上最丰富的金属之一，占地球