高速PCB材料介绍与应用之玻璃纤维布和树脂

大家平时接触最多的PCB板材为FR4，FR4并不是具体指某一个型号的板材，而是一种类型材料的统称。FR4价格低，可靠性好，所以在电子类产品中应用非常广泛。PCB板材的主要组成部分有铜箔，树脂以及玻璃纤维布这块。下面将介绍玻璃纤维布和树脂在PCB中的应用。

一、玻璃纤维布

玻璃纤维布填充在树脂内部，主要作用是增加PCB的X-Y方向上的机械强度，它的选择主要有以下因素：

1、玻璃纤维布的编织数量以及类型

2、是否为低损耗的玻璃纤维布

玻璃纤维布有两个编织方向，其中横向的一般称为“纬纱”，纵向的一般称为“经纱”。玻璃纤维布有多种型号，每种型号的经纬向编织数量也不太一样。

对于玻璃纤维布编织数量较少的规格来说，两两之间玻璃束的间隙会较大，因为间隙处会有树脂填充，这里的DK会比其他地方要低。如果一对差分线一根走线在玻璃纤维束上，一根走线走在玻璃纤维束的间隙上，那么这两个走线就会存在传输延时偏差，导致差共模转化增大，这就是“玻纤效应”。

为了解决“玻纤效应”，业界通常采用角度走线或者制板时旋转材料来减少差分对的传输延时差异。但是这两种方法有各自的问题。角度走线设计可能会给PCB设计上带来难度，而旋转板材则会造成大量材料浪费，增加制板成本。

除了上述的方法外，还可以通过玻璃布规格选择来减轻玻纤效应带来的影响。除了选择编织较密的规格外，对于间隙较大的玻璃布规格通常供应商会有与之对应的扁平玻璃布，这种扁平化玻璃布通过将玻璃束压缩展开来减小两两玻璃束的间隙。

很多高速板材的玻璃纤维布有普通损耗和低损耗这两种规格配置。目前这类低损耗的玻璃纤维布主要由日东纺(Nittobo)提供,日东纺的NE-glass玻璃玻纤布除了有较低的DF外，还有较低的DK值。由于没加板材厂商对配置低损耗玻璃纤维布的板材型号叫法并不统一，板材选型时需要咨询对应的厂商。

玻璃纤维布的仿真较为复杂，目前没有仿真软件给出简便的建模方案，需要根据玻璃纤维布的编织条数手动绘制，然后再用3D电磁场软件进行电磁分析。

二、树脂

树脂是板材最主要的组成部分，不同厂家板材的树脂体系都不相同，在选择板材时除了需要关注DK，DF值外，树脂的含量也是需要注意的，如果选择的PP规格树脂含量过高，则PCB加工时流胶现象可能会比较严重，导致不同区域的介质厚度不一致；如果树脂含量过低的话则DK值较大，不利用叠层设计以及损耗。

不同厂家的同一个产品可能会有多种配置版本，不同配置版本的命名主要用后缀区分，有的后缀表示产地，有的后缀则表示玻璃纤维布的区别等。不同配置的性能价格都不一样，这些信息需要向板材厂家咨询。

板材厂家给出的DK,DF以及铜箔粗糙度等参数都是基于原材料本身测试得到的，这些值在设计时可以参考，但是有些参数会在PCB加工过程中会发生变化。为了得到精确的数据用于后续的仿真与设计，有条件的用户可以做材料测试板进行实际测试。材料测试需要用到网络分析仪，探针台等仪器设备以及各种校准方法。