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对高速高频化基板材料的选择与评价

1高速离频化基板材料的种类与特性 高速高频化蓽板材料tl前有许多种类。但它们 冇一个共间的特性，这就是基板材料所用的树St 其介电常数、介质损失因素都是很低的或较低的。

基板材料所用树脂的£值和ta#值的高低.主要受 到树II&结构本身的极化程度大小。极化程度愈大， 介电常数值就愈高。

为此，消除或降低树脂屮的爵 极化的化学结构，来达到有效的降低基板材料e， mn&fi的H的——这Li经成为这类基板材料提高此 项特性的重耍途径。

山此也#出种高速高频化 基板材料的特性好坏，它所用的树种类，更M-体 的讲它所用W脂的分子组成结构，是相当关键重要的。

可按照荜板材料在制造中所用的树脂分 为多个种类的商速商频化基板材料。

几类高速高频化基板材料的品种及它们的介电性能

情况P表2从基板材料的介电特性（EMaiiSh信号 传输速度、酎金属离子迁移性t耐热性耐 湿性、加工性、成本性等七个方面对比了各种不M 的高速高频化基板材料优、缺点（按各性能项b,分别由奸到劣地进行r排序表I屮所示的各种不同

树胳构成的速高频化基板材料洛自存在着不 同的优、缺点。

r解它们不间的优、缺点，有助于PCB业在使用这类基板材料上.对它们有最佳的选 择.并在制造商速高频化PCB中.充分发挥它们的

长处4采取有关1]艺措拖去克服它们的短处= 表2各种高速离频化基板材料多种性能的对比 性能项H 性能比较t好~^差）

介电特性

PTFE基板> CE基板> PPE基板> BT基板>(£ , tan^ ) P】 基板 > 改性EP基板> EP基板

信号传输

PTFE基板> CE基板> ??£基板 > 改性EP基速度 板> BT基板> P【蓽板> EP基板

埘金诚离子

BT基板>PPE基板>CE基板>P_基板 >改 迁移性 性EP基板>EP基板

耐热性

(Td P【基板> BT基板> PPE基板> CE基板 > 改 性EP基板>EP基板>PTFE基板

耐况性

PTFE基板> PPE基板> EP基板^改性EP 基板> BT基板> P1基板CE基板

加工性

EP基板 > 改性EP基板> BT基板《 PPE基板> P〗?板基板> PTFE基板

成木性

EP基板 > 改性EP基板> PPE基板> P1基板> CE基板> BT基板5= PTFR基板

表屮，PTFH:聚四氟乙烯树脂： 酰业胺三嗪树脂；CE:热固性a酸脂树脂；

2.对基板材料的高速、高频特性的评价 衡量、表征基板材料的具有岛速、高频特性的

主要性能项H，是介电常数、介质损失W数总体 讲.拥有岛速、高频特性的基板材料+都为低介电 常数、低介质损失因数的基板紂料^但具体讲.它 还要问时具备它的介电常数1低介质损失因数在频 率、温度、湿度的变化下表现0定的特性。

不论是 此类基板材料的生产厂家，还是使用此类基板材料 的PCB牛产厂家，都应该认真研究高速、高频化® 板材料在与频率1温度、湿度的变化丈系，都戽有 明隨共N的特性。

(1)与频韦的关系。 图5和图6分别所示了不同树脂*板材料的介 屯常数（S )与介质损失内数（在不问频率 条件F的变化情况。

PPOitJIS 翠 feUft 一般型基板材料在频率变化的条件F.表现出 LmnS值变化较大的规律，廣別是在1MHz到1GHz 的频宰内，它们的tanS偵的变化更加明M。例 如，般型环氧树脂一玻纤布基的基板材料（一般 型FR-4)在〗MHz的频率F的£值为4.川.而在 1GHz的频率F的£值变化为U9。

超过1GHz以 上、它的£值的变化趋势千甲缓，K变化趋势是随 舂频韦的增高，而变小（但变化幅度不大h例如在 10GHz下，一般FR-4的e值为4.15,具有高速、高 频特性的基板材料在频率变化的惰况r e值保持 恒定。

自1MHz到1GHz的变化频率下，e多保持 在a似范围的变化。其£值在由低到高不同频率条 件F,略微有F降的趋向。 一般型基板材料的介质损失因数（tan5 )，在受 到频率变化（特別是在高频范围内的变化）的影响 而产牛:tan&值的变化要比£大。

其变化规律是趋干 增大，因此，在评价一种基板材料的商频特性时, 要对其考察的重点是它的taW值变化情况。

具有高 速高频特性的基板材料，在高频F变化特性方面， 与一般型基板材料存在着W类明M的不丨成一类是 随着頻率的变化，它的tanS值变化甚小3还有一类 是在变化幅度I：与一般型革板材料尽管相近，但它 本身的taW值较低

基板讨料树脂的分+构造屮的极性大小.对它 的高速、岛频化的特性有相当大的影响，当分P结 构屮的极性越大，它的介电常数就越高。而水分T 为高极性分子，它的e值高达7(),因此残留在基板 材料内的湿气，会使棊板材料的L tad值增大。

为 此可以看出.吸水率的大小，也是高速高频化的基 板材料的一项非常重要的特性项H 3 M时，荇基板 材料的吸水率（或吸潮率）过大，还会使多层板在 压制加工时出现分层等问题。

基板材料的耐湿性 能，还对它的耐金域离子迁移性、耐漏电起痕件、 湿态下的绝缘性能、耐热冲击性等带来有较大的影 响。高Tfi的基板材料一般在耐水.耐湿性方面表 现优良。 在选择、评价高速高频化的《板材料的耐水、 酎湿性方面。

经常采用“KT处理p的吸水韦。T的 性能项H。PCT (商压锅蒸煮实验）处理，是基板 材料置于：12lt, 0,2MPa条件下t进行数个小时 (或数十个小时）的吸潮处理，然后再测定它的吸 水率。

A T这种测试方法是北常苛刻的，这样就拉 开了各种基板材料在耐水、耐湿性上的差距.更容 笏分辨(，以一般FR-4基板材料为例，它随# PCT 的处理的时间延长，吸水率有较明M的增加： <U92% ( Mh ) — 0.50% ( 25h ) — 078% ( 6.5h ) —1.25%U2i讣>。

高速岛频化的基板材料在RCTJC 的吸水率，一般FR-4的约1/2左右。

3.3对其性能要进行全面的、综合的评价 无论足基板村料生产厂家在对高速卨频化基板 讨料开发、生产屮，还是PCB厂家在对高速高频化 基板材料的选择、使用屮，都应该作到对它性能的 全面、综合的评价。

达到令面、综合的评价，主要 是要把握对它的三个方面性能的考察.评价印基

本性能；应用加工性能

；成本性，

(1 >基本性能，

对髙速高频化基板材料基本性能的考核和评 价，足指按照通用、常规的标准（H前多以《IPC- 41川A >标准为依据）所规定的项H、指标，看其 实測定的性能倩况。在十几项的基本性能屮，应 特别注意它的耐热件:（TS )、耐酸喊及化学药品性、 吸水性、M寸稳定性等项目的实阮性能。

(2 )应用加上性能。

高速高频化基板材料的应用加工性能，主要足 指它在多层板中的足压加工性；孔的加工特性；在 矜种坏境实验下的性能表现。这三方面的性能+最 终都是为了保证高速高频化PCB的导迪、绝缘可靠 性要求。

判别基板材料的半间化片的熔融粘度商低及其 变化规律，足衡鲎这种基板材料塏压加工性好坏 的、常见且有效的方尤由于许多高速髙频化基板 材料的树脂，在组成卜.为了降低L taA值.而采 川了高分子童的树脂结构JPN(丑穿聚合物网络）

树脂结构，使得它的熔融粘度较岛（与一般型FR- 4相比)。如果基板材料树脂（B阶段）熔融粘度较 高•那么它与层压加丄的丄艺条件(指Mffi的温度1 E力、预溫时间等）不适应，就会造成多层板在层 E加丄中出现基板的__起间粘接力的降低. 这也间接造成基板受湿腐的介电性能的严重下降 (£, 值的升高）的影响s㈨此在选择*种高速 高频化基板材料时，要很好地了解、研究它的层压 时的熔融粘度特性。

在各种坏堍实验条件下,判定各种“速岛频化 基板材料的性能如何，主要有逋过“冷—热冲击” 的循坏周期变化下4去测定基板材料的导的 绝缘电阻的变化。以及在连续的窃湿高温处理条件 下，去连续测定基板材料的绝缘电阯的变化，以考 核它的绝缘可靠性。

(3)成本性

据台湾PCB业的近期有关调査统计,有含有 高速、^频化特性的电子产品(或通信产品）屮， 印制电路板制造成本占整个已组装了电子元器件的较适合的15mm左右。

服据最低点熔融粘度对压制r_艺进行适当 调节控制pp流胶。 当半固化片最低点熔融粘度在一个稳定的数値 范围时.在压制过程屮，压制工艺参数（温度/压 力/时间）也会相对处于稳定状态，当M低点你融 粘度偏离标准范围较低时，可根据其偏离程度对溫 度/压力/时N做出适3调节，以保证流胶控制在一 定范W. —般最低点熔融粘度偏低时，可将预热阶 PCB组件成本的〜12%。

在有的产品屮.PCB的制 造成本所占的比例甚至超过12^因此，PCB在lU场 上竞争的一个重要方面，是PCB的制造成本的竞争, 使用高速高频化基板材料必然要比使ffl—般基板材 料在材料成本上有所增高。

如何在达到高速高频特 性的前提下.怡当地选择合理等绂1桦次的这类基板 村料’这成为PCB业在技水开犮上的一^«得研义 此验的重要方面。此方面的对基板材料的考察、研 究，应该是综合性的。如还考察它的加工性愔况 对制造成本的影响问題。

亡前,选择高速高频化荩板 材料，若是从侧重干考虑成本性出发去考虑.那么低 E型FR4以及环氧树脂改性PPE树fl旨的基板材枓T 较为受到PCB业的觸」H前它们相比于其它的高 速岛频化基板材料有更大的应用市场。