跳至内容
在PCB设计中叠层结构（Stackup）的定义，除根据应用选择基材外，还需要知道多少层、使用哪种类型的PP才能达到目标绝缘厚度？
绝缘材料的选择，取决于电路的具体应用场景：对于普通工业电路（无高频信号），通常选用以玻纤布增强的环氧树脂（FR4）；对于5GHz以上的通信类应用，必须采用高频基材，其玻纤布与树脂体系不同，成本可达普通FR4的15倍。
在大批量的消费电子产品中，FR4仍是主流材料，因为Dk、Df的要求不如RF或高速数字电路苛刻。
FR4基材由不同类型的玻纤布编织结构构成，这些玻纤布提升了树脂的机械强度，并通过纤维规格来调整厚度。例如，下图所示为一个2113芯板（中间），其上下覆铜（灰色），并在两侧叠加两层106预浸料，厚度差异主要由纤维尺寸决定。
玻纤增强树脂基材经过长期发展，在热性能、电性能和机械性能等方面均得到了显著提升：更低的Z轴CTE、X-Y轴CTE，更高的抗裂性能，更多的树脂体系选择。因此，FR4仍是PCB行业最主流的基材。
但当涉及高频与高速信号传输时，FR4材料的局限性便显现出来：
-
介电常数（Dk）在宽频段与温度范围内需保持稳定，且越低越有利于减少信号延迟并实现阻抗管控要求；
-
-
PTFE（Teflon）材料具有优异的电性能，但制造工艺往往不符合FR4的标准流程，因此成本高且可能导致制造风险。
为解决此问题，行业开发了可用FR4工艺制造，但仍具备优良电性能的材料，例如：陶瓷填充PTFE、碳氢树脂类（Hydrocarbon）基材，它们电性能优秀，且制造难度明显低于纯PTFE。
决定层数时需要考虑多项因素，就像地皮面积有限时，建筑会往上垒一样，PCB尺寸最终会接近元件封装所占据的面积。例如：BGA封装间距已进入0.4mm以下，要完成布线往往需要更多层数，若间距达到0.35mm或更小，则需采用mSAP等先进工艺。
若电路需要阻抗控制（Controlled Impedance），层数可能会增加：微带线（Microstrip）需要参考层，带状线（Stripline）需要上下双参考层。这些阻抗线同时决定绝缘层厚度（阻抗与预浸料厚度强相关）。
另一个影响叠层的因素是发热：铜并非理想导体，电流损耗会造成发热，因此电源网络的铜厚必须根据电流大小选择。板材必须保持安全温升，确保在工作环境下低于材料Tg，可参考IPC-2152图表。
选定材料和层数后，再确定最终板厚。虽然1.6mm最常见，但也可根据需求定制。PCB的制造方式是：由多个芯板（Core）与预浸料（Prepreg）交替堆叠，最外层覆以铜箔，预浸料在层压时提供树脂，以实现层间粘合。
在常规（非HDI）工艺中，外层绝缘层永远为预浸料（用于压合外层铜箔），内层由芯板+预浸料构成，因此层数总为偶数。
PP可组合使用来达到目标绝缘厚度，但相邻铜层之间最多使用三层PP。如果需要更大厚度，则必须使用无铜芯板（Copper-less Core）。
完成堆叠后，整体会在真空辅助热压机中以175℃（高于Tg约30℃）、3000kg/sqm压力层压约2小时，使其固化为整体。此过程会导致PP明显变薄，这是许多PCB设计工程师经常忽略的：熔融树脂会填充蚀刻后留下的铜线间隙，因此最终厚度往往小于预期厚度。
PP变薄会使信号参考层更接近走线层，从而降低特性阻抗。因此必须使用材料数据表与残铜率（蚀刻后剩余铜面积比例）来重新计算最终厚度。
– 多数情况下需调整以满足总体板厚（如1.6mm）
3. 计算PP补偿量。NCAB会协助设计工程师与工厂共同计算，以获得最准确的补偿值
4. 检查PP压缩率是否在材料制造商推荐范围内，以避免玻纤结构被过度压缩
下表展示了上述计算中涉及的关键点，实际补偿范围因制造商而异。
“Final Thickness”列显示的是理论计算得出的最终厚度值。
此外，还必须考虑：铜箔在清洗、烘干、抛光等过程中一定会有厚度损耗。IPC-6012的表3-18（外层）与3-17（内层）提供参考值，但不同工厂与工艺仍可能有所差异。