计时中
疯狂的PCB行情,板材缺,覆铜板缺,PP尤其缺。。。
PP是什么?在 PCB 行业里,大家说的 PP 通常不是聚丙烯,而是 Prepreg,也就是半固化片。
它是多层 PCB 里非常核心的一类材料。没有它,多层板压不起来;用错它,阻抗、耐压、翘曲、分层、高速损耗可能出问题。
PCB 里的 PP,就是浸过树脂、处于半固化状态的玻纤布。压合时它会软化、流胶、填充、固化,把铜箔、芯板和内层线路粘成一整块多层 PCB。
1. PP 不是普通塑料,是半固化片
玻纤布负责机械支撑;树脂负责绝缘、粘结和介电性能;填料和配方决定 Tg、Dk、Df、CTE、流胶、耐热、吸水率等特性。
PP 最关键的状态是 B-stage,也就是半固化状态。
它不是液体胶,也不是完全固化的板材。常温下看起来是一张片材,比较硬,但里面的树脂还没有完全反应完。
到了 PCB 压合工序,在高温高压下,PP 里的树脂会再次软化并流动,填充内层线路之间的空隙,然后继续固化。固化完成后,它就变成多层板里的层间绝缘介质和粘结层。
它在入厂时是半成品;在压合过程中变成胶;在最终 PCB 里变成绝缘层,变硬。
2. Core、CCL、PP 有什么区别
很多人看叠层表时,会把 Core、CCL、PP 混在一起。
CCL 是 Copper Clad Laminate,覆铜板。它一般是已经完全固化的板材,两面或单面覆铜。
Core 可以理解为已经固化好的芯板。多层 PCB 的内层线路,通常就是先在 Core 上做图形蚀刻。
PP 是还没有完全固化的粘结片,用来把 Core 和铜箔、Core 和 Core 压合在一起。
六层板、八层板、十六层板,只是 Core 和 PP 的组合更多。
3. PP 在 PCB 里的第一个作用:粘结
内层线路做好以后,需要通过压合把多张 Core、PP、铜箔叠成一整块板。真正把这些层粘在一起的,就是 PP 里的树脂。
层间空洞;白斑;分层;铜皮附近树脂填不满;板厚不均;局部介质厚度偏薄;耐压风险。
如果 PP 流胶过大,也不一定好。树脂流得太多,可能导致板厚控制困难、局部树脂贫化、边缘溢胶、介质厚度偏差。
4. 第二个作用:绝缘
它要承受:层间工作电压;耐压测试;潮湿环境;高温老化;电化学迁移;CAF,Conductive Anodic Filament,导电阳极丝风险。
在普通数字板里,大家可能更多关心阻抗和加工;但在电源板、汽车电子、储能、逆变器、工业控制里,PP 的绝缘可靠性很关键。
比如高压输入和低压控制层之间,如果层间介质厚度不足、材料 CTI 或耐湿性能不好、压合有空洞,长期工作后就可能出现漏电、击穿、CAF。
所以高压 PCB 不能只看线间距和爬电距离,也要看层间介质结构。
5. 第三个作用:控制阻抗
阻抗和这些因素有关:线宽;铜厚;参考平面距离;介质厚度;Dk,Dielectric Constant,介电常数;铜箔粗糙度;阻焊影响。
其中参考平面距离,很多时候就是由 PP 或 Core 的厚度决定。
比如同样一根 50Ω 单端线,PP 厚一点,线到参考地距离变大,阻抗会上升;PP 薄一点,阻抗会下降。
差分线也一样。100Ω 差分阻抗不是只靠线宽线距,还受介质厚度和 Dk 影响。
所以高速板叠层不能简单写“FR-4,1.6mm,八层板”。要明确每层之间用什么 PP、几张 PP、厚度多少、Dk/Df 是多少、压合后厚度是多少。
很多阻抗偏差,不是布线工程师线宽算错,而是实际压合后的 PP 厚度、树脂含量、残铜率和材料 Dk 与设计假设不一致。
6. 第四个作用:影响高速损耗
到了 PCIe 5.0/6.0、112G SerDes、高速交换机、AI 服务器、光模块这些产品,PP 就不只是“绝缘胶片”了。
高速损耗主要包括导体损耗和介质损耗。PP 的 Df,Dissipation Factor,介质损耗因子,就会影响介质损耗。
这就是为什么最近说 PP 缺货,很多时候缺的不是普通低端 PP,而是中高速低损耗材料体系里的 PP。
AI 服务器、交换机、GPU 板、加速卡、背板,一块板层数多、面积大、材料等级高,单板消耗的高端 PP 和 CCL 都很多。
7. 第五个作用:影响板厚和翘曲
压合后 PP 的最终厚度,不只取决于原始厚度,还取决于:树脂含量;玻纤布型号;内层残铜率;铜厚;压合压力;压合温度;流胶量;叠层对称性。
如果一面铜多,一面铜少;一层厚铜,一层细线;PP 树脂填充不均;上下叠层不对称;就可能带来板厚偏差和翘曲。
BGA、LGA、大尺寸连接器、细间距器件,对板翘曲很敏感。很多装配问题,表面看是 SMT 工艺问题,根源可能在 PCB 叠层和压合。
8. PP 有哪些关键参数
Tg,Glass Transition Temperature,玻璃化转变温度。Tg 越高,高温下尺寸稳定性通常越好。
Td,Decomposition Temperature,热分解温度。关系到耐热和无铅回流可靠性。
Dk,Dielectric Constant,介电常数。影响阻抗和传播延迟。
Df,Dissipation Factor,介质损耗因子。影响高速插损。
CTE,Coefficient of Thermal Expansion,热膨胀系数。影响孔可靠性、层间应力和翘曲。
Resin Content,树脂含量。影响填胶、压合和介质厚度。
Glass Style,玻纤布型号。常见有 106、1080、2116、3313、7628 等。
CAF Resistance,抗导电阳极丝能力。高湿高压产品要关注。
Moisture Absorption,吸水率。影响绝缘、耐热和可靠性。
Thickness Tolerance,厚度公差。影响阻抗、板厚和压合一致性。
高速板还要特别关注玻纤效应。不同玻纤布经纬密度不同,差分线如果刚好跨在树脂区和玻纤区,局部 Dk 不一致,可能带来 skew,时延偏差。高速设计里常会选择 spread glass,开纤布,或者通过走线角度、线宽线距、叠层材料来减小影响。
9. 为什么最近 PP 会缺货
这条链路包括:电子级玻纤布;树脂体系;低损耗填料;铜箔;CCL;PP;
一块 AI 服务器相关 PCB,可能有更高层数、更大面积、更严格阻抗、更低损耗、更高可靠性要求。普通消费板可能十层以内,AI 加速卡、交换机、背板可能做到二十层、三十层甚至更高。
低损耗树脂、开纤玻纤布、HVLP 铜箔产能扩张需要时间;
高端PP需求猛涨,就会挤占中低端PP的产能,毕竟高端的毛利高呀,挣得多。中低端板的产能也会承压。