PCB叠层图如下¹⁾：

标准详见IPC-4101C Specification for Base Materials for Rigid and multilayer Printed Boards

常用PCB板材见博锐电路：PCB板材汇总表

由PCB叠层图可知，PCB由覆铜板（芯板Core）和半固化片（Prepreg，简称PP）压合而成。

覆铜板的制作如下图，其材料为树脂、增强材料以及导电铜箔²⁾，树脂+增强材料先加工为PP，PP+铜箔即为覆铜板（芯板）。

PP板和覆铜板由建滔积层板等厂家提供。PCB板厂以PP板（Prepreg）和覆铜板为基础制作PCB。

美国NEMA制定的PP等级分类见下表，详见文档NEMA LI 1-1998 Industrial Laminating Thermosetting Products（另有些特殊的，如陶瓷基板³⁾、铝基板）。

PP玻璃布的常用型号有106、1067、1080、1280、1078、2116、2157、2165、2313、3070、3313、7628、7629、7635等等，其对应的编织密度和厚度如下图⁴⁾。

编织得越密，各处的一致性越好，在高频应用中阻抗变化小⁵⁾。

各型号具体的参数可参考基层板厂商规格书，如下表为建滔KB-6064数据⁶⁾。

PCB行业中使用的铜箔一般有压延铜箔（rolled annealed copper, RA）或电解（ED）铜箔两种⁷⁾。

RA铜箔表面光滑插入损耗低⁸⁾、易弯折，但成本高。

ED铜箔表面较粗糙，按粗糙度分为LP（低轮廓）、VLP（超低轮廓）和HVLP（甚超低轮廓），成本低，PCB行业通常使用的都是ED铜箔。

常用铜箔厚度为1/2oz(17.5um)或者1oz(35um)，厚度越厚，可流经的电流越大，散热越好，但一般成本也更高。

芯板由一个或多个PP+铜箔压合而成，示例如下表⁹⁾：

主要参数如下¹⁰⁾，示例规格书见 建滔：KB-6164

玻璃化转变温度Tg：材料从相对刚性的或“玻璃态”状态转变为更具可变形性或软化状态的温度。

如下图所示，Tg温度以下厚度变化小，Tg以上厚度变化大。

Tg按温度的高低，常被分为如下三种。Tg应比长期工作温度高出约20-30°C，另Tg温度越高，一般其性能越好，但成本越高。

1. 低Tg：130°C
2. 中Tg：150°C
3. 高Tg：170°C

分解温度 Td：树脂系统实际发生化学和物理降解的指标，通常定义为样品质量损失5%时的温度。

分解曲线如下图所示，有铅和无铅的SMT温度不同，建议在SMT温度下，其分解率小于2%。

分层时间 T260 / T288：材料在特定温度下发生分层（通过尺寸变化表现出）的时间与温度的关系。

温度越高，发生分层的概率越低，按IPC-4101E/101的标准，T260 > 30 分钟，T288 > 5 分钟。

热膨胀系数 CTE：描述加热时材料膨胀的属性。

X Y方向，各层的膨胀系数尽量一致，避免上下层错位；Z方向则需和铜的膨胀率（大约17ppm/°C）匹配，避免孔壁内的镀铜破裂。

高Tg的材料，其膨胀系数在SMT温度或使用温度下一般也较低，另厚度越大，其对Z方向CTE和铜匹配要求越高。

介电常数Dk（Dielectric Constant）：其随频率变化，另X Y Z轴方向可能不同，FR-4通常为3.8~4.6。对于高频应用，建议选择低Dk且变化小的材料¹¹⁾。

介质损耗Df（Loss Tangent）：不同频率，其介质损耗差异大，如下图，对于高频应用，要确认其最高频率下的损耗是否满足电路要求。概念介绍详见硬十：PCB的介质损耗角是什么“∠”？。

如PCB叠层图所示，过孔分为如下三种：

1. 通孔(through via): 连接PCB Top和Bottom层，按照是否覆铜分为电镀孔（Plated）和非电镀孔（Unplated）。
2. 盲孔(Blind via): 连通PCB 表层和内层。
3. 埋孔(Buried via)：连通PCB内层。

过孔寄生电容、电感、电阻、电流均可通过免费的工具saturn_pcb_toolkit计算。

过孔寄生电容公式：¹²⁾

由公式可知，电容和相对介电常数、厚度、过孔焊盘直径成正比，和反焊盘直径成反比。

$$ C_{\text{via}} \, [\mathrm{pF}] = \frac{1.41 \cdot \varepsilon_r \cdot T \cdot D_{\text{pad}}}{D_{\text{antipad}} - D_{\text{pad}}} $$

$$ \begin{array}{|c|c|c|} \hline \textbf{符号} & \textbf{物理意义} & \textbf{单位} \\ \hline C_{\text{via}} & \text{过孔寄生电容} & \mathrm{pF} \, (\text{皮法}) \\ \hline \varepsilon_r & \text{介质相对介电常数} & \text{无量纲} \\ \hline T & \text{介质层厚度（过孔长度）} & \mathrm{in} \, (\text{英寸}) \\ \hline D_{\text{pad}} & \text{过孔焊盘直径} & \mathrm{in} \\ \hline D_{\text{antipad}} & \text{反焊盘直径（隔离环内径）} & \mathrm{in} \\ \hline \end{array} $$

备注：此公式对应的过孔模型¹³⁾如下，注意此电容是对应于参考平面Ref Plane（一般为地或电源）的电容。

过孔寄生电感公式：¹⁴⁾

严格公式（国际单位制）如下，由公式可知，过孔的长度越长，电感越大。 $$ L_{\text{via}} = \frac{\mu_0 \mu_r h}{2\pi} \left( \ln\left(\frac{4h}{d}\right) + \frac{d}{4h} - 1 \right) $$

$$ \begin{array}{|c|c|c|} \hline \textbf{符号} & \textbf{描述} & \textbf{单位} \\ \hline \mu_0 & \text{真空磁导率 } (4\pi \times 10^{-7}) & \mathrm{H/m} \\ \hline \mu_r & \text{介质相对磁导率（FR4通常为1.0）} & \text{无量纲} \\ \hline h & \text{过孔长度（介质层厚度）} & \mathrm{m} \\ \hline d & \text{过孔直径} & \mathrm{m} \\ \hline \end{array} $$

在线工具：PCB Via Properties Calculator

芯板、PP板层数加上不同的过孔（通孔、盲孔和埋孔），形成了不同的叠层，如PCB叠层图所示。

依据孔的不同，只有通孔的为通孔板，有盲孔或埋孔的为HDI板（High Density Inverter），通孔板成本低、加工快，非必要不推荐HDI板。

根据打孔的方法，分为机械孔和激光孔，激光孔只能打穿PP板，不能打穿带金属的芯板。所以穿过芯板的过孔都是机械孔，其他的一般都是激光孔。

HDI根据激光孔种类（对称的为同一种，以六层板为例，如L1-L2和L6-L5为同一种孔），分为一阶、二阶直至任意阶，阶数越多，成本越高，但布线越方便，推荐阶数尽量少。

对于二阶以上，根据过孔位置是否错位，分为错孔板和叠孔板，叠孔板成本高可靠性差，如果不是出线问题，尽量不选用。

以六层板为例，示意图如下¹⁵⁾：

对于同样的阶数和层数，依据不同的过孔，可以有不同的压合次数，压合次数越少，成本更低，加工更快，可靠性也更好。但过孔种类少，PCB布线较困难。

举例如下图，一次压合的因没有内层L2-L5的过孔，可以一次把所有的PP和芯板压合，而二次压合，需要L2-L5压合好打完过孔后，再压合最外层的PP。

典型的叠层见如下链接：

1. 博锐电路：六层HDI（1阶、2阶、任意阶）叠层阻抗
2. 博锐电路：八层HDI（1阶、2阶、3阶、任意阶）叠层阻抗
3. 博锐电路：十层HDI（1阶、2阶、3阶、4阶、任意阶）叠层阻抗

塞孔的作用¹⁶⁾:

1. 防止PCB过波峰焊时锡从导通孔贯穿元件面造成短路；
2. 避免助焊剂残留在导通孔内；
3. 电子厂表面贴装以及元件装配完成后PCB在测试机上要吸真空形成负压才完成；
4. 防止表面锡膏流入孔内造成虚焊，影响贴装；
5. 防止过波峰焊时锡珠弹出，造成短路；

塞孔工艺如下表，引用自嘉立创：技术指导：过孔开窗、过孔盖油、过孔塞油/树脂/铜浆的五种加工方式，常用的为过孔塞油，成本低能满足大部分要求。

对于半塞孔、全塞孔的区别，各种工艺塞孔完成之后的效果可参考PCB塞孔和不塞孔到底有什么区别，设计时如何选择塞孔还是不塞孔？

如PCB剖面图所示，阻焊层位于PCB的外层（再外面一般还有丝印层）。其防止焊桥（走线之间的意外连接）并保护电路板免受水分、污染物和腐蚀的影响。

阻焊层通常采用负片设计，即有图案的地方（如焊盘）是没有阻焊的，PCB设计时，其阻焊大小通常和封装焊盘一致，板厂在制版的过程中，可根据实际需要调整。

在密集pin脚封装如BGA、DFN等封装下，pin和pin脚之间尽可能加上阻焊，避免连锡，阻焊桥工艺的参数示例见嘉立创：阻焊基本设计

阻焊的颜色通常为绿色，也有其他颜色，比如红、黄、蓝、紫、黑、白等（如下图），不同的颜色对于成本、检测、性能有影响，如无特殊需求，推荐绿色，详见PCB 阻焊層顏色終極指南。

其余阻焊工艺说明、验收标准、常见品质问题见PCB阻焊油墨知识汇总

Paste助焊层和Solder阻焊层区别如下：

1. Paste助焊层：俗称钢网层，用于钢网厂制做钢网的，从而通过钢网准确的将锡膏印到需要焊接的贴片焊盘上，再进行SMT加工
2. Solder阻焊层：用于PCB加工，阻焊层有图案的地方不印上油墨，没有图案的地方印上油墨

铜（如焊盘）爆露在自然空气中倾向于以氧化物的形式存在，不大可能长期保持为新鲜铜，因此需要对铜进行其他处理，以保证良好的可焊性或电性能；

常见PCB表面处理工艺如下表¹⁷⁾，

常用的为喷锡、OSP和沉金。从PCB厂家的报价看，喷锡最便宜，OSP其次，沉金最贵（随金价浮动）。

各工艺的具体介绍见PCB板常见的表面工艺介绍

镀金和沉金的详细区别见如何选择镀金或沉金表面处理？

镀层和SMT焊接不良的分析见PCB镀层与SMT焊接

OSP导致SMT焊接不良的分析见OSP表面处理PCB 焊接不良原因分析和改善对策

典型的4层通孔板主要制作工艺如下图所示¹⁸⁾，注意不同层数、过孔、工艺的流程是不同的，如有盲埋孔的话，则有二次钻孔；如六层板以上，则一般有二次层压。

科普视频见：pcb电路板的完整制造流程

板厂华秋电子的流程介绍视频见：华秋电子：【从零探索】PCB工艺系列

PCB加工出来之后，需要经过测试，以便筛选出不良板，比如短路、开路、漏电等。

测试的方法列表如下^{19) 20)}，常用的是小批量用AOI+飞针测试，大批量用AOI+治具测试，治具测试夹具的成本在千元左右。

对于飞针测试，有不同的方案，如充/放电时间法、电感测量法、电容测量法、相位差方法等，详见硬十：PCB的飞针测试

IPC-6012E标准：表面贴装元器件，最大弓曲扭曲0.75%；对于所有其他的PCB，最大弓曲扭曲0.75%。工厂一般要求是0.5%。

弓曲和扭曲是两种不同的变形（如下图），测试方法详见：蒋修国：谈一谈PCB翘曲度的标准以及如何测量

按照变形的来源，分别为PCB设计、加工、SMT、装配^{21) 22)}。

PCB设计：

• PCB板或拼版面积太大：减小面积，或增加PCB厚度。
• 板子太薄：不建议使用1mm以下厚度。
• 元器件重量分布不均匀：避免PCB中间过重，可把重的元器件放在拼版工艺边旁边。
• 铺铜面积不对称：对称面的铺铜尽量差异小，如单层贴片PCB，其另一面可考虑铺网格铜，减少铺铜面积。
• 过孔分布不均：过孔会限值板子涨缩，避免大面积密集过孔，避免孔径过大。
• V-Cut拼版：V-Cut地方连接弱，可优化V-Cut加强连接强度，减小V-Cut尺寸，或改为邮票孔等。

PCB加工

• 低Tg板材：Tg越低，其SMT高温时的变形量越大，可改为用中高Tg板材，但中高Tg板材成本高。
• 叠层不对称：例如6层板L1~L2和L5~L6，其使用的板材型号应该一致，铜厚也应相同。
• 工厂工艺问题：加工过程中层压、阻焊字符烘烤、存放等容易造成PCB变形，找板厂解决。

SMT贴片

• 贴片温度剧烈变化：降低温度变化的速度，这需要工厂贴片工程师确认，避免出现焊接问题。
• SMT终极改善方案：增加过炉托盘治具来改善，下方单层托盘无效的话， 则加上下上层，可明显改善由于PCB设计和加工出现的变形问题。

装配

• 底面不平整或者安装孔错位：更改结构或PCB，并预留一定的余量，以便两者适配。

起泡：一种表现为层压基材的任何层与层之间，或基材与导电薄膜或保护性图层之间的局部膨胀与分离的分层形式；

分层：印制板内基材的层间，基材与导电箔间或其它间的分离。

原因即对策如下²³⁾：

1. SMT焊接温度过高、变温过快：适当降低温度及其变化的速度。
2. PCB来料问题，如工艺不当、板材（低Tg或Td）差等：找板厂解决。
3. PCB存储不当，如时间过长、密封干燥不当导致内部水分过大：SMT贴片前烘烤PCB，详见博锐电路：PCB存放时间有多久。