Толщина базового материала — это размер диэлектрического слоя (Dielectric layer) в фольгированном материале (copper-clad laminate, CCL), измеряемый между его основными поверхностями без учёта толщины нанесённой медной фольги (copper foil) и любых дополнительных покрытий. Этот параметр является одним из ключевых геометрических характеристик, определяющих механическую жёсткость, электрическую изоляцию и общую толщину готовой печатной платы. Стандартные значения толщины регламентируются спецификациями на материалы, такими как IPC-4101 и ГОСТ 10316-78.
Методы измерения и стандартизация
Измерение толщины базового материала проводится с помощью контактных микрометров (micrometer) или лазерных измерительных систем (laser gauges) на чистой, свободной от фольги и покрытий области материала. В международной практике толщина часто выражается в милах (mils, 1 mil = 0.001 дюйма = 25.4 мкм) или миллиметрах. Стандартные ряды толщин для популярных материалов (например, FR-4) включают значения 0.1 мм (≈4 mil), 0.2 мм, 0.4 мм, 0.6 мм, 0.8 мм, 1.0 мм, 1.2 мм, 1.6 мм, 2.0 мм и другие. Допуски на толщину устанавливаются производителем материала и стандартами, например, для FR-4 типичный допуск может составлять ±10% от номинала.
Влияние на проектирование и производство
Толщина диэлектрика оказывает прямое влияние на несколько аспектов конструкции и технологии:
-
Импеданс трассировки (trace impedance). Толщина диэлектрика между сигнальным проводником (signal layer) и опорной плоскостью (reference plane) является одним из основных параметров при расчёте волнового сопротивления (characteristic impedance) для высокоскоростных линий передачи (transmission lines).
-
Механическая прочность и жёсткость платы. Общая толщина конечной многослойной платы складывается из толщин всех внутренних диэлектриков (cores) и препрегов (prepregs). Выбор толщины определяет устойчивость платы к изгибу и вибрации, что важно для соответствия требованиям стандартов на механические испытания, например, ГОСТ Р 55744-2013.
-
Тепловое сопротивление (thermal resistance). Более толстый диэлектрик может ухудшать отвод тепла от компонентов к теплоотводящим слоям или корпусу.
-
Технологичность обработки. При сверлении (drilling) и фрезеровании (routing) толстые материалы требуют особых режимов обработки для предотвращения сколов (breakout) и расслоения (delamination).
Контроль в контрактном производстве
В контрактном производстве контроль толщины базового материала является частью процедур входящего контроля (incoming inspection). Проверка проводится выборочно для каждой поступившей партии ламинатов и препрегов. Несоответствие заявленной толщине может привести к нарушению электрических параметров (импеданса), проблемам при ламинировании многослойных плат и, как следствие, к браку. Поэтому производители плат строго следуют спецификациям, а в конструкторской документации обязательно указывается не только общая толщина платы, но и требования к толщинам отдельных диэлектрических слоёв.
Источники: Стандарты IPC-4101, IPC-2221, ГОСТ 10316-78, технические паспорта (data sheets) производителей базовых материалов.