Hochgeschwindigkeits-PCB

Was ist High Speed PCB?

Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte verwendet eine solche Leiterplatte, die Hochgeschwindigkeitsschaltung genannt wird, wenn die Frequenz der digitalen Logikschaltung 45 MHZ~50 MHZ erreicht oder überschreitet, und die Schaltung, die auf dieser Frequenz arbeitet, macht bereits ein Drittel des gesamten elektronischen Systems aus.

Wie wählt man PCB-Material für Hochgeschwindigkeitsdesign？

High Speed PCB Material Anforderungen sind wie folgt:

1. Geringer Verlust, CAF Wärmebeständigkeit und mechanische Zähigkeit (Haftung) (gute Zuverlässigkeit)

2. Stabile Dk-DF-Parameter (kleiner Variationskoeffizient mit Frequenz und Umgebung)

3. Kleine Toleranz der Materialdicke und des Leimgehaltes (gute Impedanzkontrolle)

4. Geringe Oberflächenrauheit der Kupferfolie (reduzieren Verlust)

5. Versuchen Sie, Glasfasergewebe mit flachen Fenstern zu wählen (reduzieren Sie Schräge und Verlust)

Die Integrität des Hochgeschwindigkeitssignals hängt hauptsächlich mit der Konsistenz von Impedanz, Übertragungsleitungsverlust und Zeitverzögerung zusammen. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Signalintegrität gewährleistet werden kann, wenn die entsprechende Wellenform und das Augendiagramm am Empfangsende empfangen werden können. Daher sind die wichtigsten Parameterindizes der PCB-Materialauswahl der Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltung DK, DF, Verlust usw.

Ob analoge Schaltung oder digitale Schaltung, die dielektrische Konstante DK des Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenmaterials ist ein wichtiger Parameter für die Materialauswahl, da der DK-Wert eng mit dem tatsächlichen Schaltungsimpedanzwert zusammenhängt, der auf das Material angewendet wird. Wenn sich der DK-Wert des Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenmaterials ändert, ob er sich mit Frequenz oder Temperatur ändert, ändert sich die Übertragungsleitungsimpedanz der Schaltung unerwartet, was sich nachteilig auf die Signalübertragungsleistung der Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltung auswirkt. Wenn die DK des Leiterplattenmaterials unterschiedliche Werte für harmonische Komponenten unterschiedlicher Frequenzen aufweist, hat die Impedanz auch unterschiedliche Widerstandswerte bei verschiedenen Frequenzen. Die unerwartete Änderung des DK-Werts und der Impedanz führt zu einem gewissen Grad an Verlust und Frequenzversatz von Oberschwingungskomponenten, verzerrt die analogen Oberschwingungskomponenten von Hochgeschwindigkeits-Digitalsignalen und verringert dann die Integrität des Signals.

Die Dispersion, die eng mit dem DK-Wert verbunden ist, ist auch eine Eigenschaft von Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenmaterialien. Je kleiner die Änderung des DK-Werts mit Frequenz, desto kleiner die Streuung und desto besser die Anwendung von Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen. Die Polarisierung von dielektrischen Materialien, der Verlust von Hochgeschwindigkeits-PCB-Materialien und die Oberflächenrauheit von Hochfrequenz-Kupferleitern verursachen die Dispersion der Schaltung. Daher muss der DK-Wert von Hochgeschwindigkeitsmaterialien stabil sein. Je kleiner die Schwankungsschwankungen bei unterschiedlichen Frequenzbändern und Temperaturen, desto besser.

Hochgeschwindigkeits-PCB-Übertragungsleitungsverlust umfasst normalerweise dielektrischen Verlust, Leiterverlust und Strahlungsverlust

Dielektrischer Verlust kann auch Isolationsverlust genannt werden. Der Isolationsverlust des Hochgeschwindigkeits-PCB-Signals steigt mit der Zunahme der Frequenz, insbesondere mit der Änderung der Frequenz der Oberschwingungskomponente des Hochgeschwindigkeits-Digitalsignals, es wird eine ernsthafte Amplitudendämpfung produzieren, die zu der Verzerrung des Hochgeschwindigkeits-Digitalsignals führt. Der dielektrische Verlust ist direkt proportional zur Signalfrequenz, der Quadratwurzel der dielektrischen Konstante DK der Isolierschicht und dem dielektrischen Verlustfaktor DF der Isolierschicht.

Der Leiterverlust hängt mit der Art des Leiters (verschiedene Typen haben unterschiedlichen Widerstand), der Isolierschicht und der physikalischen Größe des Leiters zusammen und ist direkt proportional zur Quadratwurzel der Frequenz; Bei der Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten wird der Haupteinfluss der Verwendung verschiedener Substrate auf den Leiterverlust durch Hauteffekt und Oberflächenrauheit verursacht. Bei Verwendung unterschiedlicher Kupferfolie ist die Oberflächenrauheit der Signalleitung unterschiedlich. Beeinflusst von Hauteffekttiefe, beeinflusst die Länge des Kupferzahns der Kupferfolie direkt die Übertragungsqualität des Hochgeschwindigkeitssignals. Je kürzer die Länge des Kupferzahns, desto besser die Übertragungsqualität des Hochgeschwindigkeitssignals.

Der Strahlungsverlust von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten hängt mit den dielektrischen Eigenschaften zusammen und ist direkt proportional zur dielektrischen Konstante DK, dem dielektrischen Verlustfaktor DF und der Quadratwurzel der Frequenz.

Panasonic M6 High Speed PCB Material Allgemeine Eigenschaften

Welche Materialien werden für Ihre Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte verwendet?

Die übliche Antwort lautet FR4. Die Leiterplatte, von der wir sprechen, bezieht sich in der Regel auf das Substrat. Es besteht tatsächlich aus Kupferfolie und Prepreg, und es gibt viele Klassifizierungen von Kupferfolie und Prepreg nach verschiedenen Anwendungen.

FR4 verwendet Epoxid oder modifiziertes Epoxidharz als Klebstoff und Glasfasergewebe als eine Art Verstärkungsmaterial. Das heißt, solange das Material dieses Systems verwendet wird, kann es FR4 genannt werden, so ist FR4 der allgemeine Begriff für dieses Harzsystem. Leiterplatten mit FR4-Materialien sind derzeit die weltweit größte und am häufigsten verwendete Art von Leiterplatten.

Generell wird FR4 nach folgenden Typen klassifiziert.

1. Entsprechend der Benennung und Klassifizierung des Glasfasergewebes, wie:

106, 1067, 1080, 1078, 2116, 2113, 3313, 7628, etc.

Dies sind häufig verwendete Glastuchtypen, natürlich gibt es andere. Jede Art von Glastuch ist in der IPC-Spezifikation definiert. Daher ist die gleiche Art von Glasgewebe, die von verschiedenen Leiterplattenherstellern verwendet wird, im Grunde nicht viel anders, weil Glasgewebe auch viele Leiterplattenhersteller hat, aber die gleiche Art von Glasgewebe, die von verschiedenen Leiterplattenherstellern bereitgestellt wird, muss die Anforderungen der IPC-Spezifikation erfüllen.

2. Klassifiziert nach Glasart

E-Glas (E-Glas): E steht für elektrisch, d.h. elektrisches Isolierglas. Es ist ein Calciumaluminosilikatglas mit geringem Alkalimetalloxidgehalt (im Allgemeinen weniger als 1%) und wird daher auch alkalifreies Glas genannt. Hat einen hohen Widerstand. E-Glas ist jetzt die am häufigsten verwendete Komponente von Glasfasern geworden, und viele PCB-Materialien verwenden im Allgemeinen E-Glas, sofern nicht anders angegeben.

NE-Glas (NE-Glas): Auch Low-Dk-Glas genannt, ist es ein niedrig-dielektrisches Faserglas entwickelt von Japan Nitto Textile Co., Ltd., seine dielektrische Konstante ε (1MHz) ist 4.6 (E-Glas ist 6.6), und der Verlustfaktor Die tanδ (1MHz) ist 0.0007 (E-Glas ist 0.0012), und NE-Glasmaterialien werden häufig verwendet wie M7NE, IT968SE und IT988GSE.

3. Entsprechend dem Harzsystem, das vom PCB-Lieferanten und seiner Leistungsklassifizierung verwendet wird:

Iteq High Speed PCB Material:

IT180A/IT170GRA1/IT958G/IT968/IT968SE/IT988GSE

Tuc High Speed PCB Material:

Tu862HF/Tu872LK/Tu872SLK/Tu872SLK-SP/Tu883/Tu933+

Panasonic High Speed PCB Material:

Megtron4/M4S/Megtron6/M6G/M7E/M7NE

Park Meteorwave Serie:

MW1000/2000/3000/4000/8000

PCB-Material der hohen Geschwindigkeit ShengYi: S1000-2 (M)/S7439/S6, etc.

Rogers High Speed PCB Material: RO4003/RO3003/RO4350B (RF Materialien), etc.

4. Klassifizierung nach Verlustniveau

Es kann in gewöhnliche Verlustbögen (Dfâ­¥0.02), mittlere Verlustbögen (0.01

5. Klassifizierung nach flammhemmender Leistung

Flammhemmender Typ (UL94-VO, UL94-V1) und nicht flammhemmender Typ (UL94-HB Klasse)

Nachdem Sie die obige Einführung gelesen haben und zur vorherigen Frage in unserem Artikel zurückkehren, welche Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte verwenden Sie normalerweise? Natürlich möchte ich den Namen des Materials hören, das dem Harzsystem und der Leistung entspricht, die vom Leiterplattenlieferanten verwendet wird, wie IT180A/S1000-2/IT968/M4S, etc. Entsprechend verschiedenen Verlusten und Materialien von verschiedenen Herstellern, basiert es hauptsächlich auf gemeinsamen Medium- und Hochgeschwindigkeitsplatten, die niedrigere Verluste als gewöhnliche FR4 haben, während gewöhnliche FR4, wie IT180A, S1000-2/M, Tu752/768, etc., im Grunde wenig Unterschied in Df haben. Es ist auch das Hi-Tg Board, das wir derzeit am meisten verwenden, Panasonic Megtron6/M6G, das für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten verwendet wird.

High Speed PCB Design, High Speed PCB Layout

Um eine hochwertige Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte zu entwerfen, sollten wir Signalintegrität und Netzintegrität berücksichtigen. Wir kennen jedoch den Unterschied zwischen Hochgeschwindigkeitssignal und Hochfrequenzsignal und verstehen den Unterschied zwischen Hochgeschwindigkeitssignal und Hochfrequenzsignal im PCB-Design. Obwohl das direkte Ergebnis von der Signalintegrität ist, dürfen wir das Design der Leistungsintegrität nicht ignorieren. Weil die Leistungsintegrität direkt die Signalintegrität der endgültigen Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte beeinflusst.

Beim Entwurf und Bau von Leiterplattenstacks müssen Materialfragen Vorrang eingeräumt werden. 5g PCB muss alle Spezifikationen erfüllen, wenn Signalübertragung getragen und empfangen wird, elektrische Verbindung bereitstellt und Steuerung für bestimmte Funktionen bereitstellt. Darüber hinaus müssen Herausforderungen im PCB-Design angegangen werden, wie die Aufrechterhaltung der Signalintegrität bei hoher Geschwindigkeit, das Wärmeableitungsmanagement und die Vermeidung elektromagnetischer Interferenzen (EMI) zwischen Daten und Leiterplatten

Höhere Frequenzen erfordern die Verwendung geeigneter Materialien in der Leiterplatte, um sowohl niedrigere als auch höhere Signale ohne Signalverlust und EMI zu erfassen und zu übertragen. Ein weiteres Problem ist, dass das Gerät leichter, tragbarer und kleiner wird. Aufgrund der strengen Gewichts-, Größen- und Platzbeschränkungen müssen Leiterplattenmaterialien flexibel und leicht sein, um alle mikroelektronischen Geräte auf der Leiterplatte unterzubringen.

Für Leiterplattenkupferverdrahtung müssen dünnere Verdrahtungen und eine strengere Impedanzkontrolle befolgt werden. Das traditionelle Subtraktionsätzverfahren für 3G- und 4G-Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten kann auf einen modifizierten Semiadditionsprozess umgestellt werden. Diese verbesserten Semiadditionsverfahren sorgen für genauere Spuren und glattere Wände.

Auch Materialien und Substrate werden neu gestaltet. Leiterplattenunternehmen untersuchen Materialien mit dielektrischen Konstanten bis zu 3, da die Standardmaterialien für Low-Speed-Leiterplatten normalerweise 3,5 bis 5,5 sind. Stärkeres Glasfasergeflecht, geringerer Verlustfaktor, Verlustmaterial und Kupfer mit niedrigem Profil werden auch die Wahl der Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte für digitale Signale sein, um Signalverlust zu verhindern und die Signalintegrität zu verbessern.

Übersprechen und parasitäre Kapazität sind die Hauptprobleme von Leiterplatten. Um mit Übersprechen und EMI zu umgehen, die durch analoge und digitale Frequenzen auf der Platine verursacht werden, wird dringend empfohlen, separat zu routen. Die Verwendung von Mehrschichtplatinen bietet eine bessere Vielseitigkeit, um festzulegen, wie Hochgeschwindigkeits-Routing platziert werden kann, um die Pfade von analogen und digitalen Rücksignalen voneinander fernzuhalten, während AC- und DC-Schaltungen getrennt bleiben. Eine erhöhte Abschirmung und Filterung beim Anordnen von Komponenten sollte auch die Menge an natürlichen EMI auf der Leiterplatte reduzieren.

Um sicherzustellen, dass es keine Defekte und ernsthafte Kurzschlüsse oder offene Schaltungen auf der Kupferoberfläche gibt, wird das fortschrittliche automatische optische Inspektionssystem (AIO) mit höheren Funktionen und 2D-Messung verwendet, um die Leiterführung zu überprüfen und zu messen. Diese Technologien helfen Leiterplattenherstellern bei der Suche nach möglichen Signalverschlechterungsrisiken.

Eine höhere Signalgeschwindigkeit führt dazu, dass mehr Wärme durch den Strom durch die Leiterplatte erzeugt wird. Leiterplattenmaterialien für dielektrische Materialien und Kernsubstratschichten müssen vollständig mit der hohen Geschwindigkeit umgehen, die von der 5g-Technologie benötigt wird. Wenn das Material nicht ausreicht, kann es zu Kupferverdrahtung, Schälen, Schrumpfen und Verzug führen, da diese Probleme zu PCB-Verschlechterung führen.

Um mit diesen höheren Temperaturen fertig zu werden, müssen sich die Hersteller auf die Materialauswahl konzentrieren, um die Probleme der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmekoeffizienten zu lösen. Materialien mit höherer Wärmeleitfähigkeit, ausgezeichneter Wärmeübertragung und konstanter Dielektrizitätskonstante müssen verwendet werden, um gute Leiterplatten zu produzieren.

High-Speed PCB Design ist ein sehr komplexer Designprozess. Es gibt viele Faktoren, die beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Design berücksichtigt werden müssen, die sich manchmal entgegengesetzt sind. Wenn die Hochgeschwindigkeitsgeräte dicht nebeneinander angeordnet sind, obwohl die Verzögerung reduziert werden kann, können Übersprechen und signifikante thermische Effekte auftreten. Daher ist es bei der Konstruktion notwendig, verschiedene Faktoren abzuwägen und einen umfassenden Kompromiss zu treffen; Es erfüllt nicht nur die Designanforderungen, sondern reduziert auch die Designkomplexität. Die Annahme von Hochgeschwindigkeits-Design-PCB-Mitteln stellt die Steuerbarkeit des Designprozesses dar. Nur steuerbar kann zuverlässiges und erfolgreiches High-Speed-PCB-Design sein!

Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte, auch bekannt als Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte oder Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte, ist eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte, die aus Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenmaterial hergestellt wird, mit hoher Geschwindigkeit, hoher Zuverlässigkeit, geringer Verzögerung, großer Kapazität, hoher Bandbreite und anderen Funktionen.

Hochgeschwindigkeits-PCB ist in der 5G-Kommunikation wie 5G-Basisstationen und großem Computer weit verbreitet. Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte ist auch eines der Kernprodukte von IPCB. IPCB kann Benutzern Hochgeschwindigkeits-PCB-Design, Hochgeschwindigkeits-PCB-Proben, Hochgeschwindigkeits-PCB-Herstellung, SMT von Hochgeschwindigkeits-PCB und PCB-Montagedienste zur Verfügung stellen. Wenn Sie Hochfrequenz-Leiterplattenherstellung benötigen, wenden Sie sich bitte an IPCB.