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Recientemente, los clientes de la fábrica de placas flexibles rígidas estipularon que la constante dieléctrica de fr4 debe ser de 4,5. Sin embargo, el fabricante no puede garantizar que el valor DK de fr4 sea tan preciso. Hoy le explicaré por qué los valores de la constante dieléctrica (dk) de fr4 (laminado de cobre recubierto de resina de fibra de vidrio) suelen estar marcados entre 4,2 y 4,8.
La adición de vidrio tejido al material de placa de circuito impreso (pcb) puede mejorar la resistencia estructural del material. ¿Esto ayuda a mejorar la estabilidad mecánica de los laminados, pero ¿ tiene esto algún efecto en el comportamiento eléctrico del material? Uno de los problemas clásicos de los paneles de PCB laminados reforzados con vidrio tejido es que el "efecto de tejido de vidrio" puede tener un impacto negativo en las propiedades eléctricas de los circuitos de alta velocidad o alta frecuencia procesados en estos laminados.
De acuerdo con el sistema de resina específico del laminado de fibra de vidrio, la constante dieléctrica (dk) de este material cambia en realidad con la posición de una manera muy pequeña y cíclica. Estas comunidades con diferentes valores de DK pueden ser causadas por estructuras de tejido físico únicas de fibra de vidrio, en las que el tejido de fibra de vidrio está hecho de haces de fibra de vidrio y hay pequeñas áreas abiertas entre los haces de vidrio. Entre ellos, el DK de los haces de fibra de vidrio suele ser de aproximadamente 6, y el DK de los laminados en la zona de apertura entre los haces es mucho menor que el de los haces de fibra de vidrio, generalmente alrededor de 3. Debido a que la resistencia de las líneas de transmisión de alta velocidad / alta frecuencia depende en gran medida de dk, la variación del valor de DK ha sido un problema para los ingenieros de diseño de circuitos que utilizan laminados de vidrio tejidos.
Los laminados preimpregnados y recubiertos de cobre son lo que solemos llamar PP y placas centrales. El Medio es una mezcla de resina epoxi y tela de fibra de vidrio. (placa de circuito impreso rígida)
Hay muchos tipos de láminas de vidrio, cada una con un grosor y un tamaño de tejido diferentes. La siguiente es una lista de algunos modelos de fibra de vidrio comúnmente utilizados en fábricas de placas flexibles rígidas. Puedes ver la tela de fibra de vidrio en forma de cuadrícula muy intuitivamente. Algunos modelos tienen ventanas vacías grandes y otros tienen ventanas vacías muy pequeñas.
Para los efectos específicos del efecto de fibra de vidrio, consulte las siguientes ilustraciones, que son el impacto en la resistencia, el impacto en el retraso y el impacto en la pérdida.
Cabe señalar que el efecto de fibra de vidrio tiene el mayor impacto en las trayectorias largas de alta velocidad, y los sistemas de baja velocidad o las trayectorias muy cortas pueden ser ignorados.
Aquí hay un ejemplo de cómo la fibra de vidrio afecta al circuito de transmisión de microstrip: considere un laminado recubierto de cobre de doble cara, cuya parte superior e inferior (transmisión de señal y plano de tierra de microstrip), cuya dirección del eje Z (espesor) es de 10 ghz. la constante dieléctrica DK es de 3,0. Por lo general, a frecuencias más altas, como la frecuencia de ondas milimétricas (30 GHz y más), los cambios en DK pueden afectar las propiedades del material. Por ejemplo, una cuarta parte de la longitud de onda de la señal transmitida por el circuito a 77 GHz es de aproximadamente 0024 pulgadas, lo que significa que una octava parte de la longitud de onda es de 0012 pulgadas. En teoría, cuando las ondas electromagnéticas se encuentran con cualquier tipo de cambio DK en su medio de transmisión a una longitud de onda superior a una cuarta parte de la frecuencia de interés, la propagación de las ondas electromagnéticas se destruirá y puede resonar.
La experiencia práctica ha demostrado que incluso las anomalías de una octava parte de la longitud de onda pueden causar problemas de propagación de ondas electromagnéticas. Los laminados de circuito con una octava o mayor longitud de onda en un haz de vidrio o vidrio pueden verse afectados por la distribución del haz de vidrio (y las variaciones correspondientes de dk), lo que conduce a propiedades irregulares. Teniendo en cuenta los tipos de vidrio que se pueden utilizar para reforzar diferentes laminados de circuitos, no es raro que algunos de estos tipos de vidrio tengan una octava de longitud de onda o una brecha mayor a 77 GHz (0012 pulgadas).
Esto puede significar que la longitud de onda de la onda milimétrica es muy pequeña y cuando su tamaño es equivalente a la "brecha" de la fibra de vidrio fr4, su fluctuación DK cambia mucho. Es una de las razones por las que el fr4 no es adecuado para circuitos de ondas milimétricas.
En cuanto a las contramedidas, se trata principalmente de la selección de materiales, la evasión de diseño y la evasión de producción. Elusión de la selección de materiales:
1: use paños de fibra de vidrio y pequeñas ventanas vacías. También se llama tela de vidrio plano, tela de fibra abierta, etc. evite la fluctuación de la constante dieléctrica efectiva de la ventana vacía de tela de vidrio desde la Fuente. Ejemplo: 1067 / 1078 / 2116, etc.
2: utilice varias coberturas PP para reducir la probabilidad de exposición de la ventana. Este método es factible. A menos que el Medio sea más grueso y necesite varias capas de cobertura de pp, mi opinión personal no es tan buena como la primera. Una es la cuestión del costo y la otra es la facilidad de deslizamiento al fabricar más de tres hojas de pp.
3: utilice una tela de fibra de vidrio de baja constante dieléctrica para reducir la diferencia entre la constante dieléctrica de fibra de vidrio y resina epoxi y reducir la diferencia entre la constante dieléctrica efectiva dentro y fuera de la ventana vacía. Nota: la tela de fibra de vidrio de baja constante dieléctrica generalmente solo está equipada con láminas de pérdida ultra bajas. En otras palabras, las láminas de alta velocidad generalmente se consideran de alto costo.
Elusión del diseño:
1: las señales importantes coinciden con líneas de cierto ángulo, 3 °, 7 °, 11 °, etc., básicamente no aumentan los costos, pero el diseño es más difícil de hacer, creo que todos los socios del diseño ya están preocupados por este odio.
2: el diseño del ángulo de rotación de las señales importantes aumenta la dificultad del diseño. El pequeño truco es girar todo el chip después de fanout.
3: después del diseño normal, gire el rompecabezas 7 ° En el juego de rompecabezas. Esto equivale a una operación de cableado de 7 ° en toda una página.
Evitar la producción:
El diseño normal permite a las fábricas de placas flexibles rígidas girar materiales durante la producción. La placa central que utilizamos se corta con materiales grandes. Este gran material es cuadrado. El Corte rotativo inevitablemente reducirá la utilización de la placa, y el PP también debe usar placas más grandes. Aumentará los costos de fabricación.
