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Lorsque la transition des matériaux de PCB fr - 4 vers des matériaux plus performants n'est généralement pas aussi simple qu'on pourrait le penser. Lorsque la transition est évidente, de nombreux problèmes inattendus peuvent devoir être résolus. Certains de ces problèmes peuvent être liés à la conception de circuits et d'autres au processus de fabrication de PCB.
La transition du matériau PCB fr - 4 au matériau PCB haute fréquence est nécessaire en raison de la perte de performance du circuit. Pour un circuit particulier, les pertes d'insertion acceptables peuvent varier d'une application à l'autre. Les pertes matérielles sont classées par facteur de perte (DF), ce qui est assez subjectif pour les matériaux à faible, moyenne et haute perte. Par expérience, cet article les classe comme suit: les matériaux à pertes élevées ont une valeur DF de 0015 ou plus, une valeur courante pour de nombreux matériaux fr - 4; Certains matériaux fr - 4 haute performance ont des pertes plus faibles, certains d'entre eux ont une valeur DF de 0010, ces matériaux sont classés comme matériaux à perte moyenne; Les matériaux à faibles pertes ont généralement une valeur DF inférieure ou égale à 0004; Matériaux à très faible perte il a un DF de 0002 ou moins. Il y a une zone grise entre les matériaux à faible et moyenne perte avec un DF allant de 0004 à 0010.
Outre les différences de pertes, le passage à des matériaux à haute fréquence peut nécessiter des changements de conception importants. Ces variations sont principalement dues au fait que le matériau fr - 4 a une constante diélectrique (DK) d'environ 4,2 - 4,5, alors que de nombreux stratifiés haute fréquence ont des valeurs DK très faibles. Les variations de DK peuvent entraîner des différences d'impédance, il est donc souvent nécessaire de modifier la disposition du câblage dans la conception. De plus, l'épaisseur du stratifié fr - 4 peut ne pas varier avec l'épaisseur attendue du stratifié pour conserver l'épaisseur souhaitée du stratifié.
Un autre problème est lié au processus de fabrication de PCB. Certains matériaux haute fréquence sont à base de PTFE, ce qui peut nécessiter des paramètres de traitement différents de ceux du matériau fr - 4.
Fr - 4 a d'autres facilitateurs. En raison des besoins de l'industrie des hautes fréquences, les tolérances DK sont plus strictes que celles du fr - 4 pour la plupart des matériaux haute fréquence et le contrôle de l'épaisseur du substrat est également plus strict. Ces propriétés de stratifié strictement contrôlées sont très bénéfiques pour la construction de plaques à impédance étroite et contrôlable. En outre, les matériaux haute fréquence sont généralement réalisés avec une très faible hygroscopicité, ce qui peut être plus important pour le gain de performance que le DF inférieur du matériau pour certaines applications. En outre, les matériaux à haute fréquence sont généralement fabriqués avec un coefficient de température à faible constante diélectrique (tcdk), qui est une mesure de la variation de la constante diélectrique en fonction de la température. Pour certaines applications, tcdk peut être plus important que les pertes, ce qui est une autre raison d'utiliser des stratifiés haute fréquence.
Heureusement, de nouveaux matériaux de PCB sont en constante évolution, dont beaucoup sont des ponts entre les matériaux de PCB fr - 4 et les matériaux de PCB haute fréquence. Par exemple, le Rogers Kappa 438 Gamma possède de nombreuses caractéristiques similaires à celles du fr - 4, tout en offrant de nombreux avantages liés aux matériaux haute fréquence. Sa valeur DF de 0005 n'est pas inférieure à celle des matériaux à faible perte réelle, mais il y a une nette amélioration des pertes par rapport aux matériaux fr - 4 à perte moyenne ou élevée. Kappa 438 Gamma il a été développé pour avoir le même DK que de nombreux matériaux fr - 4 couramment utilisés, avec un DK de 4,38, ce qui signifie qu'il peut être utilisé sans changement majeur dans la conception du circuit lors du remplacement du fr - 4. En outre, sa tolérance DK est plus stricte que la plupart des matériaux fr - 4 avec une précision de ± 0,05. Kappa 438 Gamma son cte est dans la gamme des structures PCB avancées et peut utiliser le même procédé que le fr - 4.
Bien sûr, pour les structures de PCB, lors du remplacement par un matériau différent, il est conseillé aux fabricants de PCB d'optimiser le processus du matériau dans chaque structure spécifique. Mais la bonne nouvelle est que si vous devez passer du fr - 4 à des matériaux à haute fréquence et à faible perte, les techniciens ont encore beaucoup de choix.
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