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1., introduzione ad alta frequenza e ad alta velocità del materiale del bordo
Quando si seleziona il substrato utilizzato per PCB ad alta frequenza, le caratteristiche di variazione del materiale DK a frequenze diverse devono essere studiate appositamente. Per i requisiti della trasmissione del segnale ad alta velocità o del controllo caratteristico dell'impedenza, DF e la sua prestazione nelle condizioni di frequenza, temperatura e umidità sono studiati principalmente.
Nella condizione del cambiamento di frequenza, i valori di DK e DF del materiale generale del substrato cambiano notevolmente. Soprattutto nella frequenza da 1MHz a 1GHz, i loro valori DK e DF cambiano più chiaramente. Ad esempio, il materiale generale del substrato della fibra di vetro della resina epossidica (tipo generale FR-4) ha un valore DK di 4,7 alla frequenza di 1MHz e una variazione del valore DK di 4,19 alla frequenza di 1GHz. Sopra 1GHz, il suo valore DK cambia delicatamente. Ad esempio, a l0GHz, il valore DK di fr-4 è 4,15. Per i materiali del substrato con scheda ad alta frequenza e ad alta velocità, il valore DK cambia poco quando la frequenza cambia. Quando la frequenza cambia da 1MHz a 1GHz, il valore DK per lo più continua a cambiare nell'intervallo 0,02. Il valore DK ha una tendenza leggermente decrescente in diverse condizioni di frequenza da bassa a alta.
Il fattore di perdita medio (DF) del materiale del substrato generale è influenzato dal cambiamento di frequenza (specialmente il cambiamento nell'intervallo ad alta frequenza), e il cambiamento del valore del DF è maggiore di quello di DK. La regola del cambiamento tende ad aumentare. Pertanto, nel valutare le caratteristiche ad alta frequenza del materiale substrato, l'inchiesta dovrebbe concentrarsi sulla modifica del suo valore DF. Per i materiali del substrato con caratteristiche ad alta velocità e ad alta frequenza, ci sono due tipi diversi di materiali generali del substrato in termini di caratteristiche di variazione ad alta frequenza. Un tipo di materiale substrato ha un cambiamento molto piccolo nel valore (DF) con il cambiamento di frequenza. C'è anche un tipo di materiale di substrato nell'intervallo di cambiamento che è simile al tipo generale, ma il suo valore (DF) è inferiore.
2, PCB ad alta frequenza e introduzione ad alta velocità del panno della fibra di vetro del substrato
Il materiale rinforzato con fibra di vetro è il principale becchino della resistenza meccanica dei materiali compositi. In generale, la sua costante dielettrica è superiore a quella della matrice resina e occupa un contenuto di volume maggiore nei materiali compositi, quindi è il fattore principale che determina le proprietà dielettriche dei materiali compositi. Nella produzione della piastra rivestita in rame FR-4 è stato utilizzato il tradizionale panno in fibra di vetro E. Sebbene la prestazione completa del panno in fibra di vetro E sia buona e il prezzo di prestazione sia ideale, la proprietà dielettrica è scarsa e la costante dielettrica è alta (6,6), che influisce sulla sua applicazione nel campo dell'alta frequenza e dell'alta velocità.
Attualmente, la composizione del tessuto in fibra di vetro con composizione di silicati prodotta in tutti i paesi del mondo è approssimativamente la stessa, la sua composizione di base è SiO2, A1203, sistema ternario CaO, la percentuale di peso oscilla in una piccola gamma. A temperatura ambiente, silicio-ossigeno, boro ossigeno, alluminio ossigeno scheletro ioni difficilmente conducono elettricità. Tuttavia, quando la rete è riempita con cationi, specialmente ioni metallici alcalini, la struttura del reticolo viene interrotta agli ioni metallici alcalini, formando ioni debolmente collegati e generando polarizzazione termionica. Questo è il fattore principale che influenza le proprietà dielettriche del vetro. Attualmente, viene solitamente utilizzata la fibra di vetro E senza alcali, la cui costante dielettrica è 7,2 (1 MHz), che non può soddisfare i requisiti della scheda ad alta frequenza e ad alta velocità.
La prima opzione è sconcertante. Oltre alla fibra di vetro E, c'è anche la fibra di vetro D (DK= 4,7, L MHz), la fibra di vetro Q (DK= 3,9, L MHz), la fibra di vetro D e la fibra di vetro Q. Anche se hanno proprietà dielettriche eccellenti, hanno due svantaggi principali: (1) scarsa lavorabilità, usura sul pezzo (2) costo elevato, panno di vetro abbastanza E più di 10 volte il prezzo, uso da solo non è appropriato. Attraverso la selezione ragionevole di diversi tipi di fibra di vetro, è richiesto non solo di garantire eccellenti proprietà dielettriche basse e proprietà di lavorazione, ma anche di risolvere il problema dei costi della produzione industriale.
3, introduzione ad alta frequenza e ad alta velocità dell'imballaggio del substrato
I materiali di riempimento nella produzione di materiali substrati ad alta frequenza si riferiscono a materiali chimici utilizzati come riempitivi in resina oltre ai materiali in fibra rinforzata nella composizione dei materiali substrati. La proporzione di materiale di riempimento nella resina dell'intero materiale del substrato, varietà, tecnologia di trattamento superficiale e così via, influenzano tutti la costante dielettrica del materiale del substrato.
I riempitivi inorganici sono comunemente usati: talco, caolino, idrossido di magnesio, idrossido di alluminio, polvere di silice e allumina, ecc L'aggiunta di riempitivo può ridurre efficacemente l'igroscopicità del prodotto, per migliorare la resistenza al calore della piastra, allo stesso tempo, può anche ridurre il coefficiente di espansione termica della piastra. La resistenza al calore, la distribuzione delle dimensioni delle particelle, la durezza, il trattamento superficiale, l'uso della dispersione e altri fattori devono essere considerati nella selezione del riempitivo. A questo proposito, Hitachi Chemical ha sviluppato e applicato una nuova tecnologia del sistema di controllo dell'interfaccia, che consente all'interfaccia tra il riempitore e la resina di ottenere elevata dispersione e alto legame. Supera i problemi di imballaggio in resina, come agglomerazione, bassa dispersione e vuoto dopo la formazione della piastra.
4., introduzione ad alta frequenza e ad alta velocità della resina del substrato
Il materiale rinforzato con fibra di vetro è il principale becchino della resistenza meccanica dei materiali compositi. In generale, la sua costante dielettrica è superiore a quella della matrice resina e occupa un contenuto di volume maggiore nei materiali compositi, quindi è il fattore principale che determina le proprietà dielettriche dei materiali compositi. Nella produzione della piastra rivestita in rame FR-4 è stato utilizzato il tradizionale panno in fibra di vetro E. Sebbene la prestazione completa del panno in fibra di vetro E sia buona e il prezzo di prestazione sia ideale, la proprietà dielettrica è scarsa e la costante dielettrica è alta (6,6), che influisce sulla sua applicazione nel campo dell'alta frequenza e dell'alta velocità.
Attualmente, la composizione del tessuto in fibra di vetro con composizione di silicati prodotta in tutti i paesi del mondo è approssimativamente la stessa, la sua composizione di base è SiO2, A1203, sistema ternario CaO, la percentuale di peso oscilla in una piccola gamma. A temperatura ambiente, silicio-ossigeno, boro ossigeno, alluminio ossigeno scheletro ioni difficilmente conducono elettricità. Tuttavia, quando la rete è riempita con cationi, specialmente ioni metallici alcalini, la struttura del reticolo viene interrotta agli ioni metallici alcalini, formando ioni debolmente collegati e generando polarizzazione termionica. Questo è il fattore principale che influenza le proprietà dielettriche del vetro. Attualmente, viene solitamente utilizzata la fibra di vetro E senza alcali, la cui costante dielettrica è 7,2 (1 MHz), che non può soddisfare i requisiti del circuito ad alta frequenza e ad alta velocità.
La resina dell'estere del cianato (CE) è un genere di matrice della resina ad alte prestazioni sviluppata alla fine degli anni '70. Sotto l'azione del calore o del catalizzatore, la resina del CE è ciclizzata e rifilata per formare una macromolecola della struttura di rete contenente l'anello della triazina con un alto grado di reticolazione. La resina curabile del CE ha molte proprietà eccellenti: basso coefficiente dielettrico (2,8-3,2) e minima perdita dielettrica Tangente angolare (0,002 ~ 0,008); Alta resistenza al calore (Tg è 240 gradi Celsius-290 gradi Celsius); Basso assorbimento di umidità (< 1,5%); Piccolo coefficiente di espansione termica; Ottime proprietà meccaniche e di incollaggio. Ma la durezza della resina CE è scarsa e la temperatura di indurimento è troppo alta. La modifica della resina CE con la resina bismaleimidi è l'esempio più riuscito di modifica della resina CE applicata alla piastra bordata ad alta frequenza e ad alta velocità, che di solito è chiamata resina BT.
La resina epossidica tradizionale ha un grande contenuto di gruppi polari e le sue proprietà dielettriche sono scarse. I metodi di modifica abituali includono: aumentare il numero di catene ramificate, aumentare il volume libero del materiale e ridurre la concentrazione dei gruppi polari; La struttura del doppio legame è aggiunta alla resina epossidica per rendere le molecole della resina non facili da ruotare; O introdurre il gruppo che occupa un grande volume di spazio o resina polimerica non polare e PCB ad alta frequenza e materiale di scheda ad alta velocità per ridurre il contenuto del gruppo polare, migliorare le sue proprietà dielettriche.
