PCB ad alta velocità

Che cosa è PCB ad alta velocità?

Il PCB ad alta velocità utilizza un tale circuito stampato, che è chiamato circuito ad alta velocità se la frequenza del circuito logico digitale raggiunge o supera 45 MHZ ~ 50 MHZ e il circuito che lavora su questa frequenza rappresenta già un terzo dell'intero sistema elettronico.

Come scegliere il materiale PCB per la progettazione ad alta velocità

I requisiti di materiale PCB ad alta velocità sono i seguenti:

1. Bassa perdita, CAF / resistenza al calore e tenacità meccanica (adesione) (buona affidabilità)

2. parametri stabili Dk / DF (piccolo coefficiente di variazione con frequenza e ambiente)

3. Piccola tolleranza dello spessore del materiale e del contenuto della colla (buon controllo di impedenza)

4. bassa rugosità superficiale della lamina di rame (ridurre la perdita)

5. Prova a scegliere il panno in fibra di vetro con le finestre piatte (ridurre la distorsione e la perdita)

L'integrità del segnale ad alta velocità è principalmente correlata alla consistenza dell'impedenza, perdita della linea di trasmissione e ritardo temporale. Si può considerare che l'integrità del segnale può essere garantita se la forma d'onda appropriata e il diagramma oculare possono essere ricevuti all'estremità ricevente. Pertanto, gli indici principali dei parametri della selezione del materiale PCB del circuito digitale ad alta velocità sono DK, DF, perdita, ecc.

Che si tratti di circuito analogico o di circuito digitale, la costante dielettrica DK del materiale PCB ad alta velocità è un parametro importante per la selezione del materiale, perché il valore DK è strettamente correlato al valore effettivo di impedenza del circuito applicato al materiale. Quando il valore DK del materiale PCB ad alta velocità cambia, se cambia con la frequenza o la temperatura, l'impedenza della linea di trasmissione del circuito cambierà inaspettatamente, il che avrà un impatto negativo sulle prestazioni di trasmissione del segnale del circuito digitale ad alta velocità. Se il DK del materiale PCB presenta valori diversi per componenti armonici di frequenze diverse, l'impedenza avrà anche valori di resistenza diversi a frequenze diverse. Il cambiamento inaspettato del valore DK e dell'impedenza porterà ad un certo grado di perdita e offset di frequenza dei componenti armonici, distorcono i componenti armonici analogici dei segnali digitali ad alta velocità e quindi riducono l'integrità del segnale.

La dispersione strettamente correlata al valore DK è anche una caratteristica dei materiali PCB ad alta velocità. Minore è la variazione del valore DK con la frequenza, minore è la dispersione e migliore è l'applicazione dei circuiti digitali ad alta velocità. La polarizzazione dei materiali dielettrici, la perdita di materiali PCB ad alta velocità e la rugosità superficiale dei conduttori in rame ad alta frequenza causeranno la dispersione del circuito. Pertanto, il valore DK dei materiali ad alta velocità deve essere stabile. Sotto diverse bande di frequenza e temperature, minore è la fluttuazione di variazione, meglio è.

La perdita della linea di trasmissione PCB ad alta velocità include solitamente la perdita dielettrica, la perdita del conduttore e la perdita di radiazione

La perdita dielettrica può anche essere chiamata perdita di isolamento. La perdita di isolamento del segnale PCB ad alta velocità aumenta con l'aumento della frequenza, specialmente con il cambiamento di frequenza della componente armonica di alto ordine del segnale digitale ad alta velocità, produrrà una seria attenuazione di ampiezza, con conseguente distorsione del segnale digitale ad alta velocità. La perdita dielettrica è direttamente proporzionale alla frequenza del segnale, alla radice quadrata della costante dielettrica DK dello strato isolante e al fattore dielettrico di perdita DF dello strato isolante.

La perdita del conduttore è correlata al tipo di conduttore (diversi tipi hanno resistenza diversa), strato isolante e dimensione fisica del conduttore ed è direttamente proporzionale alla radice quadrata della frequenza; Nella produzione di PCB ad alta velocità, l'influenza principale dell'uso di substrati diversi sulla perdita del conduttore è causata dall'effetto della pelle e dalla rugosità superficiale. Quando si utilizza un foglio di rame diverso, la rugosità superficiale della linea del segnale è diversa. Colpito dall'effetto/profondità della pelle, la lunghezza del dente di rame della lamina di rame influenzerà direttamente la qualità di trasmissione del segnale ad alta velocità. Più breve è la lunghezza del dente di rame, migliore è la qualità di trasmissione del segnale ad alta velocità.

La perdita di radiazione del PCB ad alta velocità è correlata alle caratteristiche dielettriche ed è direttamente proporzionale alla costante dielettrica DK, al fattore di perdita dielettrica DF e alla radice quadrata di frequenza.

Proprietà generali del materiale PCB ad alta velocità Panasonic M6

Quali sono i materiali utilizzati per il vostro PCB ad alta velocità?

La risposta abituale è FR4. La scheda PCB di cui stiamo parlando di solito si riferisce al substrato. In realtà è composto da lamina di rame e prepreg, e ci sono molte classificazioni di lamina di rame e Prepreg secondo diverse applicazioni.

FR4 utilizza resina epossidica o epossidica modificata come adesivo e panno in fibra di vetro come tipo di materiale di rinforzo. Vale a dire, finché il materiale di questo sistema viene utilizzato, può essere chiamato FR4, quindi FR4 è il termine generale per questo sistema di resina. Le schede stampate che utilizzano materiali FR4 sono attualmente il tipo di schede stampate più grande e più utilizzato al mondo.

Generalmente, FR4 sarà classificato secondo i seguenti tipi.

1. secondo la denominazione e la classificazione della tessitura del tessuto della fibra di vetro, come ad esempio:

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

Questi sono comunemente usati tipi di panno di vetro, naturalmente ce ne sono altri. Ogni tipo di panno di vetro è definito nella specifica IPC. Pertanto, lo stesso tipo di panno di vetro utilizzato da diversi produttori di PCB non è fondamentalmente molto diverso, perché il panno di vetro ha anche molti produttori di PCB, ma lo stesso tipo di panno di vetro fornito da diversi produttori di PCB deve soddisfare i requisiti della specifica IPC.

2. Classificato secondo il tipo di vetro

E-glass (E-glass): E sta per elettrico, che significa vetro isolante elettrico. È un vetro alluminosilicato di calcio con poco contenuto di ossido metallico alcalino (generalmente inferiore all'1%), quindi è anche chiamato vetro senza alcali. Ha un'elevata resistenza. Il vetro elettronico ora è diventato il componente più comunemente usato della fibra di vetro e molti materiali PCB generalmente utilizzano il vetro elettronico se non diversamente specificato.

Vetro NE (vetro NE): Chiamato anche vetro low-Dk, è un vetro a fibra dielettrica a basso contenuto sviluppato da Japan Nitto Textile Co., Ltd., la sua costante dielettrica ε (1MHz) è 4,6 (vetro E è 6,6), e il fattore di perdita Il tanÎ ' (1MHz) è 0,0007 (vetro E è 0,0012), e i materiali NE-vetro sono comunemente usati come M7NE, IT968SE e IT988GSE.

3. secondo il sistema di resina utilizzato dal fornitore di PCB e la sua classificazione di prestazione:

Materiale PCB ad alta velocità Iteq:

IT180A/IT170GRA1/IT958G/IT968/IT968SE/IT988GSE

Tuc materiale PCB ad alta velocità:

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

Materiale PCB ad alta velocità Panasonic:

Megtron4/M4S/Megtron6/M6G/M7E/M7NE

Serie Park Meteorwave:

MW1000/2000/3000/4000/8000

Materiale ad alta velocità del PWB di ShengYi: S1000-2 (M)/S7439/S6, ecc.

Materiale PCB ad alta velocità di Rogers: RO4003/RO3003/RO4350B (materiali RF), ecc.

4. Classificazione in base al livello di perdita

Può essere diviso in foglio di perdita ordinario (Df⸥0,02), foglio di perdita media (0,01

5. Classificazione in base alle prestazioni ignifughe

Tipo ignifugo (UL94-VO, UL94-V1) e tipo non ignifugo (grado UL94-HB)

Dopo aver letto l'introduzione di cui sopra, tornando alla domanda precedente nel nostro articolo, quale scheda PCB ad alta velocità usi di solito? Naturalmente voglio sentire il nome del materiale corrispondente al sistema di resina e alle prestazioni utilizzate dal fornitore di schede PCB, come IT180A/S1000-2/IT968/M4S, ecc Secondo le diverse perdite e materiali di diversi produttori, si basa principalmente su piastre comuni a media e alta velocità che hanno perdite inferiori rispetto al normale FR4, mentre FR4 ordinario, come IT180A, S1000-2/M, Tu752/768, ecc., fondamentalmente hanno poca differenza in Df. È anche la scheda Hi-Tg che attualmente utilizziamo di più, Megtron6/M6G di Panasonic, che viene utilizzata per PCB ad alta velocità.

Progettazione PCB ad alta velocità, layout PCB ad alta velocità

Per progettare un PCB ad alta velocità di alta qualità, dovremmo considerare l'integrità del segnale e l'integrità di potenza. Tuttavia, conosciamo la differenza tra segnale ad alta velocità e segnale ad alta frequenza e comprendiamo la differenza tra segnale ad alta velocità e segnale ad alta frequenza nella progettazione PCB. Sebbene il risultato diretto sia dall'integrità del segnale, non dobbiamo ignorare la progettazione dell'integrità dell'alimentazione. Perché l'integrità di potenza influisce direttamente sull'integrità del segnale del PCB ad alta velocità finale.

Durante la progettazione e la costruzione di pile PCB, la priorità deve essere data ai problemi materiali. Il PCB 5g deve soddisfare tutte le specifiche quando trasporta e riceve la trasmissione del segnale, fornisce il collegamento elettrico e fornisce il controllo per funzioni specifiche. Inoltre, sarà necessario affrontare le sfide di progettazione dei PCB, come il mantenimento dell'integrità del segnale ad alta velocità, la gestione della dissipazione del calore e come prevenire le interferenze elettromagnetiche (EMI) tra dati e schede

Frequenze più elevate richiederanno l'uso di materiali appropriati nel PCB per catturare e trasmettere segnali sia inferiori che superiori senza perdita di segnale e EMI. Un altro problema è che il dispositivo diventerà più leggero, più portatile e più piccolo. A causa dei rigidi vincoli di peso, dimensioni e spazio, i materiali PCB devono essere flessibili e leggeri per ospitare tutti i dispositivi microelettronici sul circuito stampato.

Per il cablaggio in rame PCB, i cavi più sottili e il controllo dell'impedenza più rigoroso devono essere seguiti. Il tradizionale processo di incisione a sottrazione per PCB ad alta velocità 3G e 4G può essere commutato a un processo di semi addizione modificato. Questi processi di semi addizione migliorati forniranno tracce più accurate e pareti più dritte.

Anche materiali e substrati sono in fase di riprogettazione. Le aziende di circuiti stampati stanno studiando materiali con costanti dielettriche a partire da 3, perché i materiali standard per PCB a bassa velocità sono solitamente 3,5 a 5,5. La treccia in fibra di vetro più stretta, il fattore di perdita più basso, il materiale di perdita e il rame a basso profilo saranno anche la scelta del PCB ad alta velocità per i segnali digitali, in modo da prevenire la perdita del segnale e migliorare l'integrità del segnale.

I principali problemi dei circuiti stampati sono la crosstalk e la capacità parassitaria. Per affrontare il crosstalk e l'EMI causati da frequenze analogiche e digitali sulla scheda, si consiglia vivamente di instradare separatamente. L'uso di schede multistrato fornirà una migliore versatilità per determinare come posizionare il routing ad alta velocità, in modo da mantenere i percorsi dei segnali di ritorno analogici e digitali lontani l'uno dall'altro, mantenendo al contempo separati i circuiti AC e DC. Aumentare la schermatura e il filtraggio durante la disposizione dei componenti dovrebbe anche ridurre la quantità di EMI naturale sul PCB.

Al fine di garantire che non ci siano difetti e gravi cortocircuiti o circuiti aperti sulla superficie del rame, l'avanzato sistema di ispezione ottica automatica (AIO) con funzioni superiori e misurazione 2D sarà utilizzato per controllare il percorso dei conduttori e misurarli. Queste tecnologie aiuteranno i produttori di PCB a cercare possibili rischi di degradazione del segnale.

Una maggiore velocità del segnale causerà più calore generato dalla corrente attraverso il PCB. I materiali PCB per i materiali dielettrici e gli strati del substrato centrale dovranno gestire completamente l'alta velocità richiesta dalla tecnologia 5g. Se il materiale è insufficiente, può portare a cablaggio in rame, pelatura, restringimento e deformazione, perché questi problemi porteranno al deterioramento del PCB.

Per far fronte a queste temperature più elevate, i produttori dovranno concentrarsi sulla selezione del materiale per risolvere i problemi di conducibilità termica e coefficiente termico. I materiali con maggiore conducibilità termica, trasferimento di calore eccellente e costante dielettrica costante devono essere utilizzati per produrre un buon PCB.

La progettazione PCB ad alta velocità è un processo di progettazione molto complesso. Ci sono molti fattori da considerare nella progettazione PCB ad alta velocità, che a volte sono opposti l'uno all'altro. Se i dispositivi ad alta velocità sono disposti uno vicino all'altro, anche se il ritardo può essere ridotto, si possono verificare conversazioni incrociate e effetti termici significativi. Pertanto, nella progettazione, è necessario pesare vari fattori e fare un compromesso globale; Non solo soddisfa i requisiti di progettazione, ma riduce anche la complessità progettuale. L'adozione di mezzi PCB di progettazione ad alta velocità costituisce la controllabilità del processo di progettazione. Solo controllabile può essere affidabile e di successo progettazione PCB ad alta velocità!

Il PCB ad alta velocità, noto anche come scheda PCB ad alta velocità o scheda PCB ad alta velocità, è una scheda PCB ad alta velocità prodotta con materiale PCB ad alta velocità, con alta velocità, alta affidabilità, basso ritardo, grande capacità, alta larghezza di banda e altre caratteristiche.

Il PCB ad alta velocità è ampiamente usato nella comunicazione 5G come le stazioni base 5G e il grande computer. Il circuito stampato PCB ad alta velocità è anche uno dei prodotti principali di IPCB. IPCB può fornire agli utenti progettazione PCB ad alta velocità, campioni PCB ad alta velocità, produzione PCB ad alta velocità, SMT di PCB ad alta velocità e servizi di assemblaggio PCB. Se avete bisogno di produzione PCB ad alta frequenza, si prega di contattare IPCB.