Dati PCB - Come selezionare materiali ad alta frequenza e materiali ad alta velocità

Quando selezioni materiali ad alta frequenza Materiali e ad alta velocità per PCB utilizzati in circuiti ad alta frequenza, Occorre prestare particolare attenzione al valore DK dei materiali PCB e alle loro caratteristiche di variazione a frequenze diverse.. Per i requisiti relativi alla trasmissione del segnale ad alta velocità o al controllo caratteristico dell'impedenza, DF e le sue prestazioni nelle condizioni di frequenza, la temperatura e l'umidità saranno esaminate.

Generalmente, i materiali ad alta frequenza e i materiali ad alta velocità mostrano la legge di grandi cambiamenti nei valori DK e DF in condizione di cambiamenti di frequenza. Soprattutto nella gamma di frequenze da 1 MHz a 1 GHz, i loro valori DK e DF cambiano più chiaramente. Ad esempio, il valore DK del materiale generale del substrato a base di resina epossidica-fibra di vetro FR-4 alla frequenza lmHz è 4,7, mentre il valore DK cambia a 4,19 alla frequenza lGHz. Sopra lGHz, il suo valore DK cambia lentamente. La tendenza di cambiamento è quella di diminuire con l'aumento della frequenza, ma l'intervallo di cambiamento non è grande. Ad esempio, a l0GHz, il valore DK di FR-4 è generalmente 4,15. Il valore DK dei materiali del substrato con caratteristiche ad alta velocità e ad alta frequenza cambia leggermente con il cambiamento di frequenza. Alla frequenza di cambio da lmHz a lGHz, DK rimane per lo più all'interno della gamma di 0,02. Il suo valore DK ha una leggera tendenza al ribasso in condizioni di frequenza diverse da bassa a alta.

Il fattore di perdita dielettrico DF dei materiali ad alta frequenza e dei materiali ad alta velocità cambia più di DK a causa dell'influenza dei cambiamenti di frequenza, specialmente nella gamma ad alta frequenza. La sua regola di cambiamento tende ad aumentare. Pertanto, quando si valutano le caratteristiche ad alta frequenza di un materiale substrato, l'obiettivo della sua indagine è la variazione del valore DF. Per quanto riguarda i materiali del substrato con caratteristiche ad alta velocità e ad alta frequenza, ci sono due tipi distinti di materiali comuni del substrato. Uno è che il suo valore DF cambia molto poco con il cambiamento di frequenza. Un altro tipo è simile al materiale del substrato generale nell'intervallo di cambiamento, ma il suo valore DF è basso.

Come scegliere materiali ad alta frequenza e materiali ad alta velocità?

La selezione dei materiali PCB deve raggiungere un equilibrio tra soddisfare i requisiti di progettazione, produzione in serie e costi. In breve, i requisiti di progettazione includono affidabilità elettrica e strutturale. Di solito, quando si progetta un PCB ad alta velocità con una frequenza superiore a GHz, il problema del materiale PCB sarà più importante. Ad esempio, l'attuale materiale FR-4 presenta una grande perdita dielettrica a diverse frequenze di GHz, che potrebbe non essere applicabile.

Quali sono i materiali ad alta frequenza e i materiali ad alta velocità del PCB?

Ad esempio, il segnale digitale ad alta velocità 10Gb/S è un'onda quadrata, che può essere vista come la sovrapposizione di segnali sinusoidali con frequenze diverse. Pertanto, 10Gb/S contiene molti segnali di frequenza diversi. 5 GHz segnale fondamentale, 3 ° ordine 15GHz, 5 ° ordine 25GHz, 7 ° ordine 35GHz segnale, ecc L'integrità del segnale digitale e la ripidità dei bordi superiori e inferiori sono la stessa di quella della parte armonica ad alta frequenza del segnale digitale a microonde RF, che raggiunge la perdita bassa e bassa trasmissione di distorsione nella banda di frequenza a microonde. Pertanto, in molti aspetti, la selezione dei materiali del circuito digitale ad alta velocità è simile ai requisiti dei circuiti RF e a microonde.

Nelle operazioni di ingegneria reali, la selezione di materiali ad alta frequenza e materiali ad alta velocità sembra semplice, ma ci sono molti fattori da considerare. Attraverso l'introduzione di questo articolo, come ingegnere di progettazione PCB o leader di progetto ad alta velocità, ho una certa comprensione delle caratteristiche e della selezione delle piastre. Comprendere le proprietà elettriche, le proprietà termiche, l'affidabilità, ecc. della lamiera. E utilizzare lo stack ragionevolmente per progettare un prodotto con alta affidabilità e buona lavorabilità e ottimizzare la considerazione di vari fattori.

Quanto segue introdurrà le principali considerazioni per la selezione di materiali ad alta frequenza appropriati e materiali ad alta velocità.

1. La fabbricabilità del PCB.

Ad esempio, che dire di prestazioni multiple di pressatura, prestazioni di temperatura, resistenza CAF / calore, tenacità meccanica, buona affidabilità e valutazione di fuoco.

2. PCB e prestazioni di corrispondenza del prodotto, quali elettrica, stabilità delle prestazioni, ecc.

Bassa perdita, parametro stabile Dk/Df, bassa dispersione, piccolo coefficiente di variazione con frequenza e ambiente, piccola tolleranza dello spessore del materiale e del contenuto della colla, buon controllo dell'impedenza, se il cablaggio è lungo, considera la lamina di rame a bassa rugosità. Inoltre, la progettazione di circuiti ad alta velocità richiede la simulazione nella fase iniziale e i risultati della simulazione sono lo standard di riferimento per la progettazione. "Xingsen Technology-Agilent High-speed/RF Joint Laboratory" ha risolto il problema delle prestazioni di incoerenza tra i risultati della simulazione e i test ed ha fatto molta verifica a circuito chiuso della simulazione e dei test effettivi e può raggiungere la coerenza tra la simulazione e la misurazione effettiva attraverso metodi unici.

3. Disponibilità tempestiva dei materiali PCB.

Molti materiali ad alta frequenza e materiali ad alta velocità hanno un ciclo di approvvigionamento molto lungo, anche 2-3 mesi. Oltre alla tradizionale piastra ad alta frequenza RO4350 in magazzino, molti piatti ad alta frequenza devono essere forniti dai clienti. Pertanto, le piastre ad alta frequenza devono essere comunicate con il produttore in anticipo per preparare i materiali il prima possibile.

4. Fattori di costo di materiali ad alta frequenza e materiali ad alta velocità.

Dipende dalla sensibilità al prezzo del prodotto, che si tratti di un prodotto di consumo o di un'applicazione di comunicazione, medica, industriale e militare.

5. Applicabilità di leggi e regolamenti, ecc.

Dovrebbe essere integrato con le normative di protezione ambientale dei diversi paesi per soddisfare i requisiti RoHS e senza alogeni.

Tra i fattori di cui sopra, la velocità di funzionamento del circuito digitale ad alta velocità è il fattore principale per la selezione del PCB. Maggiore è la velocità del circuito, minore è il valore Df del PCB selezionato. Il circuito con perdita media e bassa sarà adatto per il circuito digitale 10Gb / S. La piastra con perdita inferiore è adatta per il circuito digitale 25Gb/s. La scheda con perdita ultra-bassa si adatterà a circuiti digitali ad alta velocità più veloci e la sua velocità può essere 50Gb / s o superiore.

Considerando il Df di materiali ad alta frequenza e materiali ad alta velocità

Df tra 0.01-0.005 circuito stampato è adatto per il circuito digitale 10Gb/S.

Il circuito con Df tra 0.005-0.003 è adatto per circuiti digitali con un limite superiore di 25Gb/S.

Il circuito stampato con Df non più di 0.0015 è adatto per circuiti digitali 50Gb/S o anche ad alta velocità.

I materiali ad alta frequenza comuni e i materiali ad alta velocità includono.

1. Rogers, RO4003, RO3003, RO4350, RO5880, ecc

2. TUC: Tuc862, 872SLK, 883, 933, ecc

3. Panasonic, Megtron 4, Megtron 6, ecc

4. Isola, 370h, FR408HR, IS620, IS680, ecc

5. Nelco, N4000-13, N4000-13EPSI, ecc

6. Dongguan Shengyi, Taizhou Wangling, Taixing Microonde, ecc

Naturalmente, ci sono molte altre schede ad alta frequenza, come Arlon, che è stata acquisita da Rogers l'anno scorso, e taconico, che sono tutti Scheda RF per microonde fabbriche con prestazioni garantite.

Qui condividiamo come selezionare materiali ad alta frequenza e materiali ad alta velocità, nonché considerazioni di progettazione PCB. È necessario analizzare casi specifici in applicazione pratica.