PCB Tecnico - Che cosa sono Panasonic M6 PCB ad alta velocità PCB ad alta frequenza? Come scegliere?

Definizione di scheda ad alta frequenza PCB

PCB ad alta frequenza si riferisce al circuito stampato speciale con alta frequenza elettromagnetica, che viene utilizzato nel campo dell'alta frequenza (frequenza maggiore di 300MHz o lunghezza d'onda inferiore a 1m) e del microonde (frequenza maggiore di 3GHz o lunghezza d'onda inferiore a 0,1M). È un circuito stampato prodotto utilizzando alcuni processi del metodo ordinario di fabbricazione del circuito rigido o del metodo di trattamento speciale sul laminato rivestito di rame del substrato a microonde. In generale, un PCB ad alta frequenza può essere definito come un circuito stampato con una frequenza superiore a 1GHz.

Con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, sempre più apparecchiature sono progettate per applicazioni sopra la banda di frequenza delle microonde (> 1GHz) e persino il campo d'onda millimetrica (77GHz) (come l'antenna d'onda millimetrica montata su veicolo popolare 77GHz), il che significa anche che la frequenza è sempre più alta e i requisiti per il substrato del circuito sono sempre più alti. Ad esempio, il materiale del substrato deve avere eccellenti proprietà elettriche e una buona stabilità chimica. Con l'aumento della frequenza del segnale di potenza, la perdita sul substrato è molto piccola, quindi l'importanza della scheda ad alta frequenza è evidenziata.

Classificazione della scheda ad alta frequenza PCB:

01. Per materiale

Materiali organici: resina fenolica, fibra di vetro/resina epossidica, poliimide, BT/resina epossidica, ecc.

b. Materiali inorganici: alluminio, rame invar rame, ceramica, ecc. Prende principalmente la sua funzione di dissipazione del calore.

02. Distinguere tra prodotti flessibili e rigidi

a. PCB rigido

b. PCB flessibile

c. PCB flessibile rigido

03. Diviso per struttura

a. Circuito singolo lato

b. Circuito a doppia faccia

c. Circuito multistrato

04. Per scopo

a. Comunicazione

b. Elettronica di consumo

c. Militari

d. Computer

e. Scheda di prova a semiconduttore

Scheda comune ad alta velocità (produttore)

01. Rogers

Rogers ro4003, ro3003, ro4350, ro5880, ecc

Serie Ro3000: materiale del circuito PTFE basato su riempimento ceramico, con modelli di laminati ad alta frequenza ro3003, ro3006, ro3010 e ro3035.

Serie Rt6000: Basato sui materiali ceramici riempiti del circuito PTFE, è progettato per i circuiti elettronici e i circuiti a microonde che richiedono alta costante dielettrica. I modelli sono: rt6006, costante dielettrica 6,15, rt6010, costante dielettrica 10,2

Serie TMM: Materiali compositi a base di ceramica, idrocarburi e polimeri termoindurenti, modelli: tmm3, tmm4, tmm6, tmm10, tmm10i e tmm13i. aspetta

02. Taikangli

Serie Taconic TLX, serie tly, ecc.

03. Panasonic

Panasonic megtron4, megtron6, ecc

04, Isola

Fr408hr, is620, is680, ecc

05. Per scopo

Fr408hr, is620, is680, ecc

06, Nelco

N4000-13, n4000-13epsi, ecc.

07. Taiyao TUC

Tuc862, 872slk, 883, 933, ecc

Dongguan Shengyi, Taizhou Wangling, Taixing microonde, Changzhou Zhongying, ecc

Naturalmente, ci sono molte altre piastre ad alta frequenza non elencate una ad una. Tra questi, Arlon (che è stata acquisita da Rogers ed è anche una vecchia fabbrica di schede a microonde RF di marca)

Indicatori importanti per la selezione di materiali PCB ad alta frequenza e ad alta velocità

Quando si seleziona il substrato utilizzato per PCB del circuito stampato ad alta frequenza, le caratteristiche di variazione del materiale DK a frequenze diverse dovrebbero essere studiate appositamente. Per i requisiti che si concentrano sulla trasmissione del segnale ad alta velocità o sul controllo dell'impedenza caratteristica, concentrarsi sul DF e sulle sue prestazioni nelle condizioni di frequenza, temperatura e umidità.

Nella condizione del cambiamento di frequenza, i materiali generali del substrato mostrano la legge che i valori di DK e DF cambiano notevolmente. Soprattutto nella gamma di frequenze da L MHz a l GHz, i loro valori DK e DF cambiano più chiaramente. Ad esempio, il valore DK del materiale generale basato su tessuto di vetro epossidico (FR-4 generale) è 4,7 alla frequenza di lmhz, mentre il valore DK cambia a 4,19 alla frequenza di lghz. Su lghz, il trend di variazione del suo valore DK è delicato. La tendenza di cambiamento è che diminuisce con l'aumento della frequenza (ma il range di cambiamento è piccolo). Ad esempio, a l0ghz, il valore DK di FR-4 è generalmente 4,15. Per i materiali del substrato con caratteristiche ad alta velocità e ad alta frequenza, il valore DK cambia meno quando la frequenza cambia. Alla frequenza di cambio da lmhz a lghz, la DK rimane nell'intervallo 0,02. Il valore DK tende a diminuire leggermente a frequenze diverse da bassa a alta.

Il fattore di perdita dielettrica (DF) dei materiali del substrato generale cambia più di DK sotto l'influenza della variazione di frequenza (specialmente nell'intervallo di frequenza ad alta frequenza). La legge sulle variazioni tende ad aumentare. Pertanto, quando si valutano le caratteristiche ad alta frequenza di un materiale substrato, l'obiettivo dell'indagine è la variazione del suo valore DF. Per i materiali substrati con caratteristiche ad alta velocità e ad alta frequenza, ci sono due tipi evidenti diversi di materiali substrati generali in termini di caratteristiche di variazione ad alta frequenza: uno è che il suo valore (DF) cambia molto poco con il cambiamento di frequenza. L'altro è che sebbene l'intervallo di variazione sia simile a quello dei materiali di substrato generali, il suo valore (DF) è basso.

Come selezionare la scheda ad alta frequenza e ad alta velocità?

Quando si seleziona la scheda PCB, dobbiamo trovare un equilibrio tra soddisfare i requisiti di progettazione, la produzione in serie e il costo. In breve, i requisiti di progettazione includono affidabilità elettrica e strutturale. Questo problema è di solito più importante quando si progettano schede PCB ad alta velocità (frequenze superiori a GHz). Ad esempio, il materiale FR-4 comunemente usato può avere una grande perdita dielettrica DF (perdita dielettrica) a diverse frequenze GHz, che potrebbe non essere applicabile.

Perdita di schede diverse dB / in

Ad esempio, il segnale digitale ad alta velocità 10Gb / s è un'onda quadrata, che può essere considerata come la sovrapposizione di segnali sinusoidali con frequenze diverse. Pertanto, 10Gb / s include molti segnali di frequenza differenti: segnale fondamentale 5GHz, terzo ordine 15GHz, quinto ordine 25ghz, settimo ordine 35GHz segnale, ecc Mantenere l'integrità del segnale digitale e la ripidità dei bordi superiori e inferiori è lo stesso della trasmissione bassa perdita e bassa distorsione della microonde RF (la parte armonica ad alta frequenza del segnale digitale raggiunge la banda di frequenza a microonde). Pertanto, in molti aspetti, la selezione dei materiali del circuito digitale ad alta velocità è simile a quella del circuito a microonde RF.

Caratteristiche di dominio di tempo / frequenza del segnale PCB ad alta velocità 10Gb / s

Nell'operazione di ingegneria effettiva, la selezione della piastra ad alta frequenza sembra semplice, ma ci sono ancora molti fattori da considerare. Attraverso l'introduzione di questa carta, come ingegnere di progettazione PCB o leader di progetto ad alta velocità, ho una certa comprensione delle caratteristiche e della selezione della piastra. Comprendere le prestazioni elettriche, le prestazioni termiche, l'affidabilità, ecc. E la pila è utilizzata ragionevolmente per progettare un prodotto con alta affidabilità e buona lavorabilità e la considerazione di vari fattori è ottimizzata.

Considerazioni principali per la scelta delle piastre adatte

01 fabbricabilità

Ad esempio, che ne dici di prestazioni multiple di pressatura, prestazioni di temperatura, CAF / resistenza al calore, tenacità meccanica (adesione) (buona affidabilità) e grado di fuoco.

02 diverse prestazioni abbinate al prodotto

Bassa perdita, parametri stabili 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 la fresatura è lunga, considerare la lamina di rame a bassa rugosità. D'altra parte, la simulazione è necessaria nella fase iniziale della progettazione di circuiti ad alta velocità, e i risultati della simulazione sono lo standard di riferimento di design“ "Tecnologia XINGSEN Agilent (alta velocità / RF) laboratorio congiunto" ha risolto il problema delle prestazioni di risultati e test di simulazione incoerenti. Ha fatto molte verifiche a circuito chiuso della simulazione e dei test effettivi e può raggiungere la coerenza tra simulazione e misurazione effettiva attraverso metodi unici.

Confronto della perdita misurata tra 7.3mil standard ro4350 e foglio di rame a bassa rugosità

03 disponibilità tempestiva dei materiali

Il ciclo di approvvigionamento di molte piastre ad alta frequenza è molto lungo, anche 2-3 mesi; Oltre alla scheda ad alta frequenza convenzionale ro4350, molte piastre ad alta frequenza devono essere fornite dai clienti. Pertanto, le piastre ad alta frequenza devono comunicare con il produttore in anticipo e preparare i materiali il prima possibile.

04 fattore costo

Dipende dalla sensibilità dei prezzi dei prodotti, che si tratti di prodotti di consumo o applicazioni nella comunicazione, nel trattamento medico, nell'industria e nell'industria militare.

05 applicabilità delle leggi e dei regolamenti, ecc.

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

Da materiale DF:

DF è compreso tra 0,01 ~ 0,005 e il circuito stampato è adatto per circuiti digitali con un limite superiore di 10Gb / S;

DF è compreso tra 0,005 ~ 0,003 e il circuito stampato è adatto per circuiti digitali con un limite superiore di 25gb / S;

Circuiti con DF non più di 0,0015 sono adatti per 50GB / s o circuiti digitali anche ad alta velocità.

PCB ad alta frequenza ad alta velocità PCB

Tra i fattori di cui sopra, la velocità di funzionamento del circuito digitale ad alta velocità è il fattore principale considerato nella selezione PCB. Maggiore è la velocità del circuito, minore è il valore PCBdf selezionato. Il circuito stampato con perdita media e bassa sarà adatto per il circuito digitale 10Gb / s; La scheda con perdita inferiore è adatta per il circuito digitale 25gb/s; Le piastre con perdita ultra-bassa si adatteranno a circuiti digitali ad alta velocità più veloci PCB e la loro velocità può essere 50GB / s o superiore.

Quanto sopra riassume come selezionare PCB ad alta frequenza ad alta velocità e considerazioni di progettazione e l'applicazione pratica dovrebbe essere analizzata in base a casi specifici.