Teknologi Microwave - Mengapa nilai DK konstan dielektrik FR4 dari pabrik papan flex yang ketat tidak jelas?

Baru-baru ini, pelanggan kilang papan flex-ketat dinyatakan bahawa konstan dielektrik FR4 mesti 4.5. Namun, pembuat tidak dapat menjamin nilai DK yang tepat untuk FR4. Hari ini, saya akan jelaskan kepada anda mengapa nilai konstan dielektrik (DK) FR4 (serat kaca epoksi tembaga laminat) biasanya ditandai antara 4.2-4.8?

Menambah kaca berdiri ke papan sirkuit cetak (PCB) bahan boleh meningkatkan kekuatan struktur bahan. Ini membantu untuk meningkatkan kestabilan mekanik bahan laminat, tetapi adakah ini mempunyai sebarang kesan pada perilaku elektrik bahan? Salah satu masalah klasik dengan papan PCB laminasi kaca yang dikuasai adalah bahawa "kesan weaving kaca" mungkin mempengaruhi negatif prestasi elektrik sirkuit kelajuan tinggi atau frekuensi tinggi yang diproses pada laminasi ini.

Bergantung pada sistem resin spesifik laminat kaca serat, konstan dielektrik (Dk) bahan ini sebenarnya berbeza dengan kedudukan dalam cara perjodik yang sangat kecil. Kawasan kecil ini dengan nilai Dk yang berbeza mungkin disebabkan oleh struktur weaving fizikal unik serat kaca, di mana serat kaca berasal dari bundle serat kaca, dan ada kawasan terbuka kecil antara bundle kaca. Di antara mereka, Dk dari bundle serat kaca biasanya kira-kira 6, dan Dk dari laminat di kawasan terbuka antara bundle adalah jauh lebih rendah daripada bundle serat kaca, biasanya kira-kira 3. Sejak pengendalian garis transmisi kelajuan tinggi/frekuensi tinggi sangat bergantung pada Dk, perubahan nilai Dk sentiasa menjadi masalah bagi jurutera desain sirkuit menggunakan laminat kaca.

Prereg dan laminat lapisan tembaga adalah apa yang kita sering panggil PP dan papan utama. Media adalah campuran resin epoksi dan kain serat kaca. (Papan sirkuit cetak ketat)

Terdapat banyak jenis kain kaca, masing-masing mempunyai tebal dan saiz weaving yang berbeza. Di bawah terdapat senarai beberapa model serat kaca yang biasa digunakan dalam kilang papan flex-ketat. Anda boleh melihat kain kaca besi seperti grid dengan sangat intuitif. Beberapa model mempunyai tetingkap kosong yang besar, dan beberapa model mempunyai tetingkap kosong yang sangat kecil.

Untuk kesan spesifik kesan serat kaca, sila lihat legenda di bawah, yang adalah kesan pada impedance, kesan pada lambat dan kesan pada kehilangan.

Perlu dicatat bahawa kesan serat kaca mempunyai kesan terbesar pada jejak panjang kelajuan tinggi, dan sistem kelajuan rendah atau jejak yang sangat pendek boleh diabaikan.

Ini contoh untuk memperlihatkan bagaimana serat kaca mempengaruhi sirkuit penghantaran microstrip: Pertimbangkan laminat berlipat ganda sisi tembaga dengan atas dan bawah (penghantaran isyarat dan pesawat tanah microstrip), dan arah paksi Z (tebal) pada 10GHz konstan dielektrik DK ialah 3.0. Biasanya pada frekuensi yang lebih tinggi, seperti frekuensi gelombang milimeter (30GHz dan di at as), perubahan dalam DK akan mempengaruhi prestasi bahan. Contohnya, panjang gelombang seperempat isyarat yang menyebar melalui sirkuit pada 77 GHz adalah kira-kira 0.024 inci, yang bermakna panjang gelombang satu lapan adalah kira-kira 0.012 inci. Secara teori, apabila gelombang elektromagnetik (EM) menghadapi mana-mana jenis perubahan DK dalam media pendaraban mereka pada panjang gelombang yang lebih besar daripada seperempat frekuensi kepentingan, pendaraban gelombang elektromagnetik akan diganggu dan resonansi akan berlaku.

Pengalaman praktik menunjukkan bahawa walaupun anomali sebesar satu-lapan panjang gelombang boleh menyebabkan masalah penyebaran gelombang elektromagnetik. Laminat sirkuit dengan panjang gelombang satu-lapan atau lebih tinggi dalam kaca atau cahaya kaca boleh ditakdirkan distribusi cahaya kaca (dan perubahan Dk yang sepadan) yang menyebabkan prestasi yang tidak betul. Mengingat jenis kaca yang boleh digunakan untuk menguatkan laminat sirkuit berbeza, ia tidak tidak biasa bagi beberapa jenis kaca ini mempunyai ruang panjang gelombang satu-lapan atau lebih pada 77 GHz (0.012 inci).

Ia mungkin bermakna: gelombang milimeter mempunyai panjang gelombang kecil, dan apabila saiz ia sama dengan "ruang" serat kaca FR4, perubahan DK akan berubah besar. Ini salah satu sebab kenapa FR4 tidak sesuai untuk sirkuit gelombang milimeter.

Mengenai tindakan lawan, ia adalah kebanyakan pemilihan bahan, pencegahan rancangan dan pencegahan produksi. Pengeluaran pemilihan bahan:

1: Guna kain serat kaca dengan tetingkap kosong kecil. Juga dikenali sebagai kain kaca rata, kain serat terbuka, dll. Lupakan dari sumber wujud perubahan dalam konstan dielektrik efektif kain serat kaca tetingkap kosong. Contohnya: 1067/1078/2116, dll.

2: Guna lipat-lipat PP untuk mengurangi kemungkinan eksposisi tetingkap. Kaedah ini boleh dilakukan. Kecuali media lebih tebal dan memerlukan pelbagai penutup PP, pendapat peribadi saya tidak sebaik yang pertama. Salah satu adalah biaya, dan yang lain adalah bahawa ia mudah untuk menyelinap apabila lebih dari tiga lembaran PP dihasilkan.

3: Guna kain serat kaca konstan dielektrik rendah untuk mengurangi perbezaan dalam konstan dielektrik antara serat kaca dan resin epoksi, dan mengurangi perbezaan dalam konstan dielektrik efektif di dalam dan diluar tetingkap kosong. Perhatian: Kabel serat kaca konstan dielektrik rendah biasanya hanya dilengkapi dengan lembaran kehilangan yang sangat rendah. Dengan kata lain, lembaran kelajuan tinggi sering dikatakan mempunyai biaya yang tinggi.

Cipta penghalangan:

1: isyarat penting pergi dengan garis dengan sudut tertentu, 3°, 7°, 11°, dll., pada dasarnya tidak meningkatkan kos, tetapi bentangan lebih sukar untuk dilakukan, saya fikir semua rakan bentangan telah memegang kebencian ini dalam kecil I a berada di dalam buku.

2: Bentangan sudut putaran bagi isyarat penting meningkatkan kesulitan desain. Trik kecil adalah untuk putar cip sebagai keseluruhan selepas FANOUT.

3: Selepas rancangan biasa, putar jigsaw dengan 7° semasa teka-teki jigsaw. Ini sama dengan operasi kabel 7° halaman penuh.

Penghindaran produksi:

Rancangan biasa membenarkan kilang papan flex-ketat untuk putar bahan semasa produksi. Papan utama yang kita gunakan dipotong dari bahan besar. Bahan besar adalah kuasa dua. Pemotongan putar akan mengecilkan kadar penggunaan papan, dan PP juga mesti menggunakan lembaran yang lebih besar. Akan meningkatkan biaya penghasilan.