Berita PCB - Substrat PCB adalah kunci untuk menentukan kestabilan garis lambat

Substrat PCB adalah kunci untuk menentukan kestabilan garis lambat

Dalam litar PCB, garis lambat adalah unsur struktur yang sangat berguna yang digunakan untuk menyesuaikan isyarat dalam litar analog dan litar digital. Karakteristik utama garis lambat kelajuan-tinggi frekuensi tinggi termasuk lebar jalur kerja, masa lambat, kehilangan penyisihan dalam lebar jalur kerja, kehilangan kembalian, nisbah gelombang berdiri, masa naik dan kestabilan lambat. Garis lambat boleh diselesaikan oleh komponen sirkuit berbeza, seperti garis koaksial, komponen gelombang akustik besar, komponen gelombang akustik permukaan, dll., tetapi pilihan bahan PCB akan mempunyai kesan yang signifikan pada prestasi akhir garis lambat. Kesempatan bagi konstan titik tengah seluruh PCB dan keseluruhan tebal PCB akan mempengaruhi keseluruhan prestasi dan kesan dijangka garis lambat. Cukup mudah, sama ada untuk garis garis garis atau sirkuit micro-garis, semakin baik kesistensi konstan dielektrik Dk dalam PCB, semakin baik kesistensi tebal bahan, semakin baik kestabilan garis lambat dalam PCB.

Fungsi utama garis lambat dalam sirkuit adalah untuk bertindak sebagai medium penghantaran isyarat elektromagnetik. Apabila media transmisi adalah udara, kelajuan penyebaran isyarat elektromagnetik sama dengan kelajuan cahaya 300,000 kilometer per saat. Mengingat saiz PCB yang biasanya digunakan oleh raksasa, kelajuan cahaya boleh dihitung dengan 11.8 inci/nanosek atau 300 mm/nanosek. Apabila isyarat elektromagnetik menyebar melalui media lain, seperti PCB, kadar penyebaran isyarat akan memperlambat kerana kesan ciri-ciri bahan seperti konstan dielektrik PCB. Konstant dielektrik bagi semua bahan sirkuit adalah lebih besar daripada 1, dan apabila gelombang elektromagnetik berkembang dalam bahan sirkuit, konstant dielektrik yang lebih tinggi bermakna kapasitas muatan yang lebih besar dan kadar penyebaran yang lebih rendah.

Untuk garis isyarat pada PCB, kadar penyebaran isyarat elektromagnetik sama dengan kelajuan cahaya dibahagi dengan punca kuasa dua konstan dielektrik. Permanen dielektrik Dk dari vakum dan udara dianggap sebagai 1. Oleh itu, apabila udara digunakan sebagai medium penyebaran, kadar penyebaran isyarat elektromagnetik tidak berubah. Untuk bahan FR-4 dengan konstan dielektrik 4, apabila isyarat elektromagnetik mendarab di dalamnya, kadar penyebaran sama dengan kelajuan cahaya dibahagi dengan punca kuasa dua konstan dielektrik, iaitu, dibahagi dengan 2. Oleh itu, kelajuan penyebaran isyarat dalam bahan FR-4 adalah separuh kelajuan penyebaran dalam udara atau vakum.

Untuk garis lambat microstrip frekuensi radio, medan elektromagnetik melewati konduktor logam dan kombinasi bahan dielektrik, termasuk bahan dielektrik PCB di bawah konduktor sirkuit dan udara di atas sirkuit. Untuk garis lambat garis frekuensi radio, medan elektromagnetik akan melewati udara di atas sirkuit dan bahan dielektrik PCB di bawah sirkuit. Ini terutama benar untuk sirkuit berbilang lapisan yang menggunakan vias untuk menyambungkan lapisan sirkuit berbeza. Pemandu gelombang koplanar juga biasanya digunakan dalam garis lambat mikrogelombang frekuensi radio, dan perbezaan dalam ciri-ciri bahan PCB seperti tebal bahan dielektrik dan toleransi tebal wayar tembaga akan mempunyai kesan yang signifikan pada prestasi garis lambat.

Sudah tentu, untuk bahan PCB tertentu, teknologi pemprosesan sirkuit dan teknologi pemasangan terkait dengan konsistensi prestasi garis lambat. Idealnya, walaupun perbezaan tebal dan konstan dielektrik bahan PCB sangat kecil dan konsistensi sangat baik, perbezaan dalam ciri-ciri bahan PCB yang berbeza akan diubah ke perbezaan dalam prestasi garis lambat. Kesan kapasitas tidak diinginkan disebabkan oleh faktor seperti titik sambungan sirkuit patut diminumkan, kerana peningkatan kapasitas akan menyebabkan peningkatan masa lambat. Untuk memastikan kestabilan prestasi elektrik yang baik, garis lambat PCB mesti dirancang dengan pesawat tanah kawasan besar.

Dalam rancangan sirkuit garis lambat sebenar, mencari bahan-bahan PCB yang sesuai mesti berlebihan secara keseluruhan berbilang faktor. Dari perspektif prestasi yang baik, bahan litar RT 5880 dari Rogers Corporation, yang diwakili oleh Shiqiang, berdasarkan PTFE dan disembuhkan oleh serat mikro-optik kaca. Material litar RT 5880 mempunyai konstan dielektrik kutub dan toleransi yang sangat kecil, Dk ialah 2.2, dan toleransi ialah 0.02. Pada masa yang sama, faktor kehilangan juga sangat kecil, dengan pelbagai saiz laminat dan tebal (yang paling tipis boleh sehingga 0.005 inci). Apabila menggunakan RT 5880 untuk merancang garis lambat, tebal boleh dikawal secara ketat untuk mengurangi kesan pada garis lambat. Sudah tentu, prestasi yang baik sering bermakna biaya yang lebih tinggi. Bahan PCB dengan nilai Dk rendah dan toleransi Dk sangat rendah agak lebih mahal daripada bahan lain. Bahan-bahan ini sering digunakan dalam peralatan sirkuit yang paling mencabar, seperti peralatan elektronik tentera.

Mengingat prestasi dan biaya bahan, bahan RO3003 Rogers juga berdasarkan PTFE dan dikuasai oleh keramik. konstan dielektrik RO3003 ialah 3.00, toleransi ialah 0.04, faktor kehilangan juga sangat kecil dan mudah untuk mengawal tebal dengan tepat untuk mengurangkan kesan pada prestasi garis lambat. Rogers adalah bahan PCB yang sangat berkesan untuk laminat ke garis lambat. Pada 10GHz, konstan dielektrik paksi Z RO4835 ialah 3.48, dan toleransi ialah 0.05. Selain menjadi kompatibel dengan proses bebas lead, penjelasan tebal bahan juga sangat kecil, dan ia boleh diproses dengan proses standar bahan FR-4 untuk mengurangi biaya produk. Untuk memenuhi keperluan rancangan yang berbeza, tebal bahan yang berlaku dan tebal foli tembaga mempunyai julat yang besar, dan tebal yang paling tipis boleh menjadi 0.0066 inci.

Untuk mencapai tujuan desain garis lambat, selain pilihan bahan PCB, banyak faktor perlu dipertimbangkan. Setiap antaramuka sirkuit mikrogelombang frekuensi radio boleh menyebabkan masa lambat garis lambat meningkat. Untuk papan sirkuit PCB yang menggunakan sambungan koaksial untuk penghantaran isyarat, antaramuka antara papan sirkuit dan sambungan akan memperkenalkan perubahan masa lambat. Antaramuka atau titik pengalihan isyarat ini sepatutnya sebaik mungkin pada kedua-dua hujung untuk mengurangi variasi masa lambat litar. Bahan laminat RO4835 boleh menyediakan toleransi Dk yang sangat kecil, kawalan tebal tepat dan aras prestasi kehilangan rendah untuk memenuhi keperluan konsistensi prestasi garis lambat.