Дизайн PCB - PCB дизайн платы PCB выбор материала

тепловая энергия, механический and electrical behavior of each PCB depends on the material properties of the PCB substrate, материал проводника и агрегата. Among these different materials, дизайнер PCBВыбор правильного материала базы PCB позволяет максимально контролировать поведение платы. Свойства PCB - материала, especially resins and laminates, will determine how your circuit board responds to mechanical, thermal, электрическое возбуждение.
When you need to choose a PCB substrate material, Какие свойства материала PCB наиболее важны для платы? The answer depends on the application of the circuit board and the environment in which the PCB will be deployed. Выберите препрег и слоистые панели для следующего PCB, the following important material characteristics should be considered for your application reference.
Выбор базы данных больше не ограничен FR4, Но вы не должны просто выбрать слоистый диск PCB. You should first understand how different material properties affect your PCB, затем выберите слоистый лист, который удовлетворяет требованиям вашей операции. не слушайте только презентацию рынка производителя слоистых изделий; время, потраченное на ознакомление с характеристиками материалов для каждой базы и на то, как они влияют на PCB.
Вы можете найти данные о характеристиках PCB - материала в Интернете, but it is best to consult the manufacturer, специальный слоистый материал, because no two laminates are exactly the same, Нет двух одинаковых. More exotic materials such as ceramics and metal core PCBs have a series of unique material properties.
Все конструкторы должны понимать основные характеристики материала PCB, разделенные на четыре части: электро -, structural, mechanical, and thermal properties.
Electrical properties
All important electrical properties that need to be considered in today's PCB substrate materials are reflected in the dielectric constant.
Dielectric constant
This is the main electrical characteristic to be considered when the PCB is designed for the lamination of high-speed/высокочастотный PCB. The dielectric constant is a complex quantity, Это функция частоты, causing the following forms of dispersion in the PCB substrate:
Velocity dispersion: Because the dielectric constant is a function of frequency, различные частоты будут испытывать различную степень потерь и распространяться с различной скоростью.
рассеяние потерь: затухание сигнала также является функцией частоты. The simple model of chromatic dispersion indicates that the loss increases with frequency, Но это не совсем правильно.. There may be a complicated relationship between the loss and the frequency spectrum of some laminates.
Эти два эффекта влияют на степень искажения сигнала в процессе распространения. For analog signals that operate on a very narrow bandwidth or a single frequency, дисперсия не имеет значения. Однако, it is extremely important in digital signals and is one of the main challenges in high-speed digital signal modeling and interconnection design.
Structural properties
The structure of the PCB and its substrate will also affect the mechanical, thermal and electrical properties of the board. эти характеристики проявляются главным образом в двух аспектах: стекольный метод плетения и шероховатость медного проводника..
Glass weave style
The glass weave pattern will leave a gap on the PCB substrate, which is related to the resin content on the board. соединять объёмное отношение стекла с пропитанной смолой для определения средней удельной диэлектрической проницаемости основания. In addition, щели в стеклянной оплетке дают так называемый эффект вязания волокна, in which the substrate dielectric constant that varies along the interconnection line causes deflection, резонанс, and loss. эти эффекты очень заметны при частоте ~ 50 ГГц или выше, воздействующий радиолокационный сигнал, Gigabit Ethernet and typical LWDSSerDes channel signals.

Copper roughness
Although this is actually a structural feature of printed copper conductors, it contributes to the electrical impedance of the interconnect. шероховатость поверхности проводника эффективно увеличивает сопротивление его высокочастотного скин - эффекта, leading to inductive losses caused by induced eddy currents during signal propagation. медное травление, copper deposition methods and the surface of the prepreg will all affect the surface roughness to a certain extent.
Thermal performance
When selecting the substrate material, тепловые характеристики слоистой плиты PCB и плиты должны быть разделены на две группы.
Thermal conductivity and specific heat
The heat required to increase the temperature of the board by one degree is quantified by the specific heat of the substrate, количество тепла, передаваемого через базовую панель в единицу времени. характеристики этих материалов PCB вместе определяют конечную температуру платы при достижении теплового баланса во время работы с окружающей средой. If you deploy your circuit board in an environment that needs to quickly dissipate heat to a large heat sink or chassis, Вы должны использовать более высокий коэффициент теплопроводности для основания.
These two PCB material properties are also related. All materials have a certain coefficient of thermal expansion (CTE), which happens to be the amount of anisotropy in the PCB substrate (that is, the coefficient of expansion is different in different directions). Once the temperature of the circuit board exceeds the glass transition temperature (Tg), CTE значение будет неожиданно увеличено. Ideally, значение CTE должно быть как можно ниже в пределах требуемой температуры, and the Tg value should be as high as possible. The cheapest FR4 substrate has a Tg~130°C, но большинство производителей предлагают параметры слоистого материала и слоистой пластины для Тg примерно 170°C.
The thermal properties listed above are also related to the mechanical stability of the conductors on the PCB substrate. особенно, the CTE mismatch creates a known reliability problem in high aspect ratio vias and blind/утопленное отверстие, механическое напряжение, вызванное объёмным расширением. поэтому, high Tg materials and other specialized laminates have been developed, заниматься дизайн панели PCBЭти альтернативные материалы можно было бы рассмотреть.