Технология PCB - Что такое Скип M6 на высокой скорости печатных плат?

Определение высокочастотной печатных плат

Высокочастотный PCB это специальная плата с более высокой электромагнитной частотой, Для высокочастотных (частот более 300 МГц или длин волн менее 1 м) и микроволновых (частот более 3 ГГц или длины волн менее 0.1 м) областей. Это монтажные платы, изготовленные в рамках некоторых процессов, использующих обычные жесткие монтажные платы или специальные методы обработки на медных пластинах с покрытием микроволновой подложки. В целом, высокочастотный PCB может быть определен как плата с частотой более 1 ГГц.

С быстрым развитием науки и техники все больше и больше устройств предназначены для применения в микроволновом диапазоне (> 1 ГГц) или даже в миллиметровом поле (77 ГГц) (например, популярные автомобильные антенны с миллиметровым диапазоном 77 ГГц), что также означает увеличение частоты и повышение требований к базовым платам. Например, базовый материал должен обладать отличными электрическими свойствами и хорошей химической стабильностью. С увеличением частоты сигналов мощности потери на базовой плате очень малы, поэтому важность высокочастотной пластины подчеркивается. 

Классификация высокочастотных панелей PCB:

(1) По материалам

a.Органические материалы: фенолоальдегидные смолы, стекловолокна / эпоксидные смолы, полиамиды, BT / эпоксидные смолы и т.д.

b.Неорганические материалы: алюминий, медь, сталь Инь, медь, керамика и т.д. В основном играют роль теплоотвода.

(2) Различие между гибкими и жесткими продуктами

a.Жесткий PCB

b.Гибкий PCB

c.Жесткий гибкий PCB

(3) Структурное распределение

a.Односторонняя плата

b.Двусторонние платы

c.Многоуровневые платы

(4) В соответствии с целями

a.Коммуникация

b.Потребительская электроника

c.Военные

d.Компьютеры

e.Полупроводниковые испытательные панели

Обычная высокоскоростная доска (производитель)

(1) Роджерс

Роджерс RO4003, RO3003, RO4350, RO5880 и другие

Серия Ro3000: Материалы для схем PTFE на основе керамической начинки, модели ro3003, ro3006, ro3010 и ro3035 высокочастотные ламинарные пластины.

Серия Rt6000: Материалы для схем PTFE на основе керамики, специально разработанные для электронных и микроволновых схем, требующих высокой диэлектрической константы. Модель: rt6006, диэлектрическая константа 6.15, rt6010, диэлектрический коэффициент 10.2

Серия TMM: Композиты на основе керамики, углеводородов и термореактивных полимеров, модели: TMM3, TMM4, TMM6, TMM10, TMM10i и TMM13i. Ожидание

(2) Тайконри

Серия Taconic TLX, серия TLY

(3)  Мацусита

Таблица 4, таблица 6 и т.д.

(4) Изола

Фрагмент 408 часов, IS620, IS680 и т.д.

(5) По цели

Фрагмент 408 часов, IS620, IS680 и т.д.

(6)В 2006 году Нерко

N4000 - 13, N44000 - 13epsi и т.д.

(7) Тайяотук

Tuc862, 872slk, 883, 933 и т.д.

Дунгуань Сан - И, Тайчжоу Ванлинг, Тайсин Микроволн, Чанчжоу Чжунъин и так далее

Конечно,есть много других высокочастотных плит, которые не перечислены один за другим. Среди них Arlon (был приобретен Роджерсом, также является ветераном завода по производству радиочастотных микроволновых пластин).

Важные показатели для выбора высокочастотных и высокоскоростных печатных плат материалов.

При выборе базовой платы для высокочастотной pcb плата следует специально изучить изменяющиеся свойства материала DK на разных частотах. Для требований, ориентированных на высокоскоростную передачу сигнала или управление сопротивлением характеристик, основное внимание уделяется пеленгации и ее характеристикам в условиях частоты, температуры и влажности.

В условиях изменения частоты общий материал подложки демонстрирует закономерность значительных изменений значений DK и DF. В частности, в диапазоне частот от L МГц до 1 ГГц их значения DK и DF изменяются более заметно. Например, обычная матрица из эпоксидного стекловолокна (обычная FR - 4) имеет значение DK 4,7 на частоте lmhz, а при частоте LGHz значение DK становится 4,19. При LGHz и выше тенденция изменения значения DK является плавной. Тенденции изменения уменьшаются по мере увеличения частоты (но в меньшей степени).Например, при l0ghz значение DK для FR4 обычно составляет 4.15. Для базовых материалов с высокоскоростными и высокочастотными характеристиками значение DK изменяется меньше при изменении частоты.При изменении частоты от LMHz до LGHz DK остается в диапазоне 0,02. При различных частотах от низких до высоких значения DK,как правило, немного снижаются.

Под влиянием изменения частоты (особенно в высокочастотном диапазоне) коэффициент диэлектрических потерь (DF) общего материала подложки изменяется больше, чем DK. Законы изменений,как правило,увеличиваются. Поэтому,оценивая высокочастотные свойства базового материала,исследование фокусируется на изменении его значения DF. Для базового материала с высокоскоростными и высокочастотными характеристиками существуют два совершенно разных типа обычного базового материала с точки зрения изменяющихся характеристик при высоких частотах: один заключается в том,что его значение (DF) очень мало меняется с частотой. Другой заключается в том, что, хотя диапазон изменений похож на общий базовый материал, его значение (DF) ниже.

Как выбрать высокочастотные и высокоскоростные панели?

При выборе платы PCB мы должны найти баланс между соответствием дизайну, массовым производством и стоимостью. Короче говоря, требования к дизайну включают электрическую и конструкционную надежность.Эта проблема обычно более важна при проектировании очень высокоскоростных PCB - панелей (частота больше ГГц). Например, часто используемый материал FR4 может иметь значительные диэлектрические потери DF (диэлектрические потери) на нескольких частотах ГГц, которые могут не применяться.

Например, высокоскоростной цифровой сигнал 10 Гбит / с представляет собой квадратную волну, которую можно рассматривать как наложение синусоидальных сигналов на разных частотах. Таким образом, 10 Гбит / с включает в себя множество различных частотных сигналов: базовые сигналы 5 ГГц, 15 ГГц третьего порядка, 25 Гц пятого порядка, 35 ГГц седьмого порядка и так далее. Поддержание целостности цифрового сигнала и крутизны верхнего и нижнего края - это то же самое, что и низкие потери радиочастотных микроволн, передача с низким искажением (высокочастотная гармоническая часть цифрового сигнала достигает микроволновой полосы). Поэтому во многих отношениях выбор материала для высокоскоростных цифровых схем PCB аналогичен выбору материала для микроволновых схем RF. 

В реальных инженерных операциях выбор высокочастотных панелей может показаться простым, но есть еще много факторов, которые необходимо учитывать. Как инженер - проектировщик PCB или руководитель высокоскоростного проекта, я получил некоторое представление о характеристиках и выборе листов. Понимание электрических свойств, тепловых свойств, надежности и т. Д. Рациональное использование стека для проектирования продуктов с высокой надежностью, хорошей обрабатываемостью и оптимизации учета различных факторов.

Основные соображения при выборе подходящей плиты

(1) Производительность

Например, каковы свойства многократного прессования, температурные свойства, CAF / термостойкость, механическая вязкость (адгезия) (хорошая надежность) и класс пожаротушения.

(2) Различные характеристики, соответствующие продукту

Низкие потери, стабильные параметры Dk / DF, низкая дисперсия, небольшие коэффициенты изменения по частоте и окружающей среде, небольшие допуски к толщине материала и содержанию клея (хорошее управление сопротивлением). Если проводка длинная, рассмотрите возможность использования медной фольги с меньшей шероховатостью. С другой стороны, на ранних этапах проектирования высокоскоростных схем требуется моделирование, Результаты моделирования являются эталоном для проектирования. Совместная лаборатория Xingsen Technology - Angelen (высокоскоростной / RF) решает проблемы производительности, которые не согласуются с результатами моделирования и испытаниями. Она проводит большое количество проверок с замкнутым контуром между моделированием и фактическими испытаниями и может обеспечить согласованность между моделированием и фактическими измерениями с помощью уникальных методов.

(3) Своевременное предоставление материалов

Многие высокочастотные панели имеют очень длительный цикл закупок,даже до 2-3 месяцев; В дополнение к традиционным высокочастотным панелям ro4350, многие из них должны быть предоставлены клиентами. Поэтому высокочастотные панели требуют заблаговременного общения с производителем и скорейшей подготовки материала.

(4) Коэффициент стоимости

Это зависит от ценовой чувствительности продукта, будь то потребительские товары или приложения в области связи, медицины, промышленности и военной промышленности.

(5) Применимость законов и правил

Они должны быть объединены с законами об охране окружающей среды различных стран, чтобы соответствовать требованиям RoHS и отсутствия галогенов.

По данным DF:

DF от 0.01 до 0.05, плата подходит для цифровых схем с верхним пределом 10 Гбит / с;

DF от 0005 до 0003, плата подходит для цифровых схем с верхним пределом 25 Гб / с;

Платы DF, не превышающие 00015, предназначены для цифровых схем с частотой 50 ГБ / с или даже выше.

Среди этих факторов скорость работы высокоскоростных цифровых схем является основным фактором при выборе PCB. Чем выше скорость цепи, тем меньше должно быть выбранное значение PCBdf. Плата со средними и низкими потерями будет применяться к цифровым схемам 10 Гбит / с; Плата имеет более низкие потери и подходит для цифровых схем 25 Гбит / с; Платы со сверхнизкими потерями будут адаптированы к более быстрым высокоскоростным цифровым схемам PCB, скорость которых может достигать 50 Гб / с или выше.

Выше кратко описывается, как выбрать высокоскоростной высокочастотный печатных плат и меры предосторожности при проектировании, которые должны быть проанализированы на практике в соответствии с конкретными случаями.