電路設計 - 熱和電力特性如何影響PCB設計

在選擇PCB資料時，為您的設計做出正確的選擇很重要，因為資料會影響整體效能。 在進入製造階段之前，瞭解熱和電力特性如何影響您的設計，可以在獲得最佳效果的同時節省時間和金錢。

PCB資料選擇：堆疊注意事項

PCB資料選擇：電力和製造方面的考慮

PCB堆疊

PCB堆疊結構是以連續的順序構建多層PCB。 該層壓板由磁芯、預浸料和銅箔組成。 通常，堆疊是對稱的。 大多數產品的板厚度小於62密耳。

電路板使用什麼資料？

PCB資料選擇：電力和製造方面的考慮

PCB資料：箔、芯和預浸料

使用以下3項製造印刷電路板：

預浸料：B級資料，具有粘性，可粘合不同的層壓板或箔

銅箔：用作印刷電路板中的導體。

覆銅層壓板（芯）：通過預浸料和銅箔進行層壓和固化。

電介質資料的基本特性

我們知道PCB層壓板是由介電材料製成的。 在選擇層壓板時，我們需要考慮所用介電材料的各種特性。 它們是：

熱效能電力特性

玻璃化轉變溫度（Tg）介電常數（Dk）

分解溫度（Td）損失正切或損失因數（Tan島或Df）

導熱係數（k）

熱膨脹係數

熱效能：

玻璃化轉變溫度（Tg）：隨著聚合物鏈變得更具流動性，玻璃化轉化溫度或Tg是基底從玻璃態、剛性狀態變為軟化、可變形狀態的溫度範圍。 當資料冷卻後，其特性將恢復到原始狀態。 Tg以攝氏度（°C）表示。

分解溫度（T d）：分解溫度或T d是PCB資料發生化學分解的溫度（資料損失至少5%的質量）。 與Tg一樣，Td也以攝氏度表示。

熱導率（K）：熱導率，或稱K，是資料導熱的特性； 低導熱率意味著低傳熱，而高導電率意味著高傳熱。 傳熱率以瓦特每米每攝氏度（W/M°C）為組織量測。

熱膨脹係數（CTE）：熱膨脹係數或CTE是PCB資料在加熱時的膨脹率。 CTE以每加熱攝氏度百萬分之一（ppm）表示。 當資料的溫度上升到Tg以上時，CTE也會上升。 基板的CTE通常比銅的CTE高得多，當PCB被加熱時，這會導致互連問題。

電力特性：

介電常數（E r或D k）：考慮資料的介電常數對於考慮信號完整性和阻抗非常重要，這是高頻電力效能的關鍵因素。 大多數PCB資料的Er在2.5到4.5的範圍內。

資料表中的值僅適用於資料中特定（通常為50%）的樹脂含量百分比。 芯材或預浸料中樹脂的實際百分比隨組成而變化，囙此Dk也會變化。 擠壓預浸料坯的銅百分比和厚度將最終決定介質高度。 介電常數通常隨著頻率的新增而减小。

損耗角正切（tan Isla´）或損耗因數（D f）：損耗角正切或損耗因數是電介質中電阻電流和無功電流之間的相位角正切。 介電損耗隨著Df值的新增而新增。 D f的值低會產生“快”基底，而值大會產生“慢”基底。 Df隨頻率略有新增； 對於Df值非常低的高頻資料，其隨頻率的變化非常小。 該值的範圍為0.001到0.030。

PCB資料選擇：基本類別

PCB的基本資料類別包括：

正常速度和損耗

中等速度和損耗

高速低損耗

非常高的速度和非常低的損耗（射頻/微波）

正常速度和損耗：正常速度資料是最常見的PCB資料-FR-4系列。 它們的介電常數（Dk）和頻率回應不是很平坦，並且它們具有較高的介電損耗。 囙此，它們的適用性僅限於幾個GHz的數位/類比應用。 這種資料的一個例子是Isola 370HR。

中速和損耗：中速資料具有更平坦的D k與頻率回應曲線，介電損耗約為正常速度資料的一半。 這些適用於高達~10GHz的頻率。 這種資料的一個例子是Nelco N7000-2 HT。

高速低損耗：這些PCB製造資料還具有更平坦的Dk和頻率回應曲線以及低介電損耗。 與其他資料相比，它們產生的有害電雜訊也較小。 此材質的一個示例是Isola I-Speed。