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微波技術

微波技術 - 高頻PCB和高速板資料介紹

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微波技術 - 高頻PCB和高速板資料介紹

高頻PCB和高速板資料介紹

2021-08-13
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Author:Fanny

1、高頻高速板資料介紹

選擇用於 高頻PCB, 應特別研究資料DK在不同頻率下的變化特性. 用於高速訊號傳輸或特性阻抗控制的要求, DF及其在頻率條件下的效能, 溫度, 主要調查濕度.


在頻率變化的情况下,一般基底資料的DK和DF值變化很大。 特別是在1MHz到1GHz的頻率範圍內,它們的DK和DF值變化更為明顯。 例如,通用型環氧樹脂玻璃纖維織物基材(通用型FR-4)在1MHz頻率下的DK值為4.7,在1GHz頻率下的DK值變化為4.19。 1GHz以上,其DK值變化平緩。 例如,在l0GHz下,fr-4的DK值為4.15。 對於具有高頻和高速板的基板資料,DK值隨頻率的變化變化很小。 當頻率從1MHz變化到1GHz時,DK值大多在0.02.範圍內保持變化。 在不同頻率條件下,DK值從低到高有略微下降的趨勢。

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一般襯底資料的介質損耗因數(DF)受頻率變化(尤其是高頻範圍的變化)的影響,DF值的變化大於DK值的變化。 變化規律趨於新增。 囙此,在評估基板資料的高頻特性時,研究的重點應該是其DF值的變化。 對於具有高速和高頻特性的基板資料,就高頻變化特性而言,一般基板資料有兩種不同類型。 一種基底資料的(DF)值隨頻率的變化變化很小。 還有一種基材在變化範圍內與一般類型相似,但其(DF)值較低。


2, 高頻PCB 和高速基板玻璃纖維布介紹

玻璃纖維增强資料是複合材料力學强度的主要承擔者。 一般來說,其介電常數高於樹脂基體,在複合材料中佔有較高的體積含量,是决定複合材料介電效能的主要因素。 在FR-4覆銅板的生產中,使用了傳統的E玻璃纖維布。 雖然E玻璃纖維布綜合效能好,性價比理想,但介電效能差,介電常數高(6.6),影響了其在高頻高速領域的應用。


現時, 世界各國生產的矽酸鹽玻璃纖維織物的成分大致相同, 其基本成分為SiO2, A1203, CaO3元系, 重量百分比在小範圍內波動. 在室溫下, 矽氧, 硼氧, 鋁氧骨架離子幾乎不導電. 然而, 當網絡充滿陽離子時, 尤其是鹼金屬離子, 晶格結構在鹼金屬離子處中斷, 形成弱連接離子並產生熱電子極化. 這是影響玻璃介電效能的主要因素. 現時, 無堿玻璃纖維E通常使用玻璃纖維, 其介電常數為7.2 (1 MHz), 無法滿足 高頻高速板.


第一種選擇是混淆。 除E玻璃纖維外,還有D玻璃纖維(DK=4.7,L MHz)、Q玻璃纖維(DK=3.9,L MHz)、D玻璃纖維和Q玻璃纖維。 雖然它們具有優异的介電效能,但有兩個主要缺點:(1)機械加工性差,鑽頭磨損;(2)成本高,相當於玻璃布價格的10倍以上,單獨使用是不合適的。 通過合理選擇不同類型的玻璃纖維,既要保證其優异的低介電效能和加工效能,又要解决工業化生產的成本問題。


3、高頻高速基板封裝介紹

填充資料在製造高頻基材時,是指用作樹脂填料的化學資料,除增强纖維資料外,還用於基材的組成。 填料在整個基材樹脂中的比例、品種、表面處理工藝等都會影響基材的介電常數。


無機填料常用:滑石、高嶺土、氫氧化鎂、氫氧化鋁、矽粉、氧化鋁等。填料的加入可以有效降低產品的吸濕性,提高板材的耐熱性,同時也可以降低板材的熱膨脹係數。 在選擇填料時,應考慮耐熱性、細微性分佈、硬度、表面處理、分散劑的使用等因素。 在這方面,日立化工開發並應用了一種新的介面控制系統科技,使填料和樹脂之間的介面能够實現高分散性和高粘結性。 它克服了樹脂中存在的結塊、分散性差、成板後空隙等問題。


4、高頻高速基板樹脂引入

玻璃纖維增强資料是複合材料力學强度的主要承擔者。 一般來說,其介電常數高於樹脂基體,在複合材料中佔有較高的體積含量,是决定複合材料介電效能的主要因素。 在FR-4覆銅板的生產中,使用了傳統的E玻璃纖維布。 雖然E玻璃纖維布綜合效能好,性價比理想,但介電效能差,介電常數高(6.6),影響了其在高頻高速領域的應用。


現時,世界各國生產的具有矽酸鹽成分的玻璃纖維織物的成分大致相同,其基本成分為SiO2、A1203、CaO3元系,重量百分比波動較小。 室溫下,矽氧、硼氧、鋁氧骨架離子幾乎不導電。 然而,當網絡中充滿陽離子,尤其是鹼金屬離子時,鹼金屬離子的晶格結構被打斷,形成弱連接離子並產生熱電子極化。 這是影響玻璃介電效能的主要因素。 現時常用無堿玻璃纖維E玻璃纖維,其介電常數為7.2(1 MHz),不能滿足高頻高速電路板的要求。


氰酸酯樹脂是20世紀70年代末發展起來的一種高性能樹脂基體。 在熱或催化劑的作用下,CE樹脂被環化和修剪,形成具有高交聯度的含3嗪環的網絡結構大分子。 可固化CE樹脂具有許多優异的效能:低介電係數(2.8-3.2)和最小介電損耗角正切(0.002~0.008); 耐熱性高(Tg為240℃-290℃; 低吸濕性(<1.5%); 熱膨脹係數小; 優异的機械效能和粘接效能。 但CE樹脂韌性較差,固化溫度過高。 雙馬來醯亞胺樹脂對CE樹脂的改性是CE樹脂改性應用於高頻高速鍍銅板(通常稱為BT樹脂)的最成功的例子。


傳統環氧樹脂極性基團含量大, 介電效能差. 常用的修改方法包括:新增支鏈數, 新增資料的自由體積, 降低極性基團的濃度; 環氧樹脂中加入雙鍵結構,使樹脂分子不易旋轉; 或引入佔據較大空間體積的基團或非極性聚合物樹脂 高頻PCB 和高速板資料,以减少極性基團含量, 提高其介電效能.